桩基础施工方法及适用范围分析

毕业论文

桩基础施工方法及适用范围分析

学生姓名： 赵海超

学 号： 120102210351

年级专业： 建筑工程技术

指导教师： 国连斌

辽宁·沈阳

提交日期：2015 年 5 月

目录

摘

要。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3

摘 要:随着我国经济建设的不断发展，建筑工程的建设也成为了城市发展建设中的主流，因此，建筑工程的质量也得到

了相关部门的高度重视。其中建筑工程的桩基础也是至关重要，建筑物的基础直接影响结构的安定性，对建筑的整体框架结构以及后续的施工建设都具有决定性作用。在工程施工中一定要对其施工要点进行充分的了解和掌握。通过对桩基础工程的施工方法以及对桩基础工程的施工过程中适用的范围进行了研究，为今后建筑工程在施工过程中的技术提升提供方向。 ...................................................................................................................................................................................................... 3 关键词：建筑工程 基础施工 桩基础 施工方法 适用范围 ........................................................................................................... 3 1前言 ................................................................................................................................................................................................... 3 2 浅谈桩基础的分类 .......................................................................................................................................................................... 5 2.1按受力原理分类 ............................................................................................................................................................... 5

2.1.1摩擦桩的概念 ............................................................................................................................................................ 5 2.1.2端承桩的概念 ............................................................................................................................................................ 5 2.1.3摩擦桩与端承桩的区别 ............................................................................................................................................ 5 2.2 按施工方式分类 .............................................................................................................................................................. 6 2.2.1预制桩的概念 ............................................................................................................................................................ 6 2.2.2灌注桩的概念 ............................................................................................................................................................ 6 2.2.3 预制桩与灌注桩的区别 ........................................................................................................................................... 6

3 各种桩基础的施工方法................................................................................................................................................................... 7 3.1钢筋混凝土预制桩 ........................................................................................................................................................... 7

3.1.1施工准备 .................................................................................................................................................................... 7 3.1.2桩的制作、运输、堆放 ............................................................................................................................................ 8 3.1.3打入法施工 ................................................................................................................................................................ 8 3.1.4打桩设备及选择 ........................................................................................................................................................ 8 3.1.5打桩顺序的确定 ........................................................................................................................................................ 8 3.1.6打桩 ............................................................................................................................................................................ 8 3.2 混凝土灌注桩施工 .......................................................................................................................................................... 9

4 各种桩基础的适用范围................................................................................................................................................................. 10 4.1桩型选择原则 ................................................................................................................................................................. 10

4.2桩平面的布置原则 ......................................................................................................................................................... 11

结论 .................................................................................................................................................................................................... 12 参考文献 ............................................................................................................................................................................................ 12

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桩基础施工方法及适用范围分析

作者：赵海超

指导老师：国连斌

(辽宁城市建设职业技术学院建筑工程院（系）2012级建筑工程技术专业

摘 要:随着我国经济建设的不断发展，建筑工程的建设也成为了城市发展建设中的主流，因此，建筑工程的质量也得到了相关部门的高度重视。其中建筑工程的桩基础也是至关重要，建筑物的基础直接影响结构的安定性，对建筑的整体框架结构以及后续的施工建设都具有决定性作用。在工程施工中一定要对其施工要点进行充分的了解和掌握。通过对桩基础工程的施工方法以及对桩基础工程的施工过程中适用的范围进行了研究，为今后建筑工程在施工过程中的技术提升提供方向。 关键词：建筑工程 基础施工 桩基础 施工方法 适用范围 1前言

随着高层建筑和体型复杂建筑的发展，地基基础的不均匀沉降问题越来越凸现出来，传统的桩基础设计理念受到了前所未有的挑战，近年来随着一些相关学科的发展，桩基础设计思想有了很大突破。这些思想首先源于研究在减少天然地基的总体沉降问题，认为群桩和承台下土共同承担建筑物荷载。在此基础上进一步发展出所谓减沉桩、疏桩、复合桩、塑性支承桩等桩

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基础设计理论，这些理论是以总体沉降为主要控制因素，采用少量桩来协助天然地基以减少其沉降或弥补其承载力的不足。所以说，桩基础对于建筑来说是尤为重要的。

相比于国外桩基础研究的发展，我国的桩基础理论发展也在快速的发展。1979年，我国岩士工程界前辈童翊湘在探讨上海软土地区桩基础设计经验时就提出了基于群桩基础工作机理的分析理论，形成了分不同情况按沉降设计桩基的初步想法，指出桩土相互作用的应力对计算桩基下沉量的影响。

到目前为止，国内外专家学者在桩基设计理论方面进行了一系列的工作，并取得了不少的成果。合理的桩基设计能够用最小的工程造价达到支撑起建筑的目的，随着桩基础在工程中的应用越来越广，对于桩的研究也会得到更进一步的发展。

桩基础成为建筑施工主要的基础形式。它是对单桩承载力，桩身质量等内容，进行全面巩固研究。又因桩基是隐蔽工程，所以施工技术研究和事故后的处理均较困难，因此，在桩基设计前和施工后，都需要进行必要的试验和检测，以保证桩基工程的质量。我们接下来主要研究的就是桩基础的分类、施工方法及适用范围，并对其进行分析。

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2 浅谈桩基础的分类

2.1按受力原理分类

按照基础的受力原理大致可分为摩擦桩和端承桩。

2.1.1摩擦桩的概念

摩擦型桩：是指在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载全部或主要由桩侧阻力承受。摩擦桩主要用于岩层埋置很深的地基。在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力承受的桩。桩尖部分承受的荷载很小，一般不超过10%。如打在饱和软粘土地基，在数十米深度内均无坚硬的桩尖持力层。这类桩基的沉降较大。在桥梁工程中，同一个桥台或者桥墩的摩擦桩是等长的，不会因地质不同而变化。

2.1.2端承桩的概念

端承型桩：是指在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载全部或主要由桩端阻力承受，桩侧阻力相对桩端阻力而言较小，或可忽略不计的桩。

2.1.3摩擦桩与端承桩的区别

构造要素桩基础根据其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深层坚实土的一种,上部结构荷载主要由桩尖阻力来承担; 摩擦桩是完全设置在软弱土层一定深度的一种桩,上部结构荷载要由桩尖阻力和桩身侧面与土之间的摩擦力共同来承

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担。

摩擦型桩包括摩擦桩、端承摩擦桩 极限状态下，以摩擦力为主，端承力很小或不计。

端承型桩包括端承桩、摩擦端承桩 极限状态下，以端承力为主，摩擦力很小或不计。

主要区别在桩的受力模式上。

2.2 按施工方式分类

按照施工方式可分为预制桩和灌注桩。

2.2.1预制桩的概念

预制桩，是在工厂或施工现场制成的各种材料、各种形式的桩（如木桩、混凝土方桩、预应力混凝土管桩、钢桩等），用沉桩设备将桩打入、压入或振入土中。中国建筑施工领域采用较多的预制桩主要是混凝土预制桩和钢桩两大类。

2.2.2灌注桩的概念

灌注桩，直接在所设计的桩位上开孔，其截面为圆形，成孔后在孔内加放钢筋笼，灌注混凝土而成。由于具有施工时无振动、无挤土、噪音小、宜于在城市建筑物密集地区使用等优点，灌注桩在施工中得到较为广泛的应用。根据成孔工艺的不同，灌注桩可以分为干作业成孔的灌注桩、泥浆护壁成孔的灌注桩和人工挖孔的灌注桩等。

2.2.3 预制桩与灌注桩的区别

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预制桩是工厂预先制作的成品，而灌注桩则是现场施工形成的。

预制桩一般采用锤击的方式打入地下，而灌注桩则是采用钻机先成孔后再浇筑而成的。

预制桩预制过程中比较环保、质量易于控制，而灌注桩相对而言对环境影响较大且质量不易控制。

预制桩相比灌注桩而言，直径要小，这主要是其施工方式所决定的。

3 各种桩基础的施工方法

3.1钢筋混凝土预制桩

钢筋混凝土预制桩：在预制构件厂或施工现场预制，用沉桩设备在设计位置上將其沉入土中，其特点：坚固耐久，不受地下水或潮湿环境影响，能承受较大荷载，施工机械化程度高，进度快，能适应不同土层施工。

钢筋混凝土预制桩是我国目前广泛采用的一种桩型—多用于房建工程，桥梁工程少用。钢筋混凝土预制桩有方形实心断面桩和圆柱体空心断面桩。

钢筋混凝土预制桩施工前，应根据施工图设计要求、桩的类型、成孔过程对土的挤压情况、地质探测和试桩等资料，制定施工方案，其主要内容包括：确定施工方法，选择打桩机械，确定打桩顺序，桩的预制、运输，以及沉桩过程中的技术和安全措施。

3.1.1施工准备

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场地平整及周边障碍物处理；定桩位及埋设水准点

3.1.2桩的制作、运输、堆放

管桩及长度在10m以内的方桩在预制厂制作，较长的方桩在打桩现场制作。 模板可以保证桩的几何尺寸准确，使桩面平整挺直，桩顶面模板应与桩的轴线垂直，桩尖四棱锥面呈正四棱锥体，且桩尖位于桩轴线上，底模板、册模板及重叠法生产时，桩面间均应涂刷好隔离层，不得粘结。

3.1.3打入法施工

打入法也称捶击法，是利用桩锤落在桩顶上的冲击力克服土对桩的阻力，使桩沉到预定的深度或达到持力的一种打桩施工方法。

3.1.4打桩设备及选择

打桩设备包括桩锤、桩架和动力装置。

3.1.5打桩顺序的确定

打桩顺序直接影响到桩基础的质量和施工速度，应根据桩的密集程度（桩距大小）、桩的规格、长短、桩的设计标高、工作面布置、工期要求等综合考虑，合理确定打桩顺序。根据桩的密集程度，打桩顺序一般分为逐段打桩、自中部向四周打设和由中间向两侧打设三种。

3.1.6打桩

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打桩机就位时，桩架应垂直平稳，导杆中心线与打桩方向一致。桩开始打入时应控制锤的落距，采用短距轻击，待桩入土一定深度（1~2m）稳定以后，再以规定落距施打。[2]

3.2 混凝土灌注桩施工

与预制桩相比，灌注桩具有不受地质变化限制，不需要接桩和截桩，节约钢材、振动小、噪声小等特点。灌注桩按成孔方法分为泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩、干作业钻孔灌注桩、人工挖空灌注桩等。

泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺流程：测定桩位、埋设护筒、桩机就位、制备泥浆、机械（潜水钻机、冲击钻机等）成孔、泥浆循环出渣、清空、安放钢筋骨架、浇筑水下混凝土。

沉管灌注桩施工方法： 根据图纸桩位布置图，确定打桩线路。 防线确定桩位点。 桩机进入施工现场后，要试桩，试桩的根数常见的是桩总数的1%，且不少于3根。 在桩位布置图中标明试桩的位置，在打桩记录中应注明试桩 。按图纸将钢筋笼制作好。 按设计惯入度要求施工，符合设计要求时，就意味桩成孔达到设计要求，设计的指标是只最后1阵的惯入度（10锤为1阵）。 放入钢筋笼，用绳悬挂好，保证钢筋笼的位置，关注混凝土，随灌随振捣随提升桩管。

干作业钻孔灌注桩施工工艺流程：测量放线及高程控制、设备安装调试、埋设护筒、泥浆池、钻孔施工、清孔、安放钢筋笼、导管法混凝土浇筑。

人工挖孔灌注桩的施工程序是：场地整平→放线、定桩位→挖第一节桩孔土方→支模浇筑第一节混凝土护壁→在护壁上二次投测标高及桩位十字轴线→安装活动井盖、垂直运输架、起重卷扬机或电动葫芦、活底吊土桶、排水、通风、照明设施等→第二节桩身挖土→清理桩孔四壁，校核桩孔垂直度和直径→拆上节模板，支第二节模板，浇筑第二节混凝土护壁→重复第二

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节挖土、支模、浇筑混凝土护壁工序，循环作业直至设计深度→进行扩底（当需扩底时）→清理虚土、排除积水，检查尺寸和持力层→吊放钢筋笼就位→浇筑桩身混凝土。

4 各种桩基础的适用范围

4.1桩型选择原则

桩型选择应根据建筑物的使用要求、上部结构类型、荷载的大小及其分布、工程地质情况、施工条件及周围环境等因素综合确定。

预制桩（包括混凝土方形桩及预应力混凝土管桩[3]）适用于持力层层面起伏不大的强风化层、风化残积土层、砂层及碎石土层，且桩身穿过的土层主要为高、中压缩性黏性土，穿越层中存在孤石等障碍物的石灰岩地区、从软塑层突变到特别坚硬层的岩层地区均不适用。其施工方法有捶击法和静压法两种。

沉管灌注桩适用于持力层层面起伏较大且桩身穿越的土层主要为高、中压缩性黏性土；对于桩群密集且为高灵敏度软土时测不适用。由于该桩型的施工质量很不稳定，宜限制使用。

在饱和黏性土中采用上述两类挤土桩尚应考虑挤上效应对环境与质量的影响，必要时采取预钻孔，设置消散超孔隙水压力的砂井、塑料捕板、隔离沟等措施；钻孔灌注桩适用范围很广，通常适用于持力层层面起伏较大，桩身穿越各类上层以及夹层多，风化不均、软硬变化大的岩层，如持力层为硬质岩层或地层中夹有大块石等，则需采用冲孔灌注桩。无地下水的一般土层可采用长短螺旋钻机工作业成孔成桩。钻（冲）孔时需泥浆护壁，对施工现场受限制或对环境保护有特殊要求的，不宜采用。

人工挖孔桩适用于地下水水位较深，或可采用井点降水的地下水水位较浅而持力层较浅且

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持力层以上无流动性淤泥土质。成孔过程可能出现流砂、涌水、涌泥的地层不宜采用。

钢桩（包括H型钢桩和钢管桩）的工程费用昂贵，一般不宜采用。当场地的硬持力层极深，只能采用超长摩擦桩时，若采用混凝土预制桩或灌注桩又因施工工艺难以保证质量，或为了要赶工期，此时可考虑采用钢桩。钢桩的持力层应为较硬的土层或风化岩层。

夯扩桩。当桩端持力层为硬黏土层或密室砂层，而桩身穿越的土层为软土、黏性土、粉上时，为了提高桩端承载力可采用夯扩桩。由于夯扩桩为挤土桩，为消除挤土效应的负面影响，应采取与上述预制桩和沉管灌注桩类似的措施。

4.2桩平面的布置原则

力求使各桩的桩顶受荷均匀，上部结构的荷载重心与桩的重心相重合，并使群桩在承受水平力与弯矩方向有较大的抵抗距。

在纵横墙交叉处均应布桩，横墙较多的多层建筑可在横墙两侧的纵墙上布桩，门洞口下面不宜布桩。

同一结构单元不宜同时采用摩擦桩与端承桩。

大直径桩宜采用一柱一桩；简体采用群桩时，在满足桩的最小中心距要求的前提下，桩应尽量布置在简体以内或不超过筒体外缘1倍板厚范围之内。

在伸缩缝或防震缝可采用两柱共用同一承台的布桩形式。

剪力墙下的布桩量要考虑剪力墙两端应力集中的影响，而剪力墙中和轴附近的桩可按照受

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力均匀布置。

结论

桩基础施工在整体的建筑项目过程当中是最为主要的一部分，基础工程职工只有全面有效的得以顺利完成，这样才可以更好的实施下一步作业，更好的完成建筑项目中其他部分的施工，目前，我国主要的桩基础的类型是我国高层建筑桩基础，当建筑物施工场地上的土层比较疏松，简单来说即扩大基础面积，那么地基的抗压程度、稳定度和扭曲变形等不能满足建筑物本身的要求，此时往往采用桩基础。桩基础施工技术在我国的高层建筑施工中逐步的得到认可并广泛应用。

参考文献

[1] 孙健,吴迪. 浅谈民用建筑地基基础和桩基础土建施工技术[J]. 科技资讯. 2011年23期.

[2] 《建筑桩基技术规范》JGJ94-94条文说明

[3] 阮起楠.预应力混凝土管桩[M].中国建材工业出版社，2000年2期

[4] 鲍明珠,胡鹏飞. 浅谈几种桩基础在建筑工程施工中的应用[J]. 科技信息. 2011年17期.

[5] 杨小礼,李亮,等. 嵌岩桩承载力的非线性分析[J].湘潭矿业学院学报.1997.12

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[6] 杨小礼,李亮.软岩地基中基桩承载力分析[J].铁道工程学报,2000

[7] 湖南省建筑科学研究所.望城码头单桩垂直静载试桩报告与工程地质详细勘察报告[R].1996.

[8] 钱家欢,殷宗泽.土工原理与计算[M].北京:中国水利水电出版社,1996.

[9] 李亮,刘宝琛.边坡代写论文极限承载力的下限分析法及其可靠度理论[J].岩石力学与工程学报,2001

[10] JGJ94-2008，建筑桩基技术规范，中国建筑工业出版社，2008

致谢

本论文是在国连斌导师的悉心指导下完成的。导师渊博的专业知识、严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严于律己、宽以待人的崇高风范，朴实无法、平易近人的人格魅力对本人影响深远。不仅使本人树立了远大的学习目标、掌握了基本的研究方法，还使本人明白了许多为人处事的道理。本次论文从选题到完成，每一步都是在导师的悉心指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！在写论文的过程中，遇到了很多的问题，在老师的耐心指导下，问题都得以解决。所以在此，再次对老师道一声：老师，谢谢您！

时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。离校日期已日趋渐进，毕业论文的完成也随之进入了尾声。从开始进入课题到论文的顺利完成，一直都离不开老师、同学、朋友给我热情的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！在此我向黑龙江职业学校工程造价专业的所有老师表示衷心的感谢，谢谢你们三年的辛勤栽培，谢谢你们在教学的同时更多的是传授我们做人的道理，谢谢三年里面你们孜孜不倦的教诲！

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三年寒窗，所收获的不仅仅是愈加丰厚的知识，更重要的是在阅读、实践中所培养的思维方式、表达能力和广阔视野。很庆幸这三年来我遇到了如此多的良师益友，无论在学习上、生活上，还是工作上，都给予了我无私的帮助和热心的照顾，让我在一个充满温馨的环境中度过三年的大学生活。感恩之情难以用言语量度，谨以最朴实的话语致以最崇高的敬意。

最后要感谢的是我的父母，他们不仅培养了我对中国传统文化的浓厚的兴趣，让我在漫长的人生旅途中使心灵有了虔敬的归依，而且也为我能够顺利的完成毕业论文提供了巨大的支持与帮助。在未来的日子里，我会更加努力的学习和工作，不辜负父母对我的殷殷期望！

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