地基与基础工程施工：桩基础工程施工

'主编：曹海成李娟单元6桩基础工程施工地基与基础工程施工DiJiYuJiChuGongChengShiGong1 6.1桩基础概述16.2混凝土预制桩施工26.3混凝土灌注桩施工36.4承台施工46.5地下连续墙施工实例5单元6桩基础工程施工目录2 单元6桩基础工程施工教学目标1.了解桩基础组成、分类及特点；2.掌握预制桩的施工过程及方法；了解静力压桩特点和施工方法；3.掌握混凝土灌注桩施工过程、方法及质量检验标准。了解泥浆护壁成孔施工过程及工艺原理；4.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；5.掌握地下连续墙施工工艺。3 6.1桩基础概述6.1桩基础概述4 1.按受力情况分类桩按受力情况可分为端承桩和摩擦桩两种，如图6.1所示。6.1.1桩基础的分类图6.1桩基础（a）端承桩；（b）摩擦桩6.1桩基础概述5 （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。（2）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。6.1桩基础概述6 2.按施工方法分类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；灌注桩又叫现浇桩，直接在设计桩位的地基上成孔，在孔内放置钢筋笼或不放钢筋，后在孔内灌筑混凝土而成桩。与预制桩相比，可节省钢材，在持力层起伏不平时，桩长可根据实际情况设计。6.1桩基础概述7 3.按桩身材料分类（1）木桩适用于小型建筑，采用坚硬耐久的木材，如杉木、橡木等。木桩工程宜打入地下水位以下，在干湿交替的环境或在地下水位以上木桩容易腐烂。（2）钢筋混凝土桩多制成预制桩，是目前各地采用最多的桩，截面形式多为正方形，其边长为200mm～600mm，单根桩的长度为10m～20m长，根据工程的需要可以多节连接。6.1桩基础概述8 （3）钢桩钢桩主要是由型钢和钢管制作，它的截面形式有圆管形桩、工字形桩，钢桩多用于临时支护或永久性支护工程。常用的有直径250～1200mm的钢管桩和宽翼工字形钢桩。钢桩的承载力较大，起吊、运输、沉桩、接桩都较方便，但消耗钢材多，造价高。（4）混合桩由两种以上材料混合形成的桩体，如钢管混凝土桩、上部钢管下部混凝土桩等。6.1桩基础概述9 4.按施工方法分类（1）打入桩（2）静力压桩（3）灌注桩（4）搅拌桩（5）爆扩桩（6）振冲桩6.1桩基础概述10 5.按成桩方法分类（1）挤土桩成桩过程中，桩周围的土体被桩体挤密，土体受到严重扰动，土体的结构被破坏，使土的工程性质改变。挤密桩和预制桩等属于此类。（2）非挤土桩这类桩主要是挖孔和钻孔埋桩，桩周围的土体结构很少受到扰动，土体结构基本不被破坏。（3）部分挤土桩这类桩主要有预钻孔打入式预制桩、打入式敞口桩、部分挤土灌注桩等，成桩时土体受到轻微扰动，土体结构和工程性质没有太大的变化。6.1桩基础概述11 1.预制桩的特点（1）预制桩为打入式桩，桩体制作可在工厂或工地预制，制作方便。桩身的质量和截面尺寸能够得到保证。材料强度高，耐腐蚀性强。单位面积承载力高。（2）施工过程中打桩噪声大、振动大；有明显的挤土现象，当遇有坚硬土层时不易穿透；打桩有时出现断桩现象；承台施工时截桩困难；桩的截面尺寸不能太大；预制桩工程造价较高。（3）预制桩适用于水下工程或地下水位较高的工程；土层中没有坚硬夹层及持力层埋置深度变化不大的地区；对噪声、挤土、振动没有严格限制的地区。6.1.2桩基础的特点6.1桩基础概述12 2.灌注桩的特点（1）灌注桩施工时振动小没有噪声；工序简单；成桩没有接头；桩体用钢量小，可做成大直径、大深度的桩身；单桩承载力较高。（2）灌注桩的施工质量不好控制，桩质量检测比较麻烦；桩身的强度比预制桩小；当采用泥浆护壁制桩时，废泥浆的处理较麻烦。（3）灌注桩施工不受地基土质因素的影响，适用于各种土质；一般情况下不宜用于水下工程。6.1桩基础概述13 （1）摩擦型桩的中心距不宜小于桩身直径的3倍；扩底灌注桩的中心距不宜小于扩底直径的1.5倍，当扩底直径大于2m时，桩端净距不宜小于1m。在确定桩距时尚应考虑施工工艺中挤土等效应对邻近桩的影响。（2）扩底灌注桩的扩底直径，不应大于桩身直径的3倍。（3）桩底进入持力层的深度，根据地质条件、荷载及施工工艺确定，宜为桩身直径的1~3倍。在确定桩底进入持力层深度时，尚应考虑特殊土、岩溶以及震陷液化等影响。嵌岩灌注桩周边嵌入完整和较完整的未风化、微风化、中风化硬质岩体的最小深度，不宜小于0.5m。6.1.3桩基础的构造要求6.1桩基础概述14 （4）布置桩位时宜使桩基承载力合力点与竖向永久荷载合力作用点重合。（5）预制桩的混凝土强度等级不应低于C30；灌注桩不应低于C20；预应力桩不应低于C40。（6）桩的主筋应经计算确。定打入式预制桩的最小配筋率不宜小于0.8%；静压预制桩的最小配筋率不宜小于0.6%；灌注桩最小配筋率不宜小于0.2%~0.65%（小直径桩取大值）。6.1桩基础概述15 （7）配筋长度：①受水平荷载和弯矩较大的桩，配筋长度应通过计算确定。②桩基承台下存在淤泥、淤泥质土或液化土层时，配筋长度应穿过淤泥淤、泥质土层或液化土层。③坡地岸边的桩、8度及8度以上地震区的桩、抗拔桩、嵌岩端承桩应通长配筋。④桩径大于600mm的钻孔灌注桩，构造钢精的长度不宜小于桩长的2/3。6.1桩基础概述16 （8）桩顶嵌入承台内的长度不宜小于50mm。主筋伸入承台内的锚固长度不宜小于钢筋直径（Ⅰ级钢）的30倍和钢筋直径（Ⅱ级钢和Ⅲ级钢）的35倍。对于大直径灌注桩，当采用一柱一桩时，可设置承台或将桩和柱直接连接。桩和柱的连接可按本规范第8.2.6条高杯口基础的要求选择截面尺寸和配筋，柱纵筋插入桩身的长度应满足锚固长度的要求。（9）在承台及地下室周围的回填中，应满足填土密实性的要求。6.1桩基础概述17 6.2混凝土预制桩施工6.2混凝土预制桩施工18 混凝土预制桩的施工方法有有锤击沉桩法（打入法）、静力压桩法、振动沉桩法、水冲沉桩法等多种施工方法。锤击沉桩法是利用桩锤的冲击力将桩沉入土中。静力压桩法是利用静力压桩机直接将桩压入土中的一种沉桩工艺。振动沉桩法是将振动桩机刚性固定在桩头上，振动沉桩机产生垂直方向的振动力，桩也沿着竖直方向上下振动，桩身与土层之间的摩擦力减少，在自重和机械力的作用下沉入土中。水冲沉桩法是利用高压水冲刷桩尖下的土层，以减少桩身与土层之间的摩擦力和下沉时的阻力，使桩在自重作用或锤击下沉入土中。6.2混凝土预制桩施工19 各种沉桩方法的适用范围见表6.1。沉桩方法适用范围锤击沉桩法适用于粘性土、中密或密实卵石层静力压桩法适用于软土、填土、一般粘性土层中，以及居民稠密和危房附近环境保护要求严格的地区进行压桩施工振动沉桩法主要适用于砂石土、黄土、软土和亚粘土，在含水砂层中效果更佳水冲沉桩法适用于砂土、砾石或其他较坚硬土层，对施工重型桩很有效。但必须考虑大量的水进入土中是否会对原有基础产生影响表6.1各种沉桩方法的适用范围6.2混凝土预制桩施工20 1.施工准备（1）现场、资料准备①开工前应熟悉施工图，了解工程概况，了解施工现场地质水文资料。编制整套桩基础施工组织设计方案。施工组织设计的主要内容包括：确定打桩方案、编排打桩顺序平面布置、选择机械设备、编制各项计划措施等。打桩方案可分为：挖土打桩方案和送桩方案。6.2.1锤击沉桩施工6.2混凝土预制桩施工21 ②挖土打桩方案，是在打桩前先挖基坑至桩顶设计标高再进行打桩。此种方法适用于地下水位较低、桩群密集、桩顶标高较浅、地表浅层硬土较厚、场地施工条件较宽阔的工程。③送桩方案，在打桩工程中，被打的桩顶设计标高低于自然地面标高，用送桩器连接桩顶直到把桩顶打到设计标高，然后把送桩器拔出来。桩顶从自然地面到设计标高这段距离叫做送桩。送桩器如图6.2所示，采用钢板焊制而成，也可用其它具有较高强度和刚度的材料制作。6.2混凝土预制桩施工22 ④编排打桩顺序平面布置图时，应根据施工现场的条件、水文地质条件、施工工艺要求、布桩要求等条件，确定打桩顺序。不同打桩顺序的沉降量和挤土情况不同，如图6-3所示。图6.2钢板送桩器6.2混凝土预制桩施工23 图6.3打桩顺序和挤土情况（a）逐排单项打设；（b）中部向两侧打设；（c）两侧向中心打设；（d）分段相对打设；（e）自中间向边沿打设6.2混凝土预制桩施工24 ⑤做好施工现场的三通一平工作（即临时供水、供电、道路要通，施工现场要平），按施工组织设计，安排材料场地、搅拌棚、材料库等工作。⑥按施工图完成桩基轴线、桩位的测设放线等工作。6.2混凝土预制桩施工25 （2）打桩机械准备打桩的机械包括桩锤、桩架和动力装置。①桩锤：桩锤有蒸汽锤、柴油锤、落锤、液压锤、振动锤等，目前应用最多是柴油锤。蒸汽锤：可分为单动和双动气锤，其构造参见图6.4(a)、(b)。打桩时利用蒸汽或压缩空气作为动力将锤头举起，单动汽锤自由下落，双动汽锤利用气压增加下冲力，因此双动比单动气锤的冲击力大，适用于各种土层、打各种桩。6.2混凝土预制桩施工26 柴油锤：以柴油为燃料，利用冲击部分的冲击力和燃烧压力为驱动力，引起锤头跳动夯击桩顶。柴油锤的体积小、重量轻、打击能力大，打桩时噪声大、振动大。适用于一般土层打各种类型的桩。其构造参见图6.4(c)。液压锤：通过液压装置将滑块提起，利用滑块的冲击力夯击桩头。液压锤的结构较复杂，冲击频率小，适用于一般土层打桩。其构造参见图6.4(d)所示。6.2混凝土预制桩施工27 图6.4桩锤示意图（a）单动气锤构造示意图；（b）双动气锤构造示意图；（c）柴油锤构造示意图；（d）液压锤构造示意图6.2混凝土预制桩施工28 落锤：是由卷扬机或人力将锤提起，靠桩锤自由下落夯击桩顶。落锤的构造简单，使用方便，可用提高落距的方法增大夯击力。适用于一般土层的木桩及截面较小的细长桩施工。振动锤：利用锤头的高频振动和自重力，带动桩身振动使桩身周围的土体液化，减小桩身的摩擦力使桩身沉入土体。振动锤施工方便结构简单，施工速度快。不宜在岩石、砾石和坚实的粘性土层上使用。其构造参见图6-5所示。6.2混凝土预制桩施工29 图6.5振动锤构造示意图6.2混凝土预制桩施工30 锤型单动蒸汽锤(KN)柴油锤(KN)30～40701002535456072锤的动力性能冲击部分重(KN)30～4055902535456072总重(KN)35～4567110657296150180冲击力(KN)230030003500～40002000～25002500～40004000～50005000～70007000～10000常用冲程(KN)0.6～0.80.5～0.70.4～0.61.8～2.3适用桩规格预制桩、预应力管桩的边长或直径(mm)350～400400～450400～500350～400400～450450～500500～350550～600钢管桩直径(mm)400600900900～1000持力层粘性土一般进入土层深度(mm)1～21.5～2.52～31.5～2.52～32.5～3.53～43～5静力触探贯入阻力平均值（KN）34545＞5＞5＞5砂土一般进入深度（m）0.5～11～1.51.5～20.5～1.51.21.5～2.52～32.5～3.5标准贯入锤击数（N）15～2520～3030～4020～3030～4040～4545～5050锤的常用控制贯入度（cm/10击）3～52～33～54～8设计单桩极限承载力（KN）600～14001500～30002500～4000800～16002500～40003000～50005000～70007000～10000表6.2桩锤重量选择参考表31 钢筋混凝土桩钢板桩柴油锤0.35～1.51.0～2.0单动汽锤0.45～1.40.7～2.0双动汽锤0.6～1.81.5～2.5落锤1.0～1.52.0～2.5桩的类别桩锤类别注：使用此表时应注意桩长一般不超过20米，桩重包括桩帽重量。表6.3锤重与桩重比值表（锤重／桩重）6.2混凝土预制桩施工32 ②打桩机与桩架：桩架的作用是固定桩的位置，将桩体、桩锤提升，并在打入过程中引导桩体的方向，使桩锤正常工作。桩架的选择，主要根据桩锤的种类、桩长、施工条件等而定。打桩机的类型按移动方式区分主要有履带式（如图6.6所示）、步履式（如图6.7所示）、轨道式（如图6.8所示）、滚管式（如图6.9所示）等。6.2混凝土预制桩施工33 图6.6履带式打桩机图6.7步履式打桩架6.2混凝土预制桩施工34 图6.8轨道式打桩机图6.9滚管式打桩机6.2混凝土预制桩施工35 (3)材料准备根据施工方案确定的施工方法准备好材料。施工材料的要求：预制桩的规格质量必须符合设计要求和施工质量验收规范的规定，成品购买的有出厂合格证，现场预制的有相关的试验资料；焊条(接桩用)的型号、性能必须符合设计要求和有关标准规定；钢板(接桩用)的材质、规格符合设计要求，采用低碳钢。桩进场后应进行妥善保管，堆放场地应平整、坚实、排水条件好，避免发生场地的不均匀沉降。不同类型的桩应分别保管，桩的堆放层数不宜超过4层。堆放要求如图6-10所示。6.2混凝土预制桩施工36 图6.10桩的堆放方法6.2混凝土预制桩施工37 2.预制桩的施工工艺预制桩的施工工艺：桩机就位→吊桩就位→开锤打桩→接桩→送桩→中间检查验收→移桩机至下一个桩位→承台施工。(1)桩机就位按施工准备时预定的打桩方案，将打桩机就位，打桩机要平稳，桩架要垂直，桩位要准确，保证垂直稳定，在施工中不发生倾斜、移动。6.2混凝土预制桩施工38 (2)吊桩就位当桩机就位后，先将桩锤和桩帽一同提起到一定高度，临时将其固定在桩架上。用另一组滑轮组和卷扬机将桩吊起成垂直状态固定在龙门导杆内，调整桩身将桩尖对准桩位，放下桩帽和桩锤，在桩锤和桩帽之间应加弹性衬垫，桩帽与桩顶周围应有5~10mm的间隙，以防损伤桩顶，桩顶放入桩帽内，桩顶要水平，使桩锤、桩帽、桩身的中心在同一条中心线上。桩尖插入桩位后，先用较小的落距冷锤1～2次，桩入上一定深度，再使桩垂直稳定。10m以内短桩可目测或用线坠双向校正；10m以上或打接桩必须用线坠或经纬仪双向校正，不得用目测，重要工程插桩均应采用二台经纬仪从两个方向控制垂直度。桩插入时垂直度偏差不得超过0.5%。桩在打入前，应在桩的侧面或桩架上设置标尺，以便在施工中观测、记录。6.2混凝土预制桩施工39 (3)开锤打桩打桩宜重锤低击，锤重的选择应根据工程地质条件、桩的类型、结构、密集程度及施工条件来选用。打桩过程要连续不宜间断，锤击速度要均匀。采用重锤低击的原则，控制桩锤的落距和桩身的入土深度。当设计无要求时桩的贯入深度宜按贯入度控制贯入深度：即6.2混凝土预制桩施工40 式中S－桩的控制贯入度，（mm）；n－桩垫系数，钢筋混凝土桩采用麻布片垫取n＝1，采用木垫时取n＝1.5；A－桩的横截面积，（mm2）；Q－锤的重力，（N）；H－桩锤落距，（mm）；q－桩和桩帽重力，（N）；m－安全系数，对永久工程取m＝2，对临时工程取m＝1.5；P－桩的设计承载力，（N）。对已做静载试验的桩，mP应取桩的极限荷载Pk代入。6.2混凝土预制桩施工41 (4)接桩混凝土预制长桩，受运输条件及打桩架高度的限制，一般将桩分段预制，打桩时需将桩连接成整桩。桩的连接方法有：焊接法、法兰连接法和硫黄胶泥锚固法（浆锚法）。焊接法、法兰连接法接桩适用于各类土层，硫黄胶泥锚固法适用于软土层。①焊接法：桩的端头钢板表面平整，应与桩的轴线垂直，两端头钢板之间若有缝隙，用薄钢片垫实焊牢，如图6-11所示。6.2混凝土预制桩施工42 图6.11焊接法接桩节点示意图6.2混凝土预制桩施工43 ②法兰连接法：将桩端头的预埋法兰盘用螺栓连接，该法接桩速度快，沉桩效率高。但法兰盘接头制造工艺复杂，用钢量大，如图6.12所示。图6.12法兰接桩节点示意图6.2混凝土预制桩施工44 ③硫黄胶泥锚固接头法（浆锚法）：上节桩的下端预留甩筋，直径为22～25mm，甩出长度为15d。下节桩预留锚筋孔，直径为56～60mm。如图6.13意图所示。图6.13硫黄胶泥锚固接头示意图6.2混凝土预制桩施工45 (5)送桩：设计要求送桩时，则送桩的中心线应与桩身吻合一致，才能进行送桩。若桩顶不平，可用麻袋或厚纸垫平。送桩留下的桩孔应立即回填密实。(6)检查验收：每根桩打到贯入度要求，桩尖标高进入持力层，接近设计标高时，或打至设计标高时，应进行中间验收。当桩端位于一般土层时，应以控制桩端设计标高为主，贯入度为辅；桩端达到坚硬、硬塑的黏性土、中密以上粉土、砂土、碎石类土及风化岩时，应以贯入度控制为主，桩端标高为辅；贯入度已达到设计要求而桩端标高未达到时，应继续锤击3阵，并按每阵10击的贯入度不应大于设计规定的数值确认，必要时,施工控制贯入度应通过试验确定，然后移桩机到新桩位。6.2混凝土预制桩施工46 3.施工中常见质量问题及其预防措施(1)桩顶、桩身被打坏打桩时，桩顶出现混凝土掉角、碎裂、坍塌、或被打坏；桩顶钢筋局部或全部外露，桩身断裂。①合理设计桩头，严格控制桩的制作质量，保证桩有足够的强度，符合规范要求。②施工中，混凝土配合比应准确，振捣密实，主筋不得超过第一层钢筋网片，浇筑后应有1～3个月的自然养护过程，使其达到100％设计强度。③根据桩、土质情况，合理选择桩锤，桩锤选择不当，桩锤锤重过小，使锤击次数过多，造成桩顶混凝土疲劳损坏；桩锤锤重过大，使桩顶锤击应力过大，造成混凝土破碎。6.2混凝土预制桩施工47 ④沉桩前，对桩构件进行检查，对有桩顶不平或破碎缺陷的，应修补后才能使用。⑤经常检查桩帽与桩的接触面处及桩帽垫木是否平整，如不平整应进行处理后方能施打，并应及时更换缓冲垫；桩顶已破碎时，应更换桩垫；如破碎严重，可把桩顶剔平补强，必要时加钢板箍，再重新沉桩。⑥桩在堆放、起吊、运输过程中，应严格案操作规程操作，发现桩超过有关验收规定不得使用；检查桩外形尺寸，发现弯曲超过规定或桩尖不在桩纵轴线上时，不得使用，沉桩过程中，发现不垂直，应及时纠正，或拔出重新沉桩；断桩，可采取在一旁补桩的办法处理。6.2混凝土预制桩施工48 (2)沉桩达不到设计控制要求打桩结果桩末达到设计标高或未达到最后沉入度控制指标要求。①根据地质情况，合理选择施工机械、桩锤大小、施工的最终控制标准。②检修打桩设备，及时更换缓冲垫；详细探明工程地质情况，必要时应作补勘。③正确选择持力层或桩尖标高；确定合理的打桩顺序；探明地下障碍物，并进行清除或钻透处理。④打桩应连续打入，不宜间歇时间过长。6.2混凝土预制桩施工49 (3)桩倾斜、偏移桩身垂直偏差过大，桩身倾斜。①沉桩前，检查桩身弯曲，严禁超过规范允许偏差；桩的长细比不宜超过40。②安设桩架的场地应平整、坚实，打桩机底盘应保持水平；随时检查、调整桩机及导杆的垂直度，并保证桩锤、桩帽与桩身在同一直线上。③接桩时，严格按操作要求接桩，保证上下节桩在同一轴线上。④施工前用钎或洛阳铲探明地下障碍物，较浅的挖除，深的用钻机钻透；钻孔插桩时，钻孔必须垂直，垂直偏差应在1％以内。6.2混凝土预制桩施工50 ⑤在饱和软粘土施工密集群桩时，合理确定打桩顺序；控制打桩速度，采用井点降水、砂井、挖沟降水等排水措施。⑥分层开挖基坑土方，避免使桩身两侧出现较大的土压力差；若偏移过大，应拔出，移位再打；若偏移不大，可顶正后再慢锤打入。6.2混凝土预制桩施工51 (4)接头松脱、开裂接桩处经锤击出现松脱开裂等现象。①接桩前，清除连接表面杂质、油污。②采用硫磺胶泥接桩时，严格控制配合比、熬制工艺和使用温度，按操作要求操作，保证连接强度；连接件必须牢固、平整，如有问题，应修正后才能使用。③保证焊接质量；控制接桩上下中心线在同一直线上。6.2混凝土预制桩施工52 5.桩顶上涌在沉桩过程中，土体受到急剧挤压会引起土体隆起和水平位移，使桩产生横向位移或桩身上涌。①在饱和软粘土地基施工密集群桩时，应合理确定打桩顺序，控制打桩速度。②浮起较大的桩应重新打入。6.2混凝土预制桩施工53 静力压桩机有机械式和液压式之分，根据顶压桩的部位又分为在桩顶顶压的顶压式的压桩机以及在桩身抱压的抱压式压桩机。目前使用的多为液压式静力压桩机，压力可达6000kN甚至更大，如图6.14，是一种采用抱压式的液压静力压桩机。静力桩机由液压操作，自动化程度高，操作方便灵活，桩位定点精确，可提高桩基施工质量。施工无噪声、无振动、无污染。6.2.2静力压桩施工6.2混凝土预制桩施工54 图6.14液压式静力压桩机1-操纵室；2-电气控制台；3-液压系统；4-导向架；5-配重；6-夹持装置；7-吊桩把杆；8-支腿平台；9-横向行走与回转装置；10-纵身行走装置；11-桩返回98页6.2混凝土预制桩施工55 1.静力压桩的施工工艺：桩机就位→吊桩喂桩→桩机对中调直→压桩→接桩→再压桩→送桩→终止压桩→切割桩头。6.2混凝土预制桩施工56 2.压桩过程中应注意的问题：（1）压桩机应进行试运转，之后进行满载试吊。（2）桩机工作一段时间后，应重新紧固各部件。（3）遇障硬物时如桩压斜应将桩拔起，清除障硬物后，重新插桩。（4）当夹持机构夹不住桩时，不能任意提高液压油压力，而应查出原因，采取有效措施后方可进行施工。（5）当桩的贯入阻力太大使桩不能压入时不能用任意增加配重的方法，否则将导致液压元件和构件的破坏。（6）桩顶最后不能达设计标高时，必须将桩凿击，严禁用桩机行走的方式将桩强行推断。（7）压桩过程中如遇土体隆起，影响桩机行走，应将土体铲除。（8）桩机在顶升过程中，应避免轨道压在已入土的单一桩顶上，否则轨道将变形。6.2混凝土预制桩施工57 1.桩位的放样允许偏差：群桩为20mm，单排桩为10mm；2.当桩顶设计标高与施工场地标高相同时，或桩基工程结束后，有可能对桩位进行检查时，桩基工程的验收应在施工结束后进行。3.当桩顶设计标高低于现场标高，送桩后无法对桩位进行检查时，对打入桩可在每根桩桩顶沉至场地标高时，进行中间验收，待全部桩施工结束，承台或底板开挖到设计标高后，再作最终验收。对灌注桩可对护筒位置作中间验收。6.2.3混凝土预制桩质量检验6.2混凝土预制桩施工58 4.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，必须符合下表6.7的规定。斜桩倾斜度的偏差不得大于倾斜角正切值的15％（倾斜角系桩的纵向中心线与铅垂线间夹角）。项项目允许偏差1盖有基础梁的桩：（1）垂直基础梁的中心线（2）沿基础梁的中心线100＋0.01H150＋0.01H2桩数为1-3根桩基的桩1003桩数为4-16根桩基的桩1／2桩径或边长4桩数大于16根桩基中的桩（1）最外边的桩（2）中间桩1／3桩径或边长1／2桩径或边长注：H为施工现场地面标高与桩顶设计标高的距离。表6.4预制桩（钢桩）桩位的允许偏差（mm）6.2混凝土预制桩施工59 5.桩在现场预制时，应对原材料、钢筋骨架的标准应符合表6.5的规定，混凝土强度进行检查，采用工厂生产的成品桩时，桩进厂后应进行外观及尺寸检查。6.施工中应对桩体垂直度、沉桩情况、桩顶完整状况、接桩质量等进行检查，对电焊接桩，重要工程应做10％的焊缝探伤检查。7.施工结束后，应对承载力及桩体质量作检验。8.对长桩或超过500击的锤击桩，应符合桩体强度及28d龄期的两项条件才能锤击。9.钢筋混凝土预制桩的质量检验标准应符合表6.9的规定。6.2混凝土预制桩施工60 项序检查项目允许偏差或允许值检查方法主控项目1主筋距桩顶距离±5用钢尺检查2多节桩锚固筋位置±5用钢尺检查3多节桩预埋铁件±3用钢尺检查4主筋保护层厚度±5用钢尺检查一般项目1主筋距离±5用钢尺检查2桩中心线10用钢尺检查3箍筋间距±20用钢尺检查4桩顶钢筋网片±10用钢尺检查5多节桩锚固筋长度±10用钢尺检查表6.5预制桩钢筋骨架质量检验标准（mm）6.2混凝土预制桩施工61 项序检查项目允许偏差或允许值检查方法单位数值主控项目1桩体质量检验按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范2桩位偏差见表6－7用钢尺量3承载力按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范一般项目1砂、石、水泥、钢材等原材料（现场预制时）符合设计要求查出厂质保文件或抽样送检2混凝土配合比及强度（现场预制时）符合设计要求检查质量及查试块记录3成品桩外形表面平整、颜色均匀、吊脚深度10mm，蜂窝面积小于总截面积0.5％直观4成品桩裂缝（收缩裂缝或起吊、装运、堆放引起的裂缝）深度＜20mm，宽度0.25mm，横向裂缝不超过边长的一半裂缝测定仪，该项在地下水有侵蚀地区及锤击数超过500击的长桩不适用5成品桩尺寸：横截面边长桩顶对角线桩尖中心线桩身弯曲矢高桩顶平整度mmmmmmmm±5＜10＜10＜1/1000L＜2用钢尺量用钢尺量用钢尺量用钢尺量；L为桩长用水平尺量6电焊接桩：焊缝质量电焊结束后停歇时间上下节平面偏差节点弯曲矢高见钢桩施工检验质量标准见钢桩施工检验质量标准秒表测定用钢尺量用钢尺量，L为两节桩长minmm＞1.0＜10＜1／1000L7硫黄胶泥接桩：胶泥浇注时间浇筑后停歇时间minmin＜2＞7秒表测定秒表测定8桩顶标高mm±50水准仪9停锤标准设计要求现场实测或查沉桩记录表6.6钢筋混凝土预制桩的质量检验标准62 6.3混凝土灌注桩施工6.3混凝土灌注桩施工63 灌注桩是直接在施工现场的桩位上成孔，然后在孔内灌注混凝土或安装钢筋笼后，灌注混凝土而成的桩。与预制桩相比，具有施工噪声低，振动小、挤土影响小、无需接桩等优点。但成桩工艺复杂，施工速度较慢，质量影响因素多于预制桩，技术间隔时间长，不能立即承受荷载，冬季施工困难等。灌注桩按其成孔方式不同可分为：泥浆护壁钻孔灌注桩、泥浆护壁冲孔灌注桩、沉管灌注桩、夯扩桩、干作业成孔灌注桩、人工挖孔灌注桩等。各类桩型的适用范围见表6.7。6.3混凝土灌注桩施工64 桩型适用范围泥浆护壁钻孔灌注桩宜用于地下水位以下的黏性土、粉土、砂土、填土、碎石土及风化岩层泥浆护壁冲孔灌注桩除宜用于上述地质情况外，还能穿透旧基础、建筑垃圾填土或大孤石等障碍物。在岩溶发育地区应慎重使用，采用时，应适当加密勘察钻孔沉管灌注桩、夯扩桩适用于粘性土、粉土、淤泥质土、砂土及填土。在厚度较大，灵敏度较高的淤泥和流塑状态的粘性土等软弱土层中采用时，应有质量保证措施，并经工艺试验成功后方可实施。夯扩桩宜用于桩端持力层为埋深不超过20m的中、低压缩性黏性土、粉土、砂土和碎石类土振动、振动冲击沉管灌注桩适合于稍密及中密的碎石土地基上干作业成孔灌注桩适用于于地下水位以上粘性土、粉土、砂土、填土和粒径不大的砾砂层，也可用于非均质含碎砖、混凝土块、条石的杂填土及大卵石、砾石层人工挖孔灌注桩宜用于地下水位以上的黏性土、粉土、填土、中等密实以上的砂土、风化岩层；在地下水位较高，有承压水的砂土层、滞水层、厚度较大的流塑状淤泥、淤泥质土层中不得选用人工挖孔灌注桩表6.7各类桩型的适用范围6.3混凝土灌注桩施工65 1.施工准备（1）施工资料准备开工前应熟悉施工图，了解岩土工程概况，主要施工机械及其配套设备的技术性能资料，编制整套桩基础施工组织设计方案。施工组织设计的主要内容包括：①施工平面图：标明桩位、编号、施工顺序、水电线路和临时设施的位置；采用泥浆护壁成孔时，应标明泥浆制备设施及其循环系统。6.3.1泥浆护壁钻孔灌注施工6.3混凝土灌注桩施工66 ②确定成孔机械、配套设备以及合理施工工艺的有关资料，泥浆护壁灌注桩必须有泥浆处理措施。③施工作业计划和劳动力组织计划。机械设备、备件、工具、材料供应计划。④桩基施工时，对安全、劳动保护、防火、防雨、防台风、爆破作业、文物和环境保护等方面应按有关规定执行。⑤保证工程质量、安全生产和季节性施工的技术措施。6.3混凝土灌注桩施工67 （2）施工机具准备①钻机：泥浆护壁灌注桩的施工机械当前常用钻机的形式很多，多采用转盘式正、反循环钻机或潜水式钻机，如图6.15所示。图6.15KP3500转盘式钻机示意图6.3混凝土灌注桩施工68 正、反循环钻成孔灌注桩是目前最常用的泥浆护壁灌注桩，它们的主要区别在于排渣方式不同。正循环钻孔时，是从钻杆注入配置的泥浆，泥浆携带渣土自孔口溢出。反循环钻孔时，是从孔壁与钻杆间的孔隙注入泥浆，携带渣土的泥浆由泵经钻杆排出孔外。正、反循环钻孔灌注桩工作原理，如图6.16所示。正循环钻成孔，适用孔深不太深、孔径＜800mm时钻进效果较好，当孔径较大时，排渣能力弱。反循环钻成孔排渣能力强。对孔深较大的端承型桩和粗粒土层中的摩擦型桩，宜采用反循环工艺成孔或清孔，也可根据土层情况采用正循环钻进，反循环清孔。6.3混凝土灌注桩施工69 图6.16正、反循环钻成孔示意图（a）正循环；（b）泵举循环；（c）泵吸反循环；（d）压缩空气反循环吸泥排渣6.3混凝土灌注桩施工70 ②钻头钻头的形式按旋转方向分为正、反两种类型。A.正循环钻机钻头，如图6.17所示。图6.17正循环钻机钻头类型示意图（a）双腰带翼状钻头；（b）鱼尾钻头；（c）合金扩孔钻头；（d）筒状肋骨合金取芯钻头；（e）钢粒全面钻进钻头6.3混凝土灌注桩施工71 B.反循环钻机钻头(如图6.18所示)。图6.18反循环钻机钻头示意图（a）多瓣式钻头；（b）滚轮式钻头；（c）三翼式钻头；（d）四翼式钻头；（e）抓斗式钻头6.3混凝土灌注桩施工72 2.施工要点（1）泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺埋设护筒→安装钻机→钻进→第一次清孔→检测桩孔回淤厚度→吊放钢筋笼→进行第二次清孔→插入导管灌注水下混凝土→拔出导管和护筒。如图6.19所示。图6.19泥浆护壁钻孔灌注桩工艺流程示意图（a）埋设护壁桩机就位；（b）钻进成孔；（c）第一次清孔；（d）吊放钢筋笼；（e）第二次清孔；（f）水下灌注混凝土；（g）拔出导管、护筒6.3混凝土灌注桩施工73 图6.20清孔示意图（a）潜没式砂石泵清孔；（b）气举法清孔；（c）砂石泵清孔；（d）高压水清孔6.3混凝土灌注桩施工74 图6.21水下浇筑混凝土示意图6.3混凝土灌注桩施工75 图6.22导管接头构造示意图（a）螺纹接头；（b）法兰接头图6.23混凝土隔水栓构造示意图6.3混凝土灌注桩施工76 （2）泥浆护壁钻孔灌注桩施工要点①根据桩身混凝土的设计强度等级，应通过试验确定混凝土配合比.混凝土坍落度宜为180～220mm。粗骨料可采用卵石或碎石，最大粒径不宜大于30mm，可掺加粉煤灰或外加剂。②钢筋笼的制作应符合设计要求，钢筋的接头可不作弯钩采用焊接连接。用导管浇筑混凝土，钢筋笼的直径应比导管连接处的外径大100mm以上。③为保证钢筋笼的混凝土保护层厚度，钢筋笼应每隔1～1.5m设置定位钢筋环或采取其他方法定位，水下现浇钢筋混凝土桩的主筋保护层厚度允许偏差值为±20mm。6.3混凝土灌注桩施工77 ④成孔钻进时应控制泥浆指标，当在粘土、亚粘土层钻进时，可向孔内注入清水采用原土造浆。在钻进穿过砂土层时，为防止塌孔可在孔内适量加入粘土以增大泥浆的粘度。如在砂土层中钻进或砂土层较厚时，应采用制备泥浆。⑤注入泥浆的相对密度应控制在1.1左右，排出的泥浆相对密度应控制在1.2～1.4为宜。当穿越砂类卵石层等容易塌孔的土层时，泥浆的相对密度可增大到1.3～1.5。⑥在施工过程中应勤测泥浆的密度，并应定时测定泥浆的粘度、含沙量和胶体率。⑦每根桩的浇筑时间按初盘混凝土的初凝时间控制，一般控制在4～6h内完成，间歇时间应控制在15min内，不得超过30min，必要时可适量加入缓凝剂。⑧导管提升速度应与混凝土的上升速度相适应，始终保持导管插入混凝土1.5m以上。6.3混凝土灌注桩施工78 3.泥浆护壁灌注桩施工中常见质量常见问题及预防措施（1）坍孔在成孔过程中或在成孔以后孔壁坍塌。①保证配置泥浆的稠度，使泥浆充分填充孔壁土层孔隙。②钻进过程中随时向孔内加注新泥浆，使泥浆高于孔外地下水位.③护筒周围用粘土填封紧密，保持或提高孔内水位；成孔钻进速度应根据地质情况确定。④提升下落钻杆、冲锤、掏渣筒和放钢筋骨架时保持垂直上下，注意不碰撞孔壁；孔壁为轻度坍孔时，应加大泥浆密度和提高孔内水位。⑤对严重坍孔，应用粘土全部回填，待粘土沉积密实，孔壁稳定后再采用低速钻进。6.3混凝土灌注桩施工79 （2）钻孔偏移、倾斜①施工场地要平整，安装钻机时调整桩架垂直度。②合理选择钻机、钻头设备，设置足够长度的钻头导向，经常检修钻孔设备，如钻杆弯曲，及时调换。③在有倾斜状软硬不均的土层处钻进时，应控制进钻速度以低速钻进，并采用上下提升反复扫钻，削去硬土层，或用冲击锥将斜面硬层冲平再钻进。④偏斜过大时，填入石子、粘土重新钻进，控制钻速，慢速上下提升、下降，往复扩孔纠正。当遇有探头石时宜采用钻机钻透，采用冲孔机时应低锤密击，把石块打碎。6.3混凝土灌注桩施工80 （3）钻孔漏浆在成孔过程中，或成孔后，泥浆向孔外流失。①适当加稠泥浆或倒入粘土，慢速转动，或在回填土内渗片石、卵石，反复冲击增强护壁。②护筒周围及底接缝应填密实；适当控制孔内水头高度，不要使压力过大。6.3混凝土灌注桩施工81 （4）梅花孔桩的断面形状不规则，呈梅花形。①经常检查转向吊环，保持冲锤转动灵活。②适当降低泥浆稠度，勤掏渣；保持适当的提锤高度，必要时辅以人工转动。③用低冲程时，隔一段时间更换高一些的充程，使冲锤锥有足够的转动时间。6.3混凝土灌注桩施工82 （5）卡锤冲锤成孔时，锤被卡在孔内，不能上下运动。①冲锤在孔内遇到大的探头石（上卡）时，用一个半截冲锤冲打几下，使锤脱落卡点，锤落孔底，然后吊出；冲锤磨损过甚，孔径成梅花形，提锤时，锤的大径被孔的小径卡住（下卡）时，可用小钢轨焊成T字形钩，将锤一侧拉紧后吊起。②被石块卡住时，也可用上法提出冲锤。6.3混凝土灌注桩施工83 （6）流砂①桩孔内大量冒砂将孔涌塞。②使孔内水压高于孔外水位0.5m以上，适当加大泥浆密度。③流砂严重时，可抛入碎砖、石、粘土，用锤冲入流砂层，做成泥浆结块，使其成坚厚孔壁，阻止流砂涌入。6.3混凝土灌注桩施工84 （7）粘土层中钻进缓慢甚至没有进尺①加强排渣，重新安装刀具角度、形状、排列方向。②降低泥浆密度，加大钻头配重；糊钻时，可提出钻头清除泥块后，再进行钻近。③钻头磨损严重时，应修复或更换钻头。6.3混凝土灌注桩施工85 （8）钢筋笼变形、偏位①钢筋笼变形，保护层不够，深度、放置位置不符合设计要求。②钢筋笼过长，钢度不够，造成变形，应分2～3节制作，分段吊放，分段焊接或设加劲箍加强。③在钢筋笼部分主筋上，应每隔一定距离设置混凝土垫块或焊耳环，控制保护层的厚度。④桩孔本身偏斜、偏位，应在下钢筋笼前往复扫孔纠正。⑤孔底沉渣应置换清水或适当密度的泥浆清除。6.3混凝土灌注桩施工86 （9）断桩①防止混凝土浇筑中断时间过长，保证混凝土连续浇筑。②混凝土坍落度按设计要求控制，骨料粒径按规范要求控制。③边浇筑混凝土边拔导管，并勘测混凝土顶面高度，随时掌握导管插入深度，避免导管脱离混凝土面。④当导管堵塞，可吊起导管，用钢轨或高压水冲开。6.3混凝土灌注桩施工87 （10）吊脚桩①做好清孔工作，达到要求后立即浇筑混凝土。②注意泥浆密度和使孔内水位经常保持高于孔外水位0.5m以上。③施工中吊放钢筋骨架、导管等物时，注意保护孔壁，不让重物碰撞，造成孔壁坍塌。6.3混凝土灌注桩施工88 1.锤击沉管灌注桩锤击沉管灌注桩是将钢管利用桩锤将带活瓣桩靴或钢筋混凝土桩靴的钢管锤击沉入土中成孔,然后边浇筑混凝土边拔出桩管成桩。其特点可利用小桩管成形较大截面的桩，避免塌孔、颈缩、断桩、桩移位、脱空等现象。6.3.2锤击沉管灌注桩与夯扩桩施工6.3混凝土灌注桩施工89 (1)施工机具：主要施工机具有桩架、桩锤、套管、桩靴等。由于灌注混凝土后需要拔管，宜选用振动打拔桩锤如图6.24所示。图6.24滚管式锤击沉管打桩机示意图返回98页6.3混凝土灌注桩施工90 (2)施工工艺：桩机就位→沉入套管→浇筑混凝土→边锤击边拔管，继续浇筑混凝土→下钢筋笼，继续浇筑混凝土→成桩。如图6.25所示。图6.25锤击沉管灌注桩示意图（1）就位；（2）深入套管；（3）浇筑混凝土；（4）边锤击边拔管，继续浇混凝土；（5）下钢筋笼，继续浇筑混凝土；（6）成桩6.3混凝土灌注桩施工91 2.振动、振动冲击沉管灌注桩振动、振动冲击沉管灌注桩是利用激振器或振动冲击桩锤将桩管沉入土中，然后灌注混凝土而成。激振器又称振动锤，由电动机带动装有偏心块的轴旋转而产生振动。(1)施工机具施工机具主要包括桩架、振动锤、桩管、活瓣桩靴等，振动沉管设备如图6.26所示。6.3混凝土灌注桩施工92 图6.26振动沉管设备示意图1－滑轮组；2－激掁器；3－漏斗口；4－桩管；5－前拉索；6－遮栅；7－滚筒；8－枕木；9－架顶；10－架身顶段；11－钢丝绳；12－架身中段；13－吊斗；14－架身下段；15－导向滑轮；16－后拉索；17－架底；18－卷扬；19－加压滑轮；20－活瓣桩靴6.3混凝土灌注桩施工93 施工时，将桩管下端活瓣桩靴闭合起来，对准桩位，使桩靴慢慢地垂直压入土中，开动激振器，同时放松滑轮组，使桩管逐渐下沉，并开动加压卷扬机，通过钢丝绳对钢管加压。当桩管下沉达到要求后，便停止激振器的振动，利用吊斗向桩管内灌入混凝土。混凝土灌满后，再次开动激振器和卷扬机，一面振动，一面拔管。图6.27活瓣桩靴6.3混凝土灌注桩施工94 (2)振动、振动冲击沉管灌注桩的施工方法振动、振动冲击沉管灌注桩应根据土质情况和荷载要求，分别选用单打法、复打法、反插法等。①单打法：在桩管灌满混凝土之后，开动激振器，先振动5～10秒后再开始拔管，应边振边拔。拔管速度在一般土层中以1.2～1.5m/min为宜，用活瓣桩尖时宜慢，用预制桩尖时可适当加快，在较软弱土层中不得大于0.6～0.8m／min。在拔管过程中，每拔起0.5m左右，停拔5～10秒钟，但保持振动，如此反复直至将桩管拔离地面为止。单振法施工速度快，混凝土用量也较小，适用于含水量较小的土层。6.3混凝土灌注桩施工95 ②复打法：采用单打法施工完成后，再把活瓣桩靴闭合起来，在原桩孔混凝土上第二次沉下桩管，将未凝固的混凝土向四周挤压，然后进行第二次灌注混凝土和振动拔管。此法能使桩径增大，可在单打法不能满足承载力要求的情况下采用。此外，如果灌注桩需放入钢筋笼，也需要采用此法，即当单打法完成而将桩管拔离地面一定高度后，从活瓣桩靴处将钢筋笼放进桩管内，然后合闭桩靴的活瓣，再进行第二次沉管和混凝土的灌注。6.3混凝土灌注桩施工96 ③反插法：拔管时，桩管每拔出0.5～1m，便向下反插约0.3～0.5m，如此反复进行，并始终保持振动，直至桩管全部拔出地面。在拔管过程中应分段添加混凝土，保持管内混凝土面始终不低于地表面，或高于地下水位1～1.5m以上，并应控制拔管速度不得大于0.5m／min，在桩尖处约l.5m范围内宜多次反插，以扩大桩的端部断面。反插法能使桩的截面积增大，从而提高桩的承载力，宜在饱和土层采用，但此法耗用混凝土量较大。6.3混凝土灌注桩施工97 3.夯压成型沉管灌注桩夯压成型沉管灌注桩又称夯扩桩，是在锤击沉管灌注桩的基础上发展起来的。采用双套管，利用外管与内夯管结合，内夯管应比外管短100mm，内夯管代替混凝土桩靴，与外管同步打入土层中，并作为传力杆将锤击力传至桩端夯扩成大头形，同时利用内管和桩锤的自重将外管内的现浇混凝土压密成桩，使水泥浆压入桩侧土体并挤密桩侧的土，提高桩的承载力。(1)施工机具：常用机械有锤击沉管打桩机（如图6.24）和静力压桩机（如图6.14）、桩管等设备。6.3混凝土灌注桩施工98 (2)施工工艺：桩机就位调整桩机→打（压）入桩管→提升内管浇筑混凝土→插入内管，提起外管，夯扩混凝土→重复上两步，直至成桩。如图6.28所示。图6.28夯扩桩施工工艺示意图（1）桩机就位，调整桩机垂直；（2）内外管共同沉入；（3）拔出内管，浇筑混凝土；（4）插入内管，提升外管；（5）夯扩混凝土；（6）拔出内管，浇筑混凝土，重复上两步6.3混凝土灌注桩施工99 夯扩端头平均直径可按下式估算：一次夯扩二次夯扩6.3混凝土灌注桩施工100 干作业成孔灌注桩特点:干作业成孔灌注桩不需要泥浆或套管护壁，直接利用机械或人工成孔，下钢筋笼、浇筑混凝土成桩。施工中无噪声、无振动，对周围环境无泥浆污染。施工准备工作少，占用施工现场场地小，施工技术较易掌握，施工速度较快，并可降低施工成本。干作业成孔灌注桩按成孔机具设备和工艺方法的不同有：干作业钻孔灌注桩、钻孔扩底灌注桩、多级扩孔灌注桩、机动洛阳铲成孔灌注桩、钻孔压浆灌注桩、人工挖孔灌注桩等。6.3.3干作业成孔灌注桩施工6.3混凝土灌注桩施工101 1.螺旋钻成孔灌注桩施工(1)螺旋钻机螺旋钻成孔灌注桩是利用电动机带动钻杆传动，使钻头螺旋叶片旋转削土、排土、至设计深度后清孔，灌注混凝土成桩。螺旋钻机按装载方式不同有步履式、履带式、轨道式和汽车式。图6.29为步履式长螺旋钻孔机，长螺旋钻成孔灌注桩是用长螺旋钻头，在桩位处就地切削土层，被切土块随钻头旋转，沿着带有长螺旋叶片的钻杆上升到地面排出孔外。长螺旋钻孔机型号及技术性能见表6.8。6.3混凝土灌注桩施工102 图6.29步履式长螺旋钻孔机1一减速箱;2一臂架;3一钻杆;4一中间导向套;5一出土装置;6一前支腿;7—操纵室8一斜撑9一中盘10--下盘11一上盘12一卷扬机13一后支腿14一液压系统6.3混凝土灌注桩施工103 钻机类型钻孔直径（mm）钻孔最大深度（m）钻头转速(r/min)钻进速度(r/min)最大扭矩（kN.m）电机功率（kw）LZ型长螺旋钻机300,6001563-1161.03.440LKZ400型长螺旋钻机4008～10.5140-1.4722ZKL600-1型长螺旋钻机6002523-401.017-3037×2GKL800型长螺旋钻机80027.521.71.048.355×2BQZ型长螺旋钻机4008851.01.5221＃、2＃型长螺旋钻机3008.21201.01.05134＃型长螺旋钻机40012.01201.01.414表6.8长螺旋钻孔机技术性能6.3混凝土灌注桩施工104 图6.30为步履式短螺旋钻孔机，短螺旋钻成孔灌注桩是用短螺旋钻孔机钻头，在桩位处就地切削土层，被切土块随钻头旋转，沿着带有数量不多的螺旋叶片的钻杆上升，积聚在短螺旋叶片上，形成“土柱”，然后提钻、反转、甩土，将钻屑散落在孔周。一般每钻进0.5～1.Om提钻甩土一次。短螺旋钻孔机型号及技术性能见表6.11。6.3混凝土灌注桩施工105 图6.30步履式短螺旋钻孔机1一钻杆2一电缆卷筒3一臂架4一导向架5一主机6一斜撑7一起架油缸8一操纵室9一前支腿10一钻头11一卷扬机12一液压系统13一后支腿14一下盘15一中盘16一上盘6.3混凝土灌注桩施工106 钻机类型钻孔直径(mm)钻孔最大深度（m）钻头转速(r/min)最大扭矩（kN.m）动力形式及功率（KW）KU15001500～3000160～8027～179100柴油机120BZ-1型短螺旋钻机300～80011.8455.2液压泵40天津钻机厂600182810.630-1888.4～52.9柴油机100KQB100018003040-电动机22表6.19短螺旋钻孔机技术性能6.3混凝土灌注桩施工107 (2)钻头钻头的形式有多种，不同类型的土层宜选用不同形式的钻头。常用的类型有：①锥底钻头，适用于粘性土层；②平底钻头，适用于松散土层；③耙式钻头,在齿尖处镶有硬质合金刀头，能将砖破碎成小块，随螺旋叶片的旋转送到孔口，适用于含有砖头、瓦砾的杂填土；④筒式钻头，可将石块钻透，被钻出的碎块挤满在圆筒内，提出钻头将碎块清出钻孔，适用于钻混凝土块、条石等障碍物。钻头形式见图6.31所示。6.3混凝土灌注桩施工108 图6.31钻头示意图（a）平底钻头；（b）锥底钻头；（c）耙式钻头；（d）筒式钻头6.3混凝土灌注桩施工109 (3)螺旋钻成孔灌注桩施工工艺：桩机就位→钻土成孔→测孔径、孔深和桩孔水平与垂直偏差并校正→钻土成孔达设计标高→清除孔底松土沉渣、成孔质量检查→安放钢筋笼或插筋→放置孔口扩孔漏斗→浇注混凝土→拔出孔口扩孔漏斗。6.3混凝土灌注桩施工110 (4)施工要点：钻孔时，钻杆应保持垂直稳固、位置正确，防止因钻杆晃动引起孔径扩大；钻进速度应根据电流值变化，及时进行调整；钻进过程中，应随时清理孔口积土和地面散落土，遇到地下水、塌孔、缩孔等异常情况时，应及时停钻处理；成孔达设计深度后，孔口应予以保护，并按规定进行验收，做好记录；浇注混凝土前，应先放置孔口扩孔漏斗，随后放置钢筋笼并再次测量孔内虚土厚度。桩顶以下5m范围内混凝土应随浇随振动，并且每次浇注厚度均不得大于1.5m。6.3混凝土灌注桩施工111 2.钻孔扩底灌注桩钻孔扩底灌注桩施工方法，是在钻杆上装扩孔装置，当达到设计深度位置时进行扩孔。成孔后放人钢筋笼，浇注混凝土形成扩底桩，以提高单桩垂直承载力。此种桩单桩承载力可比同直径直孔桩大1倍以上。(1)特点及适用范围：钻孔扩底灌注桩施工无噪声、无振动、对环境无污泥污染、单桩承载力较高、工程造价较低。适用于地下水位以上的黏性土、粉土、砂土、填土和粒径不大的砂砾层。扩底部宜设置在强度较高的持力层上，如粘土层、粉土层、砂土层及砾砂层等。6.3混凝土灌注桩施工112 (2)施工机械设备：钻扩机(扩孔机)有螺旋式钻扩机、重力起闭式钻扩机等多种形式。螺旋钻扩机技术性能参见表6.10。钻扩机钻杆构造示意图，如图6.32所示。型号钻孔最大直径（mm）钻孔最大时深度（m）孔底扩大头最大直径（mm）钻头转速(r/min)钻进速度(m/min)电机功率kWZK120－135041000341.013ZK120－23505120017.5～401.0-QKJ－1204007800～120018.7--KKJ40／120300～50011.8800～1200451.540DZ40／120300～40012800～120023～1123.122表6.10螺旋钻扩机技术性能6.3混凝土灌注桩施工113 图6.32钻扩机钻杆构造示意图1-外管；2-万向节；3-张开装置；4-扩刀；5-定位尖；6-输土螺旋6.3混凝土灌注桩施工114 (4)钻孔扩底灌注桩施工要点：施工直孔部分时，钻杆应保持垂直稳固，位置正确，防止因钻杆晃动引起孔径扩大；钻进过程中，应随时清理孔口积土；遇到地下水、塌孔、缩孔等异常情况时，应及时处理；钻孔扩底部位，应根据电流值或油压值调节扩孔刀片切削土量，防止出现超负荷现象；扩底直径应符合设计要求，清底后孔底的虚土厚度应符合规定；钻达到设计深度后，孔口应予以保护，按规范规定进行验收，并做好记录。6.3混凝土灌注桩施工115 人工挖孔灌注桩是指在桩位采用人工挖掘方法成孔，然后安放钢筋笼，灌注混凝土而成桩。人工挖孔桩机具设备简单，作业时无振动、噪声小，施工操作工艺简单，便于清孔和检查，受力性能可靠，已成为大直径灌注桩施工的一种主要方式。其缺点是井下作业条件差、环境恶劣、劳动强度大。安全性较差，人员在孔内上下作业，易发生伤亡事故单桩施工速度较慢，混凝土灌注量大。6.3.4人工挖孔灌注桩施工6.3混凝土灌注桩施工116 1.人工挖孔灌注桩的构造人工挖(扩)孔桩的桩身直径一般为800～2000mm，最大直径可达3500mm。人工挖孔桩的孔径（不含护壁）不得小于0.8m，且不宜大于2.5m，孔深不宜大于30m。人工挖孔桩混凝土护壁的厚度不应小于100mm，混凝土强度等级不应低于桩身混凝土强度等级，并应振捣密实；护壁应配置直径不小于8mm的构造钢筋，竖向筋应上下搭接或拉接。人工挖孔灌注桩的构造，如图6.33所示，6.3混凝土灌注桩施工117 图6.33墩身施工（a）在护圈保护下开挖土方；（b）支模板浇筑混凝土护圈；（c）浇筑墩身混凝土6.3混凝土灌注桩施工118 2.施工机具人工挖孔灌注桩施工用的机具比较简单，主要有：①卷扬机和提土桶，用于材料和弃土的垂直运输以及供施工人员上下工作使用。②护壁钢模板。③潜水泵。④鼓风机、空压机和送风管。⑤镐、锹、土筐等挖运工具：若遇到硬土或岩石，尚需风镐、潜孔钻。⑥插捣工具，用于插捣护壁砼。⑦应急软爬梯。⑧照明灯、对讲机、电铃等。6.3混凝土灌注桩施工119 3.施工工艺人工挖孔灌注桩施工一般采用现浇混凝土分段护壁，但对于流砂地层、地下水丰富的强透水地带或承压水地层时，需采用钢套管护壁。人工挖孔桩的施工工艺是：放线定位→开挖土方→测量控制→支设护壁模板→浇筑护壁混凝土→拆除模板继续下一段施工→吊放钢筋笼，灌注桩身混凝土。6.3混凝土灌注桩施工120 4.人工挖孔灌注桩应采取下列安全措施：(1)孔内必须设置应急软爬梯供人员上下；使用的电葫芦、吊笼等应安全可靠，并配有自动卡紧保险装置，不得使用麻绳和尼龙绳吊挂或脚踏井壁凸缘上下。电葫芦宜用按钮式开关，使用前必须检验其安全起吊能力。(2)每日开工前必须检测井下的有毒、有害气体，并应有足够的安全防范措施。当桩孔开挖深度超过10m时，应有专门向井下送风的设备，风量不宜少于25L/s，向井下输送洁净空气。(3)挖出的土石方应及时运离孔口，不得堆放在孔口四周1m范围内，机动车辆的通行不得对井壁的安全造成影响。(4)施工现场的一切电源、电路的安装和拆除必须遵守现行行业标准《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46的规定。6.3混凝土灌注桩施工121 5.灌注桩孔的施工与质量验收：(1)为核对地质资料、检验设备、工艺及施工技术要求是否适宜，桩在施工前，宜进行“试成孔”。(2)开孔前，桩位应准确定位放样，在桩位外设置定位基准桩，安装护壁模板必须用桩中心点校正模板位置，并应由专人负责。(3)当桩净距小于2倍桩径且小于2.5m时，应采用间隔开挖。(4)第一节井圈护壁的中心线与设计轴线的偏差不得大于20mm；井圈顶面应比场地高出150～200mm，壁厚比下面井壁厚度增加100～150mm。6.3混凝土灌注桩施工122 (5)施工现场的一切电源、电路的安装和拆除必须遵守现行行业标准《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46的规定。(6)挖至设计标高时，孔底不应积水，终孔后应清理好护壁上的淤泥和孔底残渣、积水，然后进行隐蔽工程验收。验收合格后，应立即封底和灌注桩身砼。6.3混凝土灌注桩施工123 （1）施工前应对水泥、砂、石子(如现场搅拌)、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(包括仪器、方法)也应检查。（2）施工中应对成孔，清渣、放置钢筋笼、灌注混凝土等进行全过程检查，人工挖孔桩尚应复验孔底持力层土(岩)性，嵌岩桩必须有桩端持力层的岩性报告。（3）施工结束后，应检查混凝土强度，并应做桩体质量及承载力的检验。6.3.5混凝土灌注桩质量检验6.3混凝土灌注桩施工124 （4）混凝土灌注桩的质量检验标准应符合表6.11、表4.12、表6.13的规定。（5）灌注桩的桩顶标高至少要比设计标高高出0.5m，桩底清空质量按不同的成桩工艺有不同的要求，应按各相关的要求执行。每浇筑50m3必须有一组试件，小于50m3的桩，每根桩必须有一组试件。6.3混凝土灌注桩施工125 序号成孔方法桩径允许偏差（mm）垂直度允许偏差（％）桩为允许偏差／mm1－3根单排桩基础垂直于中心线方向和群桩基础的边桩条形桩基延中心线方向和群桩基础的中间柱1泥浆护壁钻孔桩D≤1000mm±50＜1D/6，且不大于100D/4,且不大于150D＞1000mm±50100+0.01H150+0.01H2套管成孔灌注桩D≤500mm-20＜170150D＞500mm1001503干成孔灌注桩-20＜1701504人工挖孔桩混凝土护壁+50＜0.550150钢套管护壁+50＜1100200注：1桩径允许偏差的负值是指个别断面。2采用复打、反插法施工的桩，其桩径允许偏差不受上表限制。3H为施工现场地面标高与桩顶设计标高的距离，D为设计桩径。表6.11灌注桩的桩位允许偏差6.3混凝土灌注桩施工126 项序检查项目与许偏差或允许值检查方法主控项目1主筋间距±10用钢尺量2长度±100用钢尺量一般项目1钢筋材料检验设计要求抽样送检2钢筋间距±20用钢尺量3直径±0用钢尺量表6.12混凝土灌注桩钢筋笼质量检验标准6.3混凝土灌注桩施工127 项序检查项目与许偏差或允许值检查方法单位数值主控项目1桩位表6－14基坑开挖前量护筒，开挖后量桩中心2孔深mm+300只深不浅，用重锤测或测钻杆、套管长度，嵌岩桩应确保进入设计要求的嵌岩深度3桩体质量检验按桩基检测技术规范如钻芯取样，大直径嵌岩桩应钻至尖下50cm按桩基检测技术规范4混凝土强度设计要求试件报告或钻芯取样送检5承载力按桩基检测技术规范按桩基检测技术规范一般项目1垂直度表6－14测套管或钻杆，或用超声波探测，干施工时吊锤球2桩径表6－14井径仪或超声波检测，干施工用钢尺，人工挖孔不包括内衬厚度3泥浆比重（粘土或砂性土中）1.15～1.20用比重计测，清孔后在距孔底50cm处取样4泥浆面标高（高于地下水位）m0.5～1.0目测5沉渣厚度：端承桩摩擦桩mmmm≤50≤150用沉渣仪或重锤测量6混凝土坍落度：水下灌注干施工mmmm16～22070～100坍落度仪7钢筋笼安装深度mm±100用钢尺量8混凝土充盈系数＞1检查每根桩的实际灌注量9桩顶标高mm+30-50水准仪，需扣除桩顶浮浆层及质量较差桩体表6.13混凝土灌注桩质量检验标准6.3混凝土灌注桩施工128 6.4承台施工6.4承台施工129 图6.34承台配筋示意图6.4承台施工130 6.5地下连续墙施工实例6.5地下连续墙施工实例131 地下连续墙施工工艺流程，如图6.36示意图。6.5.1地下连续墙施工工艺流程6.5地下连续墙施工实例132 图6.36地下连续墙施工流程示意图6.5地下连续墙施工实例133 1．垂直度控制及预防措施（1）施工工艺（2）槽段检测2．防止挖槽坍方措施（1）施工技术保证措施（2）加强对周边环境监测（3）槽壁塌方的预防措施（4）钢筋笼内预埋件保证措施6.5.2质量控制技术及预防措施6.5地下连续墙施工实例134 3．钢筋笼吊装预防措施（1）钢筋笼上设置纵、横向起吊桁架和吊点，使钢筋笼起吊时有足够的刚度防止钢筋笼产生不可复原的变形。（2）对于折线幅钢筋笼除设置纵、横向起吊桁架和吊点之外，另要增设“人字”桁架和斜拉杆进行加强，以防钢筋笼在空中翻转角度时发生变形。（3）钢筋笼整幅起吊采用一台150T履带式起重机和一台50t履带式起重机双机抬吊法。（4）合理选择钢筋笼主、副机吊点，减小起吊后钢筋笼变形。6.5地下连续墙施工实例135 （5）起吊时先根据计算的主副机吊点进行试吊，主副机同时起吊将钢筋笼抬高离平台30～50cm，观察钢筋笼变形情况，如钢筋笼稳定后无明显变形可直接起吊空中回直。如发现变形较大，应马上把钢筋笼放回平台，根据变形情况进行加固和变化吊点位置，重新起吊。（6）钢筋笼吊点处局部加强，纵横向相应部需满焊。保证质量，焊接质量要符合验收标准。6.5地下连续墙施工实例136 5．地下连续墙露筋现象的预防措施（1）钢筋笼必须在水平的钢筋平台上制作，制作时必须保证有足够的刚度，架设型钢固定，防止起吊变形。（2）必须按设计和规范要求放置保护层垫块，严禁遗漏。（3）吊放钢筋笼时发现槽壁有塌方现象，应立即停止吊放，重新成槽清底后再吊放钢筋笼。6.5地下连续墙施工实例137 6．接头砼防绕流措施（1）对先行幅槽段应做好槽壁测试工作，了解槽壁情况，以此为依据作好防止砼绕流的施工措施。（2）在顶升锁口管或接头箱过程中，发现该幅槽段有砼绕流（即锁口管背面有砼遗留迹象），应及时采用专门铲具进行清除，必要时采用特制成槽机抓斗配合进行。（3）由于接头砼绕流而影响到接头连接施工质量，在施工后行幅时，对接头作特别处理外，还应增加刷壁的次数，保证接头质量，并做好特别施工原始记录。6.5地下连续墙施工实例138 7．混凝土浇注堵管的预防措施（1）在槽段窄，砼面距导墙距离3～4m左右时发生堵管，可采用一根导管进行浇注。（2）在槽段宽，砼面距导墙距离远时发生堵管，将堵管的导管拔出，同时测出砼面距导墙面距离，重新拼装导管，管底距砼面10～30cm，在导管里放置球胆，进行二次封底浇注。浇注结束时，泛浆高度比一般槽段泛浆高度要高出30～50cm。以确保槽段浇注质量。6.5地下连续墙施工实例139 8．对可能事件的处理（1）成槽后，锁口管下放过程中如发现因坍方而导致锁口管无法沉至规定位置时，不准强冲，应修槽后再放，锁口管应插入槽底以下30～50cm。（2）钢筋笼下放前必须对槽壁垂直度、平整度、清底质量及槽底标高进行严格检查，下放过程中，遇到阻碍，钢筋笼放不下去，不允许强行下放，如发现槽壁土体局部凸出或坍落至槽底，则必须整修槽壁，并清除槽底坍土后，方可下放钢筋笼，严禁割短或割小钢筋笼。6.5地下连续墙施工实例140 1．成槽机组装与操作2．泥浆制备、贮存3．钢筋笼制作及吊装4．混凝土浇筑6.5.3安全技术措施6.5地下连续墙施工实例141 0.1地基与基础的概念142 知识拓展地下连续墙施工图6.35地下连续墙施工程序示意图（a）成槽；（b）放入接头管；（c）放入钢筋笼；（d）浇筑混凝土成墙1-已完成的墙段；2-成槽钻机；3-护壁泥浆；4-接头管；5-钢筋笼；6-导管；7-混凝土143 武汉理工大学出版社发行部http://www.techbook.com.cn地址：武汉市武昌珞狮路122号邮编：430070电话：027-8739441287383695传真：027-87397097ThankYou!地基与基础工程施工DiJiYuJiChuGongChengShiGong144'