桩基础施工：适用条件、竖向承载力及施工方法

项目导学

在选择地基基础方案时，如果地基浅层土质不良，无法满足建筑物对地基的变形和强度要求，而又不适宜采用人工地基时，可利用深部较为坚实的土层或岩层作为持力层，采用深基础方案。桩基础是一种历史悠久而古老的基础形式，也是现代桥梁等建筑工程中常用的一种深基础形式。

教学目标

1.知识目标

（1）桩基础的适用条件及分类；

（2）单桩竖向承载力的确定方法；

（3）桩基础的施工方法。

2.能力目标

（1）能够根据地质情况正确选择成孔方法；

（2）能简要介绍桩基础施工流程及方法；

（3）能进行桩基施工的质量控制与事故处理。

3.情感目标

（1）养成独立思考，独立解决问题的能力；

（2）养成严谨求实的工作作风；

（3）培养学生的自学能力；

（4）具备一定的动手能力。

4.思政目标

（1）培养学生家国情怀；

（2）践行爱国主义精神；

（3）帮助学生树立以青春之我建设伟大祖国的决心。

相关案例

渠江三线特大桥桩基础施工

1.工程概况

三汇镇渠江三线特大桥为襄渝铁路二线重点工程，桥址位于四川省达州市渠县三汇镇车站出站1 km，紧靠达成线既有渠江铁路大桥下游，相距12～30 m。桥跨布置为2×24预应力混凝土简支梁＋3×32 m预应力混凝土简支梁＋（40＋4×64＋40）m预应力混凝土连续梁＋24 m预应力混凝土简支梁，桥梁全长520.80 m。主桥连续梁梁体采用单箱单室变高度箱形梁，Ⅱ线双线箱梁为襄渝线，Ⅰ线单线箱梁为达成线。三线墩身及基础均为合修。

2.气候、水文情况

本地区属亚热带温暖湿润气候区，雨量充沛，春早夏长，秋雨连绵，冬暖多雾。

桥址上下游河道顺直，水域开阔，枯水期河面宽330～350 m，水深5～8 m。桥位所在河段为Ⅳ级航道，过往船只较频繁。该桥段内地表水主要为渠江江水，常年有流水，流量随季节变化。枯水期基本保持在相对变化不大的水位，汛期水位变化较大，汛期和枯水期水位落差达20余米，多发生在每年的7—9月份。

3.工程特点(www.xing528.com)

（1）工期紧。全桥总工期仅18个月；水中墩要求在1个枯水期达到度汛标高。

（2）技术含量高，施工组织难度大。水深在枯水期为6～10 m，水中墩共6座，桩基础共89根，桩长19～26 m。水上设施多，江水流量随季节变化较大，并有通航要求。

（3）施工环境差。交通不便，材料、机械运输困难，施工阻力大。

4.桩基施工方案

为了尽可能地加快施工进度，确保枯水期水中墩墩身施工至安全度汛标高，在保证安全和施工质量的前提下，根据气候、水文、地质及施工条件，经过反复研究，决定水中平台墩的8#、9#墩采用挖孔桩施工，各桩同步进行；7#墩采用钻孔桩施工。水中平台原为钻孔平台设计，保留原平台不便，必要时个别墩可采取钻孔施工。

5.桩基施工

（1）挖孔桩施工关键

① 确保钢护筒补强后结构受力可靠。

② 钢护筒入岩一定深度，刃脚处理到位。

③ 确保挖孔作业人员的安全。

（2）钢护筒插打要求

采用中-160振动打桩机，尽量将钢护筒打入岩层一定深度，确保嵌岩。

（3）挖孔防渗处理

① 钢护筒刃脚处理

钢护筒嵌入岩层后，刃脚底部为主要透水部位。首先进行抽水，由于采用振动打桩机插打钢护筒，在插打的过程中将2～4 m的覆盖层挤密，抽水后进行人工开挖或采用砂石泵配合高压射水用换浆法清除孔内覆盖层。清除覆盖层到岩面后根据透水情况继续开挖或灌注高度为1.5 m的C30水下混凝土进行刃脚处理。

② 岩层渗水的防治

待封堵混凝土强度达到80%及以上时，进入下一步施工，采用水钻挖直径为1.5 m的孔，在挖透封堵混凝土后，进入强风化泥岩夹砂岩，由于岩体较破碎，透水较大及岩层易剥落，在此施工时严格控制施工进度，每施工1 m左右及进行混凝土护壁施工直至通过强风化泥岩夹砂岩或外套外径为1.5 m的小钢护筒直至通过破碎带。

对于岩层裂隙较大处，可采用人工打入木楔、止水条、海带等遇水膨胀材料进行先期封堵，然后再采用混凝土护壁，确保护壁质量。

在施工过程中采用彩条布包裹孔壁，将四周渗水引至孔底集中抽排，视渗水情况放置1～2台潜水泵抽水，确保施工正常进行。进入弱风化岩层后岩层密实，孔壁渗水较少，可直接开挖。

（4）挖孔桩施工

根据不同的地质情况采用不同的机械工具，对于强风化泥岩夹砂岩，采用风枪掘进；对于弱风化泥岩夹砂岩采用水钻施工，施工方法同常规挖孔施工。

（5）下钢筋笼

对于采用挖孔施工，孔底沉淀较少，清孔采用砂石泵配合高压射水清孔。钢筋笼采用浮吊或墩旁吊机分节焊接吊放。

（6）水封混凝土

过程同常规水封方法。

由此可见，本工程深水挖孔桩基础施工的难点及关键是钢护筒的加固和挖孔中的防渗。桩基施工过程中，没有发现钢护筒变形问题，并在挖孔的过程中很好地控制了渗水量，满足了正常施工的要求。挖孔桩很好地解决了孔底沉淀问题。因此，应掌握桩基础与其他类型基础相比其自身的优点，选择合适的桩基础类型及施工方法。