2012年造价工程师《安装》工程施工技术--辅导资料（4）

时间：2012-03-28  来源：建设工程网  编辑：  打印

第二节 地基与基础工程施工

一、地基加固处理

土木工程的地基问题，概括地说，可包括以下四个方面：

（1）强度和稳定性问题。当地基的承载能力不足以支撑上部结构的自重及外荷载时，地基就会产生局部或整体剪切破坏。

（2）压缩及不均匀沉降问题。当地基在上部结构的自重及外荷载作用下产生过大的变形时，会影响结构物的正常使用，特别是超过结构物所能容许的不均匀沉降时，结构可能开裂破坏。沉降量较大时，不均匀沉降往往也较大。

（3）地基的渗漏量超过容许值时，会发生水量损失导致发生事故。

（4）地震、机器以及车辆的振动、波浪作用和爆破等动力荷载可能引起地基土，特别是饱和无黏性土的液化、失稳和震陷等危害。

当结构物的天然地基存在上述四类问题之一或其中几个时，必须采用相应的地基处理措施以保证结构物的安全与正常使用。

在各种地基中，需要根据不同条件进行处理的软弱土和不良土主要包括：软黏土、杂填土、冲填土、饱和粉细砂、湿陷性黄土、泥炭土、膨胀土、多年冻土、溶洞土等。除此之外，当旧房改造、加高、工厂设备更新等造成荷载增大，对原来地基提出更高的要求，或者在开挖深基坑，建造地下铁道等工程中有土体稳定、变形或渗流问题时，也需要进行地基处理。

地基处理的方法有很多，工程中人们常常采用的一类方法是采取措施使土中孔隙减少，土颗粒之间靠近，密度加大，土的承载力提高；另一类方法是在地基中掺加各种物料，通过物理化学作用把土颗粒胶结在一起，使地基承载力提高，刚度加大，变形减小。

（一）砂桩、碎石桩和水泥粉煤灰碎石桩

碎石桩和砂桩合称为粗颗粒土桩，是指用振动、冲击或振动水冲等方式在软弱地基中成孔，再将碎石或砂挤压入孔，形成大直径的由碎石或砂所构成的密实桩体，具有挤密、置换、排水、垫层和加筋等加固作用。

水泥粉煤灰碎石桩是在碎石桩基础上加进一些石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌和制成的具有一定粘结强度的桩。桩的承载能力来自桩全长产生的摩阻力及桩端承载力，桩越长承载力愈高，桩土形成的复合地基承载力提高幅度可达4倍以上且变形量小，适用于多层和高层建筑地基，是近年来新开发的一种地基处理技术。

（二）土桩和灰土桩

土桩和灰土桩挤密地基是由桩间挤密土和填夯的桩体组成的人工“复合地基”。适用于处理地下水位以上，深度5～15m的湿陷性黄土或人工填土地基。土桩主要适用于消除湿陷性黄土地基的湿陷性，灰土桩主要适用于提高人工填土地基的承载力。地下水位以下或含水量超过25％的土，不宜采用。

土桩和灰土桩的施工方法是利用打人钢套管（或振动沉管）在地基中成孔、通过挤压作用，使地基上得到加密，然后在孔内分层填入素土（或灰土、粉煤灰加石灰）后夯实而成土桩或灰土桩。回填土料一般采用过筛（筛孔不大于20mm）的粉质黏土，并不得含有有机质物质；粉煤灰采用含水量为30％～50％湿粉煤灰；石灰用块灰消解3～4d形成的粗粒粒径不大于5mm的熟石灰。灰土（体积比例2：8或3；7）或二灰土应拌和均匀至颜色一致后及时回填夯实。

土桩挤密地基由桩间挤密土和分层填夯的素土桩组成，土桩面积约占地基面积的10％“-23％。土桩桩体和桩间土均为被机械均匀挤密的同类土料，因此，土桩挤密地基可视为厚度较大的素土垫层。

在灰土桩挤密地基中，由于灰土桩的变形模量远大于桩间土的变形模量，因此只占地基面积约20％的灰土桩可以承担总荷载的1/2.而占地基总面积 80％的桩间上仅承担其余1/2.这样就大大降低了基础底面以下一定深度内土中的应力，消除了持力层内产生大量压缩变形和湿陷变形的不利因素。同时，由于灰土桩对桩间土能起到侧向约束作用，限制土的侧向移动，桩间土只产生竖向压密，使压力与沉降始终呈线性关系。

除了上述土桩和灰土桩外，还有单独采用石灰加固软弱地基的石灰桩。石灰桩的成孔也是采用钢套管法成孔，然后在孔内灌入新鲜生石灰块，或在石灰块中掺人适量的水硬性掺和料粉煤灰和火山灰，一般的经验配合比为8：2或7：3.在拔管的同时进行振捣或捣密。利用生石灰吸取桩周土体中水分进行水化反应，生石灰的吸水、膨胀、发热以及离子交换作用，使桩周土体的含水量降低，孔隙比减小，使土体挤密和桩柱体硬化。柱和桩间共同承受荷载，成为一种复合地基。

（三）深层搅拌法施工

深层搅拌法是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理一化学反应，使软土硬结成具有整体性的并具有一定承载力的复合地基。

深层搅拌法适宜于加固各种成因的淤泥质土、黏土和粉质黏土等，用于增加软土地基的承载能力，减少沉降量，提高边坡的稳定性和各种坑槽工程施工时的挡水帷幕。

施工前，应依据工程地质勘察资料，进行室内配合比试验，结合设计要求，选择最佳水泥掺人比，确定搅拌工艺。

用于深层搅拌的施工工艺目前有两种，一种是用水泥浆和地基土搅拌的水泥浆搅拌（简称旋喷桩），另一种是用水泥粉或石灰粉和地基土搅拌的粉体喷射搅拌（简称粉喷桩）。

二、桩基础施工

桩基础是由若干根桩和桩顶的承台组成的一种常用的深基础。它具有承载能力大、抗震性能好、沉降量小等特点。采用桩基施工可省去大量土方、排水、支撑、降水设施，而且施工简便，可以节约劳动力和压缩工期。

根据桩在土中受力情况不同，可分为端承桩和摩擦桩。端承桩是穿过软弱土层而达到硬土层或岩层的一种桩，上部结构荷载主要依靠桩端反力支撑；摩擦桩是完全设置在软弱土层一定深度的一种桩，上部结构荷载主要由桩侧的摩阻力承担，而桩端反力承担的荷载只占很小的部分。

按施工方法的不同，桩身可分为预制桩和灌注桩两大类。预制桩是在工厂或施工现场制成各种材料和形式的桩（如钢筋混凝土桩、钢桩、木桩等），然后用沉桩设备将桩打人、压入、振入（有时还兼用高压水冲）或旋人土中。灌注桩是在施工现场的桩位上先成孔，然后在孑乙内灌注混凝土，也可加入钢筋后灌注混凝土。根据成孔方法的不同可分为：钻孔、挖孔、冲孔灌注桩，沉管灌注桩和爆扩桩等。

例：下列说法中正确的是（ A　）。

A．灌注桩比预制桩节省造价

B．预制桩比灌注桩节省造价

C．预制桩比灌注桩操作要求严格

D．灌注桩不易发生质量事故

【解题思路】预制桩是在工厂或施工现场制成的桩，然后采用打桩设备将桩打入土中；灌注桩是在施工现场的桩位上先成孔，然后在孔内灌注混凝土。灌注桩与预制桩相比，可节省材料，所以造价较低，但灌注桩比预制桩操作要求严格，易发生质量事故。

（一）钢筋混凝土预制桩施工

钢筋混凝土桩坚固耐久，不受地下水和潮湿变化的影响，可做成各种需要的断面和长度，而且能承受较大的荷载，在建筑工程中广泛应用。

常用的钢筋混凝土预制桩断面有实心方桩与预应力混凝土空心管桩两种。方形桩边长通常为200～550mm，桩内设纵向钢筋或预应力钢筋和横向钢箍，在尖端设置桩靴。预应力混凝土管桩直径为400～600mm，在工厂内用离心法制成。

混凝土预制桩的沉桩方法有锤击法、静力压桩法、振动法和水冲法等。

1．桩的制作、运输和堆放

（1）桩的制作。长度在10m以下的短桩，一般多在工厂预制，较长的桩，因不便于运输，通常就在打桩现场附近露天预制。

实心桩宜采用工具式木模或钢模板支在坚实平整的场地上，用间隔重叠的方法预制。

桩与桩间以皂脚、黏土石灰膏或纸隔开。上层桩的浇灌，待下层桩的混凝土达到设计强度的30％以后进行，重叠层数不超过4层。完成后，应洒水养护不少于7d.

（2）运输、堆放。钢筋混凝土预制桩应在混凝土达到设计强度的70％方可起吊；达到设计强度的100％才能运输和打桩。如提前吊运，应采取措施并经验算合格后方可进行。桩在起吊和搬运时，吊点应符合设计规定。

桩的堆放场地应平整、坚实，不得产生不均匀沉陷。桩堆放时应设垫木，垫木的位置与吊点位置相同，各层垫木应上下对齐，堆放层数不宜超过4层。

2．打桩

打桩是利用桩锤的冲击克服土对桩的阻力，使桩沉到预定深度或达到持力层。这是最常用的一种沉桩方法。

（1）打桩机具选择。打桩机具主要包括桩锤、桩架和动力装置三部分。桩锤是对桩施加冲击力，将桩打入土中的主要机具；桩架是将桩吊到打桩位置，并在打桩过程中引导桩的方向，保证桩锤能沿要求方向冲击的打桩设备；动力装置包括驱动桩锤及卷扬机用的动力设备。在选择打桩机具时，应根据地基土壤的性质、工程的大小、桩的种类、施工期限、动力供应条件和现场情况确定。

3．静力压桩

静力压桩是利用压桩架的自重及附属设备（卷扬机及配重等）的重量，通过卷扬机的牵引，由钢丝绳滑轮及压梁将整个压桩架的重量传至桩顶，将桩逐节压入土中。由于打桩噪声大、振动大，在城市施工会带来公害。因此，当条件具备时，在软土地基上，可利用静压力将预制桩压人土中。近年来，在我国沿海软土地基上较为广泛地采用。

（1）压桩程序。压桩～般是分节压入、逐段接长，为此，桩需分节预制。当第一节桩压人土中，其上端距地面2m左右时，将第二节桩接上，继续压人。

（2）接桩方法。对每～根桩的压入，各工序应连续施工。如需接桩，可用焊接法或硫磺砂浆锚接。

4．振动沉桩

振动沉桩的原理是借助固定于桩头上的振动箱所产生的振动力，以减小桩与土壤颗粒之间的摩擦力，使桩在自重与机械力的作用下沉入士中。

振动沉桩主要适用于砂土、砂质黏土、亚黏土层，在含水砂层中的效果更为显著。但在砂砾层中采用此法时，尚需配以水冲法。

振动沉桩法的优点是：设备构造简单，使用方便，效能高，所消耗的动力少，附属机具设备亦少。其缺点是适用范围较窄，不宜用于黏性土以及土层中夹有孤石的情况。

5．水冲法沉桩（射水沉桩）

水冲法沉桩是锤击沉桩的一种辅助方法。利用高压水流经过桩侧面或空心桩内部的射水管冲击桩尖附近土层，便于锤击沉桩。一般是边冲水边打桩，当沉桩至最后1～2m时停止冲水，用锤击至规定标高。水冲法适用于砂土和碎石土，有时对于特别长的预制桩，单靠锤击有一定困难时，亦可用水冲法辅助之。

例：（ A　）最宜于砂土、塑性黏土及松软砂黏土。

A．振动桩锤

B．单动气锤式

C．双动气锤式

D．柴油式

【解题思路】施工中常用的桩锤有落锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油桩锤和振动桩锤。其中振动桩锤适宜于打钢板桩、钢管桩、钢筋混凝土桩和木桩，宜用于砂土、塑性黏土及松软砂黏土。

[2008年考题]在桩基础打桩中，较适合在砂土、塑性粘土中施工的是（D）。

A．柴油桩锤

B．双动桩锤

C．单动桩锤

D．振动桩锤

[2006年考题]适用于打斜桩和拔桩的桩锤是（ C　）。

A．落锤

B．单动汽锤

C．双动汽锤

D．柴油锤

【解题思路】施工中常用的桩锤有落锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油锤和振动桩锤。其中双动汽锤适于打各种桩，便于打斜桩；使用压缩空气时，可在水下打桩；可用于拔桩。

例：振动沉桩法的特点是（ 　B）。

A．设备构造复杂

B．效能高

C．适用范围宽

D．适合于黏性土

【解题思路】振动沉桩主要适用于砂土、砂质黏土、亚黏土层，其适用范围较窄，所以C．D是错误的；振动沉桩法的设备构造简单，使用方便，附属机具设备少，故A是错误的，只有B是正确的答案。

（二）混凝土灌注桩施工

灌注桩是直接在桩位上就地成孔，然后在孔内灌注混凝土或钢筋混凝土而成。

灌注桩能适应地层的变化，无须接桩，施工时无振动、无挤土和噪声小，适宜于在建筑物密集地区使用。但其操作要求严格，施工后需一定的养护期方可承受荷载，成孔时有大量土基或泥浆排出。

灌注桩的施工方法，常用的有钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、套管成孔灌注桩和爆扩成孔灌注桩等多种。

1．钻孔灌注桩

钻孔灌注桩是使用钻孔机械钻孔，待孔深达到设计要求后进行清孔，放入钢筋笼，然后在孔内灌注混凝土而成桩。这是一种现场工业化的基础工程施工方法。所需机械设备有螺旋钻孔机、钻扩机或潜水钻孔机。

（1）螺旋钻孔灌注桩。

施工工艺：钻机就位后，用吊线、水平尺等检查导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心。钻孔时放下钻机，使钻杆向下移动至钻头触及土面时，才开动转轴旋动钻杆，边钻进边出土。当钻到预定深度后，必须在原深处进行空转清土，然后停转提起钻杆。桩孔钻成清孔后，应尽快吊放钢筋，灌注混凝土不要隔夜，灌注混凝土时应分层进行。

（2）大直径钻孔扩底灌注桩。

施工工艺：场地平整一放桩位线一钻孔机就位一机械钻直孔一人工清直孔及扩孔一扩孔清底一检查一放钢筋笼一灌注混凝土。大直径钻孔灌注桩一般是指桩身直径大于700mm，用机械或人工成孔，在孔内灌注混凝土而成的桩。如果桩底部再进行扩大，则称大直径钻孔扩底灌注桩。

2．人工挖孔灌注桩

人工挖孔灌注桩是采用人工挖土成孔，浇筑混凝土成桩。人工挖孔灌注桩的特点是：

（1）单桩承载力高，结构受力明确，沉降量小。

（2）可直接检查桩直径、垂直度和持力层情况，桩质量可靠。

（3）施工机具设备简单，工艺操作简单，占场地小。

（4）施工无振动、无噪声、无环境污染，对周边建筑无影响。

来源：建设工程教育网