桩基础在建设工程中的应用

本科毕业论文（设计）

论文题目：桩基础在建设工程中的应用

姓名：卜少多

学号：123008010312

班级：土木（3）班

年级：12级

专业：土木工程

系部：土木工程学院

指导教师：马魁讲师

完成时间：2016年月日

作者声明

本毕业论文（设计）是在导师的指导下由本人独立撰写完成的，没有剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。因本毕业论文（设计）引起的法律结果完全由本人承担。

毕业论文（设计）成果归武昌工学院所有。

特此声明

作者专业：土木工程

作者学号：123008010312

作者签名：卜少多

20 16 年月日

桩基础在建设工程中的应用

卜少多

Pile Foundation in Construction Engineering

Bu,Shaoduo

2016 年月日

摘要

随着社会的大步流星发展，建设工程中正被大量使用着一种常用施工基础——桩基础。这种工程中常见的基础处理为什么得到如此快的发展？更加坚固的基础、比其它基础处理方式更高效的施工方式、节省成本相对简单快速的施工工艺。这都是它“火”起来的原因。

今天，我不禁想探究一下，这团“火”为什么烧的如此之旺，如此之久。从七、八千年前新石器时代的筑桩防兽，到高楼冲进大气层的现代高塔，每一处能看到桩基础的应用。它在变化不断，要求各异的今天是怎样发展的？作为万丈高楼的基础，桩基础又产生了什么不一样的“病症”？其“健康情况”影响着每一个浩大工程的最终质量，也牵动着千家万户的平安。本文今天就剖析这团“火”，看看它工程施工目前的样子和因为时代进步所产生的新的问题。

关键词：桩基的施工；建筑工程；施工技术

Abstract

Pile foundation is the basis of the current approach to Foundation Construction of the most commonly used. In recent years with the rapid development of China's construction industry, a method can not only make infrastructure projects more stubborn, greatly speed up the construction process, improve construction efficiency of construction methods - foundation, is being widely used, especially in some large construction of high-rise building foundation treatment works.

In modern society, this historic pile construction method has also been rapid development. However, at present due to the ever-changing technology and construction requirements, pile foundation construction applications, there have been some new issues, which is testing the pile foundation construction and technical personnel. Pile foundation construction, building works as a very important part, its quality, the relationship between these subsequent construction work, affecting the final quality of the entire construction project. This paper analyzes the construction works Pile Foundation Construction Status and Problems.

Key words:Pile foundation; construction works; Applications

目录

1. 绪论 (7)

1.1. 研究背景 (7)

1.2. 课题研究的目的 (7)

1.3. 课题研究的意义 (8)

2. 桩基础的构造及分类 (8)

2.1. 桩基础的构造要求 (8)

2.2. 桩基础分类 (9)

3. 桩基础的在建设工程中的运用 (9)

3.1. 桩基础施工技术现状 (10)

3.2. 桩基础施工前的准备 (11)

3.3. 各种常见桩的施工方法 (12)

3.4. 桩基础施工常见的质量问题与分析 (21)

4. 桩基础施工应用未来的趋势 (24)

5. 总结 (25)

6. 主要参考文献 (26)

7. 致谢 (26)

1.绪论

1.1. 研究背景

这些年，我们有目共睹的看着原来的平原起高楼，看着原来的小巷变商区。高层建筑林立在家的周围。传统的桩基础设计思想不再教科书一般的正确，实际建设中基础沉降问题涌现出来。在一些土木从业人员和相关科学研究学者的努力下，桩基础设计相比过去以预制桩为主的思路，有了不小的改变。灌注桩也越来越多进入设计者的视野里，其发展随着应用得到突飞猛进的进步，大直径钻孔灌注桩也有了从来没有过的地位。发展中还涌现一批新的成桩技术，钻孔压浆成桩法就是其中非常成熟的一种技术。

本文以自己浅薄的专业知识在吸取一些土木从业的前辈著作后，详解桩基础的种类、形式。浅析一下其基础施工技术。最后又提出一些建筑工程里施工所会遇到新的各式问题，并予以一一解答。旨在使目前有些泛滥使用的桩基础在正确的环境和设计方案中被规范使用。

1.2. 课题研究的目的

桩基础本身有许许多多的优点，在目前各种项目里都是被优先采用的地基处理方案。它得宠于业主，得简于设计者，得“益”于开放商，以至于人们往往忽视了桩基础的很多潜在问题。有人问道：“使用桩基础难道不好吗？”。我的回答是：“当然好！”。不好不足以经得起千年时间的检验，但好的技术就应该被滥用吗？自然不是。由于中国施工定额土方相对较低，就更促使发展成熟的桩基础被无条件的滥用。本文细细的咀嚼桩基础的甜和涩，甜的是其不一样的承载、异于其它工艺的构造、诱人的短期利益；涩的是其未正确使用的巨大隐患和对土地环境，尤其是地下环境的污染。写出其“甜和涩”，希望对建设工程提出一些有益的思路，那就够了。

1.3. 课题研究的意义

从泛黄的古书到荧幕上的CAD，一路走来，桩工技艺的发展令人折服。而一代代土木人也不停的创造更好的桩工机械，哪怕只是图片，我们也能看到现代工艺对提升建筑质量和效率的巨大影响。

对桩基的发展提出一种声音总是好的，如果不思考，不考证，不分析，把桩基础当作一种万能钥匙，在飞速发展的同时埋下一桩桩一筹莫展，这无疑是一种过错。我们应该更科学的看待桩基础，透彻的分析其应用，提高其技术，规范其应用。未来会有许多的著名建筑是采用桩基础的，但是我们会看到其他地基工艺也绽放其独特光彩。

科学的采用桩基础设计，理性的使用桩基础方案，规范的按照桩基础施工要求来施工这是我的初衷。

2.桩基础的构造及分类

2.1. 桩基础的构造要求

1.扩底灌注桩其中心距应>扩底半径3倍，当扩底半径>4m时，其桩端净距应

该>1m。而摩擦型桩的中心距则更多一些，其中心距应>桩身半径6倍。邻桩之影响也应该在考虑桩距时被得到重视。

2.桩身半径的3倍，是扩底灌注桩中扩底半径的最大值。

3.桩的承载力与竖向永久载力应该做到“两点重合”，即合理点与作用力点互

相重合，这样在布桩位时才能保证安全

4.灌注桩应>C20，预应力柱应>C40预制桩应>C30的混领土强度等级。

5.灌注桩的配筋率>0.2%~0.65%，静压预制桩其配筋率>0.6%,而打入式预制桩

其配筋率>0.8%,所计算值在此区间才是正常范围。

配筋长度：

1)受水平荷载和弯矩较大的桩，配筋长度应通过计算确定。

2)桩基础施工的时候，有需要贯通淤泥的，设计计算配筋的长度应该把深入淤

泥的那一部分也加在其中，

3)施工中遇到坡岸，其抗震度应有所增加，即>8度的，各种承柱和桩使用通长

配筋

4)钻孔关注桩桩的半径>1200mm，其构造钢筋长度>三分之二桩长，才符合要

求。

6.主筋插进承台中的锚固长度>I钢筋60半径倍或II钢半径的70倍。采用一一

对应的方法来对待大直径灌注桩，即一个桩对应一个柱，可将柱桩相连或承台柱相连。

7.填土密室的要求应该在回填的时候严格执行。

2.2. 桩基础分类

2.2.1.按受力情况分非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩。

类似的挤土效应，挤土桩除了灌注桩还有另外一种叫做打入桩，它们具有一定的挤土效应。除了它们两种其他的灌注桩就属于非挤土桩的范围了。需要采取一定的措施才可以在一些松软沙石地基上采用非挤土灌注桩，不然有可能造成一些严重塌方事件。因为其承载力小于预制桩。

2.2.2.按挤土状况分预制桩、灌注桩。

预制桩：是在工程施工之前就制作好的桩体，可直接沉入成孔，也可以打压入地下。灌注桩：可先使用人工或机械以各种方式成孔，再浇灌混凝土。它们适应的地质情况不同的。

预制桩适用于地下水位较深，含水量较小的基础。一般作为符合基础来适用。灌注桩适用范围较广，对地下水的水位要求不是很高。一般作为单桩承载来使用。

3.桩基础的在建设工程中的运用

3.1. 桩基础施工技术现状

在多数施工环境里，若使用施工方法对桩基础进行分门别类，一般有三大类，即非挤土、挤土、部分挤土。而它的施工方法则有几百种之多。在日益增多的建设需求下，其施工方法亦是频繁更迭，更具效率。

就拿埋入式桩基举例子吧，若是往细了说，恐怕有近百种类型。目前，若想使桩沉入的更加容易，一般会把压缩空气与水同时注到桩端里，这样可以使桩具有比原来更大的承载力。而之前的做法是把<30mm的螺旋钻。钻斗钻等放在桩的中空部，在底层钻土时，螺旋会把土从桩基的中空里把土排到上部。无疑新的技术会极大的提高成孔效率和质量。沉入以后，还可选择三种以上的方式使其更加牢固以使桩基承载力更大。

再拿中掘施工法桩为例，则又拥有近50种桩型。这些桩型按照不同的承载力，不同的工艺和机械被细细划分。和它一样泥浆护壁法灌注桩的成孔亦有近50种方法。同样的再谈谈桩端压力注浆，主流的工艺一类是闭式，一类是开式。注浆装置总共有5种预留方式。和前面的工艺一一结合又组合出更多的注浆桩，光国内就已经出现不下于18中，甚至更多。

介绍了这么多，不过是桩基施工方法的冰山一角。在实际中，桩基础因为不同地域的工程地质和水文地质差异巨大，经济区域发展程度的高低，投资额度和工程要求的不同，各种桩型采用十分灵活多变。组合桩、异型桩也逐渐增多，并存现象十分普遍，比如部分挤土、非挤土、挤土三类在一起的。同时采用预制桩和灌注桩两种桩类。又或者在非挤土灌注时不同成孔方式同时存在、人工挖空、桩中钻孔、冲抓成孔三类方式都存在于同一个工程中。甚至最新的工程机械，与老式的工艺设备同时在进行施工。所以，总结来看，就是每一种桩型和工艺都有其存在的道理，因为环境的不同，它们的采用也需要适应改变。有一些还很不完善，需要后来的土木人进行完善创新，使其在新的时代背景下，焕发出新的热度。同时，在吃透一种成熟的桩型后，千万不能迷信这一种桩型。它是有其自身的适

用广度的，超过其范围，反而会起到反的作用。严重的会导致整个工程都出现不可挽回的质量问题。经济损失不提，人身安全更是堪忧。因此需要熟知所采用桩型的范围。

3.2. 桩基础施工前的准备

3.2.1.勘察施工现场

在到达具体施工现场后，我们需要确认很多信息，比较主要的有：施工现场地貌地形勘探。对待地质分析汇总时，要把该处地形的各种相关指标进行纵深具体分析。对于水资源的具体分布也要详实的了解。还有一些隐性的资料信息，比如有未发生过地震和泥石流灾害，有没有古地下建筑，附近有没有古塘等。做到以上具体分析后，还要考虑对附近人和国家水管电网的影响。

3.2.2.技术方面的准备

动工之前应该把施工方案进行编制，编制计划要合理高效。其中包括需要的设备、劳动力供需要求、材料使用表、工程进度计划等。对工程质量、施工技术、以及必要的安全保障措施应该明确规定。同时对进场桩提前试桩，对试桩数据要做到详实，进一步确认施工技术和参数，为施工质量做保证。

3.2.3.对施工现场进行全面的准备

在预制桩到达现场之前，需要把施工现场处理干净。对施工有影响的高空和地下阻碍施工的物体都应做到提前处理干净，还有一些曾经埋入的管道电缆都需要做到“先清除后施工”，避免因为后期施工产生一些安全隐患。在处理一些高层建筑的桩基础时，平整施工地面显得尤为重要，大大减少桩基因为不平而产生的问题，同时也提高沉桩质量。

做到场地平整以后，因为预制桩施工的原理，机械自重很大，现多数采用铺用20CM的碎沙石作为缓冲。这样做可以避免因为土地承载力过大，使不均匀沉降发生，进而严重影响工程施工质量。采用履带打桩机时，更有别的要求，土地

承载力须>130kPa。最好采用走道板提升地基承载力。

灌注桩施工前，需要人工挖孔的，在平整土面以外，更要单独考虑出土方案。同时多与施工方法结合，灵活调整方案。采用钻孔的，相关排水和排泥工事安排好以后才能使用钻孔机械。还有一些采用振动法和锤击沉管的，预制桩的施工准备都是必须要提前完成的。

3.2.

4.施工放线

复查桩位、布置施工场地、轴线的重复检查、机械位置核对都是在具体施工前需要注意的，避免在施工时造成错误。打桩定位之前，需要根据要求制作出独立的桩位图，对不同的桩位进行排序区别，然后把每一个桩标明尺寸型号。同时设置一个样桩，能显著的提高桩基布位效率。在桩位完全布位后，不能盲目自信，需要对每个桩位进行多次核对，避免经济损失。施工中，一方面严格按照控制是设计要求进行施工另一方面在沉桩完成后，更要实时的对桩身顶端和桩身末端的数据参数进行录入。施工时，至少需要两个以上的桩位水准点，其选址也不能在沉桩施工范围内。水准点的保护是桩基施工的一个重要点，一般设置明显表示避免破坏。

3.3. 各种常见桩的施工方法

3.3.1.预制桩施工方法

预制桩分两种，一种是混凝土预制桩，另一种为钢桩。

混凝土预制桩钢筋混凝土实心方

桩

预应力混凝土空心管桩

钢桩钢管桩H型钢桩其他异性钢桩

设计时对桩的各项要求都要一一列出，根据这些数据做出施工方案来，其中类型、对土质的挤压情况、地质探测数据都要一一核对。其施工方法无外乎：首先确定采用哪一种桩类，然后其采用何种方法、根据桩型选择合适的机械。最后在确定了打桩的次序以后，还要考虑桩的采购和施工时必要的安全要求。

3.3.1.1. 锤击沉桩的施工方法（打入法）

简称锤击法的施工方法，原理十分简单，就是将桩锤的强大的冲击力转换为桩的动力对土做工，使其下沉到设计时的深度。这种方法也是最常被采用的沉预制桩的方法。由于这种做法十分成熟，在城市里使用范围非常的大，经济效益高也是它的一大特点。而说道它的缺点就是具有噪音和震动，如果在夜里施工，想必会影响普通市民的休息。

打桩机主要由三部分组成，负责支撑整个机械的庞大桩架，负责锤击桩体的桩锤，以及提供动力的装置。

当采用空气锤时，应配备空气压缩机；当选用蒸汽锤时，则要配备蒸汽锅炉和绞盘。

打桩施工

A. 准备工作

（1）场地准备：使建设所用的地基具有一定的强度，即压实，然后排除对施工有影响的一些障碍物。设置排水沟；

（2）放轴线、定桩位、设置水准点（≮2个）；

（3）严格按照事先规划好的次序进行规范打桩。

（4）三通是在打桩前必须做到的，同时对检测桩这件事也不能马虎。

（5）进行打桩试验：≮2根，检验工艺、设备是否符合要求。

B.打桩顺序

通过桩的密疏程度、分为入下图a、b、c所示三种顺序。

1、当桩中心距<8倍桩半径的时候，采用两侧按照同样方法施工，即对称施工。

2、当桩中心距>8倍桩半径的时候，可以一排一排的施工，亦可以采用其它两种方法。

在了解现场桩的设计和采用的规格以后。最好遵循以下规则，首先先施工设计时打入深度比较大的，再施工深度较小一点的。其次需要优先施工预制桩大的。最后则须先考虑比较长的桩，后考虑比较短的桩。

C.打桩工艺顺序：

标尺放好、搭好桩架、调好吊桩、扣帽落锤放下钩子、先的位置

1、先把标尺放置好、

2、然后把打桩机的桩架设置在合适的位置

3、把桩吊至打桩位

4、扣上打桩机桩帽，然后使打桩锤工作，最后脱掉打桩机吊钩。

5、最开始的时候轻轻低位吊打

6、轻打定位以后正式高位吊打

要点：注意变化，做好打桩记录，当出现异常时，要马上停止施工，报告给相关单位研究以后再处理。

3.3.1.2. 静力压桩的施工方法

静力压桩利用压桩装置提供的桩基重力反压桩顶，使桩身克服摩擦力缓缓下沉，然后一节一节的把桩压入土里。前面提到过的锤击法由于其在城市施工的噪音和震动问题，在一些建筑工程中会使工程进度拖慢。这种静力压桩的方法恰恰解决了这样的难题，它没有震感，也不会发出扰人的噪音，非常适合在闹市施工，同时也变向的加快了施工进程。

因为是一节一节打入土中，所以需要接桩，目前共有三种常用的方法，其中焊接法是最经常被采用的。另外两种一种是拆卸方便、密封性比较强的法兰螺栓连接法。还有一种则是操作简单加快工时的浆锚法。

压桩和打桩比，需要在意的地方在于，混领土需要满足一定的强度，配筋满足弯矩和一些受力要求防止压入时断裂。压桩的挤土十分之小，对于那些土地松软地区是不错的沉桩选择。

3.3.1.3. 振动沉桩的施工方法

非常经济的振动沉桩虽然的到许多工程师的重视，但是因为它沉桩太过复杂，需要提前研究的资料太多，采用需多加考察。其利用激振力让桩身高频振动，使地基的摩擦力相对变小，就靠自重或者较小压力下沉如标高位置。这种方法也可用来拔出桩身。

3.3.1.

4. 水冲法沉桩（射水沉桩）的施工方法

这种方法一般情况下都是与其他施工方法组合出现，比如和锤击法一起使用。射水沉桩法对土质情况要求极高，使用前要详细勘察，桩位在接近到达标高1.5m左右时，应该改换用锤击法将桩身沉入设计要求的深度。这样极大的确保桩承载力。

3.3.2.灌注桩施工方法

不使用预制桩，在地基中以各种方式成孔，后注入混凝土形成桩基础的方法目前在城市建设中采用频繁。其无噪音污染，无震动的方式经济且高效。目前有两种灌注桩施工方法比较常用。

3.3.2.1. 干作业钻孔灌注桩

目前市面上普遍采用螺旋钻机成孔，这种钻机采用不同直径的钻头分别可以进行深度为8m~12m的桩孔。干作业成孔需要选择地质条件，没有地下水和淤泥的一般都可以进行。需要注意成孔过程中的地下障碍。

钻孔过程要求初时慢，后时快，保证钻杆稳定准确，及时纠偏。到达规定标深时，需要及时清土，将成孔产生的浮土排出，提高桩身沉入后的承载力。

成孔后灌注时要严格按照设计方案执行，使用导向钢筋将符合设计要求的桩身钢筋骨架送入孔内，然后马上灌注，灌注的时候不要一次浇灌，待每一次压实后，进行下一次浇灌，一层厚度以半米为宜

3.3.2.2. 泥浆护壁成孔灌注桩

当灌注桩遇到地下水会采用什么施工方法呢？泥浆护壁成孔解决了干孔作业钻孔的问题。机械钻空前利用泥浆提前保护住孔的内侧，使用循环的方法把孔内的各种施工渣滓排出的外面来。

其具体的施工内容有：

1、设计布置桩位

2、将制好的护筒布置到位。一般护筒高度约为2M，采用薄钢板制成1到2个溢浆孔。内径>钻头直径即可。其可以起到加固成孔位置，引导钻头施工中的方向，还避免了施工中外部的水流入孔内。

3、桩机在规定位置成孔，

4、使用循环法排出渣滓也就是清洁成孔。

5、将提前制好的桩身钢筋骨架沉入灌注混凝土。

需要注意的时，这种钻孔法，需要在施工时保持筒内水压。所以必须注入相对密度为1.1到相对密度为1.5的泥浆。这样可以使筒内水压力变大，防止孔的塌陷。

成孔后检测空的质量是必须要做的。利用探测器，我们可以清除的知道孔内的各项指标，比如残渣、深度等。然后选用合适的方式清孔，可以采用上面提到的“循环法”，也可以对比较坚固的桩孔采用空气吸泥机。

水下浇筑和地下有明显不同，需要注意的是一般应大于设计强度一个等级。其混凝土配合比也不是固定的，需要结合现场环境实验得出。最后，常用的水下浇筑法为导管法。

3.3.2.3. 沉管灌注桩（套管成孔灌注桩）

把带有桩靴的钢管和预制桩一样打进地下，随后按设计要求灌注混凝土，最后振动搅实混凝土拔出钢管，形成灌注桩。当然钢管的尺寸，应该与设计的桩身尺寸相对应。一般桩靴会有些不同，有些是混凝土，有些则是设计独特的钢筋桩

尖。

考虑到沉管施工时的土体影响。施工时应该考虑打桩次序，并且严格按照该次序打桩。间隔桩位成孔能够极大减少施工对土体密度的影响。沉管法有许多提高桩的承载里的方法。其原来无非是打进后提升半米到一米然后振动五秒到十秒钟，反复进行，以此使混凝土捣实。因为次数和顺序的不同分为单打与复打，还有反复插拔的翻插法。

3.3.2.

4. 人工挖孔大直径灌注桩

这是一种历史悠久的挖孔方法了，距今也拥有一百多年的历史了，目前应用的十分广泛。大直径灌注桩可以应用在许许多多特殊土层。其中包括承载力不足的软土地基，受水分和温度影响的膨胀土地基。其在高层建筑的地基施工中也被经常看到。其成孔方式是人工挖掘。成孔以后再放置桩身钢筋笼，最后再填入混凝土成为桩基础。一般设计者会使其直接坐落在承载力较强的岩石层上。承台、桩神和扩大头是组成它的三个重要部分。

之所以这种方法历久弥新，是因为它拥有可靠的工程质量，满足绝大部分建筑的承载能力，还有边施工可以边检查调整的便利。

1、人工挖掘成孔护壁方法施工

其防止坍落的措施有许多，一般采用混凝土浇实护壁的方法，以此加固周围土体的完整。沉井、喷混凝土护臂也是防护措施里比较好的方案。

(1) 现浇混凝土护壁法施工