1、1,樁基工程,一、樁基及其作用,樁基構(gòu)成：樁+承臺 （可為獨立、條形、筏、箱）,有高、低兩種，前者用于橋梁、碼頭，后者用于建筑樁基,荷載傳遞路徑：,上部結(jié)構(gòu),承臺,樁,地基,3,樁的作用：,（1）將荷載傳至硬土層（圖4-1a），或分配到較大的深度范圍 （圖4-1b），以提高承載力。,4,（2）減小沉降，從而也減小沉降差，故地基強度夠，而變形不合要求時亦用。,5,（3）抗拔：用于抗風、抗震、抗浮等（圖4-1c） （4）有一定抗水平荷載能力，特別是斜樁（圖4-1b） （5）抗液化：深層土不易液化，淺層土液化后，有樁支撐，有助于上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。,6,所以應(yīng)用廣泛，沿海、內(nèi)陸地區(qū)均用。同基坑支護、地基

2、處理并為土木工程三大熱點。,樁基古已應(yīng)用。上海龍華塔，7層，40.4m, 相當于13層樓高, 初建于三國東吳時代 (AD220-280), 重建于宋代AD977年, 用木樁, 樁周用灰土防腐，是軟基上建高層的范例。,7,二、樁的類型,按承臺與地面相對位置分,低承臺樁基,高承臺樁基,按樁軸線方向分,斜樁,豎直樁,叉樁,2020/8/10,8,樁基礎(chǔ),按受力 性質(zhì)分,端承樁,摩擦樁,按材料分,鋼筋砼樁,預應(yīng)力鋼筋砼樁,復合地基樁,按制作 方法分,預制樁,現(xiàn)澆樁,人工成孔灌注樁,機械成孔灌注樁,摩擦樁,端承摩擦樁,摩擦端承樁,端承樁,木樁,鋼樁,鉆孔灌注樁,沖孔灌注樁,挖孔灌注樁,沉管灌注樁,爆擴樁

3、,二、樁的類型,9,1、按材料分：木、鋼、鋼筋混凝土,木樁水位以上耐久性差，強度低，我國森林資源不足，應(yīng)少用,鋼樁本身強度高，易加工，接頭容易，運輸方便，但造價是混凝土的3-4倍，用于海洋平臺及陸上重要工程，如寶鋼高爐、金茂大廈用鋼管樁。,鋼砼樁取材方便，價格便宜，耐久性好，可預制、現(xiàn)澆，尺寸易調(diào)，適用性強，故應(yīng)用廣泛，是主要研究對象。,（一）樁的分類,10,2、按樁的制作方法分,預制樁質(zhì)量易保證、現(xiàn)場整潔、用時間少，但配筋由運輸、打樁控制，配筋率較大，長度不可過大，現(xiàn)場接樁、截樁難。,11,灌注樁鉆孔、放鋼筋籠、澆砼。尺寸靈活，還可擴頭，配筋率可以小，但現(xiàn)場臟，質(zhì)量難保證，如斷樁、縮頸、露筋

4、、清底不充分等。,12,3、按設(shè)置效應(yīng)分 是否擠土,擠土樁打入或壓入，預制樁或沉管灌注樁。擠土使土密實，但打入有噪聲，擠土會發(fā)生漂樁，還會破壞周邊設(shè)施,非擠土樁鉆、挖孔樁，樁長、樁徑可較大，可穿越硬土層。無擠密效果，但有些土（飽和軟粘土）本不可擠密。,部分擠土樁鉆小口徑孔，再打入，或鋼管、砼管樁,13,4、按荷載傳遞方式分,14,(一) 摩擦樁,(二) 端承樁,15,5、按直徑大小分一般直徑樁、微樁、大直徑樁,微樁（樹根樁）d800mm，往往是端承，一柱一樁，人工挖孔,一般直徑樁(250d800mm), 3.1 預制樁施工,2020/8/10,16,預制樁包括混凝土預制樁、鋼樁兩種。 混凝土預

5、制樁常用的有鋼筋混凝土實心方樁、預應(yīng)力混凝土空心管樁。 鋼樁有鋼管樁、H型鋼樁、其他異性鋼樁。,沉樁方法有錘擊沉樁、振動沉樁、靜力沉樁和水沖法等。 本節(jié)以鋼筋混凝土方樁為例介紹沉樁的施工工藝，其它樁形施工方法類似，不再重復。,預制混凝土方樁的施工過程主要包括預制樁的制作，預制樁的起吊、運輸和堆放，預制樁的接樁以及預制樁的沉樁四個方面內(nèi)容。,預制樁的制作,2020/8/10,17,場地應(yīng)平整、堅實，不得產(chǎn)生不均勻沉降； 樁所用混凝土強度等級不宜低于C30;預應(yīng)力樁不宜低于C40； 樁的縱向鋼筋配筋率：錘擊沉樁不宜小于0.8%，靜力壓樁不宜小于0.6%；樁頂范圍內(nèi)的箍筋應(yīng)加密，并設(shè)置鋼筋網(wǎng)片；主筋

6、位置必須正確，保護層不得過厚； 鋼筋接長用對焊，接頭錯開； 混凝土由樁頂至樁尖連續(xù)澆筑，嚴禁中斷； 樁頂應(yīng)制作平整。,2020/8/10,18,鋼筋混凝土預制樁制作鋼筋、模板施工,2020/8/10,19,預制樁的起吊、運輸、堆放,2020/8/10,20,預制樁的起吊,混凝土強度： 起吊移位 70設(shè)計強度； 運輸、打樁 100設(shè)計強度。 吊點： 合理設(shè)置吊點：吊點間的跨中彎矩與吊點處負彎矩相等。,2. 預制樁運輸,2020/8/10,21,3. 預制樁堆放,堆放地點應(yīng)平整堅實，排水通暢； 墊木間距應(yīng)與吊點位置相同，各層墊木應(yīng)位于同一垂直線上； 堆放層數(shù)不宜過多，一般不宜超過4層； 避免二次搬

7、運。,吊、運平穩(wěn)，避免損壞。 當運距不大時，可采用滾筒、卷揚機等拖動樁身運輸； 當運距較大時可采用小平臺車運輸。 運輸過程中支點應(yīng)與吊點位置一致。,預制樁沉樁錘擊沉樁的施工方法,2020/8/10,22,（1）打樁機械,打樁機具主要包括樁錘、樁架和動力裝置三個部分。 樁錘是對樁施加沖擊力，將樁打入土中的機具； 樁架的作用是將樁吊到打樁位置，并在打樁過程中引導樁的方向，保證樁錘能沿要求的方向沖擊； 動力裝置包括驅(qū)動樁錘及卷揚機用的動力設(shè)備。,錘擊沉樁是混凝土預制樁常用的沉樁方法，它施工速度快，機械化程度高，適用范圍廣，但施工時有沖撞噪聲和對地表層有振動，在城區(qū)和夜間施工有所限制。,2020/8/

8、10,23,2020/8/10,24,施工中常見的樁錘有落錘、蒸汽錘（單動汽錘、雙動汽錘）、柴油汽錘、振動樁錘和液壓錘。 打樁宜重錘低擊。 在選擇打樁機具時，應(yīng)根據(jù)地基土壤的性質(zhì)、工程的大小、樁的種類、施工期限、動力供應(yīng)條件和現(xiàn)場情況確定。,落錘 是指樁錘用人力或機械拉升，然后自由落下，利用自重夯擊樁頂。 優(yōu)缺點： 構(gòu)造簡單、使用方便、沖擊力大，能隨意調(diào)整落距，但錘打速度慢，效率較低、樁身易損失。 落錘重量一般為 0.51.5 t ，重型錘可達數(shù)噸 適用范圍 適宜打木樁及細長尺寸的混凝土樁；粘土、含礫石的土和一般土層均可使用。,B. 單動汽錘,2020/8/10,25,優(yōu)缺點： 構(gòu)造簡單、落距

9、短，對設(shè)備和樁頭不易損壞，打樁速度及沖擊力較落錘大，效率較高。 適用范圍 適于打各種樁；最適宜于套管法打就地灌注混凝土樁。,單動汽錘工作原理圖,利用蒸汽或壓縮空氣的壓力將錘頭上舉，然后由錘的自重向下沖擊沉樁。只在上升時耗用動力，下降靠自重；,C. 雙動汽錘,2020/8/10,26,雙動汽錘工作原理圖,利用蒸汽或壓縮空氣的壓力將錘頭上舉及下沖，增加夯擊能量。,優(yōu)缺點： 沖擊次數(shù)多、沖擊力大、工作效率高，可不用樁架打樁，但需鍋爐或空壓機，設(shè)備笨重，移動較困難。 適用范圍 適宜打各種樁，便于打斜樁；使用壓縮空氣時可在水下打樁；可用于拔樁。,D. 柴油錘,2020/8/10,27,利用燃油爆炸，推動

10、活塞，引起錘頭跳動。,優(yōu)缺點： 附有樁架、動力等設(shè)備，機架輕、移動便利、打樁快、燃料消耗少，有重量輕和不需要外部能源等優(yōu)點。 適用范圍 最宜用于打木樁、鋼板樁；不適于在過硬或過軟的土中打樁。,導桿式柴油錘 工作原理圖,2020/8/10,28,E. 振動樁錘,2020/8/10,29,利用偏心輪引起激振，通過剛性連接的樁帽傳到樁上。,優(yōu)缺點： 沉樁速度快，適應(yīng)性大，施工操作簡易安全，能打各種樁并幫助卷揚機拔樁，不適宜打斜樁。 適用范圍 適宜于打鋼板樁、鋼管樁、長度在15米以內(nèi)的打入式灌注樁；宜用于砂土，塑性粘土及松軟砂粘土；在卵石夾砂及緊密粘土中效果較差。,JZZ75振動樁機，功率43.5kW

11、，最大沉樁直徑0.50m，最大沉樁深度31m，適用于振動沉管灌注樁施工。,2020/8/10,30,2020/8/10,31,樁架,類型 （常用）： 多功能樁架（沿軌道行駛的） ：機動適應(yīng)性好；大、裝拆運麻煩。 履帶式樁架（裝在履帶底盤上） ：移動方便，適用范圍廣。 步履式樁架：移動方便，穩(wěn)定性好,適應(yīng)性強。,2020/8/10,32,樁架作用： 支撐錘樁 吊樁就位 打樁導向 樁架一般由底盤、導向桿、起吊 設(shè)備、撐桿等組成。 根據(jù)樁的長度、樁錘的高度及施 工條件等選擇樁架和確定樁架高 度。樁架高度=樁長+樁帽高度+ 樁錘高度+滑輪組高起錘移位 高度,2020/8/10,33,履帶式樁架,多功能

12、樁架,動力裝置,打樁機械的動力裝置是根據(jù)所選樁錘而定的。當采用空氣錘時，應(yīng)配備空氣壓縮機；當選用 蒸汽錘時，則要配備蒸汽鍋爐和絞盤。,34,打樁施工準備,A.施工準備 （1）場地準備：清除地上、地下障礙物，平整、壓實場地，設(shè)置排水溝，修建現(xiàn)場臨時道路； （2）設(shè)置防震措施 （3）放軸線、定樁位、設(shè)置水準點 （2個），應(yīng)設(shè)置在不受打樁影響的地點； （4）確定打樁順序：擠土直接影響打樁進度、施工質(zhì)量以及周圍環(huán)境； （5）接通現(xiàn)場的水、電管線，準備好施工機具；做好對樁的質(zhì)量檢驗； （6）進行打樁試驗：2根，檢驗工藝、設(shè)備是否符合要求。,2020/8/10,35,B.打樁順序,打樁時，由于樁對土體的擠

13、密作用，先打入的樁被后打入的樁水平擠推而造成偏移和變位或被垂直擠拔造成浮樁；而后打入的樁難以達到設(shè)計標高或入土深度，造成土體隆起和擠壓，截樁過大。所以，群樁施工時，為了保證質(zhì)量和進度，防止周圍建筑物破壞，打樁前根據(jù)樁的密集程度、樁的規(guī)格、長短以及樁架移動是否方便等因素來選擇正確的打樁順序。 根據(jù)樁的密集程度，打樁順序一般分為：逐段打設(shè)、自中部向四周打設(shè)和由中間向兩側(cè)打設(shè)三種，如下圖所示,2020/8/10,36,2020/8/10,37,（1) 當樁中心距4倍樁徑時， 可：自中間向四周打設(shè)； 由中心向兩側(cè)對稱打； 分段對稱打。 （2) 當樁中心距4倍樁徑時，可按施工方便打； （3) 當樁的規(guī)格

14、不同時，先大后小，先長后短； （4) 當樁尖設(shè)計標高不同時，先深后淺。,38,采用逐排打設(shè)，則土體向一個方向擠壓，使地基土擠壓的程度不均勻。這樣可能使樁打入深度逐漸減少，會引起建筑物產(chǎn)生不均勻沉降。 自兩側(cè)向中間打，則中間部分的土層擠壓密實，使樁不易打入，并且打中間各樁時，已打的外側(cè)各樁可能受擠壓而升起。 根據(jù)施工經(jīng)驗，打樁的順序，以自中部向四周打，自中間向兩側(cè)打為最好。 但樁距大于或等于四倍樁直徑時，則打樁順序關(guān)系不大，可采用由一側(cè)向單一方向施打的方式（逐排打設(shè)）。這樣，樁架單方向移動，打樁效率高。,39,為減少擠土影響，沉樁順序的原則： a、從中間向四周沉設(shè)，由中及外； b、從靠近現(xiàn)有建筑

15、物最近的樁位開始沉設(shè)，由近及遠； c、先沉設(shè)入土深度深的樁，由深及淺； d、先沉設(shè)斷面大的樁，由大及小。 e、先沉設(shè)長度大的樁，由長及短。,C.打樁工藝,工藝順序： 設(shè)置標尺樁架就位吊樁就位扣樁帽、落錘、脫吊鉤低錘輕打正式打（接樁，截樁，靜、動載試驗，承臺施工）。 要點： 采用重錘低擊，開始要輕打，確認樁身、樁架及樁錘等垂直一致，方可用正常落距打樁； 連續(xù)施打，特別在較厚的粘土、粉質(zhì)土層中，每根樁要連續(xù)施工，中間停歇時間不可太久； 注意貫入度變化，做好打樁記錄（編號、每米錘擊數(shù)、樁頂標高、最后貫入度）； 如遇異常情況（貫入度劇變；樁身突然傾斜、位移、回彈；樁身嚴重裂縫或樁頂破碎），暫停施打，與

16、有關(guān)單位研究處理。,2020/8/10,40,41,（1）定錘吊樁 樁機就位后，先將樁錘和樁帽吊起，其錘底高度應(yīng)高于樁頂，并固定在樁架上，以便進行吊樁。 吊樁是用樁架上的滑輪組和卷揚機將樁吊成垂直狀態(tài)送人龍門導桿內(nèi)。樁提升離地時，應(yīng)用拖拉繩穩(wěn)住樁的下部，以免撞擊樁架和臨近的樁。樁送人導桿內(nèi)后要穩(wěn)住樁頂，先使樁尖對準樁位，扶正樁身，然后使樁插入土中。樁就位后，在樁頂放上樁墊，套上樁帽，樁帽上放人錘墊后降下樁錘輕輕壓住樁帽。樁錘底面，樁帽上、下面和樁頂都應(yīng)保持水平。樁錘、樁帽和樁身中心線應(yīng)在同一直線上，盡量避免偏心。樁插入土時應(yīng)校正其垂直度，偏差不超過05；在樁的自重和錘重作用下，樁沉入土中一定深

17、度而達到穩(wěn)定，這時應(yīng)再校正一次垂直度，即可進行打樁。,42,（2）打樁 打樁開始時，應(yīng)先采用小的落距（0.50.8m）作輕的錘擊，使樁正常沉入土中約12m后，經(jīng)檢查樁尖不發(fā)生偏移，再逐漸增大落距至規(guī)定高度，繼續(xù)錘擊，直至把樁打到設(shè)計要求的深度。 打樁有“輕錘高擊”和“重錘低擊”兩種方式。 這兩種方式，如果所做的功相同，而所得到的效果卻不相同。輕錘高擊，所得的動量小，而樁錘對樁頭的沖擊力大，因而回彈也大，樁頭容易損壞大部分能量均消耗在樁錘的回彈上，故樁難以入土。相反，重錘低擊，所得的動量大，而樁錘對樁頭的沖擊力小，因而回彈也小，樁頭不易被打碎，大部分能量都可以用來克服樁身與土壤的摩阻力和樁尖的阻

18、力，故樁很快入土。此外，又由于重錘低擊的落距小，因而可提高錘擊頻率，打樁效率也高，正因為樁錘頻率較高，對于較密實的土層，如砂土或粘性土也能較容易地穿過，所以打樁宜采用“重錘低擊”。,43,(3)接樁 當樁的長度較大時，由于樁架高度以及制作運輸?shù)葪l件限制，往往需要分段制作和運輸，沉樁時，分段之間就需要接頭。一般混凝土預制樁接頭不宜超過2個，預應(yīng)力管樁接頭不宜超過4個，應(yīng)避免在樁尖接近硬持力層或樁尖處于硬持力層中時接樁。 樁的接頭應(yīng)有足夠的強度，能傳遞軸向力、彎矩和剪力，接樁方法有：法蘭連接、角鋼連接及漿錨法。前二者適用于各類土層，后者適用于軟土層。,法蘭,44,樁制作,45,樁制作,編鋼筋龍,4

19、6,47,如圖為焊接法接樁節(jié)點構(gòu)造。當樁沉至操作平臺時，在下節(jié)樁上端部焊接4個638長150mm的短角鋼，這四個短角鋼與樁的主筋焊在一起，然后把上節(jié)樁吊起，在其下端把四個638長150mm的短角鋼焊在主筋上，最后把上下兩樁對準用4根角鋼或扁鋼焊接，使之成為一個整體,48,49,打樁質(zhì)量控制 1 、 樁端位于一般土層時（摩擦樁），以控制樁端設(shè)計標高為主，貫入度作參考。 2、樁端達到堅硬、硬塑的粘性土、碎石土、中密以上的粉土和砂土或風化巖等土層時，應(yīng)以貫入度控制為主，樁端進入持力層深度或樁尖標高作參考。 3、若貫入度已達到而樁端標高未達到時，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。必要時施工控制貫入度應(yīng)通過實驗與有關(guān)單位會商確定。,質(zhì)量問題,樁頂、樁身被打壞 樁位偏斜 樁打不下 一樁打鄰樁上升,50,51,在預制樁施工過程中，常會發(fā)生一些問題，如樁頂碎裂、樁身斷裂、樁頂位移或上升涌起、樁身傾斜、沉樁達不到設(shè)計控制要求以及樁急劇下沉等，當發(fā)生這些問題時，應(yīng)綜合分析其原因，并提出合理的解決方法,52,預制樁的其他沉樁方法,振動沉樁 靜力壓樁 水沖沉樁