最新地基处理与基础施工幻灯片

地基处理与基础施工 结构物的地基问题1、地基的基本概念：建筑物的全部重量（包括各种荷载）最终将通过基础传给地基。2、结构物的地基问题包括以下四个方面：（1）强度及稳定性问题：当地基的抗剪强度不足支撑上部结构传来的荷载时，地基就会产生破会和失稳。（2）压缩及不均匀沉降问题：当地基在上部结构荷载作用下产生过大的变形时，会影响结构物的正常使用，特别时超过建筑物的容许不均匀沉降时，结构可能开裂破坏。 2、松土坑在基槽范围较大，且超过基槽边沿时，因条件限制，槽壁挖不到天然土层时，则应将该范围内的基槽适当加宽，加宽按如下规定：1）当用砂土或砂石回填时，基槽每边均应按l：h＝1：1坡度放宽；2）用1：9或2：8灰土回填时，基槽每边均应按0.5：1坡度放宽；3）用3：7灰土回填时，如坑的长度小于等于2m，基槽可不放宽，但灰土与槽壁接触处夯实。 3、松土坑范围较大，且长度超过5m时，如坑底土质与一般槽底土质相同，可将该部分基础加深，做1：2踏步与两端相接，但每步不高于0.5m，长度不小于1m。4、松土坑较深（大于槽宽或大于1.5m时），按以上要求处理到老土，槽底处理完毕后，还应当考虑是否需要加强上部结构的强度，常用的加强方法是：在灰土基础上1－2皮砖处（或混凝土基础内），防潮层下1－2皮砖处及首层顶板处各加配4根Ø8－Ø12钢筋，跨过该松土坑两端各1m，以防止过大的局部不均匀沉降。 5、地下水位较高的松土坑，如遇到地下水位较高，坑内无法夯实时，可将坑（槽）中软弱虚土挖去，再用砂土、砂石或混凝土代替灰土回填；或地下水位以下用粗砂与碎石（比例1：3）回填，地下水位以上用3：7灰土回填夯实至要求高度。 二、砖井及土井的处理1、砖井、土井在室外，据基础边缘5m以内:先用素土分层夯实，回填到室外地坪以下1.5m处，将井壁四周砖圈拆除或松软部分挖去，然后用素土分层回填并夯实。2、砖井、土井在室内基础附近:1）将水位降低到最低可能的限度，用中、粗砂及块石、卵石或碎砖等回填到地下水位以上50cm；2）砖井应将四周砖圈拆至坑（槽）底以下1m或更深些，然后再用素土分层回填并夯实，如井已回填，但不密实或有软土，可用大块石将下面软土挤紧，再分层回填素土夯实。 3、砖井、土井在基础下或条形基础3B或柱基2B范围内:先用素土分层回填夯实，至基础底下2m处，将井壁四周松软部分挖去，有砖井圈时，将井圈拆至槽底以下1－1.5m，当井内有水，应用中、粗砂及碎石、卵石或碎砖回填至水位以上50cm，然后再按上述方法处理。当井内已有填土，但不密实，且挖除困难时，可在部分拆除后的砖井圈上加钢筋混凝土盖封口，上面用素土或2：8灰土回填，夯实至槽底。 4、砖井、土井在房屋转角处，且基础部分或全部压在井上除用以上办法回填处理外，还应对基础加固处理（设计）：1）当基础压在井上部分较少，可采用从基础中挑钢筋混凝土梁的办法处理。2）当基础压在井上部分较多，挑梁的方法较困难或不经济时，则可将基础沿墙长方向向外延长出去，使延长部分落在天然土上，落在天然土上基础总面积应等于或稍大于井圈范围内原有基础的面积，并在墙内配筋或用钢筋混凝土梁来加强。 5、砖井、土井、已淤填，但不密实:可用大块石将下面软土挤密，再用上述办法回填处理，如井内不能夯填密实而上部荷载又较大，可在井内设灰土挤密桩或石灰柱处理，如土井在大体积混凝土基础下，可在井圈上加钢筋混凝土盖板封口，上部再用素土或2：8灰土回填密实的办法处理，使基土内附加应力传布范围比较均匀，盖板到基底的高差h大于等于井径。 三、局部范围内软硬土的处理1、基础下局部遇基岩、旧墙基、大孤石、老灰土、大树根、砖窑、化粪池等，尽可能挖除，以防建筑物由于局部落于坚硬地基上，造成不均匀沉降而使建筑物开裂；2、若基础一部分落于硬土层上，一部分落于软土层上时（设计出变更），将坚硬地基部分凿去30－50cm深，再回填土、砂混合物或砂作软性褥垫，起到调节变形作用，避免裂缝；如硬物挖出困难，可再其上设置钢筋混凝土过梁跨越，并与硬物间保留一定空隙或在硬物上部设置一层软性褥垫以调整沉降3、若基础一部分落于原土层上，一部分落于回填土层上时（设计出变更）。 四、橡皮土的处理1、定义：当地基为粘性土，且含水量很大趋于饱和时，夯拍会使地基土变成踩上去有一种颤动感的土，称“橡皮土”2、性质：橡皮土不宜直接夯拍，因为夯拍将扰动原状土，土颗粒之间的毛细孔将被破坏，在夯拍面形成硬壳，水分不易渗透和散发。 3、处理方法：1）采用翻土晾槽或掺石灰法降低土的含水量，然后再根据具体情况选择施工方法及基础类型。2）如果地基土已发生了颤动现象，可加铺一层碎石夯击，以将土挤密。3）如果基础荷载较大，可在橡皮土上打入大块毛石或红砖挤密土层，然后满铺50cm碎石后再夯实。4)可采用换土方法，将橡皮土挖除，填以砂土或级配碎石。 第二节浅埋式钢筋混凝土基础施工一、独立基础与条形基础1、构造要求：见书P68页 2、施工要点1）基坑（槽）应进行验槽，局部软弱土层应挖去，用灰土或砂砾分层回填夯实至基底相平。基坑（槽）内浮土、积水、淤泥、垃圾、杂物应清扫干净。验槽后应立即浇筑垫层混凝土，以免地基土被扰动。2）垫层达到一定强度后，在其上弹线、支模。铺放钢筋网片时底部用与混凝土保护层同厚度的水泥砂浆垫块，以保证钢筋的保护层符合设计要求。3）在浇筑混凝土前，应清扫模板上的垃圾、泥土和钢筋上的油污等杂物，模板应浇水加以湿润。 4）基础混凝土宜分层连续浇筑完成。阶梯型基础的每一台阶高度内应分层浇捣，每浇筑完一台阶应稍停0.5---1.0h,待其初步获得沉实后，再浇筑上层，以防止下台阶混凝土溢出，在上台阶根部出现烂脖子，台阶表面应基本抹平。5）锥形基础的斜面部分模板应随混凝土浇捣分段支设并顶压紧，以防模板上浮变形，边角处的混凝土应注意捣实。严禁斜面部分不支模，用铁锹拍实。6）基础上有插筋时，要加以固定，保证插筋位置的正确，防止浇捣混凝土发生位移。混凝土浇筑完毕，外露表面覆盖浇水养护。 二、杯形基础是用于装配式钢筋混凝土柱的基础1、构造要求 2、施工要点杯形基础除参照板式基础的施工要点外，还应注意以下几点：1）混凝土应按台阶分层浇筑，对高杯口基础的高台阶部分按整段分层浇筑。2）杯口模板可做成二半式的定型模板，中间各加一块锲形板，拆模时，先取锲形板，然后分别将两半杯口模板取出。为便于周转宜做成工具式的，支模时杯口模板要固定牢固并压浆。 3）浇筑杯口混凝土时，应注意四侧要对称均匀进行，避免将杯口模板挤向一侧。4）施工时应先浇筑杯底混凝土并振实，注意在杯底一般有50mm厚的细石混凝土找平层，应仔细留出。待杯底混凝土沉实后，再浇筑杯口四周混凝土。基础浇捣完毕，在混凝土初凝后终凝前将杯口模板取出，并将杯口内侧表面混凝土凿毛。5）施工高杯口基础时，可采用后安装杯口模板的方法施工，即当混凝土浇捣接近杯口底时，再安装固定杯口模板，继续浇筑杯口四周混凝土。 三、片筏基础片筏基础由钢筋混凝土底板、纵横地基梁等组成。当建筑物有地下室或地基承载力较低、上部荷载较大时采用。有梁板式、平板式两类。1、构造要求（书）2、施工要点1）施工前，如地下水位较高，可采用人工降低地下水位至基坑底不少于500mm，以保证在无水情况下进行基坑开挖和基础施工。 2）施工时，可采用先在垫层上绑扎底板、梁的钢筋和柱子锚固插筋，浇筑底板混凝土，待达到25%设计强度后，再在底板上支梁模板，继续浇筑完梁部分混凝土；也可采用底板和梁模板一次同时支好，混凝土一次连续浇筑完成，梁侧模板采用支架支承并固定牢固。3）混凝土浇筑时一般不留施工缝，必须留设时，应按施工缝要求处理，并应设置止水带。4）基础浇筑完毕，表面应覆盖和洒水养护，并防止地基被水浸泡。 四、箱型基础箱型基础是由钢筋混凝土底板、顶板、外墙以及一定数量的内隔墙构成封闭的箱体，基础中部可在内隔墙开门洞作地下室。适用作软弱地基上的面积较小、平面形状简单、上部结构荷载大且分布不均匀的高层建筑物的基础。1、构造要求 2、施工要点1）基坑开挖，如地下水位较高，应采取措施降低地下水位至基坑底以下500mm处，并尽量减少对基坑底土的扰动。当采用机械开挖基坑时，在基坑底面以上200----400mm厚的土层，应用人工挖除并清理，基坑验槽后，应立即进行基础施工。2）施工时，基础顶板、内外墙和顶板的支模、钢筋绑扎和混凝土浇筑，可采取分块进行，其施工缝的留设位置和处理应符合钢筋混凝土工程施工及验收规范有关要求，外墙接缝应设止水带。 3）基础的底板、内外墙和顶板宜连续浇筑完毕。为防止出现温度收缩裂缝，一般应设置贯通后浇带，带宽不宜小于800mm，在后浇带处钢筋应贯通，顶板浇筑后，相隔2----4周，用比设计强度提高一级的细石混凝土将后浇带填灌密实，并加强养护。4）基础施工完毕，应立即进行回填土。停止降水时，应验算基础的抗浮稳定性，抗浮稳定系数不宜小于1.2，如不能满足时，应采取有效措施，譬如继续抽水直至上部结构荷载加上后能满足抗浮稳定系数要求为止，或在基础内采取灌水或加重物等，防止基础上浮或倾斜。 作业P71——5、13、17、19 2桩基础工程学习重点：钢筋混凝土预制桩和混凝土灌注桩施工及质量检验标准。学习要求：了解桩基础组成及分类；了解泥浆护壁成孔施工过程及工艺原理；了解预制桩、灌注桩质量检验标准。 掌握预制桩施工顺序确定、注意事项、质量事故产生的原因和预防措施；了解静力压桩特点和施工方法；掌握沉管灌注桩、大直径人工挖孔灌注桩的施工方法，常见质量事故的预防和处理，安全施工措施； 桩基础是深基础应用最多的一种基础形式，它由若干个沉入土中的桩和连接桩顶的承台或承台梁组成。桩的作用是将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较强的土层上，或将软弱土层挤密实以提高地基土的承载能力和密实度。 桩按受力情况分为端承桩和摩擦桩两种(图2.1)端承桩是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩，上部结构荷载主要由岩层阻力承受；施工时以控制贯入度为主，桩尖进入持力层深度或桩尖标高可作参考。摩擦桩完全设置在软弱土层中，将软弱土层挤密实，以提高土的密实度和承载能力，上部结构的荷载由桩尖阻力和桩身侧面与地基土之间的摩擦阻力共同承受，施工时以控制桩尖设计标高为主，贯入度可作参考。 桩按施工方法分为预制桩和灌注桩预制桩根据沉入土中的方法，可分打入桩、水冲沉桩、振动沉桩和静力压桩等；灌注桩是在桩位处成孔，然后放入钢筋骨架，再浇筑混凝土而成的桩。灌注桩按成孔方法不同，有钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、冲孔灌注桩、套管成孔灌注桩及爆扩成孔灌注桩等。 2.1钢筋混凝土预制桩施工本章小结本章内容End本章作业2.2混凝土灌注桩施工 2.1钢筋混疑土预制桩施工钢筋混凝土预制桩：在预制构件厂或施工现场预制，用沉桩设备在设计位置上将其沉入土中，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。 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。预制桩的施工，主要包括预制、起吊、运输、堆放、沉桩等过程 制作管桩及长度在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，且桩尖位于桩的轴线上；底模板、侧模板及重叠法生产时，桩面间均应涂刷好隔离层，不得粘结。2.1.1桩的制作、运输、堆放 钢筋骨架的主筋连接宜采用对焊；主筋接头配置在同一截面内数量不超过50%；同一根钢筋两个接头的距离应大于30d并不小于500mm。桩顶和桩尖直接受到冲击力易产生很高的局部应力，桩顶和桩尖钢筋配置(如图2.2所示)应作特殊处理。钢筋骨架制作允许偏差应符合表2.1的规定。 表2.1预制桩钢筋骨架质量检验标准 预制桩混凝土强度等级不宜低于C30；宜用机械搅拌、机械振捣；浇筑混凝土过程中应严格保证钢筋位置正确，桩尖应对准纵轴线，纵向钢筋顶部保护层不宜过厚，钢筋网片的距离应正确，以防锤击时桩顶破坏及桩身混凝土剥落破坏。采用叠层法生产时，上层桩和邻桩浇筑，必须在下层和邻桩的混凝土强度达到设计强度的30%以后才能进行。浇筑完毕后，立即加强养护，防止由于混凝土收缩产生裂缝，养护时间不少于7d。钢筋混凝土预制桩的质量检验标准应符合表2.2的规定。 表2.2钢筋混凝土预制桩的质量检验标准 起吊、运输、堆放：钢筋混凝土预制桩应达到设计强度的70%才可起吊；达到100%设计强度才能运输和打桩。若提前吊运，必须采取措施并经过验算合格方可进行。桩在起吊搬运时，必须做到平稳，避免冲击和振动，吊点应同时受力，且吊点位置应符合设计规定。如无吊环，设计又未作规定时，绑扎点的数量及位置按桩长而定，应符合起吊弯矩最小的原则，可按图2.3所示的位置捆绑。堆放时，地面必须平整、坚实，垫木间距应与吊点位置相同，堆放层数不宜超过4层。 2.1.2打桩设备及选择打桩设备包括桩锤、桩架和动力装置。(1)桩锤桩锤可选用落锤、汽锤、柴油打桩锤和振动锤。落锤一般由铸铁制成。有穿心锤和龙门锤两种，重0.2～2t。它利用绳索或钢丝绳通过吊钩由卷扬机沿桩架导杆提升到一定高度，然后自由落下击打桩顶(如图2.4)。适用于粘土和含砂砾较多的土层。缺点打桩速度慢、功效低，对桩的损伤较大，噪音大，影响环境。 汽锤是以高压蒸汽或压缩空气为动力的打桩机械，有单动汽锤和双动汽锤两种(如图2.5)。优点冲击频率高，功效较高。适宜打各种桩，还可用于水下打桩、打钢板桩，并可用于拔桩。 柴油打桩锤利用燃油爆炸来推动活塞往返运动进行锤击打桩，柴油桩锤与桩架、动力设备配套组成柴油打桩机。用于打木桩、钢板桩和混凝土预制桩。缺点容易熄火，噪声和空气污染而影响环境，在城市中施工受到一定限制。振动锤是利用机械强迫振动，通过桩帽传到桩上使桩下沉。适合在砂类土中的打桩，并适合打钢筋混凝土管桩。锤重选择应根据地质条件、工程结构、桩的类型、密集程度及施工条件等参考表2.3选用。 表2.3锤重选择表 (2)桩架桩架是支持桩身和桩锤，在打桩过程中引导桩的方向及维持桩的稳定，并保证桩锤沿着所要求方向冲击的设备。桩架一般由底盘、导向杆、起吊设备、撑杆等组成。根据桩的长度、桩锤的高度及施工条件等选择桩架和确定桩架高度。桩架高度=桩长+桩锤高度+滑轮组高桩架用钢材制作，按移动方式有轮胎式、履带式、轨道式等。履带式桩架(图2.6)以履带式起重机为主机，配备桩架工作装置而组成。操作灵活，移动方便，适用于各种预制桩和灌注桩的施工。 (3)动力装置打桩机械的动力装置是根据所选桩锤而定的。当采用落锤时，需配置电动卷扬机、变压器、电缆；当采用空气锤时，应配备空气压缩机、内燃机；当选用蒸汽锤时，则要配备蒸汽锅炉和卷扬机。柴油锤以柴油作为能源，不需外部动力设备。 2.1.3打入法施工打入法也称锤击法，是利用桩锤落到桩顶上的冲击力来克服土对桩的阻力，使桩沉到预定的深度或达到持力层的一种打桩施工方法。锤击沉桩是混凝土预制桩常用的沉桩方法，它施工速度快，机械化程度高，适用范围广，但施工时有冲撞噪声和对地表层有振动，在城区和夜间施工有所限制。 2.1.3.1施工准备场地平整及清除施工现场的地面和地下障碍物。定桩位及埋设水准点依据施工图设计要求，把桩基定位轴线桩的位置在施工现场准确地测定出来，并作出明显的标志。在打桩现场附近设置2～4个水准点，用以检查桩位的偏差、抄平场地和作为检查桩入土深度的依据。桩基轴线的定位点及水准点，应设置在不受打桩影响的地方。桩帽、垫衬和送桩设备机具准备设置标尺用以控制桩的入土深度。 2.1.3.2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排打设、自中部向四周打设和由中间向两侧打设三种，如图2.7所示。当桩的中心距不大于4倍桩的直径或边长时，应由中间向两侧对称施打(图2.7(c))，或由中间向四周施打(图2.7(b))。当桩的中心距大于4倍桩的边长或直径时，可采用上述两种打法，或逐排单向打设(图2.7(a))。 根据基础的设计标高和桩的规格，宜按先深后浅、先大后小、先长后短的顺序进行打桩。 2.1.3.3打桩打桩机就位时，桩架应垂直平稳，导杆中心线与打桩方向一致。桩、桩帽、桩锤要在同一垂直线上，以确保桩身垂直下沉。（垂直度偏差不得超过0.5%）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。桩的施打原则是重锤低击，这样桩锤对桩头的冲击小，回弹也小，桩头不易损坏，大部分能量都用于克服桩身与土的摩阻力和桩尖阻力上，桩能较快地沉入土中。桩入土深度是否已达到设计位置，是否停止锤击，其判断方法和控制原则与桩的类型有关。(贯入度） 2.1.3.4打桩质量要求和测量记录(1)打桩质量要求端承桩最后贯入度不大于设计规定贯入度数值时，桩端设计标高可作参考；摩擦桩端标高达到设计规定的标高范围时，贯入度可作参考。打(压)入桩(预制混凝土方桩、先张法预应力管桩、钢桩)的桩位偏差，必须符合表2.4的规定。桩的承载力检验 表2.4预制桩(钢桩)桩位的允许偏差 (2)混凝土预制桩施工记录打桩工程是隐蔽工程，施工中应做好每根桩的观测和记录，这是工程验收时检验质量的依据。各项观测数据应记入混凝土预制桩施工记录，见表2.5所示。表2.5混凝土预制桩施工记录 2.1.3.5打桩施工常见问题的分析在打桩施工过程中会遇见各种各样的问题，例如桩顶破碎；桩身断裂；桩身位移、扭转、倾斜；桩锤跳跃、桩身严重回弹；桩不易沉入或达不到设计标高等。发生这些问题的原因有钢筋混凝土预制桩制作质量、沉桩操作工艺和复杂土层等三个方面的原因。工程及施工验收规范规定，打桩过程中如遇到上述问题，都应立即暂停打桩，施工单位应与勘察、设计单位共同研究，查明原因，提出明确的处理意见，采取相应的技术措施后，方可继续施工。 (1)桩顶破碎打桩时，桩顶直接受到桩锤的冲击而产生很高的局部应力，如果桩顶钢筋网片配置不当、混凝土保护层过厚、桩顶平面与桩的中心轴线不垂直及桩顶不平整等制作质量问题都会引起桩顶破碎。在沉桩工艺方面，若桩垫材料选择不当、厚度不足，桩锤施打偏心或施打落距过大等也会引起桩顶破碎。(2)桩身被打断制作时，桩身有较大的弯曲凸肚，局部混凝土强度不足，在沉桩时桩尖遇到硬土层或孤石等障碍物，增大落距，反复过度冲击等都可能引起桩身断裂。 (3)桩身位移、扭转或倾斜桩尖四棱锥制作偏差大，桩尖与桩中心线不重合的制作原因，桩架倾斜，桩身与桩帽、桩锤不在同一垂线上的施工操作原因以及桩尖遇孤石等都会引起桩身位移、扭转或倾斜。(4)桩锤回跃，桩身回弹严重选择桩锤较轻，能引起较大的桩锤回跃；桩尖遇到坚硬的障碍物时，桩身则严重回弹。（5）桩不易沉入或达不到设计标高遇障碍物、坚硬砂夹层；打桩间歇时间过长，摩阻力增大。 2.1.3.6打桩过程中的注意事项桩机就位后，桩架应垂直平稳，桩帽与桩顶应锁紧牢靠，连接成整体。打桩时，应密切观察桩身下沉贯入度的变化情况。在正常情况下，沉桩应连续施工，打入土的速度应均匀，应避免因间歇时间过长，土的固结作用而使桩难以下沉。 打桩时振动大，对土体有挤压作用，可能影响周围建筑物、道路及地下管线的安全和正常使用，施工过程中要有专人巡视检查，及时发现和处理有关问题。严禁非施工人员进入打桩现场；对桩机的正常运行、桩架的稳定经常进行检查，严格按操作规程进行施工，确保安全。 2.1.3.7桩头的处理在打完各种预制桩开挖基坑时，按设计要求的桩顶标高将桩头多余的部分截去。截桩头时不能破坏桩身，要保证桩身的主筋伸入承台，长度应符合设计要求。当桩顶标高在设计标高以下时，在桩位上挖成喇叭口，凿掉桩头混凝土，剥出主筋并焊接接长至设计要求长度，与承台钢筋绑扎在一起，用桩身同强度等级的混凝土与承台一起浇筑接长桩身。 2.1.4静力压桩静力压桩是利用无噪声、无振动的静压力将桩压入土中，常用于土质均匀的软土地基的沉桩施工。静力压桩机有机械式和液压式两种。机械式(图2.8)利用压桩架的自重和配重，通过卷扬机牵引，由钢丝绳、滑轮和压梁，将整个桩机的重力(800～1500kN)反压在桩顶上，以克服桩身下沉时与土的摩擦力，迫使预制桩下沉。 液压式静力压桩机由压桩机构、行走机构和起吊机构三部分组成。压力可达4000KN(400T)、5000KN(500T)。液压式静力压桩机移动方便迅速、送桩定位准确、压桩效率高，已逐渐取代机械式静力压桩机。静力压桩的施工程序测量定位桩机就位吊桩插桩桩身对中调直静压沉桩接桩（其上端距地面2m左右时将下节桩接上）再静压沉桩终止压桩切割桩头。接桩的方法目前有三种：焊接法(图2.9)、法兰螺栓连接法、硫磺浆锚法(图2.10)。 2.2混疑土灌注桩施工灌注桩：直接在桩位上用机械成孔或人工挖孔，在孔内安放钢筋、灌注混凝土而成型的桩。与预制桩相比，灌注桩具有不受地层变化限制，不需要接桩，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、干作业成孔灌注桩、沉管灌注桩、爆扩成孔灌注桩、人工挖孔灌注桩等。 2.2.1干作业成孔灌注桩干作业成孔一般采用螺旋钻机钻孔。螺旋钻头外径分别为Φ400mm、Φ500mm、Φ600mm，钻孔深度相应为12m、10m、8m。适用于成孔深度内没有地下水的一般粘土层、砂土及人工填土地基，不适于有地下水的土层和淤泥质土。施工工艺钻孔机就位钻孔孔底清理放钢筋笼浇混凝土钻机就位后，钻杆垂直对准桩位中心，开钻时先慢后快，减少钻杆的摇晃，及时纠正钻孔的偏斜或位移。 钻孔至规定要求深度后，进行孔底清土。清孔的目的是将孔内的浮土、虚土取出，减少桩的沉降。方法是钻机在原深处空转清土，然后停止旋转，提钻卸土。钢筋骨架的主筋、箍筋、直径、根数、间距及主筋保护层均应符合设计规定，绑扎牢固，防止变形。用导向钢筋送入孔内，同时防止泥土杂物掉进孔内。钢筋骨架就位后，应立即灌注混凝土，以防塌孔。灌注时，应分层浇筑、分层捣实，每层厚度50～60cm。干作业钻孔灌注桩施工过程如图2.11所示。 2.2.2泥浆护壁成孔灌注桩泥浆护壁成孔是利用泥浆保护稳定孔壁的机械钻孔方法。它通过循环泥浆将切削碎的泥石渣屑悬浮后排出孔外，适用于有地下水和无地下水的土层。成孔机械有潜水钻机、冲击钻机、冲抓锥等。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、清孔、安放钢筋骨架、浇筑水下混凝土。 2.2.2.1埋设护筒和制备泥浆埋设护筒钻孔前，在现场放线定位，按桩位挖去桩孔表层土，并埋设护筒。护筒高2m左右，上部设1～2个溢浆孔，是用厚4～8mm钢板制成的圆筒，其内径应大于钻头直径200mm。护筒的作用是固定桩孔位置，保护孔口，防止地面水流入，增加孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导钻头的方向。 制备泥浆在钻孔过程中，向孔中注入相对密度为1.1～1.5的泥浆，使桩孔内孔壁土层中的孔隙渗填密实，避免孔内漏水，保持护筒内水压稳定；泥浆相对密度大，加大了孔内的水压力，可以稳固孔壁，防止塌孔；通过循环泥浆可将切削的泥石渣悬浮后排出，起到携砂、排土的作用。 2.2.2.2成孔(1)潜水钻机成孔潜水钻机成孔示意图如图2.12所示。潜水钻机是一种旋转式钻孔机，其防水电机变速机构和钻头密封在一起，由桩架及钻杆定位后可潜入水、泥浆中钻孔。注入泥浆后通过正循环或反循环排渣法将孔内切削土粒、石渣排至孔外。 潜水钻机成孔排渣有正循环排渣和泵举反循环排渣两种方式，如图2.13所示。正循环排渣法:在钻孔过程中，旋转的钻头将碎泥渣切削成浆状后，利用泥浆泵压送高压泥浆，经钻机中心管、分叉管送入到钻头底部强力喷出，与切削成浆状的碎泥渣混合，携带泥土沿孔壁向上运动，从护筒的溢流孔排出。泵举反循环排渣法:砂石泵随主机一起潜入孔内，直接将切削碎泥渣随泥浆抽排出孔外。 (2)冲击钻成孔冲击钻机通过机架、卷扬机把带刃的重钻头(冲击锤)提高到一定高度，靠自由下落的冲击力切削破碎岩层或冲击土层成孔(图2.14)。冲击钻头形式有十字形、工字形、人字形等，一般常用十字形冲击钻头(图2.15)。冲孔前应埋设钢护筒，并准备好护壁材料。 冲击钻机就位后，校正冲锤中心对准护筒中心，在冲程0.4～0.8m范围内应低提密冲，并及时加入石块与泥浆护壁，直至护筒下沉3～4m以后，冲程可以提高到1.5～2.0m，转入正常冲击，随时测定并控制泥浆相对密度。施工中，应经常检查钢丝绳损坏情况，卡机松紧程度和转向装置是否灵活，以免掉钻。 (3)冲抓锥成孔冲抓锥(图2.16)锥头上有一重铁块和活动抓片，通过机架和卷扬机将冲抓锥提升到一定高度，下落时松开卷筒刹车，抓片张开，锥头便自由下落冲入土中，然后开动卷扬机提升锥头，这时抓片闭合抓土。冲抓锥整体提升至地面上卸去土渣，依次循环成孔。冲抓锥成孔施工过程、护筒安装要求、泥浆护壁循环等与冲击成孔施工相同。适用于松软土层(砂土、粘土)中冲孔，但遇到坚硬土层时宜换用冲击钻施工。 2.2.2.3清孔验孔是用探测器检查桩位、直径、深度和孔道情况；清孔即清除孔底沉渣、淤泥浮土，以减少桩基的沉降量，提高承载能力。泥浆护壁成孔清孔时，对于土质较好不易坍塌的桩孔，可用空气吸泥机清孔，气压为0.5MPa，使管内形成强大高压气流向上涌，同时不断地补足清水，被搅动的泥渣随气流上涌从喷口排出，直至喷出清水为止。对于稳定性较差的孔壁应采用泥浆循环法清孔或抽筒排渣，清孔后的泥浆相对密度应控制在1.15～1.25。 2.2.2.4浇筑水下混疑土泥浆护壁成孔灌注混凝土的浇筑是在水中或泥浆中进行的，故称为浇筑水下混凝土。水下混凝土宜比设计强度提高一个强度等级，必须具备良好的和易性，配合比应通过试验确定。水下混凝土浇筑常用导管法(图2.17)。浇筑时，先将导管内及漏斗灌满混凝土，其量保证导管下端一次埋入混凝土面以下0.8m以上，然后剪断悬吊隔水栓的钢丝，混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞进入水中。 2.2.2׳钻孔压浆桩(无砂混凝土）钻孔压浆桩施工特点是连续一次成孔，多次自下而上高压注浆成桩，具有无噪声、无振动、无排污的优点，又能在流沙、卵石、地下水、易塌孔等复杂地质条件下顺利成桩，其承载力为一般灌注桩的1.5--2倍。施工工艺流程：稳钻成孔至设计标高高压注水泥浆（5—15MPa)边注浆边提钻（确保钻头始终埋在水泥浆中不小于1m，当水泥浆面超过足够支撑孔壁稳定的位置或超过地下水位以上0.5-1m时，停止注浆）安放钢筋笼及补浆管（2根）投填骨料补浆密实（2-5MP) 2.2.3沉管灌注桩沉管灌注桩（打拔管灌注桩）是利用锤击打桩设备或振动沉桩设备，将带有钢筋混凝土的桩尖(或钢板靴)或带有活瓣式桩靴的钢管沉入土中(钢管直径应与桩的设计尺寸一致)，造成桩孔，然后放入钢筋骨架并浇筑混凝土，随之拔出套管，利用拔管时的振动将混凝土捣实，便形成所需要的灌注桩。利用锤击沉桩设备沉管、拔管成桩，称为锤击沉管灌注桩(图2.18)；利用振动器振动沉管、拔管成桩，称为振动沉管灌注桩(图2.19)。 沉管灌注桩桩靴活瓣桩尖1—桩管；2—锁轴；3—活瓣 在沉管灌注桩施工过程中，对土体有挤密作用和振动影响，施工中应结合现场施工条件，考虑成孔的顺序。间隔一个或两个桩位成孔；在邻桩混凝土初凝前或终凝后成孔；一个承台下桩数在5根以上者，中间的桩先成孔，外围的桩后成孔。 2.2.3.1锤击沉管灌注桩锤击沉管灌注桩适宜于一般粘性土、淤泥质土和人工填土地基，有单打法和复打法两种。锤击沉管灌注桩施工要点：1、单打法桩尖与桩管接口处应垫麻(或草绳)垫圈，以防地下水渗入管内和作缓冲层。沉管时先用重锤轻击，观察无偏移后才正常施打，直至符合设计要求的沉入标高，放入钢筋笼，浇筑混凝土。套管内混凝土尽量填满，然后拔管。 拔管时要均匀，保持连续密锤轻击，并控制拔管速度，一般土层以不大于1m/min为宜，软弱土层与软硬交界处，应控制在0.8m/min以内为宜。在管底未拔到桩顶设计标高前，倒打或轻击不得中断，注意使管内的混凝土保持略高于地面，并保持到全管拔出为止。桩的中心距在5倍桩管外径以内或小于2m时，均应跳打施工；中间空出的桩须待邻桩混凝土达到设计强度的50%以后，方可施打。 单打法施工过程见图2.20所示。 2、复打法为了提高桩的质量和承载能力，常采用复打法。施工顺序如下：在第一次灌注桩施工完毕，拔出套管后，清除管外壁上的污泥和桩孔周围地面的浮土，立即在原桩位再埋预制桩靴或合好活瓣第二次复打沉套管，使未凝固的混凝土向四周挤压扩大桩径，然后第二次灌注混凝土。拔管方法与单打法相同。复打施工时要注意：前后两次沉管的轴线应重合；复打施工必须在第一次灌注的混凝土初凝之前进行。复打法第一次灌注混凝土前不能放置钢筋笼，如配有钢筋，应在第二次灌注混凝土前放置。 2.2.3.2振动沉管灌注桩振动沉管灌注桩采用激振器或振动冲击锤沉管和拔管。施工前，先安装好桩机，将桩管下端活瓣合起来并对准桩位，徐徐放下桩管，垂直压入土中，勿使偏斜，即可开动激振器沉管。桩管受振后与土体之间摩阻力减小，同时利用振动锤自重在套管上加压，套管即能沉入土中。当达到设计要求深度后安放钢筋笼，浇筑混凝土，边振边拔管，使桩身混凝土被振实。 振动灌注桩可采用单打法、反插法或复打法施工。单打法施工时，在沉入土中的套管内灌满混凝土，开动激振器，振动5~10s，开始拔管，边振边拔。每拔0.5~1m，停拔振动5~10s，如此反复，直到套管全部拔出。在一般土层内拔管速度宜为1.2~1.5m/min，在较软弱土层中，不得大于0.8m/min。 反插法施工时，在套管内灌满混凝土后，先振动再开始拔管，每次拔管高度0.5~1.0m，向下反插深度0.3~0.5m。如此反复进行并始终保持振动，直至套管全部拔出地面。反插法能使桩的截面增大，从而提高桩的承载能力，宜在较差的软土地基上应用。复打法要求与锤击灌注桩相同。 2.2.3.3沉管灌注桩容易出现的质量问题及处理方法(1)颈缩颈缩：指桩身的直径局部小于设计要求的现象。当在淤泥和软土层沉管时，由于受挤压的土壁产生空隙水压，拔管后便挤向新灌注的混凝土，桩局部范围受挤压形成颈缩。当拔管过快或混凝土量少，或混凝土拌和物和易性差时，周围淤泥质土趁机填充过来，也会形成颈缩。处理方法：拔管时应保持管内混凝土面高于地面，使之具有足够的扩散压力，混凝土坍落度应控制在50～70mm。拔管时应采用复打法，并严格控制拔管的速度。 (2)断桩断桩：指桩身局部分离或断裂，更为严重的是一段桩没有混凝土。原因：桩距离太近，相邻桩施工时混凝土还未具备足够的强度，已形成的桩受挤压而断裂。处理方法：施工时，控制桩的中心距离大于3.5倍桩径；确定打桩顺序和行车路线，减少对新灌注混凝土桩的影响；采用跳打法或等已成型的桩混凝土达到50%设计强度后，再进行下根桩的施工。断桩一经发现，应将断桩段拔去，将孔清理干净后，略增大面积或加上铁箍连接，再重新浇筑混凝土。 (3)吊脚桩吊脚桩是指桩底部混凝土隔空或松软，没有落实到孔底地基土层上的现象。原因：当地下水压力大时，或预制桩尖被打坏，或桩靴活瓣缝隙大时，水及泥浆进入套管内，或由于桩尖活瓣受土压力，拔管至一定高度才张开，使得混凝土下落，造成桩脚不密实，形成松软层。处理方法：为防止活瓣不张开，开始拔管时，可采用密振动慢拔的方法，对桩脚底部进行局部翻插几次，然后再正常拔管。桩靴与套管接口处使用性能较好的垫衬材料，防止地下水及泥浆的渗入。或拔出套管，填砂后重打。 (4)混凝土灌注过量灌桩时混凝土用量比正常情况下大1倍以上。原因：可能是由于孔底有洞穴，或者在饱和淤泥中施工时，土体受到扰动，强度大大降低，在混凝土侧压力作用下，桩身扩大而混凝土用量增大所造成的。处理方法：施工前应详细了解现场地质情况，对于在饱和淤泥软土中采用沉管灌注桩时，应先打试桩。若发现混凝土用量过大时，应与设计单位联系，改用其他桩型。 (5)桩尖进水进泥桩尖进水进泥常发生在地下水位高或含水量大的淤泥和粉泥土土层中。原因：是钢筋混凝土桩尖与钢套管接合处或钢活瓣桩尖闭合不紧密；钢筋混凝土桩尖被打破或钢活瓣桩变形等所致。处理方法：将桩管拔出，清除管内泥沙，修整桩尖钢活瓣变形缝隙，用砂回填桩孔后再重打；若地下水位较高，待钢管至地下水位时，先在桩管内灌0.5m厚的水泥砂浆作封底，再灌1m厚混凝土增压，然后再继续下沉桩管。 2.2.4人工挖孔大直径灌注桩大直径灌注桩是采用人工挖掘方法成孔，放置钢筋笼，浇筑混凝土而成的桩基础，也称墩基础。它由承台、桩身和扩大头组成(图2.21)，穿过深厚的软弱土层而直接坐落在坚硬的岩石层上。 优点是桩身直径大（1-3m），承载能力高（单桩承载力1000--4000t)；设备简单、施工现场较干净、噪声小、振动少，对周围建筑物影响小；施工时可在孔内直接检查成孔质量，观察地质变化情况；桩孔深度由地基土层实际情况控制，桩底清孔除渣彻底、干净，易保证混凝土浇筑质量。缺点是人工耗量大，开挖效率低，安全操作条件差等。 2.2.4.1人工挖掘成孔护壁方法施工人工挖孔灌注桩施工，主要应解决孔壁坍塌、施工排水、预防流沙和管涌冒沙现象。常用的护壁方法现浇混凝土护壁、沉井护壁、钢套管护壁三种。 (1)现浇混凝土护壁法施工即分段开挖、分段浇筑混凝土护壁，既能防止孔壁坍塌，又能起到防水作用。桩孔采取分段开挖，每段高度取决于土壁直立状态的能力，一般0.5～1.0m为一施工段，开挖井孔直径为设计桩径加混凝土护壁厚度。支设护壁内模板由工具式活动钢模板4-8块组合而成，支成有锥度的内模。 放置操作平台内模支设后，吊放用角钢和钢板制成的两个半圆形合成的操作平台入桩孔内，置于内模顶部，以放置料具和浇筑混凝土操作之用。浇筑护壁混凝土其强度一般不低于C15，护壁混凝土要振捣密实；当混凝土强度达到1MPa(常温下约24h)可拆除模板，进入下一施工段。如此循环，直至挖到设计要求的深度。 (2)沉井护壁法施工当桩径较大，挖掘深度大，地质复杂，土质差(松软弱土层)，且地下水位高时，应采用沉井护壁法挖孔施工。沉井护壁施工是先在桩位上制作钢筋混凝土井筒，井筒下捣制钢筋混凝土刃脚，然后在筒内挖土掏空，井筒靠其自重或附加荷载来克服筒壁与土体之间的摩擦阻力，边挖边沉，使其垂直地下沉到设计要求深度，再在井筒内吊放钢筋笼，浇筑混凝土。 (3)钢套管护壁法施工当地质构造中有流沙层或承压含水层时，为避免施工中产生流沙和管涌现象，保证施工安全，应采用钢套管护壁法挖孔施工。钢套管护壁施工是在桩位上先用锤击法打入钢套管，钢套管沉至设计标高后，将套管内的土挖空，再在套管内吊放钢筋笼，浇筑混凝土成桩。待混凝土浇筑完毕，随即将套管拔出，移至下一桩位继续使用。 2.2.4.2施工中应该注意的几个问题桩孔中心线平面位置偏差不宜超过50mm，桩的垂直度偏差不得超过0.5%，桩径不得小于桩设计直径。挖掘成孔区内，不得堆放余土和建筑材料，并防止局部集中荷载和机械振动。桩基础一定要坐落在设计要求的持力层上，桩孔的挖掘深度应由设计人员根据现场地基土层的实际情况决定。 人工挖掘成孔过程中，应严格按操作规程施工。认真清除孔底浮渣余土，排净积水。人工挖掘成孔应连续施工，成孔验收后立即进行桩身混凝土浇筑，浇筑混凝土过程中防止地下水流入。井面应设置安全防护栏，当桩孔净距小于2倍桩径且小于2.5m时，应间隔挖孔施工。井内应有可靠的通风和安全的照明。 2.2.5灌注桩施工质量要求及安全技术灌注桩施工质量检查与验收，应按现行《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）的有关要求进行。主要包括成孔及清孔、钢筋骨架制作及安放、混凝土搅拌及灌注等三个施工过程的质量检查。施工前应对水泥、砂、石子、钢材等原材料进行检查，对施工组织设计中制定的施工顺序、监测手段也应进行检查。工程桩应进行承载力检验:检验桩数不应少于总数的1%，且不少于3根，当总桩数少于50根时，不少于2根。桩身质量应进行检验（动测）：抽检数量不应少于总数的20%，且不少于10根。 2.2.5.1成孔质量检查及要求(1)桩的桩位偏差必须符合表2.6的规定，桩顶标高至少要比设计标高高出0.5m。(2)灌注桩成孔深度的控制要求锤击套管成孔，桩尖位于坚硬、硬塑粘性土、碎石土、中密以上的砂土、风化岩土层时，应达到设计规定的贯入度；桩尖位于其他软土层时，桩尖应达到设计规定的标高。泥浆护壁成孔、干作业成孔，应达到设计规定的深度。灌注桩的沉渣厚度：当以摩擦力为主时，不得大于150mm；当以端承力为主时不得大于50mm。 表2.6灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差 2.2.5.2钢筋笼制作及安放要求钢筋笼制作时，要求主筋沿环向均匀布置，箍筋的直径及间距、主筋的保护层、加劲箍的间距等均应符合设计要求。主筋与箍筋之间宜采用焊接连接。加劲箍应设在主筋内侧，主筋一般不设弯钩，根据施工工艺要求，所设弯钩不得向内圈伸露，以免妨碍施工。 钢筋笼主筋的保护层允许偏差：水下灌注混凝土桩为±20mm；非水下灌注混凝土桩为±10mm。钢筋笼制作、运输、安装过程中，应采取措施防止变形，并应有保护层垫块(或垫管、垫板)。吊放入孔时，应避免碰撞孔壁。灌注混凝土时，应采取措施固定钢筋笼的位置。混凝土灌注桩钢筋笼质量检验标准应符合表2.7的规定。 表2.7混凝土灌注桩钢筋笼质量检验标准 2.2.5.3混凝土搅拌与灌注(1)混凝土搅拌主要检查材料质量与配比计量、混凝土坍落度；灌注混凝土应检查防止混凝土离析的措施、浇筑厚度及振捣密实情况。(2)灌注桩各工序应连续施工。钢筋笼放入泥浆后，4h内必须灌注混凝土。 (3)灌注后，桩顶应高出设计标高0.50m。灌注桩的实际浇筑混凝土量不得小于计算体积。(4)浇筑混凝土时，同一配比的试块，每浇筑50m³且每班不得少于1组；泥浆护壁成孔的灌注桩，每根不得少于1组。(5)混凝土灌注桩的质量检验标准应符合表2.8的规定。 表2.8混凝土灌注桩质量检验标准 2.2.5.4施工验收资料桩基施工验收应包括下列资料：(1)工程地质勘察报告、桩基施工图、图纸会审纪要、设计变更单及材料代用通知单等。(2)经审定的施工组织设计、施工方案及执行中的变更情况。(3)桩位测量放线图，包括工程桩位线复核签证单。 (4)桩孔、钢筋、混凝土工程施工隐蔽记录及各分项工程质量检查验收记录及施工记录。(5)成桩质量检查报告。(6)单桩承载力检测报告。(7)基坑挖至设计标高的桩位竣工平面图及桩顶标高图。 2.2.5.5桩基础工程安全技术(1)桩基础工程施工区域，应实行封闭式管理，进入现场的各类施工人员，必须接受安全教育，严格按操作规程施工，服从指挥，坚守岗位，集中精力操作。(2)按不同类型桩的施工特点，针对不安全因素，制定可靠的安全措施，严格实施。 (3)对施工危险区域和机具(冲击、锤击桩机，人工挖掘成孔的周围，桩架下)，要加强巡视检查，对于有险情或异常情况时，应立即停止施工并及时报告，待有关人员查明原因，排除险情或加固处理后，方能继续施工。(4)打桩过程中可能引起停机面土体挤压隆起或沉陷，打桩机械及桩架应随时调整，保持稳定，防止意外事故发生。(5)加强机械设备的维护管理，机电设备应有防漏电装置。 本章小结(1)桩基础是一种常用的深基础形式，当天然地基上的浅基础沉降量过大或地基承载力不能满足设计要求时，宜采用桩基础。明确工程地质勘察是桩基础设计与施工的重要依据。(2)锤击沉桩施工速度快，机械化程度高，适用范围广，但噪音、振动和土体挤压都会对周围环境产生影响。施工中尽可能采用预防措施，减少噪音、振动公害。 (3)灌注桩施工中包括有成孔、钢筋笼制作安装、清孔和灌注混凝土等施工过程，成桩工艺较复杂，湿作业成孔时成桩速度慢，其成桩质量与施工好坏密切相关，成桩质量难以直观的进行检查。在灌注桩施工方案中要对质量事故认真分析，并采取相应的预防措施。 本章作业P612.12.32.52.72.112.12