第二章深基礎(chǔ)工程及地基處理第二章樁基礎(chǔ)工程

在土建、交通、水利工程中，當(dāng)天然的地基的強(qiáng)度和變形不能滿足工程要求時(shí)，需要對(duì)地基進(jìn)行人工處理，以滿足工程建設(shè)的需要，保證建筑安全可靠。地基處理方法眾多，對(duì)每一個(gè)具體的工程往往都有其特殊性。常用的地基處理方法有：排水固結(jié)法，振密、擠密法，置換及拌入法，灌漿法，加筋法和托換法等當(dāng)作為地基的土層軟弱，建筑物對(duì)其變形與穩(wěn)定要求較高時(shí)，就必須采用深基礎(chǔ)。常見的深基礎(chǔ)有：樁基礎(chǔ)，沉井基礎(chǔ)，沉箱基礎(chǔ)，地下連續(xù)墻等

概述

樁基礎(chǔ)的分類：

⑴按樁身材料分類主要有混凝土樁及鋼樁，也有采用木、組合材料的樁

⑵樁按承載性狀可分為摩擦型樁和端承型樁，前者又分為摩擦樁、端承摩擦樁；后者又分為端承樁、摩擦端承樁。摩擦樁在極限承載力狀態(tài)下，樁頂荷載由樁側(cè)阻力承受；端承摩擦樁樁頂荷載則主要由樁側(cè)阻力承受。端承樁在極限承載力狀態(tài)下，樁頂荷載由樁端阻力承受；摩擦端承樁樁頂荷載則主要由樁端阻力承受。

⑶樁按成樁時(shí)擠土狀況可分為非擠土樁、部分?jǐn)D土樁和擠土樁。沉管法、爆擴(kuò)法施工的灌注樁、打入（或靜壓）的實(shí)心混凝土預(yù)制樁、閉口鋼管樁或混凝上管樁屬于擠土樁。沖擊成孔法、鉆孔壓注法施工的灌注樁、預(yù)鉆孔打入式預(yù)制樁、混凝土管樁、H型鋼樁、敞口鋼管樁等屬于部分?jǐn)D土樁；干作業(yè)法、泥漿護(hù)壁法、套管護(hù)壁法施工的灌注樁屬非擠土樁。

⑷按樁的施工方法，可分為預(yù)制樁和灌注樁兩類。預(yù)制樁是在工廠或施工現(xiàn)場(chǎng)制成的各種形式的樁，用沉樁設(shè)備將樁打入、壓入或振入土中，或有的用高壓水沖沉入土中。灌注樁。根據(jù)成孔方法的不同分為挖孔、鉆孔、沖孔灌注樁，沉管灌注樁和爆擴(kuò)樁等。2.1預(yù)制混凝土樁施工一、樁的預(yù)制、起吊、運(yùn)輸、堆放樁的預(yù)制

場(chǎng)地平整、壓實(shí)→場(chǎng)地地平作三七灰土或澆筑混凝土→支模→綁扎鋼筋骨架、安設(shè)吊環(huán)→澆筑混凝土→養(yǎng)護(hù)至30%強(qiáng)度拆模→支間隔端頭模板、刷隔離劑、綁鋼筋→澆筑間隔樁混凝土→同法間隔制作第二層樁→養(yǎng)護(hù)至70%強(qiáng)度起吊→達(dá)100%強(qiáng)度后運(yùn)輸。

樁的起吊：樁在起吊和搬運(yùn)時(shí)，必須平穩(wěn)，并且不得損壞。吊點(diǎn)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，一般吊點(diǎn)的設(shè)置如下圖所示。

80多米的“長(zhǎng)腿”被吊起，通過(guò)打樁機(jī)插入海底樁的吊點(diǎn)位置圖樁的運(yùn)輸打樁前，樁從制作處運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備打樁，并應(yīng)根據(jù)打樁順序隨打隨運(yùn)以避免二次搬運(yùn)。樁的運(yùn)輸方式，在運(yùn)距不大時(shí)，可用起重機(jī)吊運(yùn)；當(dāng)運(yùn)距較大時(shí)，可采用輕便軌小平臺(tái)車運(yùn)輸。

樁的堆放

堆放樁的地面必須平整、堅(jiān)實(shí)，墊木間距應(yīng)與吊點(diǎn)位置相同，各層墊木應(yīng)位于同一垂直線上，堆放層數(shù)不宜超過(guò)4層。不同規(guī)格的樁，應(yīng)分別堆放。

二、沉樁（打樁）前的準(zhǔn)備工作（1）清除障礙物、平整場(chǎng)地。（2）材料機(jī)具準(zhǔn)備，接通現(xiàn)場(chǎng)施工水、電源等。（3）檢查樁的質(zhì)量，將需用的樁按平面布置圖堆放在打樁機(jī)附近，不合格的樁不能運(yùn)至打樁現(xiàn)場(chǎng)。（4）按圖紙布置進(jìn)行測(cè)量放線，定出樁基軸線，測(cè)出每個(gè)樁位的實(shí)際標(biāo)高。（5）準(zhǔn)備好樁基工程施工記錄和隱蔽工程驗(yàn)收記錄表格，并安排好記錄和監(jiān)理人員等。（6）進(jìn)行打樁試驗(yàn)。其目的是檢驗(yàn)打樁設(shè)備及工藝是否符合要求，了解樁的貫入深度、持力層強(qiáng)度及樁的承載力，以確定打樁方案。

（7）打(沉)樁順序：為減輕對(duì)鄰近建筑物的破壞影響和樁入土后相互擠壓，選定正確的施工順序是有重要意義的。

三、錘擊法沉樁(一）打樁機(jī)具（樁錘、樁架、動(dòng)力裝置）1.樁錘（落錘、蒸汽錘、柴油錘、液壓錘、振動(dòng)錘等）落錘（1）落錘：錘重5-20KN，構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便，能隨意調(diào)整落錘高度，生產(chǎn)率較低，對(duì)樁頭損失較大。適用于施打小型樁，在軟土層中應(yīng)用較多。柴油錘(2)柴油錘:錘重3-100KN,40-80次/每分鐘柴油錘適用于各種土層及各類樁型，也可打斜樁，但不能在過(guò)軟的土層中施工，因沉入度過(guò)大，樁錘不能反跳，將會(huì)中斷工作循環(huán)，同時(shí)污染嚴(yán)重。（3）蒸汽錘：A.單動(dòng)式：上升靠動(dòng)力，下降靠自重，沖擊力較大，能打各種樁，錘重15-150KN，25-30次/分鐘B.雙動(dòng)式：上升、下降均靠動(dòng)力，需另配一套蒸汽設(shè)備，適宜于各種不同的樁，工作效率較高，可用于水下打樁和拔樁，錘重6-60KN，100-200次/分鐘（4）液壓錘：樁錘的上升和下降均由液壓油控制，目前是較先進(jìn)的打樁設(shè)備，施工無(wú)廢氣，無(wú)噪音，沖擊頻率高，可用于水下打樁及城市打樁，但其造價(jià)高，構(gòu)造復(fù)雜。注：錘擊沉樁時(shí)，宜采用“重錘輕擊”。錘重的選擇參考書上的表。2.樁架作用：懸吊樁錘并為樁錘導(dǎo)向,還能將樁吊升就位并在打樁過(guò)程中保持樁的垂直度。形式有：滾管式、軌道式、步履式和履帶式樁架。樁架的選擇應(yīng)考慮的因素：①樁的數(shù)量、樁的截面形狀及尺寸大小、樁的長(zhǎng)度及接樁方式；②樁的數(shù)量、樁距及布置方式；③選用樁錘的形式、重量及尺寸；④工地現(xiàn)場(chǎng)條件、打樁作業(yè)空間及周邊環(huán)境；⑤投入樁機(jī)數(shù)量及操作人員的素質(zhì)；⑥施工工期及打樁速率。注：樁架的高度是選擇樁架時(shí)就考慮的一個(gè)重要問(wèn)題。3.動(dòng)力設(shè)備為打樁提供動(dòng)力(柴油機(jī)、蒸汽機(jī)、電機(jī)）。（1）落錘以電源為動(dòng)力再配置電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)、變壓器、電纜等；（2）蒸汽錘以高壓飽和蒸汽為驅(qū)動(dòng)力，配置蒸汽鍋爐蒸汽絞盤等；（3）氣錘以壓縮空氣為動(dòng)力源，需配置空氣壓縮機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等；（4）柴油錘以柴油為能源，樁錘本身有燃燒室，不需外部動(dòng)力設(shè)備。

（二）錘擊沉樁施工

⑴打樁機(jī)就位后，將樁錘和樁帽吊起，然后吊樁并送至導(dǎo)桿內(nèi)，垂直對(duì)準(zhǔn)樁位緩緩送下插入土中，垂直度偏差不得超過(guò)0.5%，然后固定樁帽和樁錘，使樁、樁帽、樁錘在同一鉛垂線上，確保樁能垂直下沉。在樁錘和樁帽之間應(yīng)加彈性襯墊，樁帽和樁頂周圍四周應(yīng)有5~10mm的間隙，以防損傷樁頂。

⑵打樁開始時(shí)，錘的落距應(yīng)較小，待樁入土至一定深度且穩(wěn)定后，再按要求的落距錘擊。用落錘或單動(dòng)汽錘打樁時(shí)，最大落距不宜大于1m，用柴油錘時(shí)，應(yīng)使錘跳動(dòng)正常。在打樁過(guò)程中，遇有貫入度劇變、樁身突然發(fā)生傾斜、移位或有嚴(yán)重回彈、樁頂或樁身出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫或破碎等異常情況時(shí)，應(yīng)暫停打樁，及時(shí)研究處理。

某工地預(yù)制樁被擠斷的照片,一個(gè)承臺(tái)六根樁,有四~五根樁斷掉,錘第二根樁擠斷第一根,錘第三根擠斷第二根樁

⑶如樁頂標(biāo)高低于自然土面，則需用送樁管將樁送入土中時(shí)，樁與送樁管的縱軸線應(yīng)在同一直線上，拔出送樁管后，樁孔應(yīng)及時(shí)回填或加蓋。

⑷多節(jié)樁的接樁，可用焊接或法蘭錨接。目前焊接接樁應(yīng)用最多。接樁的預(yù)埋鐵件表面應(yīng)清潔，上、下節(jié)樁之間如有間隙應(yīng)用鐵片填實(shí)焊牢，焊接時(shí)焊縫應(yīng)連續(xù)飽滿，并采取措施減少焊接變形。接樁時(shí)，上、下節(jié)樁的中心線偏差不得大于10mm，節(jié)點(diǎn)彎曲矢高不得大于1‰樁長(zhǎng)。

⑸打樁過(guò)程中，應(yīng)做好沉樁記錄，以便工程驗(yàn)收。打樁工程是隱蔽工程，施工中應(yīng)做好每根樁的觀測(cè)和記錄，這是工程驗(yàn)收時(shí)檢驗(yàn)質(zhì)量的依據(jù)。各項(xiàng)觀測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)記入混凝土預(yù)制樁施工記錄，見表所示。（三）打(沉)樁控制1.位于一般土層的摩擦樁，以控制樁設(shè)計(jì)標(biāo)高為主，貫入度作為參考。2.位于堅(jiān)硬、硬塑的粘土、碎石土、中密以上的砂土或風(fēng)化巖等土層的端承樁，以貫入度控制為主，樁尖進(jìn)入持力層深度或樁尖標(biāo)高可作參考。3.當(dāng)貫入度已達(dá)到，而樁尖標(biāo)高未達(dá)到時(shí)，應(yīng)繼續(xù)錘擊3陣，其每陣10擊的平均貫入度不應(yīng)大于規(guī)定的數(shù)值。4.打樁時(shí)，如控制指標(biāo)已符合要求，而其它的指標(biāo)與要求相差較大時(shí)，應(yīng)會(huì)同有關(guān)單位研究處理。（三）打(沉)樁常見問(wèn)題及處理措施1.樁頂位移或上升涌起2.樁頂、樁身被打壞3.樁身傾斜4.沉樁達(dá)不到設(shè)計(jì)控制要求5.樁急劇下沉措施：１預(yù)鉆孔沉樁2設(shè)置袋裝砂井或塑料排水板3挖防振溝4采用合理的打樁順序、控制打樁速度5設(shè)置隔離板樁或地下連續(xù)墻四、靜壓力樁施工

靜力壓樁是利用靜壓力將樁壓入土中，施工中雖然仍然存在擠土效應(yīng)，但沒(méi)有振動(dòng)和噪音，適用于軟弱土層和鄰近有怕振動(dòng)的建（構(gòu)）筑物的情況。五、水沖法樁施工六、振動(dòng)法沉樁2.2混凝土灌注樁施工

灌注樁是直接在樁位上就地成孔，然后在孔內(nèi)安放鋼筋籠并灌注混凝土而成。灌注樁能適應(yīng)各種地層，無(wú)需接樁，施工時(shí)無(wú)振動(dòng)、無(wú)擠土、噪音小，宜在建筑物密集地區(qū)使用。但其操作要求嚴(yán)格，施工后需較長(zhǎng)的養(yǎng)護(hù)期方可承受荷載，成孔時(shí)有大量土渣或泥漿排出。根據(jù)成孔工藝不同，分為干作業(yè)成孔的灌注樁、泥漿護(hù)壁成孔的灌注樁、套管成孔的灌注樁和爆擴(kuò)成孔的灌注樁等。灌注樁施工工藝近年來(lái)發(fā)展很快，還出現(xiàn)夯擴(kuò)沉管灌注樁、鉆孔壓漿成樁等一些新工藝.

一、干作業(yè)成孔灌注樁

適用于地下水位較低、在成孔深度內(nèi)無(wú)地下水的土質(zhì)，勿需護(hù)壁可直接取土成孔。目前常用螺旋鉆機(jī)成孔，亦有用人工挖孔的。1、螺旋鉆機(jī)成孔灌注樁2、人工挖孔灌注樁二、泥漿護(hù)壁成孔灌注樁

泥漿護(hù)壁成孔是用泥漿保護(hù)孔壁并排出土渣而成孔。泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁適用于地下水位以下的粘性土、粉土、砂土、填土、碎(礫)石土及風(fēng)化巖層，以及地質(zhì)情況復(fù)雜，夾層多、風(fēng)化不均、軟硬變化較大的巖層；沖孔灌注樁除適應(yīng)上述地質(zhì)情況外，還能穿透舊基礎(chǔ)、大孤石等障礙物，但在巖溶發(fā)育地區(qū)應(yīng)慎重使用。

泥漿護(hù)壁成孔灌注樁施工現(xiàn)場(chǎng)

泥漿護(hù)壁成孔灌注樁施工工藝

⑴埋設(shè)護(hù)筒護(hù)筒是保證鉆機(jī)沿著樁位垂直方向順利鉆孔的輔助工具，其保護(hù)孔口和提高樁孔內(nèi)的泥漿水頭，防止塌孔的作用。

⑵泥漿制備護(hù)壁泥漿是由高塑性粘土或膨潤(rùn)土和水拌合的混合物，還可在其中摻入其他摻合劑，如加重劑、分散劑、增粘劑及堵漏劑等。bac⑶成孔方法：泥漿護(hù)壁成孔灌注樁成孔方法有沖擊鉆成孔法a、沖抓錐成孔法b和潛水電鉆成孔法c三種(下圖）。樁定位，圖中的孔為超前鉆的孔沖孔樁開始施工沖擊成孔

⑷安放鋼筋籠

灌注樁鋼筋冷擠壓連接焊吊筋，防止?jié)仓艜r(shí)鋼筋籠上浮三、套管成孔灌注樁1、工藝流程

套管成孔灌注樁是利用錘擊打樁法或振動(dòng)沉樁法，將帶有鋼筋混凝土樁靴（又叫樁尖）或帶有活瓣式樁靴（下圖）的鋼套管沉入土中，然后邊拔管邊灌注混凝土而成。若配有鋼筋時(shí)，則在澆筑混凝土前先吊放鋼筋骨架。利用錘擊沉樁設(shè)備沉管、拔管時(shí)，稱為錘擊沉管灌注樁；利用激振器的振動(dòng)沉管、拔管時(shí)，稱為振動(dòng)沉管灌注樁。下圖為沉管灌注樁施工過(guò)程示意圖。活瓣樁尖1—樁管；2—鎖軸；3—活瓣沉管灌注樁施工過(guò)程a）就位；b）沉套管；c）初灌混凝土；d）放置鋼筋籠、灌注混凝土；e）拔管成樁2、沉管的方法⑴錘擊沉管錘擊灌注樁施工時(shí)，用樁架吊起鋼套管，關(guān)閉活瓣或?qū)?zhǔn)預(yù)先設(shè)在樁位處的預(yù)制混凝土樁靴，套入樁靴。套管與樁靴連接處要墊以麻、草繩，以防止地下水滲入管內(nèi)。然后緩緩放下套管，壓進(jìn)土中。套管上端扣上樁帽，檢查套管與樁錘是否在一垂直線上，套管偏斜不大于0.5%時(shí)，即可起錘沉套管。先用低錘輕擊，觀察后如無(wú)偏移，才正常施打，直至符合設(shè)計(jì)要求的貫入度或沉入標(biāo)高，并檢查管內(nèi)有無(wú)泥漿或水進(jìn)入，即可灌注混凝土。套管內(nèi)混凝土應(yīng)盡量灌滿，然后開始拔管。拔管要均勻，不宜拔管過(guò)高。拔管時(shí)應(yīng)保持連續(xù)低錘密擊不停。單打法復(fù)打法

⑵振動(dòng)沉管振動(dòng)灌注樁采用振動(dòng)錘或振動(dòng)沖擊錘沉管。施工前，先安裝好樁機(jī)，將樁管下端活瓣合起來(lái)或套入樁靴，對(duì)準(zhǔn)樁位，徐徐放下套管，壓入土中，勿使偏斜，即可開動(dòng)激振器沉管。樁管受振后與土體之間摩阻力減小，同時(shí)利用振動(dòng)錘自重在套管上加壓，套管即能沉入土中。單振法復(fù)振法反插法3、套管成孔灌注樁常遇問(wèn)題和處理方法a頸縮頸縮：指樁身的局部直徑小于設(shè)計(jì)要求的現(xiàn)象。原因：當(dāng)在淤泥和軟土層沉管時(shí)，由于受擠壓的土壁產(chǎn)生空隙水壓，拔管后便擠向新灌注的混凝土，樁局部范圍受擠壓形成頸縮。當(dāng)拔管過(guò)快或混凝土量少，或混凝土拌和物和易性差時(shí)，周圍淤泥質(zhì)土趁機(jī)填充過(guò)來(lái)，也會(huì)形成頸縮。處理方法：拔管時(shí)應(yīng)保持管內(nèi)混凝土面高于地面，使之具有足夠的擴(kuò)散壓力，混凝土坍落度應(yīng)控制在50～70mm。拔管時(shí)應(yīng)采用復(fù)打法，并嚴(yán)格控制拔管的速度。b斷樁

斷樁：指樁身局部分離或斷裂，更為嚴(yán)重的是一段樁沒(méi)有混凝土。原因：樁距離太近，相鄰樁施工時(shí)混凝土還未具備足夠的強(qiáng)度，已形成的樁受擠壓而斷裂。處理方法：施工時(shí)，控制中心距離不小于4倍樁徑；確定打樁順序和行車路線，減少對(duì)新灌注混凝土樁的影響。采用跳打法或等已成型的樁混凝土達(dá)到60%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，再進(jìn)行下根樁的施工。c吊腳樁

吊腳樁是指樁底部混凝土隔空或松軟，沒(méi)有落實(shí)到孔底地基土層上的