另外，对浇筑后的混凝土进行二次振捣，能排除混凝土因泌水而在粗集料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，减小内部微裂，增加混凝土密实度，使混凝土的抗压强度提高10%～20%，从而提高抗裂性。混凝土的收缩值和极限拉伸值，除与上述水泥用量、骨料品种级配、水胶比、骨料含泥量等有关外，还与施工工艺和施工质量密切相关。......
2023-08-29
桩的打设-高层建筑施工（第3版）
【摘要】：预制桩的打设方法见表2-2，其中以锤击法和静力压桩法较为常用。桩锤是对桩施加冲击力，将桩打入土中的机具，目前应用最多的是柴油锤。打桩前应平整场地，清除旧基础和树根，拆迁埋于地下的管线，处理架空的高压线路，进行地质情况和设计意图交底等。在打桩过程中应经常检查打桩架的垂直度，如偏差超过1%，则需及时纠正，以免把桩打斜。各种预制桩打桩完毕后，为使桩符合设计高程，应将桩头或无法打入的桩身截去。
预制桩的打设方法见表2-2，其中以锤击法和静力压桩法较为常用。
表2-2 预制桩的打设方法
1.锤击法打桩
图2-5 三点支撑式履带打桩架
1—桩锤；2—桩帽；3—桩；4—立柱；5—立柱支撑；6—斜撑；7—车体
（1）打桩机械设备。打桩机械设备主要包括桩架和桩锤。
1）桩架。桩架主要由底盘、导向杆、斜撑、滑轮组等组成。桩架的作用是固定桩的位置，在打入过程中引导桩的方向，承载桩锤并保证桩锤沿着所要求的方向冲击桩。桩架的高度应为桩长、桩锤高度、桩帽厚度、滑轮组高度的总和，再加1～2m的余量用作吊桩锤。常用的桩架为履带式打桩架，其打桩效率高，移动方便。桩架应能前、后、左、右灵活移动，以便对准桩位。桩架的选择主要根据桩锤种类、桩长、施工条件等。图2-5所示为三点支撑式履带打桩架，它是目前最先进的一种桩架，适用于各种导杆和各类桩锤，可施打各类桩。
2）桩锤。桩锤是对桩施加冲击力，将桩打入土中的机具，目前应用最多的是柴油锤。柴油锤分导杆式、活塞式和管式三类，如图2-6所示。它的冲击部分是上下运动的汽缸或活塞。锤重质量为0.22～15t，每分钟锤击次数为40～70次，每击能量为2500～395000J。柴油锤的工作原理是当冲击部分落下压缩汽缸里的空气时，柴油以雾状射入汽缸，由于冲击作用点燃柴油引起的爆炸给在锤打击下已向下移动的桩以附加的冲力，同时推动冲击部分向上运动。柴油锤本身附有机架，无须配备其他动力设备。
图2-6 柴油锤示意
（a）导杆式；（b）活塞式；（c）管式
液压锤是在人类城市环境保护意识日益增强的情况下被研制出的新型低噪声、无油烟、能耗省的打桩锤。它由液压推动密闭在锤壳体内的芯锤活塞柱往返实现夯击作用，将桩沉入土中。
桩锤的选择主要取决于土质、桩类型、桩的长度、桩的质量、布桩密度和施工条件等。
①按桩锤冲击能选择。计算公式为
式中 E——锤的一次冲击动能（kN·m）；
P——单桩的设计荷载（kN）。
②按桩质量复核。计算公式为
式中 K——适用系数，对于双动汽锤、柴油打桩锤，K≤5.0，对于单动汽锤，K≤3.5，对于落锤，K≤2.0；
M——锤自重（kN）；
C——桩自重（包括送桩、桩帽与桩垫）（kN）；
E——锤的一次冲击动能（kN·m）。
③按经验选择桩锤。通常可按表2-3选用锤重。
表2-3 锤重选择表
续表
采用锤击沉桩时，为防止桩受冲击时产生过大的应力，导致桩顶破碎，应本着重锤低击的原则选锤。
④按锤击应力选择。当桩锤锤击桩时，在桩内产生锤击应力，于桩头或桩端处最大。如该锤击应力超过一定数值，则桩易击坏，所以，桩锤宜按下述控制值进行选择：
a.锤击应力应小于钢管桩材料抗压屈服强度的80%；
b.锤击应力应小于混凝土预制桩抗压强度的70%；
c.锤击应力应小于预应力混凝土桩抗压强度的75%。
桩锤的优化选择要综合考虑多种因素。在城市中心施工还需考虑打桩引起的噪声，多数国家允许的噪声为70～90dB。如超过上述噪声限制，则需采取技术措施以减小或消除。
（2）打桩施工。
1）打桩准备。打桩前应平整场地，清除旧基础和树根，拆迁埋于地下的管线，处理架空的高压线路，进行地质情况和设计意图交底等。
打桩前应在打桩地区附近设置水准点，以便进行水准测量，控制桩顶的水平标高，还应准备好垫木、桩帽和送桩设备，以备打桩使用。
打桩前还应确定桩位和打桩顺序。确定桩位即将桩轴线和每个桩的准确位置根据设计图纸测设到地面上。确定桩位可用小木桩或通过撒白灰点的方式，如为避免因打桩挤动土层而使桩位移动，也可用龙门板拉线定位，这样定位比较准确。
2）打桩顺序。正确确定打桩顺序和流水方向，在打桩施工中是十分重要的，这样可以减小土移位。在一般情况下，打桩顺序有逐排打设、自边沿向中央打设、自中央向边沿打设和分段打设四种（图2-7）。在黏土类土层中，如果逐排打设，则土体向一个方向挤压，使地基土挤压的程度不均，这样就可能使桩的打入深度逐渐减小，也会使建筑物产生不均匀下沉。如果自边沿向中央打设，则中间部分的土层挤压紧密，使桩不易打入，而且在打设中间部分的桩时，已打的外围各桩可能因受挤而升起。
一般来说，打桩顺序以自中央向边沿打设和分段打设为好。但是，如果桩距大于四倍桩直径，则挤土的影响减小。对大的桩群一般分区用多台桩机同时打设，在确定打桩顺序时还需考虑周围的情况，以防其带来不利影响，尤其是附近存在深基坑工程施工和浇筑混凝土结构时，都要防止打桩振动和挤土带来的有害影响。至于打桩振动对周围建筑物的危害，国内外都进行过研究。一般认为当建筑物的自振频率在5Hz以下，振动速度在10mm/s以上时，才可能对建筑物引起轻微的局部破坏。
图2-7 打桩顺序与挤土情况
（a）逐排打设；（b）自中央向边沿打设；（c）自边沿向中央打设；（d）分段打设
3）打桩施工。开始打桩时桩锤落距一般为0.5～0.8m，才能使桩正常沉入土中。待桩入土一定深度，桩尖不易产生偏移时，可适当增加落距，将落距逐渐提高到规定数值。一般来说，重锤低击可取得良好的效果。
打桩入土的速度应均匀，锤击间歇的时间不要过长。在打桩过程中应经常检查打桩架的垂直度，如偏差超过1%，则需及时纠正，以免把桩打斜。打桩时应观察桩锤的回弹情况，如回弹较大，则说明桩锤太轻，不能使桩下沉，应及时予以更换。应随时注意贯入度的变化情况，当贯入度骤减，桩锤有较大回弹时，表明桩尖遇到障碍，此时应将锤击的落距减小，加快锤击。如上述现象仍然存在，应停止锤击，研究遇阻的原因并进行处理。
打桩施工是一项隐蔽工程，为确保工程质量，也为分析处理打桩过程中出现的质量事故和工程验收提供依据，应在打桩过程中对每根桩的施打做好详细记录。
各种预制桩打桩完毕后，为使桩符合设计高程，应将桩头或无法打入的桩身截去。
2.静力压桩法打桩
压桩与打桩相比，由于避免了锤击应力，桩的混凝土强度及其配筋只要满足吊装弯矩和使用期的受力要求即可，因而桩的断面和配筋可以减小，同时压桩引起的桩周土体和水平挤压也小得多，因此，压桩是软土地区一种较好的沉桩方法。
静力压桩是在均匀软弱土中利用压桩架（型钢制作）的自重和配重，通过卷扬机的牵引传到桩顶，将桩逐节压入土中的一种沉桩方法。这种沉桩方法无振动、无噪声，对周围环境影响小，适合在城市中施工。
（1）桩机就位。静压桩机就位时，应对准桩位，将静压桩机调至水平、稳定，确保在施工中不发生倾斜和移动。
（2）预制桩起吊和运输。预制桩起吊和运输时，必须满足以下条件：
1）混凝土预制桩的混凝土强度达到强度设计值的70%时方可起吊。
2）混凝土预制桩的混凝土强度达到强度设计值的100%时才能运输和压桩施工。
3）起吊就位时，将桩机吊至静压桩机夹具中夹紧并对准桩位，将桩尖放入土中，位置要准确，然后除去吊具。
（3）稳桩。桩尖插入桩位后，移动静压桩机时桩的垂直度偏差不得超过0.5%，并使静压桩机处于稳定状态。
（4）记录压桩压力。桩在沉入时，应在桩的侧面设置标尺，根据静压桩机每次的行程，记录压力变化情况。
当压桩到设计标高时，读取并记录最终压桩力，与设计要求压桩力相比将允许偏差控制在±5%以内，如偏差达到－5%以上，应向设计单位提出，确定处置与否。压桩时压力不得超过桩身强度。
（5）压桩。压桩顺序应根据地质条件、基础的设计标高等进行，一般采取先深后浅、先大后小、先长后短的顺序。密集群桩，可自中间向两个方向或四周对称进行，当毗邻建筑物时，在毗邻建筑物向另一方向进行施工。
压桩施工应符合下列要求：
1）静压桩机应根据设计和土质情况配足额定质量。
2）桩帽、桩身和送桩的中心线应重合。
3）压同一根桩时应缩短停歇时间。
4）为减小静压桩的挤土效应，可采取下列技术措施：
①对于预钻孔沉桩，孔径比桩径（或方桩对角线）小50～100mm；深度视桩距和土的密实度、渗透性而定，一般宜为桩长的1/3～1/2，应随钻随压桩。
②限制压桩速度等。
（6）接桩。
1）桩的一般连接方法有焊接、法兰接和硫黄胶泥锚接三种。焊接和法兰接适用于各类土层桩的连接，硫黄胶泥锚接适用于软土层柱的连接，但对一级建筑桩基或承受拔力的桩宜慎重选用。
2）应避免桩尖接近硬持力层或桩尖处于硬持力层中接桩。
3）采用焊接接桩时，应先将四周点焊固定，然后对称焊接，并确保焊缝质量和设计尺寸。焊接的材质（钢板、焊条）均应符合设计要求，焊接件应做好防腐处理。焊接接桩，其预埋件表面应清洁，上、下节之间的间隙应用铁片垫实焊牢。
接桩一般在距地面1m左右进行，上、下节桩的中心线偏差不得大于10mm，节点弯曲矢高不得大于1%桩长。
锚杆静压桩和混凝土预制桩电焊接桩时，上、下节桩的平面合拢之后，两个平面的偏差应＜10mm，用钢尺测量全部对接平面的偏差。
先张法预应力管桩或钢桩电焊接桩时，应控制上、下节桩端部错口。当管桩外径≥700mm时，错口应控制在3mm内；当管桩外径＜700mm时，错口应控制在2mm内。每根桩的接头全部用钢尺测量检查。焊缝咬边深度用焊缝检查仪测量，该值≤0.5mm为合格。每条焊缝都应检查。
在压桩过程中，当桩尖碰到夹砂层时，压桩阻力可能会突然增大，甚至超过压桩能力而使桩机上抬。这时可以让最大的压桩力作用在桩顶，采取停车再开、忽停忽开的办法，使桩有可能缓慢下沉穿过砂层。当工程中有少量桩确实不能压至设计标高而相差不多时，可以采取截去桩顶的办法。
如果刚开始压桩时桩身发生较大移位、倾斜，压入过程中如桩身突然下沉或倾斜、桩顶混凝土破坏或压桩阻力剧变，应暂停压桩，及时研究处理。
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