土木工程施工技术教材03

振动沉拔桩机由振动桩锤和桩架组成。振动桩锤利用机 械振动法使桩沉入或拔出。 ¾静力压桩机—静力沉桩
静力压桩机采用机械或液压方式产生静压力，使桩在持 续静压力作用下压入至所需深度。
3.2.3.1 锤击沉桩
¾（1）桩锤 z落锤—适用于粘土或含砂石较多的地基土；
z蒸汽锤（单动气锤、双动气锤 ）—适用于各种桩； z电磁锤
埋设 护筒
钻进 施工
浆池
泥浆运 输车辆
吊放钢 筋笼
混凝土 浇注
¾施工中常见问题处理
z护筒冒水 •原因——埋设护筒时周围填土不密实，或碰动护筒 •处理——粘土填实加固；严重下沉或位移的返工重埋。
z孔壁缩颈 •易发生处——在软土地区，尤其地下水位高，软硬土层 交界处。 •现象——钻杆上提或下放钢筋笼时受阻 •原因——泥浆相对密度不当、桩间距过密，成桩施工间 隔太短，钻头磨损过大。 •处理——泥浆相对密度控制在1.15左右，施工跳开1-2 个桩位钻孔，成桩间隔72h以上，定期更换钻头。
结合考虑“退沉桩”还是向前“顶沉桩”。
3.2.3 桩的沉设
主要方法：锤击沉桩、振动沉桩、静力压桩、水冲沉桩
预制桩工机械主要有以下三类： ¾打桩机—锤击沉桩
打桩机由桩锤和桩架组成，靠桩锤冲击桩头，使桩在冲 击力的作用下贯入土中，故又称冲击式打桩机。根据桩锤驱 动方式不同，可分为蒸汽、柴油和液压三种打桩机。 ¾振动沉拔桩机—振动沉桩
¾（3）振动沉桩 作业图
z振动沉桩工作效率决定于 振幅，离心力和静压力， 振幅是决定沉桩速度的主 要因素。
z静压力对桩的下沉也有很 大的影响，只有当静压力 （包括桩的自重）超过某值 时才发现沉桩现象 ，振动沉 桩机必须有足够的重量，必 要时还应附加配重。
振动沉斜桩 作业图
DZM系列液压振动锤 (配挖掘机用)
¾按施工方法分 预制桩—预制→运输→打桩 灌注桩（即现浇桩）—成孔→安放钢筋笼→浇注混凝土
3.2 混凝土预制桩施工
主要施工过程：桩的预制、运输和沉入。
3.2.1 桩的预制
预制桩有实心桩与空心桩。
工厂预制桩长一般不超过12m；工地预制不超过30m，且
桩长L<50倍桩截面边长或直径。
（1）桩的制作—并列法、间隔法、重叠法、翻模法
¾桩的堆放
z堆放不得超过四层； z上下层间设置垫木（按吊点位置确定间距、上下对齐） z地面平整坚实，设有排水坡度。
3.2.2 沉桩前的准备工作
清除障碍物
平整场地
沉桩试验
抄平放线
定桩位
确定沉桩顺序。
沉桩顺序确定的原则
¾从中间向四周沉没，由中及外；
¾从靠近建筑物最近的桩位起，由近及远；
¾先深后浅；先大后小。
3.2.3.2 振动沉桩
¾（1）工作原理：其主要装置为振动器，利用振动器所产 生的激振力，使桩身产生高频振动。这时桩在其自重或很 小的附加压力作用下沉入土中，或是在较小的提升力作用 下而拔出土。
¾（2）振动器工作原理
振动器产生激振力的方法如下：振动器都是采用机械式，由两根装有偏 心块的轴组成。这两根轴上装有相同的偏心块，但两根轴相向转动。这时两 根轴上的偏心块所产生的离心力，在水平方向上的分力互相抵消，而其垂直 方向上的分力则迭加起来。
连续压桩
压入一节
预应力管桩静压桩施工过程
3.2.3.4 沉桩对周边环境的影响及防治 ¾（1）对环境的影响 z锤击法、振动法沉入预制桩和套管成孔法沉入灌注 桩—施工时产生噪音、振动冲击、废气，并引起土体 挤压隆起位移，影响原有建筑和地下管线等。
z泥浆护壁成孔灌注桩—泥浆中含有水泥成份，PH在 10-12。
¾（2）灌注桩成孔顺序 z取土成孔
——成孔对周边土壤无挤密或冲击作用 •按成孔设备行走最方便的线路等现场条件确定。
z挤土成孔 ——成孔对周边土壤有挤密或冲击作用
•每隔1～2个桩位成孔； •在邻桩初凝前或终凝后成孔； •群桩基础中，先中间桩后周围桩； •同一桩基的爆扩桩，先浅后深。
¾（3）灌注桩成孔控制深度
z套管成孔 ——必须保证设计桩长。 z摩擦桩 ——以标高控制为主，以贯入度（或贯入速度）为辅。 z端承桩 ——以贯入度（或贯入速度）控制为主，以标高为辅。 z钻孔成孔 ——保证桩孔进入硬土层达到设计深度，清理孔底沉渣。
3.3.1 钻孔灌注桩
¾根据钻头是否在含水层中施工，分为：
泥浆护壁钻孔灌注桩和干作业钻孔灌注桩。
内桩的平均入土深度。
•桩端达到坚硬、硬塑的粘性土、碎石土、中密以上的粉土和 砂土或风化岩等土层时，以贯入度控制为主，桩端进入持力层 深度或桩尖标高可作为参考； •当贯入度达到而桩端标高未到时应继续锤击3阵，每阵10击的 平均贯入度不应大于规定的数值（一般在30-50mm）； •桩端位于其它软土层时，以桩端设计标高控制为主，贯入度 可作为参考。
z打入桩桩基工程的验收必须符合施工规范要求
•当桩顶设计标高与施工场地标高相同时，在打桩完毕后 进行； •需送桩时，每桩至设计标高后应先中间验收，待打桩完 开挖至设计标高后再作全面验收。 •提交的资料：桩位测量放线图；工程地质报告；材料试 验记录；桩的制作与打入记录；桩位竣工平面图；桩的静 载各和动载试验及确定桩贯入度的记录。
三点式桩架在性能上是 比较理想的，工作幅度小， 具有良好的稳定性，其次还 可通过斜撑的伸缩使立柱倾 斜，以适应打斜桩的需要。
悬
挂
简 易 桩 架
履 带 式 桩 架
轮
滚
式
管
桩
式
架
桩
式
打
桩
桩
架
架
全液 压履 带式 三支 点打 桩架
¾（4）打桩注意事项 z隐蔽工程及时做好记录
z严禁偏打 桩锤、桩帽和桩身轴线重合，衬垫平整均匀，构造合适
缺点：横向稳定性较差，立 柱的悬挂不能很好的保持垂直。 这一点限制了不能用于打斜桩。
•三点式履带桩架
同样是以履带式起重机 为底盘，但在使用时必须作 较多的改动。首先要拆除吊 臂，增加两个斜撑，斜撑2下 端用球铰支持在液压支腿的 横梁上使两个斜撑的下端在 横向保持较大间距，构成稳 定的三点支撑结构，如图所 示。
¾（5）特点、优缺点 z特点
通过振动器的振动，减小桩和周围土体的摩擦力， 在桩自重和附加压力作用下沉桩。
z优点：
噪音小，不产生废气，沉桩速度快，施工简便，操 作安全，结构简单、铺助设备少、重量轻、 体积小、对 桩头的作用力均匀而使桩头不易损坏等特点，还可以用 来拔桩。
z缺点
适于砂质粘土、砂土、软土地区施工，不宜用于砾石 和密实的粘土层。如用于砂砾石和粘土层中，需配以水 冲法辅助施工。
¾（2）防治措施 z采用预钻孔桩。 z采用机械或人工成孔灌注桩。 z设置防振沟，基坑支护。 z在有条件的城市，明令禁止锤击法或振动法沉桩。
3.3 混凝土灌注桩施工
主要施工过程：成孔、安放钢筋笼和混凝土浇注。
¾（1）灌注桩分类—按照成孔设备和成孔方法分类
挤土 成孔
取土 成孔
套管成孔—锤击和振动灌注桩 爆扩成孔—爆扩灌注桩 钻孔成孔—泥浆护壁和干作业成孔灌注桩 挖孔成孔—人工挖孔桩
¾桩起吊验算 问：桩起吊时承受的荷载远小于使用阶段承受的上部结构
荷载，因此可不进行桩的起吊验算？×
答：关键是起吊阶段和使用阶段桩的内力性质不同，使用 阶段主要为轴压力，起吊阶段为弯矩。
内力性质不同，则不可比较大小
¾桩的吊点布置 确定原则：吊点间的跨中弯矩与吊点处负弯矩相等。
常见的吊点位置如下图示：
3.2.3.3 静力压桩
¾工作原理
依靠持续作用静压力，将 桩压入或拔出的桩工机械。
¾特点
噪声低、振动小、无污 染，与冲击式施工方式比较， 桩身不受冲击应力，损坏可能 性小，施工质量好，效率高。 不用试桩可以得出单桩承载力。
适用于软弱土地基和压垂 直桩，压斜桩困难。
顶压式静 力压桩机
吊桩
接桩（管口焊接）
z孔壁塌陷 •现象——孔内冒水泡，筒内水位突然下降。 •原因——土质松散，泥浆不良（泥浆过稀或质量指标失控 ）；泥浆吸出量过大，护筒内水位高度不够，碰撞孔壁。 •处理——如钻进中塌孔，保持孔内水位，加大泥浆相对密 度，减少泥浆排除量，以稳定孔壁；严重者回填砂与粘土 混合物至塌孔位以上1-2m，沉积稳定后重钻。
z柴油锤
•工作原理： 单缸二冲程自由活塞式发动机以柴油为燃
料，利用柴油点燃爆炸时膨胀产生的压力，将桩锤抬 起，然后自由落下冲击桩顶。如此循环反复运动，将 桩打入土中。
•分类： 导杆式、筒式。
•特点： 不需另带动力设备，但污染大，噪音大。
•适用： 除过硬，过软地基外可打各种桩。
导杆式柴油锤
筒 式 柴 油 锤
¾清孔
端承桩沉渣厚度不得大于50mm，摩擦端承和端承摩擦 沉渣不得大于100mm，摩擦桩不大于300mm。
¾吊放钢筋笼
z长度为桩长的1/2-1/3当全长超过12m时分段制作。
z接头错开500，同一截面不超过50%，每2m焊12加强环， 有60-80钢筋保护层措施（定位钢筋环、定位垫块）
¾水下浇筑砼 z导管口先用球塞堵住，导管口下沉至底表上约300mm处 z首次灌注的砼应满足导管口埋入砼500mm以上，管内砼顶 面高出地下水面2.5m左右 z开管（剪断铁丝、球塞被砼顶出） z提升导管0.5-3m/h
z钻孔倾斜 •原因——钻杆不直，土质松软不一，遇上孤石或旧基础等 。 •处理——改用慢转速，提动钻头扫孔纠正；严重者回填砂 与粘土混合物至偏斜处以上1-2m，沉积稳定后重钻。
广州大学城工地锤击沉桩
¾（2）桩架
z作用： 吊桩就位、固定桩位置、承受桩锤和桩的重量、打
桩过程中引导锤和桩的方向，并保证桩锤能够沿着所要 求的方向冲击桩体。 z分类：
塔式、直式、悬挂式、三点支撑履带行走式。 z行走机构：