第二章 高层建筑桩基施工
课程预习：
1、预制桩施工 2、混凝土灌注桩施工
高层建筑荷载大，占地面积小，在软土地基地区施工，大多采用桩基、箱基，或者桩基加箱基。如我国天津、上海、宁波、福州、广州、深圳等沿海一带软土地基地区广泛采用。
过去以预制桩为主，除钢筋混凝土方桩外，还采用预应力混凝土桩、钢管桩等，有的预应力钢筋混凝土桩，长度达70余米。上海88层金茂大厦用的钢管桩为声Φ14×12，桩长65m，送桩18m；
近年来，灌注桩得到很大发展，有冲孔、钻孔、挖孔等，且大直径钻孔灌注桩愈来愈受到重视，发展较快；此外，还发展了一些新的成桩工艺，如钻孔压浆成桩法等。同时，在预防沉桩对周围环境的影响及灌注桩的质量检验等方面都有长足的进步。
本章着重介绍预制桩施工中打桩公害的预防及大直径钻孔灌注桩施工等。
2.1 预制桩施工
一、钢筋混凝土预制桩施工 (一)工程地质勘察
工程地质勘察是桩基础设计与施工的重要依据，内容应包括下列几方面： (1)勘探点的平面布置图； (2)工程地质柱状图和剖面图；
(3)土的物理力学指标和建议的单桩承载力；
(4)静力触探或标准贯人试验； (5)地下水情况。
(二)桩的制作、运输和堆放
钢筋混凝土预制桩制作的施工组织设计宜包括下述内容：
(1)工程概况、地点，制桩数量、规格及混凝土强度等级，绘制标有施工现场及附近道路、建筑物、水源、电源等的总平面图；
(2)施工现场对道路、水、电通和场地平的具体要求和实施办法； (3)制桩场地平整加固及浇筑制桩地坪混凝土的措施；
(4)制桩现场平面布置图。制桩场地位置及尺寸；钢筋骨架制作场地及尺寸；模板制作及堆放场地；混凝土搅拌系统位置及尺寸；制桩作业流水；水平运输工具及路线；现场道路与排水设施；
(5)制桩模板结构图，包括脱模剂、隔离剂的涂刷要求； (6)桩身钢筋骨架的配料大样及绑扎成型要求； (7)混凝土配合比、坍落度及浇筑、捣实、养护要求； (8)材料、设备及劳动力计划；
(9)生产进度计划及保证质量与安全的技术措施。
高层建筑的桩基，通常是密集形的群桩，在桩架进场前，必须对整个作业区进行场地平整．以保证桩架作业时正直。同时还应考虑施工场地的地基承载力是否满足桩机作业时的要求，如日制履带式打桩机要求地基承载力0.12～0.13MPa，沪产步履式打桩机要求地基承载力为0.08MPa。若不足，则须在表层铺以碎石，并予以整平，以提高地基表面承载力，严防沉桩作业时桩机产生不均匀沉降，有时还须挖排水沟，以排除地面水。
钢筋混凝土预制桩的钢筋骨架，宜用点焊，亦可绑扎。骨架的主筋宜用对焊，亦可用搭接焊，但主筋的接头位置应当错开。桩尖多用钢板制作，在制备钢筋骨架时就把钢板的桩尖焊好。钢筋骨架的允许偏差应符合规范的规
定。
主筋的保护层厚度要均匀，主筋位置要准确，否则如主筋保护层过厚，桩在承受锤击时，钢筋骨架会形成偏心受力，有可能使桩身混凝土开裂，甚至把桩打断。主筋的顶部要求整齐，如主筋参差不齐，个别的到顶主筋在承受锤击时会先受到锤的集中应力，可能由于没有桩顶保护层的缓冲作用而将桩打断。此外，还要保证桩顶部钢筋网片位置的准确性，以保证桩顶混凝土有良好的抗冲击性能。
钢筋混凝土预制桩的制作，有并列法、间隔法、重叠法等。粗骨料应采用5～40mm的碎石，不得以细颗粒骨料代替，以保证充分发挥粗骨料的骨架作用，增加混凝土的抗拉强度。浇筑钢筋混凝土桩时，宜由桩顶向桩尖连续进行浇筑，不得中断，以保证桩身混凝土的均匀性和密实性。
制桩时，应按规定要求做好记录，供验收时查用。预制桩的允许偏差应符合规范的规定。
预制桩应在混凝土达到100％的设计强度后方准进行起吊和搬运，如提前起吊，必须要经过验算。由于钢筋混凝土预制桩的抗弯能力低，起吊所引起的应力，往往是控制纵向钢筋的因素。
钢筋混凝土预制桩多在打桩现场预制，可用轻轨平板车进行运输。运输长桩时，可在桩下设活动支座。
堆放桩的场地必须平整坚实，垫木间距根据吊点来确定，垫木应在同一垂直线上。不同规格的桩，应分别堆放。
(三)桩的打设 1．打桩机械
打桩的机械设备包括桩架、桩锤及动力装置。 (1)桩架
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、桩垂高度、桩帽厚度、滑轮组高度的总和，再加1～2m的余量用作吊桩锤之用。若用落锤，尚应包括落距的高度。常用的桩架有万能打桩架、柴油锤打桩架和起重机式打桩架。、柴油锤打桩架，由底座、导杆、斜撑、吊桩索、吊锤索等组成。我国目前应用较多的从日本引进的三点支撑桅杆式柴油桩架即属于此类，它打桩效率高，移动方便。
起重机式打桩架，即把导杆悬挂在起重机臂杆上面构成。 桩架的选择，主要根据桩锤种类、桩长、施工条件等而定。 (2)桩锤。
桩锤有落锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油锤、振动锤和液压锤六种。目前应用最多的是柴油锤。
柴油锤(图5-1)分导杆式、活塞式和管式三类。它的冲击部分是上下运动的汽缸或活塞。锤重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气缸里的空气时，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，不需附属的动力设备。
国外常用的柴油锤多为英国BSP国际基础有限公司、日本石川岛播磨和三菱、德国的德尔马和戴玛克、美国的林克贝尔提和科林-MKT、荷兰的赫拉等制造商制造的柴油锤。我国上海等地亦生产。
液压锤是在城市环境保护日益提高的情况下研制出的新型低噪音、无油烟、能耗省的打桩锤。它是由液压推动密闭在锤壳体内的芯锤活塞柱，令其往返实现夯击作用，将桩沉入土中。日本制造的液压锤，芯锤重量约2～l0t，锤击能量12~60．8kN·m，锤击次数为2．5～28次／min。可用于沉设钢筋混凝土桩和钢管桩。我国已研制成功液压锤，将用于打桩工程。
桩锤的选择，主要取决于土质、桩类型、桩的长度和重量、布桩密度和施工条件等。
1) 按桩锤冲击能选择
E≥25 P 2) 按桩重量复核
K= （M+C）/E
3)按经验选择桩锤
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。