建筑施工手册第四版高清地基处理与桩基工程

'7地基处理与桩基工程7-1地基处理7-1-1换填地基7-1-1-1灰土地基灰土地基是将基础底面下要求范围内的软弱土层挖去，用一定比例的石灰与土，在最优含水量情况下，充分拌合，分层回填夯实或压实而成。灰土地基具有一定的强度、水稳性和抗渗性，施工工艺简单，费用较低，是一种应用广泛、经济、实用的地基加固方法。适于加固深1~4m厚的软弱土、湿陷性黄土、杂填土等，还可用作结构的辅助防渗层。1．材料要求（1）土料采用就地挖出的粘性土及塑性指数大于4的粉土，土内有机质含量不得超过5%。土料应过筛，其颗粒不应大于15mm。（2）石灰应用III级以上新鲜的块灰，含氧化钙、氧化镁愈高愈好，使用前1~2d消解并过筛，其颗粒不得大于5mm，且不应夹有未熟化的生石灰块粒及其他杂质，也不得含有过多的水分。2．施工工艺方法要点（1）对基槽（坑）应先验槽，消除松土，并打两遍底夯，要求平整干净。如有积水、淤泥应晾干；局部有软弱土层或孔洞，应及时挖除后用灰土分层回填夯实。 （2）灰土配合比应符合设计规定，一般用3：7或2：8（石灰：土，体积比）。多用人工翻拌，不少于3遍，使达到均匀，颜色一致，并适当控制含水量，现场以手握成团，两指轻捏即散为宜，一般最优含水量为14%~18%；如含水分过多或过少时，应稍晾干或洒水湿润，如有球闭应打碎，要求随拌随用。（3）铺灰应分段分层夯筑，每层虚铺厚度可参见表7-1，夯实机具可根据工程大小和现场机具条件用人力或机械夯打或碾压，遍数按设计要求的干密度由试夯（或碾压）确定，一般不少于4遍。灰土最大虚铺厚度表7-1夯实机具种类重量（t）虚铺厚度（mm）备注石夯、木夯0.04~0.08200~250人力送夯，落距400~500mm，一夯压半夯，夯实后约80~100mm厚轻型夯实机械0.12~0.4200~250蛙式夯机、柴油打夯机，夯实后约100~150mm厚压路机6~10200~300双轮（4）灰土分段施工时，不得在墙角、柱基及承重窗间墙下接缝，上下两层的接缝距离不得小于500mm，接缝处应夯压密实，并作成直槎。当灰土地基高度不同时，应做成阶梯形，每阶宽不少于500mm；对作辅助防渗层的灰土，应将地下水位以下结构包围，并处理好接缝，同时注意接缝质量，每层虚土从留缝处往前延伸500mm，夯实时应夯过接缝300mm以上；接缝时，用铁锹在留缝处垂直切齐，再铺下段夯实。（5）灰土应当日铺填夯压，入槽（坑）灰土不得隔日夯打。夯实后的灰土30d内不得受水浸泡，并及时进行基础施工与基坑回填，或在灰土表面作临时性覆盖，避免日晒雨淋。雨季施工时，应采取适当防雨、排水措施，以保证灰土在基槽（坑）内无积水的状态下进行。刚打完的灰土，如突然遇雨，应将松软灰土除去，并补填夯实；稍受湿的灰土可在晾干后补夯。（6）冬期施工，必须在基层不冻的状态下进行，土料应覆盖保温，冻土及夹有冻块的土料不得使用；已熟化的石灰应在次日用完，以充分利用石灰熟化时的热量，当日拌合灰土应当日铺填夯完，表面应用塑料面及草袋覆盖保温，以防灰土垫层早期受冻降低强度。3．质量控制（1）施工前应检查原材料，如灰土的土料、石灰以及配合比、灰土拌匀程度。（2）施工过程中应检查分层铺设厚度，分段施工时上下两层的搭接长度，夯实时加水量、夯压遍数等。 （3）每层施工结束后检查灰土地基的压实系数。压实系数λc为土在施工时实际达到的干密度ρd与室内采用击实试验得到的最大干密度ρdmax之比，即：λc＝ρd/ρdmax（7-1）灰土应逐层用贯入仪检验，以达到控制（设计要求）压实系数所对应的贯入度为合格，或用环刀取样检测灰土的干密度，除以试验的最大干密度求得。施工结束后，应检验灰土地基的承载力。（4）灰土地基的质量验收标准如表7-2所示。灰土地基质量检验标准表7-2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地基承载力设计要求载荷试验或按规定方法2配合比设计要求按拌合时的体积比3压实系数设计要求现场实测一般项目1石灰粒径mm≤5筛分法2土料有机质含量%≤5试验室焙烧法3土颗粒粒径mm≤15筛分法4含水量（与要求的最优含水量比较）%±2烘干法5分层厚度偏差（与设计要求比较）mm±50水准仪7-1-1-2砂和砂石地基砂和砂石地基（垫层）采用砂或砂砾石（碎石）混合物，经分层夯（压）实，作为地基的持力层，提高基础下部地基强度，并通过垫层的压力扩散作用，降低地基的压实力，减少变形量，同时垫层可起排水作用，地基土中孔隙水可通过垫层快速地排出，能加速下部土层的沉降和固结。砂和砂石地基具有应用范围广泛；不用水泥、石材；由于砂颗粒大，可防止地下水因毛细作用上升，地基不受冻结的影响；能在施工期间完成沉陷；用机械或人工都可使地基密实，施工工艺简单，可缩短工期，降低造价等特点。适于处理3.0m以内的软弱、透水性强的粘性土地基，包括淤泥、淤泥质土；不宜用于加固湿陷性黄土地基及渗透系数小的粘性土地基。1．材料要求（1）砂 宜用颗粒级配良好、质地坚硬的中砂或粗砂，当用细砂、粉砂时，应掺加粒径20~50mm的卵石（或碎石），但要分布均匀。砂中有机质含量不超过5%，含泥量应小于5%，兼作排水垫层时，含泥量不得超过3%。（2）砂石用自然级配的砂砾石（或卵石、碎石）混合物，粒级应在50mm以下，其含量应在50%以内，不得含有植物残体、垃圾等杂物，含泥量小于5%。2．构造要求垫层的构造既要求有足够的厚度，以置换可能被剪切破坏的软弱土层，又要有足够的宽度，以防止垫层向两侧挤出。（1）垫层的厚度垫层的厚度z应根据垫层底部软弱土层的承载力确定，即作用在垫层底面处土的自重压力（标准值）与附加压力（设计值）之和大于软弱土层经深度修正后的地基承载力标准值（图7-1），并应符合下式要求：pz＋pcz≤faz（7-2）图7-1垫层内应力的分布1-基础；2-砂垫层；3-回填土式中pz——垫层底面处的附加压力值（kPa），可根据基础不同形式分别按以下简化式计算：条形基础（7-3）矩形基础（7-4）b——条形基础或矩形基础底面的宽度（m）；l——矩形基础底面的长度（m）； p——基层底面压力（kPa）；pc——基础底面处土的自重压力值（kPa）；z——基础底面下垫层的厚度（m）；θ——垫层的压力扩散角，可按表7-3采用；pcz——垫层底面处土的自重压力值（kPa）；faz——经深度修正后垫层底面处土层的地基承载力特征值（kPa）。压力扩散角θ（°）表7-3换填材料z/b中砂、粗砂、砾砂、圆砾、角砾、卵石，碎石粘性土和粉土（8＜Ip＜14）灰土0.2520630≥0.503023注：1．当z/b＜0.25时，除灰土仍取θ＝30°外，其余材料均取θ＝0°；2．当0.25＜z/b＜0.5时，θ值可内插求得。按公式（7-2）确定垫层厚度时，需要用试算法，即预先估计一个厚度，再按式（7-2）校核，如不能满足要求时，再增加垫层厚度，直至满足要求为止。垫层的厚度一般为0.5~2.5m，不宜大于3.0m，否则费工费料，施工比较困难，也不够经济，小于0.5m则作用不明显。（2）垫层的宽度垫层的宽度应满足基础底面应力扩散的要求，可按下式计算：b"≥b＋2ztgθ（7-5）式中b"——垫层底面宽度；θ——垫层的压力扩散角，可按表7-3采用；当z/b＜0.25时，仍按表中z/b＝0.25取值。其他符号意义同上。垫层顶面每边宜超出基础底边不小于300mm，或从垫层底面两侧向上按当地经验的要求放坡。大面积整片垫层的底面宽度，常按自然倾斜角控制（图7-2）适当加宽。 图7-2砂或砂石垫层（a）柱基础垫层；（b）设备基础垫层1-柱基础；2-砂或砂石垫层；3-回填土；4-设备基础α-砂或砂石垫层自然倾斜角（休止角）；b-基础宽度垫层的承载力宜通过现场试验确定，当无试验资料时，可按表7-4选用，并验算下卧层的承载力。各种垫层的承载力表7-4施工方法换填材料压实系数λc承载力fK（kPa）碾压或振密碎石、卵石0.94~0.97200~300砂夹石（其中碎石、卵石占全重的30%~50%）200~250土夹石（其中碎石、卵石占全重的30%~50%）150~200中砂、粗砂、砾砂150~200粘性土和粉土（8＜Ip＜14）130~180灰土0.93~0.95200~250重锤夯实土或灰土0.93~0.95150~200注：1．压实系数小的垫层，承载力取低值，反之取高值；2．重锤夯实土的承载力取低值，灰土取高值；3．压实系数λc为土的控制干密度ρd与最大干密度ρmax的比值；土的最大干密度宜采用击实试验确定，碎石或卵石的最大干密度可取2.0~2.2t/m3。3．施工工艺方法要点（1）铺设垫层前应验槽，将基底表面浮土、淤泥、杂物清除干净，两侧应设一定坡度，防止振捣时塌方。（2）垫层底面标高不同时，土面应挖成阶梯或斜坡搭接，并按先深后浅的顺序施工，搭接处应夯压密实。分层铺设时，接头应做成斜坡或阶梯形搭接，每层错开0.5~1.0m,并注意充分捣实。 （3）人工级配的砂砾石，应先将砂、卵石拌合均匀后，再铺夯压实。（4）垫层铺设时，严禁扰动垫层下卧层及侧壁的软弱土层，防止被践踏、受冻或受浸泡，降低其强度。如垫层下有厚度较小的淤泥或淤泥质土层，在碾压荷载下抛石能挤入该层底面时，可采取挤淤处理。先在软弱土面上堆填块石、片石等，然后将其压入以置换和挤出软弱土，再做垫层。（5）垫层应分层铺设，分层历或压实，基坑内预先安好5m×5m网格标桩，控制每层砂垫层的铺设厚度。每层铺设厚度、砂石最优含水量控制及施工机具、方法的选用参见表7-5。振夯压要做到交叉重益1/3，防止漏振、漏压。夯实、碾压遍数、振实时间应通过试验确定。用细砂作垫层材料时，不宜使用振捣法或水撼法，以免产生液化现象。砂垫层和砂石垫层铺设厚度及施工最优含水量表7-5捣实方法每层铺设厚度（mm）施工时最优含水量（%）施工要点备注平振法200~25015~201．用平板式振捣器往复振捣，往复次数以简易测定密实度合格为准2．振捣器移动时，每行应搭接三分之一，以防振动面积不搭接不宜使用干细砂或含泥量较大的砂铺筑砂垫层插振法振捣器插入深度饱和1．用插入式振捣器2．插入间距可根据机械振捣大小决定3．不用插至下卧粘性土层4．插入振捣完毕，所留的孔洞应用砂填实5．应有控制地注水和排水不宜使用干细砂或含泥量较大砂铺筑砂垫层水撼法250饱和1．注水高度略超过铺设面层2．用钢叉摇撼捣实，插入点间距100mm左右3．有控制地注水和排水4．钢叉分四齿，齿的间距30mm，长300mm，木柄长900mm湿陷性黄土、膨胀土、细砂地基上不得使用夯实法150~2008~121．用木夯或机械夯2．木夯重40kg，落距400~500mm3．一夯压半夯，全面夯实适用于砂石垫层碾压法150~3508~126~10t压路机往复碾压；碾压次数以达到要求密实度为准，一般不少于4遍，用振动压实机械，振动3~5min适用于大面积的砂石垫层，不宜用于地下水位以下的砂垫层 （6）当地下水位较高或在饱和的软弱地基上铺设垫层时，应加强基坑内及外侧四周的排水工作，防止砂垫层泡水引起砂的流失，保持基坑边坡稳定；或采取降低地下水位措施，使地下水位降低到基坑底500mm以下。（7）当采用水撼法或插振法施工时，以振捣棒振幅半径的1.75倍为间距（一般为400~500mm）插入振捣，依次振实，以不再冒气泡为准，直至完成；同时应采取措施做到有控制地注水和排水。垫层接头应重复振捣，插入式振动棒振完所留孔洞应用砂填实；在振动首层的垫层时，不得将振动棒插入原土层或基槽边部，以避免使软土混入砂垫层而降低砂垫层的强度。（8）垫层铺设完毕，应即进行下道工序施工，严禁小车及人在砂层上面行走，必要时应在垫层上铺板行走。4．质量控制（1）施工前应检查砂、石等原材料质量及砂、石拌合均匀程度。（2）施工过程中必须检查分层厚度，分段施工时搭接部分的压实情况、加水量、压实遍数、压实系数。（3）施工结束后，应检查砂及砂石地基的承载力。（4）砂及砂石地基的质量验收标准如表7-6所示砂及砂石地基质量检验标准表7-6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地基承载力设计要求载荷试验或按规定方法2配合比设计要求检查拌合时的体积比或重量比3压实系数设计要求现场实测一般项目1砂石料有机质含量%≤5焙烧法2砂石料含泥量%≤5水洗法3石料粒径mm100筛分法4含水量（与最优含水量比较）%±2烘干法5分层厚度（与设计要求比较）mm±50水准仪7-1-1-3粉煤灰地基 粉煤灰是火力发电厂的工业废料，有良好的物理力学性能，用它作为处理软弱土层的换填材料，已在许多地区得到应用。它具有承载能力和变形模量较大，可利用废料，施工方便、快速，质量易于控制，技术可行，经济效果显著等优点。可用于作各种软弱土层换填地基的处理，以及作大面积地坪的垫层等。1．粉煤灰垫层的特性根据化学分析，粉煤灰中含有大量SiO2、A12O3、Fe2O3（表7-7），有类似火山灰的特性，有一定活性，在压实功能作用下能产生一定的自硬强度。粉煤灰的化学成分（%）表7-7项目编号SiO2A12O3Fe2O3CaOMgOK2OSO3Na2O烧失量151.127.67.82.91.01.20.40.47.1251.430.97.42.80.70.70.40.34.9352.330.98.02.71.10.70.20.33.5注：1．编号1为国内百多个电厂粉煤灰化学成分的平均值；2．编号2为上海地区粉煤灰化学成分平均值；3．编号3为宝钢电厂粉煤灰化学成分。粉煤灰垫层具有遇水后强度降低的特性，其经验数值是：对压实系数λc＝0.90~0.95的浸水垫层，其容许承载力可采用120~200kPa，可满足软弱下卧层的强度与地基变形要求；当λc＞0.90时，可抗地震液化。2．粉煤灰质量要求用一般电厂III级以上粉煤灰，含SiO2、A12O3、Fe2O3总量尽量选用高的，颗粒粒径宜0.001~2.0mm，烧失量宜低于12%，含SO3宜小于0.4%，以免对地下金属管道等产生一定的腐蚀性。粉煤灰中严禁混入植物、生活垃圾及其他有机杂质。粉煤灰进场，其含水量应控制在±2%范围内。3．施工工艺方法要点（1）铺设前，应清除地基土垃圾，排除表面积水，平整场地，并用8t压路机预压两遍，使密实。（2）垫层应分层铺设与碾压，铺设厚度用机械夯为200~300mm，夯完后厚度为150~200mm；用压路机为300~400mm，压实后为250mm左右。对小面积墓坑、槽垫层，可用人工分层摊铺，用平板振动器或蛙式打夯机进行振（夯）实，每次振（夯）板应重叠1/2~1/3板，往复压实，由两侧或四侧向中间进行，夯实不少于3遍。大面积垫层应采用推土机摊铺，先用推土机预压二遍，然后用8t压路机碾压，施工时压轮重叠1/2~1/3轮宽，往复碾压，一般碾压4~6遍。 （3）粉煤灰铺设含水量应控制在最优含水量范围内；如含水量过大时，需摊铺晾干后再碾压。粉煤灰铺设后，应于当天压完；如压实时含水量过小，呈现松散状态，则应洒水湿润再压实，洒水的水质不得含有油质，pH值应为6~9。（4）夯实或碾压时，如出现“橡皮土”现象，应暂停止压实，可采取将垫层开槽、翻松、晾晒或换灰等办法处理。（5）每层铺完经检测合格后，应及时铺筑上层，以防干燥、松散、起尘、污染环境，并应严禁车辆在其上行驶；全部粉煤灰垫层铺设完经验收合格后，应及时进行浇筑混凝土垫层，以防日晒、雨淋破坏。（6）冬期施工，最低气温不得低于0℃，以免粉煤灰含水冻胀。4．质量控制（1）施工前应检查粉煤灰材料，并对基槽清底状况、地质条件予以检验。（2）施工过程中应检查铺筑厚度、碾压遍数、施工含水量控制、搭接区碾压程度、压实系数等。（3）施工结束后，应对地基的压实系数进行检查，并做载荷试验。载荷试验（平板载荷试验或十字板剪切试验）数量，每单位工程不少于3点，3000m2以上工程，每300m2至少一点。（4）粉煤灰地基质量检验标准如表7-8所示。粉煤灰地基质量检验标准表7-8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压实系数设计要求现场实测2地基承载力设计要求按规定方法一般项目1粉煤灰粒径mm0.001~2.0过筛2氧化铝及二氧化硅含量%≥70试验室化学分析3烧失量%≤12试验室烧结法4每层铺筑厚度mm±50水准仪5含水量（与最优含水量比较）%±2取样后试验室确定S 7-1-2夯实地基7-1-2-1重锤夯实地基重锤夯实是利用起重机械将夯锤提升到一定高度，然后自由落下，重复夯击基土表面，使地基表面形成一层比较密实的硬壳层，从而使地基得到加固。本法使用轻型设备易于解决，施工简便，费用较低；但布点较密，夯击遍数多，施工期相对较长，同时夯击能量小，孔隙水难以消散，加固深度有限，当土的含水量稍高，易夯成橡皮土，处理较困难。适于地下水位0.8m以上、稍湿的粘性土、砂土、饱和度Sr≤60的湿陷性黄土、杂填土以及分层填土地基的加固处理。但当夯击对邻近建筑物有影响，或地下水位高于有效夯实深度时，不宜采用。重锤表面夯实的加固深度一般为1.2~2.0m。湿陷性黄土地基经重锤表面夯实后，透水性有显著降低，可消除湿陷性，地基土密度增大，强度可提高30%；对杂填土则可以减少其不均匀性，提高承载力。1．机具设备（1）夯锤用C20钢筋混凝土制成，外形为截头圆锥体（图7-3），锤重为2.0~3.0t，底直径1.0~1.5m，锤底面单位静压力宜为15~20kPa。吊钩宜采用自制半自动脱钩器，以减少吊索的磨损和机械振动。图7-3钢筋混凝土夯锤构造1-20mm厚钢板；2-L100×10mm角钢；3、4、5-φ8mm钢筋＠100mm双向； 6-φ10mm锚筋；7-φ30mm吊环（2）起重机可采用配置有摩擦式卷扬机的履带式起重机、打桩机、悬臂式桅杆起重机或龙门式起重机等。其起重能力：当采用自动脱钩时，应大于夯锤重量的1.5倍；当直接用钢丝绳悬吊夯锤时，应大于夯锤重量的3倍。2．施工工艺方法要点（1）施工前应进行试夯，确定有关技术参数，如夯锤重量、底面直径及落距，最后下沉量及相应的夯击遍数和总下沉量。最后下沉量系指最后2击平均每击土面的夯沉量，对粘性土和湿陷性黄土取10~20mm；对砂土取5~10mm；对细颗粒土不宜超过10~20mm。落距宜大于4m，一般为4~6m。夯击遍数由试脸确定，通常取比试夯确定的遍数增加1~2遍，一般为8~12遍。土被夯实的有效影响深度，一般约为重锤直径的1.5倍。（2）夯实前，槽、坑底面的标高应高出设计标高，预留土层的厚度可为试夯时的总下沉量再加50~100mm；基槽、坑的坡度应适当放缓。（3）夯实时地基土的含水量应控制在最优含水量范围以内，一般相当于土的塑限含水量±12%。现场简易测定方法是：以手捏紧后，松手土不散，易变形而不挤出，抛在地上即呈碎裂为合适；如表层含水量过大，可采取撒干土、碎砖、生石灰粉或换土等措施；如土含水量过低，应适当洒水，加水后待全部渗入土中，一昼夜后方可夯打。（4）大面积基坑或条形基槽内夯实时，应一夯换一夯顺序进行（图7-4a），即第一遍按一夯换一夯进行，在一次循环中间同一夯位应连夯两下，下一循环的夯位，应与前一循环错开1/2锤底直径的搭接，如此反复进行，在夯打最后一循环时，可以采用一夯压半夯的打法。在独立柱基夯打时，可采用先周边后中间或先外后里的跳打法（图7-4b、c）。为了使夯锤底面落下时与土接触严密，各次夯迹之间不互相压叠，而是相切或靠近。压叠易使锤底面倾斜，与土接触不严，功能消耗，降低夯实效率。当采用悬臂式桅杆式起重机或龙门式起重机夯实时，可采用图7-4（d）顺序，以提高功效。 图7-4重锤夯打顺序1-夯位；2-重叠夯d-重锤直径（5）基底标高不同时，应按先深后浅的程序逐层挖土夯实，不宜一次挖成阶梯形，以免夯打时在高低相交处发生坍塌。夯打做到落距正确，落锤平稳，夯位准确，基坑的夯实宽度应比基坑每边宽0.2~0.3m。基槽底面边角不易夯实部位应适当增大夯实宽度。（6）重锤夯实填土地基时，应分层进行，每层的虚铺厚度以相当于锤底直径为宜。夯实层数不宜少于2层。夯实完后，应将基坑、槽表面修整至设计标高。（7）重锤夯实在10~15m以外对建筑物振动影响较小，可不采取防护措施，在10~15m以内，应挖防振沟等作隔振处理。（8）冬期施工，如土已冻结，应将冻土层挖去或通过烧热法将土层融解。若基坑挖好后不能立即夯实，应采取防冻措施，如在表面覆盖草垫、锯屑或松土保温。（9）夯实结束后，应及时将夯松的表层浮土清除或将浮土在接近最优含水量状态下重新用1m的落距夯实至设计标高。（10）根据经验，采用锤重2.5~3.0t，锤底直径1.2~1.4m，落距4~4.5m，锤底静压力为20~25MPa，消除湿陷性的土层厚度为1.2~1.75m，对非自重湿陷性黄土地区，采用重锤表面夯实的效果明显。 3．质量控制重锤夯实地基质量控制可参考7-1-2-2强夯地基一节。7-1-2-2强夯地基强夯法是用起重机械（起重机或起重机配三角架、龙门架）将大吨位（一般8~30t）夯锤起吊到6~30m高度后，自由落下，给地基土以强大的冲击能量的夯击，使土中出现冲击波和很大的冲击应力，迫使土层孔隙压缩，土体局部液化，在夯击点周围产生裂隙，形成良好的排水通道，孔隙水和气体逸出，使土料重新排列，经时效压密达到固结，从而提高地基承载力，降低其压缩性的一种有效的地基加固方法，也是我国目前最为常用和最经济的深层地基处理方法之一。1．加固机理及特点强夯法是在极短的时间内对地基土体施加一个巨大的冲击能量，使得土体发生一系列的物理变化，如土体结构的破坏或液化、排水固结压密以及触变恢复等。其作用结果使得一定范围内地基强度提高，孔隙挤密并消除湿陷性。强夯过程对地基状态的影响如图7-5所示，强度提高明显的区段是II区，压密区的深度即为加固深度。图7-5强夯加固地基模式I-膨胀区；II-加固区；III-影响区；IV-无影响区pL-地基极限强度；pr-地基屈服强度 强夯法加固特点是：使用工地常备简单设备；施工工艺、操作简单；适用土质范围广；加固效果显著，可取得较高的承载力，一般地基强度可提高2~5倍；变形沉降量小，压缩性可降低2~10倍，加固影响深度可达6~10m；土粒结合紧密，有较高的结构强度；工效高，施工速度快（一套设备每月可加固5000~10000m2地基），较换土回填和桩基缩短工期一半；节省加固原材料；施工费用低，节省投资，比换土回填节省60%费用；与预制桩加固地基相比可节省投资50%~70%；与砂桩相比可节省投资40%~50%，同时耗用劳动力少和现场施工文明等。2．适用范围适于加固碎石土、砂土、低饱和度粉土、粘性土、湿陷性黄土、高填土、杂填土以及“围海造地”地基、工业废渣、垃圾地基等的处理；也可用于防止粉土及粉砂的液化，消除或降低大孔土的湿陷性等级；对于高饱和度淤泥、软粘土、泥炭、沼泽土，如采取一定技术措施也可采用，还可用于水下夯实。强夯不得用于不允许对工程周围建筑物和设备有一定振动影响的地基加固，必需时，应采取防振、隔振措施。3．机具设备（1）夯锤用钢板作外壳，内部焊接钢筋骨架后浇筑C30混凝土（图7-6），或用钢板作成组合成的夯锤（图7-7），以便于使用和运输。夯锤底面有圆形和方形两种，圆形不易旋转，定位方便，稳定性和重合性好，采用较广；锤底面积宜按土的性质和锤重确定，锤底静压力值可取25~40kPa；对于粗颗粒土（砂质土和碎石类土）选用较大值，一般锤底面积为3~4m2；对于细颗粒土（粘性土或淤泥质土）宜取较小值，锤底面积不宜小于6m2。一般10t夯锤底面积用4.5m2，15t夯锤用6m2较适宜。锤重一般为8、10、12、16、25t。夯锤中宜设1~4个直径250~300mm上下贯通的排气孔，以利空气迅速排走，减小起锤时，锤底与土面间形成真空产生的强吸附力和夯锤下落时的空气阻力，以保证夯击能的有效性。 图7-6混凝土夯锤（圆柱形重12t；方形重8t）1-30mm厚钢板底板；2-18mm厚钢板外壳；3-6×φ159mm钢管；4-水平钢筋网片φ16@200mm；5-钢筋骨架φ14@400mm；6-φ50mm吊环；7-C30混凝土图7-7装配式钢夯锤（可组合成6、8、10、12t）1-50mm厚钢板底盘；2-15mm厚钢板外壳；3-30mm厚钢板顶板；4-中间块（50mm厚钢板）；5-φ50mm吊环；6-φ200mm排气孔；7-M48mm螺栓 （2）起重设备由于履带式起重机重心低，稳定性好，行走方便，多使用起重量为15、20、25、30、50t的履带式起重机（带摩擦离合器）（图7-8）。图7-8用履带式起重机强夯1-夯锤；2-自动脱钩装置；3=起重臂杆；4-拉绳；5-锚绳；6-废轮胎（3）脱钩装置采用履带式起重机作强夯起重设备，国内目前使用较多的是通过动滑轮组用脱钩装置来起落夯锤。脱钩装置要求有足够的强度，使用灵活，脱钩快速、安全。常用的工地自制自动脱钩器由吊环、耳板、销环、吊钩等组成（图7-9），系由钢板焊接制成。拉绳一端固定在销柄上，另一端穿过转向滑轮，固定在悬臂杆底部横轴上，当夯锤起吊到要求高度，升钩拉绳随即拉开销柄，脱钩装置开启，夯锤便自动脱钩下落，同时可控制每次夯击落距一致，可自动复位，使用灵活方便，也较安全可靠。 图7-9强夯自动脱钩器1-吊环；2-耳板；3-销环轴辊；4-销柄；5-拉绳（4）锚系设备当用起重机起吊夯锤时，为防止夯锤突然脱钩使起重臂后倾和减小对臂杆的振动，应用T1-100型推土机一台设在起重机的前方作地锚（图7-8），在起重机臂杆的顶部与推土机之间用两根钢丝绳连系锚旋。钢丝绳与地面的夹角不大于30°，推土机还可用于夯完后作表土推平、压实等辅助性工作。当用起重三角架、龙门架或起重机加辅助桅杆起吊夯锤时，则不用设锚系设备。4．施工技术参数（1）锤重与落距锤重M（t）与落距h（m）是影响夯击能和加固深度的重要因素，它直接决定每一击的夯击能量。锤重一般不宜小于8t，常用的为10、12、17、18、25t。落距一般不小于6m，多采用8、10、12、13、15、17、18、20、25m等几种。（2）单位夯击能锤重M与落距h的乘积称为夯击能E（＝M×h）。强夯的单位夯击能（指单位面积上所施加的总夯击能），应根据地基土类别、结构类型、载荷大小和要求处理的深度等综合考虑，并通过现场试夯确定。在一般情况下，对于粗颗粒土可取1000~3000kN·m/m2；细颗粒土可取1500~4000kN·m/m2 。夯击能过小，加固效果差；夯击能过大，不仅浪费能源，相应也增加费用（图7-10），而且，对饱和粘性土还会破坏土体，形成橡皮土，降低强度。从国内强夯施工现状来看，选用单击夯击能以不超过3000kN·m较为经济。图7-10单击夯击能与有效加固深度的关系1-碎石土、砂土等；2-粉土、粘性土、湿陷性黄土（3）夯击点布置及间距夯击点布置应根据基础的形式和加固要求而定。对大面积地基，一般采用等边三角形、等腰三角形或正方形（图7-11）；对条形基础，夯点可成行布置；对独立柱基础，可按柱网设置采取单点或成组布置，在基础下面必须布置夯点。 图7-11夯点布置（a）梅花形布置；（b）方形布置夯击点间距取决于基础布置、加固土层厚度和土质等条件。加固土层厚、土质差、透水性弱、含水率高的粘性土，夯点间距宜大，如果夯击点太密，相邻夯击点的加固效应将在浅处叠加而形成硬壳层，影响夯击能向深部传递；加固土层薄、透水性强、含水量低的砂质土，间距宜小些，通常夯击点间距取夯锤直径的3倍，一般第一遍夯击点间距为5~9m，以便夯击能向深部传递，以后各遍夯击点可与第一遍相同，也可适当减小。对处理深度较深或单击夯击能较大的工程，第一遍夯击点间距宜适当增大。（4）单点的夯击数与夯击遍数单点夯击数指单个夯点一次连续夯击次数。夯击遍数指以一定的连续击数，对整个场地的一批点，完成一个夯击过程叫一遍，单点的夯击遍数加满夯的夯击遍数为整个场地的夯击遍数。单点夯击数应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，且应同时满足以下条件：1）最后两击的平均夯沉量不大于50mm，当单击夯击能量较大时不大于100mm；2）夯坑周围地面不应发生过大的隆起；3）不因夯坑过深而发生起锤困难。每夯击点之夯击数一般为3~10击。 夯击遍数应根据地基土的性质确定，一般情况下，可采用2~3遍，最后再以低能量（为前几遍能量的1/4~1/5，锤击数为2~4击）满夯一遍，以加固前几遍之间的松土和被振松的表土层。为达到减少夯击遍数的目的，应根据地基土的性质适当加大每遍的夯击能，亦即增加每夯点的夯击次数或适当缩小夯点间距，以便在减少夯击遍数的情况下能获得相同的夯击效果。（5）两遍间隔时间两遍夯击之间应有一定的时间间隔，以利于土中超静孔隙水压力的消散，待地基土稳定后再夯下遍，一般两遍之间间隔1~4周。对渗透性较差的粘性土不少于3~4周；若无地下水或地下水在-5m以下，或为含水量较低的碎石类土，或透水性强的砂性土，可采取只间隔1~2d，或在前一遍夯完后，将土推平，接着随即连续夯击，而不需要间歇。（6）处理范围强夯处理范围应大于建筑物基础范围，每边超出基础外缘的宽度宜为设计处理深度的1/2~2/3，并且不小于3m。（7）加固影响深度强夯法的有效加固深度H（m）与强夯工艺有密切关系，法国梅那（Menard）氏曾提出以下公式估算：（7-6）式中M——夯锤重（t）；h——落距（m）。经国内外大量试验研究和工程实测资料表明，采用梅那公式估算有效加固深度将会得到偏大的结果，实际影响有效加固深度的因素很多，除锤重和落距外，与地基土性质、不同土层的厚度和埋藏顺序、地下水位以及强夯工艺参数（如夯击次数、锤底单位压力等）都有着密切关系，因此国内经大量实测统计分析，建议采用以下修正公式估算，比较接近实际情况：（7-7）式中M——夯锤重力（kN）； h——落距（锤底至起夯面距离）（m）；K——折减系数，与土质、能级、锤型、锤底面积、工艺选择等多种因素有关，一般粘性土取0.5；砂性土取0.7；黄土取0.35~0.50。5．准备工作（1）熟悉施工图纸，理解设计意图，掌握各项参数，现场实地考察，定位放线。（2）制定施工方案和确定强夯参数。（3）选择检验区作强夯试验。（4）场地整平，修筑机械设备进出场道路，使有足够的净空高度、宽度、路面强度和转弯半径。填土区应清除表层腐殖土、草根等。场地整平挖方时，应在强夯范围预留夯沉量需要的土厚。6．施工程序强夯施工程序为：清理、平整场地→标出第一遍夯点位置、测量场地高程→起重机就位、夯锤对准夯点位置→测量夯前锤顶高程→将夯锤吊到预定高度脱钩自由下落进行夯击，测量锤顶高程→往复夯击，按规定夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击→重复以上工序，完成第一遍全部夯点的夯击→用推土机将夯坑填平，测量场地高程→在规定的间隔时间后，按上述程序逐次完成全部夯击遍数→用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。7．施工工艺方法要点（1）做好强夯地基的地质勘察，对不均匀土层适当增多钻孔和原位测试工作，掌握土质情况，作为制定强夯方案和对比夯前、夯后加固效果之用。必要时进行现场试验性强夯，确定强夯施工的各项参数。同时应查明强夯范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高，并采取必要的防护措施，以免因强夯施工而造成损坏。（2）强夯前应平整场地，周围作好排水沟，按夯点布置测量放线确定夯位。地下水位较高时，应在表面铺0.5~2.0m中（粗）砂或砂砾石、碎石垫层，以防设备下陷和便于消散强夯产生的孔隙水压，或采取降低地下水位后再强夯。 （3）强夯应分段进行，顺序从边缘夯向中央（图7-12）。对厂房柱基亦可一排一排夯，起重机直线行驶，从一边向另一边进行，每夯完一遍，用推土机整平场地，放线定位即可接着进行下一遍夯击。强夯法的加固顺序是：先深后浅，即先加固深层土，再加固中层土，最后加固表层土。最后一遍夯完后，再以低能量满夯一遍，如有条件以采用小夯锤夯击为佳。图7-12强夯顺序（4）回填土应控制含水量在最优含水量范围内，如低于最优含水量，可钻孔灌水或洒水浸渗。（5）夯击时应按试验和设计确定的强夯参数进行，落锤应保持平稳，夯位应准确，夯击坑内积水应及时排除。坑底上含水量过大时，可铺砂石后再进行夯击。在每一遍夯击之后，要用新土或周围的土将夯击坑填平，再进行下一遍夯击。强夯后，基坑应及时修整，浇筑混凝土垫层封闭。（6）对于高饱和度的粉土、粘性土和新饱和填土，进行强夯时，很难以控制最后两击的平均夯沉量在规定的范围内，可采取：1）适当将夯击能量降低；2）将夯沉量差适当加大；3）填土采取将原土上的淤泥清除，挖纵横盲沟，以排除土内的水分，同时在原土上铺50cm的砂石混合料，以保证强夯时土内的水分排除，在夯坑内回填块石、碎石或矿渣等粗颗粒材料，进行强夯置换等措施。通过强夯将坑底软土向四周挤出，使在夯点下形成块（碎）石墩，并与四周软土构成复合地基，一般可取得明显的加固效果。（7）雨季填土区强夯，应在场地四周设排水沟、截洪沟，防止雨水流入场内；填土应使中间稍高；土料含水率应符合要求；认真分层回填，分层推平、碾压，并使表面保持1%~2%的排水坡度；当班填土当班推平压实；雨后抓紧排除积水，推掉表面稀泥和软土，再碾压；夯后夯坑立即推平、压实，使高于四周。（8）冬期施工应清除地表的冻土层再强夯，夯击次数要适当增加，如有硬壳层，要适当增加夯次或提高夯击功能。 （9）做好施工过程中的监测和记录工作，包括检查夯锤重和落距，对夯点放线进行复核，检查夯坑位置，按要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量等，并对各项参数及施工情况进行详细记录，作为质量控制的根据。8．质量控制（1）施工前应检查夯锤重量、尺寸、落锤控制手段、排水设施及被夯地基的土质。（2）施工中应检查落距、夯击遍数、夯点位置、夯击范围。（3）施工结束后，检查被夯地基的强度并进行承载力检验。检查点数，每一独立基础至少有一点，基槽每20延米有一点，整片地基50~100m2取一点。强夯后的土体强度随间歇时间的增加而增加，检验强夯效果的测试工作，宜在强夯之后1~4周进行，而不宜在强夯结束后立即进行测试工作，否则测得的强度偏低。（4）强夯地基质量检验标准如表7-9所示。强夯地基质量检验标准表7-9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地基强度设计要求按规定方法2地基承载力设计要求按规定方法一般项目1夯锤落距mm±300钢索设标志2锤重kg±100称重3夯击遍数及顺序设计要求计数法4夯点间距mm±500用钢尺量5夯击范围（超出基础范围距离）设计要求用钢尺量6前后两遍间歇时间设计要求 7-1-3挤密桩地基7-1-3-1灰土桩地基灰土挤密桩是利用锤击将钢管打入土中侧向挤密成孔，将管拔出后，在桩孔中分层回填2：8或3：7灰土夯实而成，与桩间土共同组成复合地基以承受上部荷载。1．特点及适用范围灰土挤密桩与其他地基处理方法比较，有以下特点：灰土挤密桩成桩时为横向挤密，可同样达到所要求加密处理后的最大干密度指标，可消除地基土的湿陷性，提高承载力，降低压缩性；与换土垫层相比，不需大量开挖回填，可节省土方开挖和回填土方工程量，工期可缩短50%以上；处理深度较大，可达12~15m；可就地取材，应用廉价材料，降低工程造价2/3；机具简单，施工方便，工效高。适于加固地下水位以上、天然含水量12%~25%、厚度5~15m的新填土、杂填土、湿陷性黄土以及含水率较大的软弱地基。当地基土含水量大于23%及其饱和度大于0.65时，打管成孔质量不好，且易对邻近已回填的桩体造成破坏，拔管后容易缩颈，遇此情况不宜采用灰土挤密桩。灰土强度较高，桩身强度大于周围地基土，可以分担较大部分荷载，使桩间土承受的应力减小，而到深度2~4m以下则与土桩地基相似。一般情况下，如为了消除地基湿陷性或提高地基的承载力或水稳性，降低压缩性，宜选用灰土桩。2．桩的构造和布置（1）桩孔直径根据工程量、挤密效果、施工设备、成孔方法及经济等情况而定，一般选用300~600mm。（2）桩长根据土质情况、桩处理地基的深度、工程要求和成孔设备等因素确定，一般为5~15m。（3）桩距和排距桩孔一般按等边三角形布置，其间距和排距由设计确定。（4）处理宽度 处理地基的宽度一般大于基础的宽度，由设计确定。（5）地基的承载力和压缩模量灰土挤密桩处理地基的承载力标准值，应由设计通过原位测试或结合当地经验确定。灰土挤密桩地基的压缩模量应通过试验或结合本地经验确定。3．机具设备及材料要求（1）成孔设备一般采用0.6t或1.2t柴油打桩机或自制锤击式打桩机，亦可采用冲击钻机或洛阳铲成孔。（2）夯实机具常用夯实机具有偏心轮夹杆式夯实机和卷扬机提升式夯实机两种，后者工程中应用较多。夯锤用铸钢制成，重量一般选用100~300kg，其竖向投影面积的静压力不小于20kPa。夯锤最大部分的直径应较桩孔直径小100~150mm，以便填料顺利通过夯锤4周。夯锤形状下端应为抛物线形锥体或尖锥形锥体，上段成弧形。（3）桩孔内的填料桩孔内的填料应根据工程要求或处理地基的目的确定。土料、石灰质量要求和工艺要求、含水量控制等同灰土垫层。夯实质量应用压实系数λc控制，λc应不小于0.97。4．施工工艺方法要点（1）施工前应在现场进行成孔、夯填工艺和挤密效果试验，以确定分层填料厚度、夯击次数和夯实后干密度等要求。（2）桩施工一般采取先将基坑挖好，预留20~30cm土层，然后在坑内施工灰土桩。桩的成孔方法可根据现场机具条件选用沉管（振动、锤击）法、爆扩法、冲击法或洛阳铲成孔法等。沉管法是用打桩机将与桩孔同直径的钢管打入土中，使土向孔的周围挤密，然后缓慢拔管成孔。桩管顶设桩帽，下端作成锥形约成60° 角，桩尖可以上下活动（图7-13），以利空气流动，可减少拔管时的阻力，避免坍孔。成孔后应及时拔出桩管，不应在土中搁置时间过长。成孔施工时，地基土宜接近最优含水量，当含水量低于12%时，宜加水增湿至最优含水量。本法简单易行，孔壁光滑平整，挤密效果好，应用最广。但处理深度受桩架限制，一般不超过8m。爆扩法系用钢钎打人土中形成直径25~40mm孔或用洛阳铲打成直径60~80mm孔，然后在孔中装人条形炸药卷和2~3个雷管，爆扩成直径20~45cm。本法工艺简单，但孔径不易控制。冲击法是使用冲击钻钻孔，将0.6~3.2t重锥形锤头提升0.5~2.0m高后落下，反复冲击成孔，用泥浆护壁，直径可达50~60cm，深度可达15m以上，适于处理湿陷性较大的土层。图7-13桩管构造1-φ275mm无缝钢管；2-φ300mm×10mm无缝钢管；3-活动桩尖；4-10mm厚封头板（设φ300mm排气孔）；5-φ45mm管焊于桩管内，穿M40螺栓；6-重块（3）桩施工顺序应先外排后里排，同排内应间隔1~2孔进行；对大型工程可采取分段施工，以免因振动挤压造成相邻孔缩孔或坍孔。成孔后应清底夯实、夯平，夯实次数不少于8击，并立即夯填灰土。（4）桩孔应分层回填夯实，每次回填厚度为250~400mm,人工夯实用重25kg，带长柄的混凝土锤，机械夯实用偏心轮夹杆或夯实机或卷扬机提升式夯实机（图7-14），或链条传动摩擦轮提升连续式夯实机，一般落锤高度不小于2m，每层夯实不少于10锤。施打时，逐层以量斗定量向孔内下料，逐层夯实。当采用连续夯实机时，则将灰土用铁锹不间断地下料，每下2锹夯2击，均匀地向桩孔下料、夯实。桩顶应高出设计标高15cm，挖土时将高出部分铲除。 图7-14灰土桩夯实机构造（桩直径350mm）1-机架；2-铸钢夯锤，重45kg；3-1t卷扬机；4-桩孔（5）若孔底出现饱和软弱土层时，可加大成孔间距，以防由于振动而造成已打好的桩孔内挤塞；当孔底有地下水流入时，可采用井点降水后再回填填料或向桩孔内填入一定数量的干砖渣和石灰，经夯实后再分层填入填料。5．质量控制（1）施工前应对土及灰土的质量、桩孔放样位置等进行检查。（2）施工中应对桩孔直径、桩孔深度、夯击次数、填料的含水量等进行检查。（3）施工结束后应对成桩的质量及地基承载力进行检验。（4）灰土挤密桩地基质量检验标准如表7-10所示。灰土挤密桩地垂质量检验标准表7-10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桩体及桩间土干密度设计要求现场取样检查2桩长mm＋500－0测桩管长度或垂球测孔深3地基承载力设计要求按规定的方法4桩径mm－20尺量一般项目1土料有机质含量%≤5试验室焙烧法2石灰粒径mm≤5筛分法 3桩位偏差满堂布桩≤0.4D条基布桩≤0.25D用钢尺量，D为桩径4垂直度%≤1.5用经纬仪测桩管5桩径mm－20用钢尺量注：桩径允许偏差负值是指个别断面。7-1-3-2砂石桩地基砂桩和砂石桩统称砂石桩，是指用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后，再将砂或砂卵石（或砾石、碎石）挤压入土孔中，形成大直径的砂或砂卵石（碎石）所构成的密实桩体，它是处理软弱地基的一种常用的方法。这种方法经济、简单且有效。对于松砂地基，可通过挤压、振动等作用，使地基达到密实，从而增加地基承载力，降低孔隙比，减少建筑物沉降，提高砂基抵抗震动液化的能力；用于处理软粘土地基，可起到置换和排水砂井的作用，加速土的固结，形成置换桩与固结后软粘土的复合地基，显著地提高地基抗剪强度；而且，这种桩施工机具常规，操作工艺简单，可节省水泥、钢材，就地使用廉价地方材料，速度快，工程成本低，故应用较为广泛。适用于挤密松散砂土、素填土和杂填土等地基，对建在饱和粘性土地基上主要不以变形控制的工程，也可采用砂石桩作置换处理。1．一般构造要求与布置（1）桩的直径根据土质类别、成孔机具设备条件和工程情况等而定，一般为30cm，最大50~80cm，对饱和粘性土地基宜选用较大的直径。（2）桩的长度当地基中的松散土层厚度不大时，可穿透整个松散土层；当厚度较大时，应根据建筑物地基的允许变形值和不小于最危险滑动面的深度来确定；对于液化砂层，桩长应穿透可液化层。（3）桩的布置和桩距桩的平面布置宜采用等边三角形或正方形。桩距应通过现场试验确定，但不宜大于砂石桩直径的4倍。（4）处理宽度 挤密地基的宽度应超出基础的宽度，每边放宽不应少于1~3排；砂石桩用于防止砂层液化时，每边放宽不宜小于处理深度的1/2，并且不应小于5m。当可液化层上覆盖有厚度大于3m的非液化层时，每边放宽不宜小于液化层厚度的1/2，并且不应小于3m。（5）垫层在砂石桩顶面应铺设30~50cm厚的砂或砂砾石（碎石）垫层，满布于基底并予以压实，以起扩散应力和排水作用。（6）地基的承载力和变形模量砂石桩处理的复合地基承载力和变形模量可按现场复合地基载荷试验确定，也可用单桩和桩间土的载荷试验按“7-1-4-1振冲地基”相同的方法计算确定。2．机具设备及材料要求（1）振动沉管打桩机或锤击沉管打桩机，其型号及技术性能参见7-2-3-2节。配套机具有桩管、吊斗、1t机动翻斗车等。（2）桩填料用天然级配的中砂、粗砂、砾砂、圆砾、角砾、卵石或碎石等，含泥量不大于5%，并且不宜含有大于50mm的颗粒。3．施工工艺方法要点（1）打砂石桩地基表面会产生松动或隆起，砂石桩施工标高要比基础底面高1~2m，以便在开挖基坑时消除表层松土；如基坑底仍不够密实，可辅以人工夯实或机械碾压。（2）砂石桩的施工顺序，应从外围或两侧向中间进行，如砂石桩间距较大，亦可逐排进行，以挤密为主的砂石桩同一排应间隔进行。 （3）砂石桩成桩工艺有振动成桩法和锤击成桩法两种。振动法系采用振动沉桩机将带活瓣桩尖的砂石桩同直径的钢管沉下，往桩管内灌砂石后，边振动边缓慢拔出桩管；或在振动拔管的过程中，每拔0.5m高停拔振动20~30s；或将桩管压下然后再拔，以便将落入桩孔内的砂石压实，并可使桩径扩大。振动力以30~70kN为宜，不应太大，以防过分扰动土体。拔管速度应控制在1.0~1.5m/min范围内，打直径500~700mm砂石桩通常采用大吨位KM2-1200A型振动打桩机（图7-15）施工，因振动是垂直方向的，所以桩径扩大有限。本法机械化、自动化水平和生产效率较高（150~200m/d），适用于松散砂土和软粘土。锤击法是将带有活瓣桩靴或混凝土桩尖的桩管，用锤击沉桩机打入土中，往桩管内灌砂后缓慢拔出，或在拔出过程中低锤击管，或将桩管压下再拔，砂石从桩管内排入桩孔成桩并使密实。由于桩管对土的冲击力作用，使桩周围土得到挤密，并使桩径向外扩展。但拔管不能过快，以免形成中断、缩颈而造成事故。对特别软弱的土层，亦可采取二次打入桩管灌砂石工艺，形成扩大砂石桩。如缺乏锤击沉管机，亦可采用蒸汽锤、落锤或柴油打桩机沉桩管，另配一台起重机拔管。本法适用于软弱粘性土。图7-15振动打桩机打砂石桩（a）振动打桩机沉桩；（b）活瓣桩靴1-桩机导架；2-减震器；3-振动锤；4-桩管；5-活瓣桩尖；6-装砂石下料斗；7-机座；8-活门开启限位装里；9-锁轴（4）施工前应进行成桩挤密试验，桩数宜为7~9根。振动法应根据沉管和挤密情况，以确定填砂石量、提升高度和速度、挤压次数和时间、电机工作电流等，作为控制质量的标准，以保证挤密均匀和桩身的连续性。（5）灌砂石时含水量应加控制，对饱和土层，砂石可采用饱和状态，对非饱和土或杂填土，或能形成直立的桩孔壁的土层，含水量可采用7%~9%。（6）砂石桩应控制填砂石量。砂石桩孔内的填砂石量可按下式计算：（7-8） 式中S——填砂石量（以重量计）；Ap——砂石桩的截面积；l——桩长；ds——砂石料的相对密度；e——地基挤密后要求达到的孔隙比；w——砂石料的含水量（%）。砂桩的灌砂量通常按桩孔的体积和砂在中密状态时的干密度计算（一般取2倍桩管入土体积）。砂石桩实际灌砂石量（不包括水重），不得少于设计值的95%。如发现砂石量不够或砂石桩中断等情况，可在原位进行复打灌砂石。4．质量控制（1）施工前应检查砂、砂石料的含泥量及有机质含量、样桩的位置等。（2）施工中检查每根砂桩、砂石桩的桩位、灌砂、砂石量、标高、垂直度等。（3）施工结束后检查被加固地基的强度（挤密效果）和承载力。桩身及桩与桩之间土的挤密质量、可用标准贯入、静力触探或动力触探等方法检测，以不小于设计要求的数值为合格。桩间土质量的检测位置应在等边三角形或正方形的中心。（4）施工后应间隔一定时间方可进行质量检验。对饱和粘性土应待超孔隙水压基本消散后进行，间隔时间宜为1~2周；对其他土可在施工后2~3d进行。（5）砂桩、砂石桩地基的质量检验标准如表7-11所示。砂桩、砂石桩地基的质量检验标准表7-11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灌砂、砂石量%≥95实际用砂、砂石量与计算体积比2地基强度设计要求按规定的方法3地基承载力设计要求按规定的方法一般项目1砂、砂石料的含泥量%≤3试验室测定2砂、砂石料的有机质含量%≤5焙烧法3桩位mm≤50用钢尺量4砂桩、砂石桩标高mm±150水准仪5垂直度%≤1.5经纬仪检查桩管垂直度 7-1-3-3水泥粉煤灰碎石桩地基水泥粉煤灰碎石桩（CementFly-ashGravelPile），简称CFG桩，是近年发展起来的处理软弱地基的一种新方法。它是在碎石桩的基础上掺入适量石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌合后制成具有一定强度的桩体。其骨料仍为碎石，用掺入石屑来改善颗粒级配；掺入粉煤灰来改善混合料的和易性，并利用其活性减少水泥用量；掺入少量水泥使具一定粘结强度。它不同于碎石桩，碎石桩是由松散的碎石组成，在荷载作用下将会产生鼓胀变形，当桩周土为强度较低的软粘土时，桩体易产生鼓胀破坏；并且碎石桩仅在上部约3倍桩径长度的范围内传递荷载，超过此长度，增加桩长，承载力提高不显著，故此碎石桩加固粘性土地基，承载力提高幅度不大（约20%~60%）。而CFG桩是一种低强度混凝土桩，可充分利用桩间土的承载力，共同作用，并可传递荷载到深层地基中去，具有较好的技术性能和经济效果。1．特点及适用范围CFG桩的特点是：改变桩长、桩径、桩距等设计参数，可使承载力在较大范围内调整；有较高的承载力，承载力提高幅度在250%~300%，对软土地基承载力提高更大；沉降量小，变形稳定快，如将CFG桩落在较硬的土层上，可较严格地控制地基沉降量（在10mm以内）；工艺性好，由于大量采用粉煤灰，桩体材料具有良好的流动性与和易性，灌筑方便，易于控制施工质量；可节约大量水泥、钢材，利用工业废料，消耗大量粉煤灰，降低工程费用，与预制钢筋混凝土桩加固相比，可节省投资30%~40%。CFG桩适于多层和高层建筑地基，如砂土、粉土、松散填土、粉质粘土、粘土、淤泥质粘土等的处理。2．构造要求（1）桩径根据振动沉桩机的管径大小而定，一般为350~400mm。（2）桩距根据土质、布桩形式、场地情况，可按表7-12选用。桩距选用表表7-12土质桩距布桩形式挤密性好的土，如砂土、粉土、松散填土等可挤密性土，如粉质粘土、非饱和粘土等不可挤密性土，如饱和粘土、淤泥质土等 单、双排布桩的条基（3~5）d（3.5~5）d（4~5）d含9根以下的独立基础（3~6）d（3.5~6）d（4~6）d满堂布桩（4~6）d（4~6）d（4.5~7）d注：d——桩径，以成桩后桩的实际桩径为准。（3）桩长根据需挤密加固深度而定，一般为6~12m。3．机具设备CFG桩成孔、灌筑一般采用振动式沉管打桩机架，配DZJ90型变矩式振动锤，主要技术参数为：电动机功率：90kW；激振力：0~747kN；质量：6700kg。也可根据现场土质情况和设计要求的桩长、桩径，选用其他类型的振动锤。亦可采用履带式起重机、走管式或轨道式打桩机，配有挺杆、桩管。桩音外径分φ325mm和φ377mm两种。此外配备混凝土搅拌机及电动气焊设备及手推车、吊斗等机具。4．材料要求及配合比（1）碎石粒径20~50mm，松散密度1.39t/m3，杂质含量小于5%。（2）石屑粒径2.5~10mm,松散密度1.47t/m3，杂质含量小于5%。（3）粉煤灰用III级粉煤灰。（4）水泥用强度等级32.5普通硅酸盐水泥，新鲜无结块。（5）混合料配合比根据拟加固场地的土质情况及加固后要求达到的承载力而定。水泥、粉煤灰、碎石混合料的配合比相当于抗压强度为C1.2~C7的低强度等级混凝土，密度大于2.0t/m3。掺加最佳石屑率（石屑量与碎石和石屑总重量之比）约为25%左右情况下，当w/c（水与水泥用量之比）为1.01~1.47，F/c（粉煤灰与水泥重量之比）为1.02~1.65，混凝土抗压强度约为8.8~1.42MPa。5．施工工艺方法要点（1）CFG桩施工工艺如图7-16所示。 图7-16水泥粉煤灰碎石桩工艺流程（a）打入桩管；（b）、（c）灌水泥、粉煤灰、碎石振动拔管；（d）成桩1-桩管；2-水泥、粉煤灰、碎石桩（2）桩施工程序为：桩机就位→沉管至设计深度→停振下料→振动捣实后拔管→留振10s→振动拔管、复打。应考虑隔排隔桩跳打，新打桩与已打桩间隔时间不应少于7d。（3）桩机就位须平整、稳固，沉管与地面保持垂直，垂直度偏差不大于1.5%；如带预制混凝土桩尖，需埋入地面以下300mm。（4）在沉管过程中用料斗在空中向桩管内投料，待沉管至设计标高后须尽快投料，直至混合料与钢管上部投料口齐平。如上料量不够，可在拔管过程中继续投料，以保证成桩标高、密实度要求。混合料应按设计配合比配制，投入搅拌机加水拌合，搅拌时间不少于2min，加水量由混合料坍落度控制，一般坍落度为30~50mm；成桩后桩顶浮浆厚度一般不超过200mm。（5）当混合料加至钢管投料口齐平后，沉管在原地留振10s左右，即可边振动边拔管，拔管速度控制在1.2~1.5m/min左右，每提升1.5~2.0m，留振20s。桩管拔出地面确认成桩符合设计要求后，用粒状材料或粘土封顶。（6）桩体经7d达到一定强度后，始可进行基槽开挖；如桩顶离地面在1.5m以内，宜用人工开挖；如大于1.5m，下部700mm亦宜用人工开挖，以避免损坏桩头部分。为使桩与桩间土更好地共同工作，在基础下宜铺一层150~300mm厚的碎石或灰土垫层。6．质量控制（1）施工前应对水泥、粉煤灰、砂及碎石等原材料进行检验。 （2）施工中应检查桩身混合料的配合比、坍落度、提拔杆速度（或提套管速度）、成孔深度、混合料灌人量等。（3）施工结束后应对桩顶标高、桩位、桩体强度及完整性、复合地基承载力以及褥垫层的质量进行检查。（4）水泥粉煤灰碎石桩复合地基的质量检验标准见表7-13。水泥粉煤灰碎石桩复合地基质量检验标准表7-13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原材料符合有关规范、规程要求、设计要求检查出厂合格证及抽样送检2桩径mm－20尺量或计算填料量3桩身强度设计要求查28d试块强度4地基承载力设计要求按规定的方法一般项目1桩身完整性按有关检测规范按有关检测规范2桩位偏差满堂布桩≤0.4D条基布桩≤0.25D用钢尺量，D为桩径3桩垂直度%≤1.5用经纬仪测桩管4桩长mm+100测桩管长度或垂球测孔深5褥垫层夯填度≤0.9用钢尺量注：1．夯填度指夯实后的褥垫层厚度与虚体厚度的比值。2．桩径允许偏差负值是指个别断面。7-1-3-4夯实水泥土复合地基夯实水泥土复合地基系用洛阳铲或螺旋钻机成孔，在孔中分层填入水泥、土混合料经夯实成桩，与桩间土共同组成复合地基。1．特点及适用范围夯实水泥土复合地基，具有提高地基承载力（50%~100%），降低压缩性；材料易于解决；施工机具设备、工艺简单，施工方便，工效高，地基处理费用低等优点。适于加固地下水位以上，天然含水量12%~23%、厚度10m以内的新填土、杂填土、湿陷性黄土以及含水率较大的软弱土地基。2．桩的构造与布置 桩孔直径根据设计要求、成孔方法及技术经济效果等情况而定，一般选用300~500mm；桩长根据土质情况、处理地基的深度和成孔工具设备等因素确定，一般为3~10m，桩端进入持力层应不小于1~2倍桩径。桩多采用条基（单排或双排）、或满堂布置；桩体间距0.75~1.0m，排距0.65~1.0m；在桩顶铺设150~200mm厚3：7灰土褥垫层。3．机具设备及材料要求成孔机具采用洛阳铲或螺旋钻机；夯实机具用偏心轮夹杆式夯实机。采用桩径330mm时，夯锤重量不小于60kg，锤径不大于270mm，落距不小于700mm。水泥用强度等级32.5的普通硅酸盐水泥，要求新鲜无结块；土料应用不含垃圾杂物，有机质含量不大于8%的基坑挖出的粘性土，破碎并过20mm孔筛。水泥土拌合料配合比为1：7（体积比）。4．施工工艺方法要点（1）施工前应在现场进行成孔，夯填工艺和挤密效果试验，以确定分层填料厚度、夯击次数和夯实后桩体干密度要求。（2）夯实水泥土桩的工艺流程为：场地平整→测量放线→基坑开挖→布置桩位→第一批桩梅花形成孔→水泥、土料拌合→填料并夯实→剩余桩成孔→水泥、土料拌合→填料并夯实→养护→检测→铺设灰土褥垫层。（3）按设计顺序定位放线，严格布置桩孔，并记录布桩的根数，以防止遗漏。（4）采用人工洛阳铲或螺旋钻机成孔时，按梅花形布置进行并及时成桩，以避免大面积成孔后，再成桩。由于夯机自重和夯锤的冲击，地表水灌入孔内而造成塌孔。（5）回填拌合料配合比应用量斗计量准确，拌合均匀；含水量控制应以手握成团，落地散开为宜。（6）向孔内填料前，先夯实孔底，采用二夯一填的连续成桩工艺。每根桩要求一气呵成，不得中断，防止出现松填或漏填现象。桩身密实度要求成桩1h后，击数不小于30击，用轻便触探检查“检定击数”。（7）其他施工工艺要点及注意事项同灰土桩地基有关部分。5．质量控制（1）水泥及夯实用土料的质量应符合设计要求。（2）施工中应检查孔位、孔深、水泥和土的配比、混合料含水量等。 （3）施工结束后，应对桩体质量及复合地基承载力做试验，褥垫层应检查其夯填度。（4）夯实水泥土桩的质量标准应符合表7-14的要求。夯实水泥土桩复合地基质量检验标准表7-14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桩径mm－20用钢尺量2桩长mm+500测桩孔深度3桩体干密度设计要求现场取样检查4地基承载力设计要求按规定的方法一般项目1土料有机质含量%≤5焙烧法2含水量（与最优含水量比）%±2烘干法3土料粒径mm≤20筛分法4水泥质量设计要求查产品质量合格证书或抽样送检5桩位偏差满堂布桩≤0.4D条基布桩≤0.25D用钢尺量，D为桩径6桩垂直度%≤1.5用经纬仪测桩管7褥垫层夯填度≤0.9用钢尺量注：同表7-13。 7-1-4深层密实地基7-1-4-1振冲地基振冲法，又称振动水冲法，是以起重机吊起振冲器，启动潜水电机带动偏心块，使振动器产生高频振动，同时启动水泵，通过喷嘴喷射高压水流，在边振边冲的共同作用下，将振动器沉到土中的预定深度，经清孔后，从地面向孔内逐段填入碎石，或不加填料，使在振动作用下被挤密实，达到要求的密实度后即可提升振动器，如此重复填料和振密，直至地面，在地基中形成一个大直径的密实桩体与原地基构成复合地基，从而提高地基的承载力，减少沉降和不均匀沉降，是一种快速、经济有效的加固方法。振冲法按加固机理和效果的不同，又分为振冲置换法和振冲密实法两类。前者是在地基土中借振冲器成孔，振密填料置换，制造一群以碎石、砂砾等散粒材料组成的桩体，与原地基土一起构成复合地基，使地基承载力提高，沉降减少，它又名振冲置换碎石桩法；后者主要是利用振动和压力水使砂层液化，砂颗粒相互挤密，重新排列，孔隙减少，从而提高砂层的承载力和抗液化能力，它又名振冲挤密砂桩法，这种桩根据砂土质的不同，又有加填料和不加填料两种。1．特点及适用范围振冲法加固地基特点是：技术可靠，机具设备简单，操作技术易于掌握，施工简便，可节省三材，因地制宜，就地取材，采用碎石、卵石、砂或矿渣等作填料；加固速度快，节约投资；而且，碎石桩具有良好的透水性，可加速地基固结，使地基承载力可提高1.2~1.35倍；此外，振冲过程中的预震效应，可使砂土地基增加抗液化能力。振冲置换法适于处理不排水、抗剪强度小于20kPa的粘性土、粉土、饱和黄土和人工填土等地基，如果桩周土的强度过低，则难以形成桩体。振冲密实法适用于处理砂土和粉土等地基，不加填料的振冲密实法仅适用于处理粘土粒含量小于10%的粗砂、中砂地基。振冲法不适于地下水位较高、土质松散易塌方和含有大块石等障碍物的土层中使用。 国内应用振冲法加固地基的深度一般为14m，最大达18m，置换率一般在10%~30%，每米桩的填料量为0.3~0.7m3，直径为0.7~1.2m。2．构造要求（1）振冲置换法1）处理范围应大于基底面积；对于一般地基，在基础外缘宜扩大1~2排桩；对可液化地基，在基础外缘应扩大2~4排桩。2）桩位布置对大面积满堂处理，宜用等边三角形布置；对独立或条形基础，宜用正方形、矩形或等腰三角形布置。3）桩的间距应根据荷载大小和原土的抗剪强度确定，一般取1.5~2.5m，对荷载大或原土强度低、或桩末端达相对硬层的短桩宜取小值，反之宜取大的间距。4）桩长的确定当相对硬层的埋藏深度不大时，应按相对硬层埋藏深度确定；当相对硬层的埋藏深度较大时，应按建筑物地基的变形允许值确定。桩长不宜短于4m。在可液化的地基中，桩长应按要求的抗震处理深度确定。桩顶应铺设一层200~500mm厚的碎石垫层。5）桩的直径可按每根桩所用的填料计算，一般为0.8~1.2m。（2）振冲密实法1）处理范围应大于建筑物基础范围，在建筑物基础外缘每边放宽不得小于5m；2）振冲深度当可液化土层不厚时，应穿透整个可液化层；当可液化土层较厚时，应按要求的抗震处理深度确定；3）每一振点所需的填料量随地基土要求达到的密实程度和振点间距而定，应通过现场试验确定。3．机具设备及材料要求振冲机具设备包括：振冲器、起重机和水泵。振冲器类似混凝土插入式振动器，其工作原理是，利用电机旋转一组偏心块产生一定频率和振幅的水平振动，压力水通过空心竖轴从振冲器下端喷口喷出。振冲器的构造如图7-17所示，常用型号及技术性能见表7-15。 图7-17振冲器构造1-吊具；2-水管；3-电缆；4-电机；5-联轴器；6-轴；7-轴承；8-偏心块；9-壳体；10-翅片；11-头部；12-水管振冲器的技术参数表7-15型号ZCQ-13ZCQ-30ZCQ-55BL-75电动功率（kW）13305575转速（r/min）1450145014501450额定电流（A）25.560100150不平衡重量（kg）29.066.0104.0型号振动力（kN）3590200160振幅（mm）4.24.25.07.0振冲器外径（mm）274351450426长度（mm）2000215025003000总重量（t）0.780.941.62.05操纵振冲器的起吊设备可采用8~10t履带式起重机、轮胎式起重机、汽车吊或轨道式自行塔架等。水泵要求水压力为400~600kPa，流量20~30m3/h，每台振冲器备用一台水泵。控制设备包括：控制电流操作台、150A电流表、500V电压表以及供水管道、加料设备（吊斗或翻斗车）等。填料可用坚硬不受侵蚀影响的碎石、卵石、角砾、圆砾、矿渣以及砾砂、粗砂、中砂等；粗骨料粒径以20~50mm较合适，最大粒径不宜大于80mm，含泥量不宜大于5%，不得含有杂质、土块和已风化的石子。4．施工工艺要点 （1）施工前应先进行振冲试验，以确定成孔合适的水压、水量、成孔速度及填料方法；达到土体密实时的密实电流、填料量和留振时间（称为施工工艺的三要素）。一般控制标准是：密实电流不小于50A；填料量为每米桩长不小于0.6m3，且每次搅拌量控制在0.20~0.35m3；留振时间30~60s。（2）振冲法施工工艺如图7-18，振冲造孔顺序方法可按表7-16选用。图7-18振冲碎石桩施工工艺（a）定位；（b）振冲下沉；（c）振冲至设计标高并下料；（d）边振边下料，边上提；（e）成桩振冲成孔方法的选择表7-16造孔方法步骤优缺点排孔法由一端开始，依次逐步造孔到另一端结束易于施工，且不易漏掉孔位。但当孔位较密时，后打的桩易发生倾斜和位移跳打法同一排孔采取隔一孔造一孔先后造孔影响小，易保证桩的垂直度。但要防止漏掉孔位，并应注意桩位准确围幕法先造外围2~3圈（排）孔，然后造内圈（排）。采用隔圈（排）造一圈（排）或依次向中心区造孔能减少振冲能量的扩散，振密效果好，可节约桩数10%~15%，大面积施工常采用此法。但施工时应注意防止漏掉孔位和保证其位置准确（3）振冲置换法施工顺序为：定位→成孔→清孔→填料→ 振实。启动水泵和振冲器，水压可用400~600kPa（对于较硬土层应取上限，对于软土取下限），水量可用200~400L/min，使振冲器徐徐沉入土中，直至达到设计处理深度以上0.3~0.5m。如土层中夹有硬层时，应适当进行扩孔，即在硬层中将振冲器往复上下多次，使孔径扩大，以便于填料。因在粘性土层中成孔，泥浆水太稠，使填料下降速度缓慢，因此在成孔后，应停留1~min清孔，以便回水将稠泥浆带出地面，以降低孔内泥浆密度。填料宜“少吃多餐”，每次往孔内倒入填料数量，约为堆积在孔内0.8m高，然后用振冲器振密后再继续加料。在强度很低的软土地基施工中，则要用“先护壁，后制桩”的施工方法。即在振冲开孔到达第一层软弱层时，加些填料进行初步挤振，将填料挤到此层软弱层周围以加固孔壁，接着再同样方法处理以下第二、第三层软弱层，直到加固深度。（4）振冲挤密法施工工艺如图7-19，施工顺序为：定位→成孔→边振边上提→振密。水压、水量控制同振冲置换法，下沉速率控制在1~2m/min，待达到要求处理深度后，将水压和水量降至孔口有一定量回水，但无大量细颗粒带出的程度，将填料堆于孔口扩筒周围，采取自下而上地分段振动加密，每段长0.5~1.0m，填料在振冲器振动下依靠自重沿护筒周壁下沉至孔底，在电流升高到规定控制值后，将振冲器上提0.3~0.5m；重复上一步骤直至完成全孔处理。图7-19振冲挤密法施工工艺（5）填料和振料方法，一般采取成孔后，将振冲器提出少许，从孔口往下填料，填料从孔壁间隙下落，边填边振，直至该段振实，然后将振冲器提升0.5m，再从孔口往下填料，逐段施工。 （6）振冲挤密法施工操作，关键是控制水量大小和留振时间。水量的大小是保证地基中砂土充分饱和，受到振动能够产生液化；足够的留振时间（30~60s）是使地基中的砂土完全液化，在停振后土颗粒便重新排列，使孔隙比减小，密实度提高。振密程度一般以电流超过原空振时电流25~30A时，表示该深度处的桩体已经挤密。对粉细砂应加填料，其功用是填充在振冲器上提后留下的孔洞；此外，填料作为传力介质，在振冲器的水平振动下，通过连续加填料将砂层进一步挤压加密。对中、粗砂，当振冲器上提后孔壁极易坍落能自行填满下面的孔洞，因而可以不加填料就地振密。如干砂厚度大，地下水位低，则应采取措施大量补水，以使砂处于或接近饱和状态时，方可施工。（7）加固区的振冲桩施工完毕，在振冲最上1m左右时，由于土覆压力小，桩的密实度难以保证，故宜予挖除，另作垫层，或另用振动碾压机进行碾压密实处理。5．质量控制（1）施工前应检查振冲器的性能；电流表、电压表的准确度；填料的性能。（2）施工中应检查密实电流、供水压力、供水量、填料量、孔底留振时间、振冲点位置、振冲器施工参数等（施工参数由振冲试验或设计确定）。（3）施工结束后应在有代表性的地段作地基强度（标准贯入、静力触探）或地基承载力（单桩静载荷或复合地基静载）检验。（4）振冲施工结束后，除砂土地基外，应间隔一定时间方可进行质量检验。对粘性土地基，间隔时间为3~4周；对粉土地基为2~3周。（5）振冲地基质量标准如表7-17所示。振冲地基质量检验标准表7-17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填料粒径设计要求抽样检查2密实电流（粘性土）密实电流（砂性土或粉土）（以上为功率30kW振冲器）密实电流（其他类型振冲器）AAA050~5540~501.5~2.0电流表读数电流表读数，A0为空振电流3标贯、静力触探设计要求按规定的方法4载荷试验（单桩、复合地基）设计要求按规定的方法一般项目1填料含泥量%＜5抽样检查2振冲器喷水中心与孔径中心偏差mm≤50用钢尺量3成孔中心与设计孔位中心偏差mm≤100用钢尺量4桩体直径mm＜50尺量5孔深mm±200量钻杆或重锤测7-1-4-2水泥土搅拌桩地基 水泥土搅拌桩地基系利用水泥作为固化剂，通过深层搅拌机在地基深部，就地将软土和固化剂（浆体或粉体）强制拌合，利用固化剂和软土发生一系列物理、化学反应，使凝结成具有整体性、水稳性好和较高强度的水泥加固体，与天然地基形成复合地基。其加固原理是：水泥加固土由于水泥用量很少，水泥水化反应完全是在土的围绕下产生的，凝结速度比在混凝土缓慢。水泥与软粘土拌合后，水泥矿物和土中的水分发生强烈的水解和水化反应，同时从溶液中分解出氢氧化钙生成硅酸三钙（3CaO·SiO2）、硅酸二钙（2CaO·SiO2）、铝酸三钙（3CaO·Al2O3）、铁铝酸四钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3）、硫酸钙（CaSO4）等水化物，有的自身继续硬化形成水泥石骨架，有的则因有活性的土进行离子交换和团粒反应、硬凝反应和碳酸化作用等，使土颗粒固结、结团，颗粒间形成坚固的联结，并具有一定强度。1．特点及适用范围深层搅拌法的特点是：在地基加固过程中无振动、无噪音，对环境无污染；对土无侧向挤压，对邻近建筑物影响很小；可按建筑物要求作成柱状、壁状、格栅状和块状等加固形状；可有效地提高地基强度（当水泥掺量为8%和10%时，加固体强度分别为0.24和0.65MPa，而天然软土地基强度仅0.006MPa）；同时施工期较短，造价低廉，效益显著。本法适于加固较深较厚的淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力不大于120kPa的粘性土地基，对超软土效果更为显著。多用于墙下条形基础、大面积堆料厂房地基；在深基开挖时用于防止坑壁及边坡塌滑、坑底隆起等，以及作地下防渗墙等工程上。2．桩平面布置水泥土搅拌桩平面布置可根据上部建筑对变形的要求，采用柱状、壁状、格栅状、块状等处理形式。可只在基础范围内布桩。柱状处理可采用正方形或等边三角形布桩形式。3．机具设备及材料要求水泥土搅拌桩的主要施工设备为深层搅拌机，有中心管喷浆方式的SJB-1型搅拌机和叶片喷浆方式的GZB-600型搅拌机两类。SJB-1型深层搅拌机是双搅拌轴中心管输浆的水泥搅拌专有机械，制成的桩外形呈“8” 字形（纵向最大处1.3m，横向最大处为0.8m），其外形和构造如图7-20a所示。它由动力部分：2×30kW潜水电机各自连接一台2级2K-H行星齿轮减速器；搅拌部分：包括搅拌轴（每节长2.4m、直径φ127mm）和搅拌头（带硬质合金齿的两叶片式；直径0.7~0.8m）；输浆部分：由中心管（直径φ40mm，每节长度2.45m）和穿在中心管内部的输浆管（直径φ68mm）以及单向球阀（球径φ120mm）等组成。中心管通过横向系板与搅拌轴连成整体。其技术性能见表7-18。其配套设备见图7-21，主要有灰浆搅拌机（共两台各200L，轮流供料）、集料斗（容积0.4m3）、HB6-3型灰浆泵、电气控制框等。图7-20深层搅拌机外形和构造（a）SJB-1型深层搅拌机；（b）GZB-600型深层搅拌机1-输浆管；2-外壳；3-出水口；4-进水口；5-电动机；6-导向滑块；7-减速器；8-搅拌轴；9-中心管；10-横向系板；11-球形阀；12-搅拌头；13-电缆接头；14-进浆口SJB-1深层搅拌机技术性能要求表7-18 项次项目规格性能数量1深层搅拌机搅拌轴数量搅拌轴长度搅拌时外径电动机功率φ127×10mm每节长2.5mφ700~800mm2×30kW2根2节1台2起吊设备及导向系统履带式起重机提升速度导向架CH500型，起重高度＞14m起重量＞10t0.3~1.0m/minφ88.5mm钢管制1台1座3固化剂制配系统灰浆泵灰浆搅拌机集料斗磅秤提升速度测定仪HB6-3型，输浆量3m3/h工作压力1.5MPaHL-1型200L400L计量量测范围0~2m/min1台2台1个1台1台4技术指标一次加固面积最大加固深度加固效率总重量（不含起重机）0.7~0.9m210m40~50m/台班6.5t图7-21深层搅拌机配套机械及布置1-深层搅拌机；2-履带式起重机；3-工作平台；4-导向架；5-进水管；6-回水管；7-电缆；8-磅秤；9-搅拌头；10-输浆压力胶管；11-冷却泵；12-贮水池；13-电气控制柜；14-灰浆泵；15-集料斗；16-灰浆搅拌机GZB-600型深层搅拌机是利用进口钻机改装的单搅拌轴、叶片喷浆方式的搅拌机，其外形和构造如图7-20b所示。它包括：动力部分：两台30kW电机，各自连接一台2K-H行星齿轮减速器；搅拌轴与输浆管；单轴叶片喷浆方式是使水泥浆由中空轴经搅拌头叶片，沿着旋转方向输入土中，搅拌轴外径φ 129mm，轴内输浆管外径φ76mm；搅拌头：在搅拌头上分别设置搅拌叶片和喷浆叶片，两层叶片相距0.5m，成桩直径600mm，喷浆叶片上开有3个尺寸相同的喷浆口。其技术性能见表7-19。其配套设备见图7-22，主要有PMZ-15型灰浆计量配料装置。由灰浆搅拌机两台（容积各为500L）、集料斗（容积0.18m3）、灰浆泵组成；电磁流量计等。GZB-600型深层搅拌机技术性能表7-19搅拌机搅拌轴数量（根）搅拌叶片外径（mm）搅拌轴转数（r/min）电机功率（kW）×台数16005030×2固化剂制备系统灰浆拌制机台数×容量（L）泵输送量（L/min）工作压力（kPa）集料斗容量（L）2×5002811400180起吊设备提升力（kN）提升速度（m/min）提升高度（m）接地压力（kPa）1500.6~1.01460技术指标一次加固面积（m2）最大加固深度（m）加固效率（m/台·班）总重（t）（不包括起吊设备）0.28310~1560图7-22GZB-600型搅拌机配套机械1-流量计；2-控制柜；3-低压变压器；4-PM2-15泵送装置；5-电缆；6-输浆胶管；7-搅拌轴；8-搅拌机；9-打桩机；10-电缆 深层搅拌桩加固软土的固化剂可选用水泥、掺入量一般为加固土重的7%~15%，每加固1m3土体掺入水泥约110~160kg。SJB-1型深层搅拌机还可用水泥砂浆作固化剂，其配合比为：1：1~2（水泥：砂），为增强流动性，可掺入水泥重量0.20%~0.25%的木质素磺酸钙减水剂，另加1%的硫酸钠和2%的石膏以促进速凝、早强。水灰比为0.43~0.50，水泥砂浆稠度为11~14cm。4．施工工艺方法要点（1）深层搅拌桩的施工工艺流程如图7-23。图7-23深层搅拌桩施工工艺流程（a）定位下沉；（b）深入到设计深度；（c）喷浆搅拌提升；（d）原位重复搅拌下沉；（e）重复搅拌提升；（f）搅拌完成形成加固体（2）深层搅拌桩的施工程序为：深层搅拌机定位→预搅下沉→制配水泥浆（或砂浆）→喷浆搅拌、提升→重复搅拌下沉→重复搅拌提升直至孔口→关闭搅拌机、清洗→移至下一根桩、重复以上工序。（3）场地应先整平，清除桩位处地上、地下一切障碍物（包括大块石、树根和生活垃圾等），场地低洼处用粘性土料回填夯实，不得用杂填土回填。（4）施工前应标定搅拌机械的灰浆泵输送量、灰浆输送管到达搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工工艺参数，并根据设计要求通过试验确定搅拌桩的配合比。 （5）施工时，先将深层搅拌机用钢丝绳吊挂在起重机上，用输浆胶管将贮料罐砂浆泵与深层搅拌机接通，开动电动机，搅拌机叶片相向而转，借设备自重，以0.38~0.75m/min的速度沉至要求加固深度；再以0.3~0.5m/min的均匀速度提起搅拌机，与此同时开动砂浆泵将砂浆从深层搅拌中心管不断压入土中，由搅拌叶片将水泥浆与深层处的软土搅拌，边搅拌边喷浆直到提至地面（近地面开挖部位可不喷浆，便于挖土），即完成一次搅拌过程。用同法再一次重复搅拌下沉和重复搅拌喷浆上升，即完成一根柱状加固体，外形呈“8”字形，一根接一根搭接，相搭接宽度宜大于100mm，以增强其整体性，即成壁状加固体，几个壁状加固体连成一片，即成块状。（6）施工中固化剂应严格按预定的配合比拌制，并应有防离析措施。起吊应保证起吊设备的平整度和导向架的垂直度。成桩要控制搅拌机的提升速度和次数，使连续均匀，以控制注浆量，保证搅拌均匀，同时泵送必须连续。（7）搅拌机预搅下沉时，不宜冲水；当遇到较硬土层下沉太慢时，方可适量冲水，但应考虑冲水成桩对桩身强度的影响。（8）每天加固完毕，应用水清洗贮料罐、砂浆泵、深层搅拌机及相应管道，以备再用。5．质量控制（1）施工前应检查水泥及外掺剂的质量，桩位、搅拌机工作性能、各种计量设备（主要是水泥流量计及其他计量装置）完好程度。（2）施工中应检查机头提升速度，水泥浆或水泥注入量，搅拌桩的长度及标高。（3）施工结束后应检查桩体强度、桩体直径及地基承载力。（4）进行强度检验时，对承重水泥土搅拌桩应取90d后的试件；对支护水泥土搅拌桩应取28d后的试件，试件可钻孔取芯，或其他规定方法取样。（5）对不合格的桩应根据其位置和数量等具体情况，分别采取补桩或加强邻桩等措施。（6）深层搅拌桩地基质量检验标准如表7-20所示。深层搅拌桩复合地基质量检验标准表7-20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水泥及外掺剂质量设计要求查产品合格证书或抽样送检2水泥用量参数指标查看流量计3桩体强度设计要求钻孔取芯，或其他规定方法4地基承载力设计要求按规定的方法一般项目1机头提升速度m/min≤0.5量机头上升距离及时间2桩底标高mm±200测机头深度3桩顶标高mm+100-50水准仪（最上部500mm不计入）4桩位偏差mm＜50用钢尺量 5桩径＜0.04D用钢尺量（D：桩径）6垂直度%≤1.5经纬仪7搭接mm＞200用钢尺量 7-1-5高压喷射注浆地基7-1-5-1旋喷注浆桩地基旋喷注浆桩地基，简称旋喷桩地基是利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，用高压脉冲泵，将水泥浆液通过钻杆下端的喷射装置，向四周以高速水平喷入土体，借助流体的冲击力切削土层，使喷流射程内土体遭受破坏，与此同时钻杆一面以一定的速度（20r/min）旋转，一面低速（15~30cm/min）徐徐提升，使土体与水泥浆充分搅拌混合，胶结硬化后即在地基中形成直径比较均匀，具有一定强度（0.5~8.0MPa）的圆柱体（称为旋喷桩），从而使地基得到加固。1．分类及形式旋喷法根据使用机具设备的不同又分为：（1）单管法用一根单管喷射高压水泥浆液作为喷射流，由于高压浆液射流在土中衰减大，破碎土的射程较短，成桩直径较小，一般为0.3~0.8m。（2）二重管法用同轴双通道二重注浆管复合喷射高压水泥浆和压缩空气二种介质，以浆液作为喷射流，但在其外围裹着一圈空气流成为复合喷射流，成桩直径1.0m左右。（3）三重管法同轴三重注浆管复合喷射高压水流和压缩空气，并注入水泥浆液。由于高压水射流的作用，使地基中一部分土粒随着水、气排出地面，高压浆流随之填充空隙。成桩直径较大，一般有1.0~2.0m，但成桩强度较低（0.9~1.2MPa）。成桩形式分旋喷注浆、定喷注浆和摆喷注浆等三种类别。加固形状可分为柱状、壁状和块状等。2．特点及适用范围 旋喷法具有以下特点：提高地基的抗剪强度，改善土的变形性质，使在上部结构荷载作用下，不产生破坏和较大沉降；能利用小直径钻孔旋喷成比孔大8~10倍的大直径固结体；可通过调节喷嘴的旋喷速度、提升速度、喷射压力和喷浆量，旋喷成各种形状桩体；可制成垂直桩、斜桩或连续墙，并获得需要的强度；可用于已有建筑物地基加固而不扰动附近土体，施工噪声低，振动小；可用于任何软弱土层，可控制加固范围；设备较简单、轻便，机械化程度高，材料来源广；施工简便，操作容易，速度快，效率高，用途广泛，成本低。适于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、湿陷性黄土、人工填土及碎石土等的地基加固；可用于既有建筑和新建筑的地基处理，深基坑侧壁挡土或挡水，基坑底部加固防止管涌与隆起，坝的加固与防水帷幕等工程。但对含有较多大粒块石、坚硬粘性土、大量植物根基或含过多有机质的土以及地下水流过大、喷射浆液无法在注浆管周围凝聚的情况下，不宜采用。3．桩径的选择桩直径大小由注浆方法、土的类别、密度、施工条件等而定，表7-21可供参考。桩径大小选用（m）表7-21土质旋喷方法单管法二重管法三重管法直径粘性土0＜N＜56＜N＜1011＜N＜201.0±0.20.8±0.20.6±0.21.5±0.21.2±0.20.8±0.22.0±0.31.5±0.31.0±0.3砂土0＜N＜1011＜N＜2021＜N＜301.0±0.20.8±0.20.6±0.21.3±0.21.1±0.21.0±0.22.0±0.31.5±0.31.2±0.3砂砾20＜N＜300.6±0.21.0±0.21.2±0.3注：N——标准贯入锤击数。4．机具设备及材料要求（1）高压喷射注浆法主要机具设备包括：高压泵、钻机、浆液搅拌器等；辅助设备包括操纵控制系统、高压管路系统、材料储存系统以及各种管材、阀门、接头安全设施等。高压喷射注浆法施工常用主要机具设备规格、技术性能要求见表7-22。旋喷施工常用主要机具设备参考表表7-22设备名称规格性能用途单管法高压泥浆泵1．SNC-H300型黄河牌压浆车2．ACF-700型压浆车，柱塞式、带压力流量仪表旋喷注浆钻机1．无锡30型钻机2．XJ100型振动钻机旋喷用 旋喷管单管、42mm地质钻杆，旋喷直径3.2~4.0mm注浆成桩高压胶管工作压力31MPa、9MPa，内径19mm高压水泥浆用三重管法高压泵1．3W-TB，高压柱塞泵，带压力流量仪表2．SNC-H300型黄河牌压浆车3．ACF-700型压浆车高压水助喷泥浆泵1．BW250/50型，压力3~5MPa，排量150~250L/min2．200/40型，压力4MPa，排量120~200L/min3．ACF-700型压浆车旋喷注浆空压机压力0.55~0.70MPa，排量6~9m3/min旋喷用气钻机1．无锡30型钻机2．XJ100型振动钻机旋喷用、成孔用旋喷管三重管，泥浆压力2MPa，水压20MPa，气压0.5MPa水、气、浆成桩高压胶管工作压力31MPa、9MPa，内径19mm高压水泥浆用其他搅拌管，各种压力、流量仪表等控制压力流量用注：1．钻机的转速和提升速度，根据需要应附设调速装置，或增设慢速卷扬机；2．二重管法选用高压泥浆泵、空压机和高压胶管等可参照上列规格选用；3．三重管法尚需配备搅拌罐（一次搅拌量3.5m3），旋转及提升装置、吊车、集泥箱、指挥信号装置等；4．其他尚需配各种压力、流量仪表等。三重管系以三根互不相通的管子，按直径大小在同一轴线上重合套在一起，用于向土体内分别压入水、气、浆液。内管由泥浆泵压送2MPa左右的浆液；中管由高压泵压送20MPa左右的高压水；外管由空压机压送0.5MPa以上的压缩空气。空气喷嘴套在高压水喷嘴外，在同一圆心上。三重管由回转器、连接管和喷头三部分组成（图7-24）。回转器指三重管的上段，内安有支承轴承，当钻机转盘带动三重管旋转时，回转器外部不转内部转；连接管是指三重管的中段，为连接水、气、浆液的通道，旋转是由钻机转盘直接带动连接管使整根三重管旋转，根据旋喷深度可将多节连接管接长；喷头是指三重管的下段，其上装有喷嘴（图7-27e），是旋喷时向土层中喷射水、气、浆液的装置，也随连接管一起转动。喷嘴制造材料为硬质合金管，D0≈2mm左右。 图7-24三重管构造I-头部；II-主杆；III-钻杆；IV-喷头1-快速接头；2-锯齿形接头；3-高压密封装置；4-鸡心形零件；5-凸接头；6-凹接头；7-圆柱面加“○”形圈；8-转轴；9-半圆环；10-螺栓塞；11-喷嘴浆液搅拌可采用污水泵自循环式的搅拌罐或水力混合器。辅助设备包括操纵控制系统、高压管路系统、材料储存、运输系统以及各种管件、阀门、接头、压力流量仪表、安全设施等。（2）旋喷使用的水泥应采用强度等级为32.5的普通硅酸盐水泥，要求新鲜无结块。一般泥浆水灰比为1：1~1.5：1，稠度大，流动缓慢，喷嘴易堵塞，增加排除故障时间，影响施工进度；稠度过小，对强度有影响。为消除离析，一般再加入水泥用量3%的陶土、0.9‰的碱。浆液宜在旋喷前1h以内配制，使用时滤去硬块、砂石等，以免堵塞管路和喷嘴。5．施工工艺方法要点（1）旋喷桩施工工艺流程如图7-25、图7-26所示。 图7-25单管旋喷桩施工工艺流程（a）钻机就位钻孔；（b）钻孔至设计标高；（c）旋喷开始；（d）边旋喷边提升；（e）旋喷结束成桩1-旋喷管；2-钻孔机械；3-高压胶管；4-超高压脉冲泵图7-26三重管旋喷法施工工艺流程（a）振动沉桩机就位，放桩靴，立套管，安振动锤；（b）套管沉入设计深度；（c）拔起一段套管，卸上段套管，使下段露出地面（使h＞要求的旋喷长度）；（d）套管中插入三重管，边旋、边喷、边提升；（e）自动提升旋喷管；（f）拔出旋喷管与套管，下部形成圆柱喷射桩加固体1-振动锤；2-钢套管；3-桩靴；4-三重管；5-浆液胶管； 6-高压水胶管；7-压缩空气胶管；8-旋喷桩加固体（2）施工前先进行场地平整，挖好排浆沟，做好钻机定位。要求钻机安放保持水平，钻杆保持垂直，其倾斜度不得大于1.5%。（3）旋喷桩施工程序为：机具就位→贯入注浆管、试喷射→喷射注浆→拔管及冲洗等。（4）单管法和二重管法可用注浆管射水成孔至设计深度后，再一边提升一边进行喷射注浆。三重管法施工须预先用钻机或振动打桩机钻成直径150~200mm的孔，然后将三重注浆管插入孔内，按旋喷、定喷或摆喷的工艺要求，由下而上进行喷射注浆，注浆管分段提升的搭接长度不得小于200mm。喷嘴型式有图7-27所示几种。图7-27喷嘴型式（a）圆柱式；（b）收敛圆锥形；（c）流线形；（d）双喷嘴；（e）三重管用喷嘴（5）在插入旋喷管前先检查高压水与空气喷射情况，各部位密封圈是否封闭，插入后先作高压水射水试验，合格后方可喷射浆液。如因塌孔插入困难时，可用低压（0.1~2MPa）水冲孔喷下，但须把高压水喷嘴用塑料布包裹，以免泥土堵塞。（6）喷嘴直径、提升速度、旋喷速度、喷射压力、排量等旋喷参数见表7-23或根据现场试验确定。旋喷施工主要机具和参数表7-23项目单管法二重管法三重管法参数喷嘴孔径（mm）φ2~3φ2~3φ2~3喷嘴个数21~21~2旋转速度（r/min）20105~15提升速度（mm/min）200~25010050~150机具性能高压泵压力（MPa）20~4020~4020~40 流量（L/min）60~12060~12060~120空压机压力（MPa）-0.70.7流量（L/min）-1~31~3泥浆泵压力（MPa）--3~5流量（L/min）--100~150浆液配合比：水：水泥：陶土：碱（1~1.5）：1：0.03：0.0009注：高压泵喷射的（单管法、二重管法）是浆液或（三重管法）水。（7）当采用三重管法旋喷，开始时，先送高压水，再送水泥浆和压缩空气，在一般情况下，压缩空气可晚送30s。在桩底部边旋转边喷射1min后，再进行边旋转、边提升、边喷射。（8）喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆量后再逐渐提升注浆管。中间发生故障时，应停止提升和旋喷，以防桩体中断，同时立即进行检查排除故障；如发现有浆液喷射不足，影响桩体的设计直径时，应进行复核。（9）当处理既有建筑地基时，应采取速凝浆液或大间隔孔旋喷和冒浆回灌等措施，以防旋喷过程中地基产生附加变形和地基与基础间出现脱空现象，影响被加固建筑及邻近建筑。（10）桩喷浆量Q（L/根）可按下式计算：（7-9）式中H——旋喷长度（m）；v——旋喷管提升速度（m/min）；q——泵的排浆量（L/min）；β——浆液损失系数，一般取0.1~0.2。旋喷过程中，冒浆量应控制在10%~25%之间。对需要扩大加固范围或提高强度的工程，可采取复喷措施，即先喷一遍清水，再喷一遍或两遍水泥浆。（11）喷到桩高后应迅速拔出注浆管，用清水冲洗管路，防止凝固堵塞。相邻两桩施工间隔时间应不小于48h，间距应不小于4~6m。6．质量控制（1）施工前应检查水泥、外掺剂等的质量，桩位、压力表、流量表的精度和灵敏度、高压喷射设备的性能等。（2）施工中应检查施工参数（压力、水泥浆量、提升速度、旋转速度等）的应用情况及施工程序。 （3）施工结束后28d，对施工质量及承载力进行检验、内容为桩体强度、承载力、平均直径、桩体中心位置、桩体均匀性等。（4）旋喷注浆地基质量检验标准如表7-24所示。旋喷（高压喷射）注浆地基质量检验标准表7-24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水泥及外掺剂质量符合出厂要求查产品合格证书或抽样送检2水泥用量设计要求查看流量表及水泥浆水灰比3桩体抗压强度及完整性检验设计要求按规定方法4地基承载力设计要求按规定的方法一般项目1钻孔位置mm≤50用钢尺量2钻孔垂直度%≤1.5经纬仪测钻杆或实测3孔深mm±200用钢尺量4注浆压力按设定参数指标查看压力表5桩体搭接mm＞200用钢尺量6桩体直径mm≤50开挖后用钢尺量7桩身中心允许偏差≤0.2D开挖后桩顶下500mm处用尺量，D为设计桩径 7-1-6注浆地基7-1-6-1水泥注浆地基水泥注浆地基是浆水泥浆，通过压浆泵、灌浆管均匀地注入土体中，以填充、渗透和挤密等方式，驱走岩石裂隙中或土颗粒间的水分和气体，并填充其位置，硬化后将岩土胶结成一个整体，形成一个强度大、压缩性低、抗渗性高和稳定性良好的新的岩土体，从而使地基得到加固，可防止或减少渗透和不均匀的沉降，在建筑工程中应用较为广泛。1．特点及适用范围水泥注浆法的特点是：能与岩土体结合形成强度高、渗透性小的结石体；取材容易，配方简单，操作易于掌握；无环境污染，价格便宜等。水泥注浆适用于软粘土、粉土、新近沉积粘性土、砂土提高强度的加固和渗透系数大于10-2cm/s的土层的止水加固以及已建工程局部松软地基的加固。2．机具设备灌浆设备主要是压浆泵，其选用原则是：能满足灌浆压力的要求，一般为灌浆实际压力的1.2~1.5倍；应能满足岩土吸浆量的要求；压力稳定，能保证安全可靠地运转；机身轻便，结构简单，易于组装、拆卸、搬运。水泥压浆泵多用泥浆泵或砂浆泵代替。国产泥浆泵、砂浆泵类型较多，常用于灌浆的有BW-250/50型、TBW-200/40型、TBW-250/40型、NSB-100/30型泥浆泵以及100/15（C-232）型砂浆泵等。配套机具有搅拌机、灌浆管、阀门、压力表等，此外还有钻孔机等机具设备。3．材料要求及配合比（1）水泥用强度等级32.5或42.5普通硅酸盐水泥；在特殊条件下亦可使用矿渣水泥、火山灰质水泥或抗硫酸盐水泥，要求新鲜无结块。（2）水用一般饮用淡水，但不应采用含硫酸盐大于0.1%、氯化钠大于0.5%以及含过量糖、悬浮物质、碱类的水。 灌浆一般用净水泥浆，水灰比变化范围为0.6~2.0，常用水灰比从8:1到1：1；要求快凝时，可采用快硬水泥或在水中掺入水泥用量1%~2%的氯化钙；如要求缓凝时，可掺加水泥用量0.1%~0.5%的木质素磺酸钙；亦可掺加其他外加剂以调节水泥浆性能。在裂隙或孔隙较大、可灌性好的地层，可在浆液中掺入适量细砂，或粉煤灰比例为1：0.5~1：3，以节约水泥，更好的充填，并可减少收缩。对不以提高固结强度为主的松散土层，亦可在水泥浆中掺加细粉质粘土配成水泥粘土浆，灰泥比为1：3~8（水泥：土，体积比），可以提高浆液的稳定性，防止沉淀和析水，使填充更加密实。4．施工工艺方法要点（1）水泥注浆的工艺流程为：钻孔→下注浆管、套管→填砂→拔套管→封口→边注浆边拔注浆管→封孔。（2）地基注浆加固前，应通过试验确定灌浆段长度、灌浆孔距、灌浆压力等有关技术参数；灌浆段长度根据土的裂隙、松散情况、渗透性以及灌浆设备能力等条件选定。在一般地质条件下，段长多控制在5~6m；在土质严重松散、裂隙发育、渗透性强的情况下，宜为2~4m；灌浆孔距一般不宜大于2.0m，单孔加固的直径范围可按1~2m考虑；孔深视土层加固深度而定；灌浆压力是指灌浆段所受的全压力，即孔口处压力表上指示的压力，所用压力大小视钻孔深度、土的渗透性以及水泥浆的稠度等而定，一般为0.3~0.6MPa。（3）灌浆施工方法是先在加固地基中按规定位置用钻机或手钻钻孔到要求的深度，孔径一般为55~100mm，并探测地质情况，然后在孔内插入直径38~50mm的注浆射管，管底部1.0~1.5m管壁上钻有注浆孔，在射管之外设有套管，在射管与套管之间用砂填塞。地基表面空隙用1：3水泥砂浆或粘土、麻丝填塞，而后拔出套管，用压浆泵浆水泥浆压入射管而透入土层孔隙中，水泥浆应连续一次压入，不得中断。灌浆先从稀浆开始，逐渐加浓。灌浆次序一般把射管一次沉入整个深度后，自下而上分段连续进行，分段拔管直至孔口为止。灌浆宜间隙进行，第1组孔灌浆结束后，再灌第2组、第3组。（4）灌浆完后，拔出灌浆管，留孔用1：2水泥砂浆或细砂砾石填塞密实；亦可用原浆压浆堵口。 （5）注浆充填率应根据加固土要求达到的强度指标、加固深度、注浆流量、土体的孔隙率和渗透系数等因素确定。饱和软粘土的一次注浆充填率不宜大于0.15~0.17。（6）注浆加固土的强度具有较大的离散性，加固土的质量检验宜采用静力触探法，检测点数应满足有关规范要求。检测结果的分析方法可采用面积积分平均法。5．质量控制（1）施工前应检查有关技术文件（注浆点位置、浆液配比、注浆施工技术参数，检测要求等），对有关浆液组成材料的性能及注浆设备也应进行检查。（2）施工中应经常抽查浆液的配比及主要性能指标、注浆的顺序、注浆过程中的压力控制等。（3）施工结束后应检查注浆体强度、承载力等。检查孔数为总量的2%~5%，不合格率大于或等于20%时应进行2次注浆。检验应在15d（对砂土、黄土）或60d（对粘性土）进行。（4）水泥注浆地基的质量检验标准如表7-25所示。水泥（硅化）注浆地基质量检验标准表7-25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原材料检验水泥设计要求查产品合格证书或抽样送检注浆用砂：粒径细度模数含泥量及有机物含量mm%＜2.5＜2.0＜3试验室试验粉煤灰：细度烧失量不粗于同时使用的水泥试验室试验%＜3水玻璃：模数2.5~3.3抽样送检其他化学浆液设计要求查出厂质保书或抽样送检2注浆体强度设计要求取样检验3地基承载力设计要求按规定的方法一般项目1各种注浆材料称量误差%＜3抽查2注浆孔位mm±20用钢尺量3注浆孔深mm±100量测注浆管长度4注浆压力（与设计参数比）%±10检查压力表读数7-1-6-2硅化注浆地基 硅化注浆地基系利用硅酸钠（水玻璃）为主剂的混合溶液（或水玻璃水泥浆），通过注浆管均匀地注入地层，浆液赶走土粒间或岩土裂隙中的水分和空气，并将岩土胶结成一整体，形成强度较大、防水性能好的结石体，从而使地基得到加强，本法亦称硅化注浆法或硅化法。1．硅化法分类及加固机理硅化法根据浆液注入的方式分为压力硅化、电动硅化和加气硅化三类。压力硅化根据溶液的不同，又可分为压力双液硅化、压力单液硅化和压力混合液硅化三种。（1）压力双液硅化法系将水玻璃与氯化钙溶液用泵或压缩空气通过注液管轮流压入土中，溶液接触反应后生成硅胶，将土的颗粒胶结在一起，使具有强度和不透水性。氯化钙溶液的作用主要是加速硅胶的形成，其反应式为：Na2O·nSiO2＋CaCl2＋mH2O→nSiO2·（m-1）H2O＋Ca（OH）2＋2NaCl（2）压力单液硅化法系将水玻璃单独压入含有盐类（如黄土）的土中，同样使水玻璃与土中钙盐起反应生成硅胶，将土粒胶结，其反应式为：Na2O·nSiO2＋CaSO4＋mH2O→nSiO2（m-1）H2O＋Na2SO4＋Ca（OH）2（3）压力混合液硅化法系将水玻璃和铝酸钠混合液一次压入土中，水玻璃与铝酸钠反应，生成硅胶和硅酸铝盐的凝胶物质，粘结砂土，起到加固和堵水作用，其反应式为：3（Na2O·nSiO2）＋Na2OAl2O3→Al（SiO3）3＋3（n-1）SiO2＋4Na2O（4）电动硅化法又称电动双液硅化法，电化学加固法，是在压力双液硅化法的基础上设置电极通入直流电，经过电渗作用扩大溶液的分布半径。施工时，把有孔灌浆液管作为阳极，铁棒作为阴极（也可用滤水管进行抽水），将水玻璃和氛化钙溶液先后由阳极压入土中，通电后，孔隙水由阳极流向阴极，而化学溶液也随之渗流分布于土的孔隙中，经化学反应后生成硅胶，经过电渗作用还可以使硅胶部分脱水，加速加固过程，并增加其强度。（5）加气硅化法系先在地基中注入少量二氧化碳（CO2）气体，使土中空气部分被CO2所取代，从而使土体活化，然后将水玻璃压入土中，其后又灌入CO2 气体，由于碱性水玻璃溶液强烈地吸收CO2形成自真空作用，促使水玻璃溶液在土中能够均匀分布，并渗透到土的微孔隙中，使95%~97%的孔隙被硅胶所填充，在土中起到胶结作用，从而使地基得到加固，加气硅化的化学反应方程式为：Na2SiO3＋2CO2＋nH2O→SiO2·nH2O＋2Na2HCO32．特点及适用范围硅化法特点是：设备工艺简单，使用机动灵活，技术易于掌握，加固效果好，可提高地基强度，消除土的湿陷性，降低压缩性。根据检测，用双液硅化的砂土抗压强度可达1.0~5.0MPa；单液硅化的黄土抗压强度达0.6~1.0MPa；压力混合液硅化的砂土强度达1.0~1.5MPa；用加气硅化法比压力单液硅化法加固的黄土的强度高50%~100%，可有效地减少附加下沉，加固土的体积增大一倍，水稳性提高1~2倍，渗透系数可降低数百倍，水玻璃用量可减少20%~40%，成本降低30%。各种硅化方法适用范围，根据被加固土的种类、渗透系数而定，可参见表7-26。硅化法多用于局部加固新建或已建的建、（构）筑物基础、稳定边坡以及作防渗帷幕等。但硅化法不宜用于为沥青、油脂和石油化合物所浸透和地下水pH值大于9.0的土。各种硅化法的适用范围及化学溶液的浓度表7-26硅化方法土的种类土的渗透系数（m/d）溶液的密度（t＝18℃）水玻璃（模扩2.5~3.3）氯化钙压力双液硅化砂类土和粘性土0.1~101.35~1.381.26~1.2810~201.38~1.4120~801.41~1.44压力单液硅化湿陷性黄土0.1~21.13~1.25压力混合液硅化粗砂、细砂-水玻璃与铝酸钠按体积比1：1混合电动双液硅化各类土≤0.11.13~1.211.07~1.11加气硅化砂土、湿陷性黄土、一般粘性土0.1~21.09~1.21-注：压力混合液硅化所用水玻璃模数为2.4~2.8，波美度40°；水玻璃铝酸钠浆液温度为13~15℃，凝胶时间为13~15s，浆液初期粘度为4×10-3Pa·s。3．机具设备及材料要求 （1）硅化灌浆主要机具设备有：振动打拔管机（振动钻或三角架穿心锤）、注浆花管、压力胶管、φ42mm联接钢管、齿轮泵或手摇泵、压力表、磅秤、浆液搅拌机、贮液罐、三角架、倒链等。（2）灌浆材料有：水玻璃，模数宜为2.5~3.3，不溶于水的杂质含量不得超过2%，颜色为透明或稍带混浊；氯化钙溶液；pH值不得小于5.5~6.0，每1L溶液中杂质不得超过60g，悬浮颗粒不得超过1%；硅化所用化学溶液的浓度，可参见表7-26规定的密度值采用；铝酸钠，含铝量为180g/L，苛化系数2.4~2.5；二氧化碳，采用工业用二氧化碳（压缩瓶装）。采用水玻璃水泥浆注浆时，水泥用强度等级32.5普通水泥，要求新鲜无结块；水玻璃模数一般用2.4~3.0，浓度以30~45波美度合适。水泥水玻璃配合比为：水泥浆的水灰比为0.8：1~1：1；水泥浆与水玻璃的体积比为1：0.6~1：1。对孔隙较大的土层亦可采用“三水浆”，常用配合比为：水泥：水：水玻璃：细砂=1：0.7~0.8：适量：0.8。4．施工工艺方法要点（1）施工前，应先在现场进行灌浆试验，确定各项技术参数。（2）灌注溶液的钢管可采用内径为20~50mm，壁厚大于5mm的无缝钢管。它由管尖、有孔管、无孔接长管及管头等组成。管尖作成25°~30°圆锥体，尾部带有丝扣与有孔管连接；有孔管长一般为0.4~1.0m，每米长度内有60~80个直径为1~3mm向外扩大成喇叭形的孔眼，分4排交错排列；无孔接长管一般长1.5~2.0m，两端有丝扣。电极采用直径不小于22mm的钢筋或直径33mm钢管。通过不加固土层的注浆管和电极表面，须涂沥青绝缘，以防电流的损耗和作防腐。灌浆管网系统包括输送溶液和输送压缩空气的软管、泵、软管与注浆管的连接部分、阀等，其规格应能适应灌筑溶液所采用的压力。泵或空气压缩设备应能以0.2~0.6MPa的压力，向每个灌浆管供应1~5L/min的溶液压入土中，灌浆管的平面布置和土的每层加固厚度如图7-28。灌浆管间距为1.73R，各行间距为1.5R（R为一根灌浆管的加固半径，其数值见表7-27）；电极沿每行注液管设置，间距与灌浆管相同。土的加固可分层进行，砂类土每一加固层的厚度为灌浆管有孔部分的长度加0.5R，湿陷性黄土及粘土类土按试验确定。 图7-28压力硅化注浆管排列及构造（a）灌浆管构造；（b）灌浆的排列与分层加固1-单液灌浆管；2-双液灌浆管；3-第一种溶液；4-第二种溶液；5-硅化加固区土的压力硅化加固半径表7-27项次土的类别加固方法土的渗透系数（m/d）土的加固半径（m）1砂土压力双液硅化法2~1010~2020~5050~800.3~0.40.4~0.60.6~0.80.8~1.02粉砂压力单液硅化法0.3~0.50.5~1.01.0~2.02.0~5.00.3~0.40.4~0.60.6~0.80.8~1.03湿陷性黄土压力单液硅化法0.1~0.30.3~0.50.5~1.01.0~2.00.3~0.40.4~0.60.6~0.90.9~1.0（3）灌浆管的设置，借打入法或钻孔法（振动打拔管机、振动钻或三角架穿心锤）沉入土中，保持垂直和距离正确，管子四周孔隙用土填塞夯实。电极可用打入法或先钻孔2~3m再打入。（4）硅化加固的土层以上应保留1m厚的不加固土层，以防溶液上冒，必要时须夯填素土或打灰土层。 （5）灌注溶液的压力一般在0.2~0.4MPa（始）和0.8~1.0MPa（终）范围内，采用电动硅化法时，不超过0.3MPa（表压）。（6）土的加固程序，一般自上而下进行，如土的渗透系数随深度而增大时，则应自下而上进行。如相邻土层的土质不同时，渗透系数较大的土层应先进行加固。灌注溶液次序，根据地下水的流速而定，当地下水流速在1m/d时，向每个加固层自上而下的灌注水玻璃，然后再自下而上的灌注氯化钙溶液，每层厚0.6~1.0m；当地下水流速为1~3m/d时，轮流将水玻璃和氯化钙溶液均匀地注入每个加固层中；当地下水流速大于3m/d时，应同时将水玻璃和氯化钙溶液注入，以减低地下水流速，然后再轮流将两种溶液注入每个加固层。采用双液硅化法灌注，先由单数排的灌浆管压入，然后从双数排的灌浆管压入；采用单液硅化法时，溶液应逐排灌注。灌注水玻璃与氯化钙溶液的间隔时间不得超过表7-28规定。溶液灌注速度宜按表7-29的范围进行。向注液管中灌注水玻璃和氯化钙溶液的间隔时间表7-28地下水流速（m/d）0.00.51.01.53.0最大间隔时间（h）246421注：当加固土的厚度大于5m，且地下水流速小于1m/d，为避免超过上述间隔时间.可将加固的整体沿竖向分成几段进行。土的渗透系数和灌注速度表7-29土的名称土的渗透系数（m/d）溶液灌注速度（L/min）砂类土＜11~510~2020~801~22~52~33~5湿陷性黄土0.1~0.50.5~2.02~33~5（7）灌浆溶液的总用量Q（L）可按下式确定：Q≈K·V·n·1000（7-10）式中v——硅化土的体积（m3）；n——土的孔隙率；K——经验系数：对淤泥、粘性土、细砂，K＝0.3~0.5；中砂、粗砂，K＝0.5~0.7；砾砂，K＝0.7~1.0；湿陷性黄土，K＝0.5~0.8。采用双液硅化时，两种溶液用量应相等。 （8）电动硅化系在灌注溶液的时候，同时通入直流电，电压梯度采用0.50~0.75V/cm。电源可由直流发电机或直流电焊机供给。灌注溶液与通电工作要连续进行，通电时间最长不超过36h。为了提高加固的均匀性，可采取每隔一定时间后，变换电极改变电流方向的办法。加固地区的地表水，应注意疏干。（9）加气硅化工艺与压力单液硅化法基本相同，只在灌浆前先通过灌浆管加气，然后灌浆，再加一次气，即告完成。（10）土的硅化完毕，用桩架或三角架借倒链或绞磨将管子和电极拔出，遗留孔洞用1：5水泥砂浆或粘土填实。5．质量控制（1）施工前应掌握有关技术文件（注浆点位置、浆液配比、注浆施工参数、检测要求等）。浆液组成材料的性能应符合设计要求，注浆设备应确保正常运转。（2）施工中应经常抽查浆液的配比及主要性能指标、注浆顺序、注浆过程的压力控制等。（3）施工结束后应检查注浆体强度、承载力等。检查孔数为总量的2%~5%，不合格率大于或等于20%时应进行二次注浆。检查应在注浆15d（砂土、黄土）或60d（粘性土）进行。（4）硅化注浆地基的质量检验标准如表7-25所示。 7-1-7预压地基7-1-7-1砂井堆载预压地基砂井堆载预压地基系在软弱地基中用钢管打孔，灌砂设置砂井作为竖向排水通道，并在砂井顶部设置砂垫层作为水平排水通道，在砂垫层上部压载以增加土中附加应力，使土体中孔隙水较快地通过砂井和砂垫层排出，从而加速土体固结，使地基得到加固。1．加固机理一般软粘土的结构呈蜂窝状或絮状，在固体颗粒周围充满水，当受到应力作用时，土体中孔隙水慢慢排出，孔隙体积变小而发生体积压缩，常称之为固结。由于粘土的孔隙率很细小，这一过程是非常缓慢的。一般粘土的渗透系数很小，为10-7~10-9cm/s，而砂的渗透系数介于10-2~10-3cm/s，两者相差很大。故此当地基粘土层厚度很大时，仅采用堆载预压而不改变粘土层的排水边界条件，粘土层固结将十分缓慢，地基土的强度增长过慢而不能快速堆载，使预压时间很长。当在地基内设置砂井等竖向排水体系，则可缩短排水距离，有效地加速土的固结，图7-29为典型的砂井地基剖面。图7-29典型的砂井地基剖面1-砂井；2-砂垫层；3-永久性填土；4-临时超载填土2．特点及适用范围 砂井堆载预压的特点是：可加速饱和软粘土的排水固结，使沉降及早完成和稳定（下沉速度可加快2.0~2.5倍），同时可大大提高地基的抗剪强度和承载力，防止基土滑动破坏；而且，施工机具、方法简单，就地取材，不用三材，可缩短施工期限，降低造价。适用于透水性低的饱和软弱粘性土加固；用于机场跑道、油罐、冷藏库、水池、水工结构、道路、路堤、堤坝、码头、岸坡等工程地基处理。对于泥炭等有机沉积地基则不适用。3．砂井的构造和布置（1）砂井的直径和间距砂井的直径和间距由粘性土层的固结特性和施工期限确定。一般情况下，砂井的直径和间距取细而密时，其固结效果较好，常用直径为300~400mm。井径不宜过大或过小，过大不经济，过小施工易造成灌砂率不足、缩颈或砂井不连续等质量问题。砂井的间距一般按经验由井径比n＝de/dw＝6~10确定（de为每个砂井的有效影响范围的直径；dw为砂井直径），常用井距为砂井直径的6~9倍，一般不应小于1.5m。（2）砂井长度砂井长度的选择与土层分布、地基中附加应力的大小、施工期限和条件等因素有关。当软土层不厚、底部有透水层时，砂井应尽可能穿透软土层；如软土层较厚，但间有砂层或砂透镜体，砂井应尽可能打至砂层或透镜体。当粘土层很厚，其中又无透水层时，可按地基的稳定性及建筑物变形要求处理的深度来决定。按稳定性控制的工程，如路堤、土坝、岸坡、堆料场等，砂井深度应通过稳定分析确定，砂井长度应超过最危险滑弧面的深度2m。从沉降考虑，砂井长度应穿过主要的压缩层。砂井长度一般为10~20m。（3）砂井的布置和范围砂井常按等边三角形和正方形布置（图7-30）。当砂井为等边三角形布置时，砂井的有效排水范围为正六边形，而正方形排列时则为正方形，如图7-30中虚线所示。假设每个砂井的有效影响面积为圆面积，如砂井距为l，则等效圆（有效影响范围）的直径de与l的关系如下： 图7-30砂井平面布置及影响范围土柱体剖面（a）正三角形排列；（b）正方形排列；（c）土柱体剖面1-砂井；2-排水面；3-水流途径；4-无水流经过此界线等边三角形排列时（7-11）正方形排列时（7-12）由井径比就可算出井距l。由于等边三角形排列较正方形紧凑和有效，较常采用，但理论上两种排列效果相同（当de相同时）。砂井的布置范围，宜比建筑物基础范围稍大为佳，因为基础以外一定范围内地基中仍然产生由于建筑物荷载而引起的压应力和剪应力。如能加速基础外地基土的固结，对提高地基的稳定性和减小侧向变形以及由此引起的沉降均有好处。扩大的范围可由基础的轮廓线向外增大约2~4m。（4）采用锤击法沉桩管，管内砂子亦可用吊锤击实，或用空气压缩机向管内通气（气压为0.4~0.5MPa）压实。（5）打砂井顺序应从外围或两侧向中间进行，如砂井间距较大可逐排进行。打砂井后基坑表层会产生松动隆起，应进行压实。（6）灌砂井砂中的含水量应加以控制，对饱和水的土层，砂可采用饱和状态；对非饱和土和杂填土，或能形成直立孔的土层，含水量可采用7%~9%。4．质量控制（1）施工前应检查施工监测措施，沉降、孔隙水压力等原始数据，排水设施、砂井（包括袋装砂井）等位置。（2）堆载施工应检查堆载高度、沉降速率。 （3）施工结束后应检查地基土的十字板剪切强度，标贯或静压力触探值及要求达到的其他物理力学性能，重要建筑物地基应作承载力检验。（4）砂井堆载预压地基质量标准如表7-30所示。预压地基和塑料排水带质量检验标准表7-30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预压载荷%≤2水准仪2固结度（与设计要求比）%≤2根据设计要求采用不同方法3承载力或其他性能指标设计要求按规定方法一般项目1沉降速率（与控制值比）%±10水准仪2砂井或塑料排水带位置mm±100用钢尺量3砂井或塑料排水带插入深度mm±200插入时用经纬仪检查4插入塑料排水带时的回带长度mm≤500用钢尺量5塑料排水带或砂井高出砂垫层距离mm≥200用钢尺量6插入塑料排水带的回带根数%＜5目测注：1．本表适用于砂井堆载、袋装砂井堆载、塑料排水带堆载预压地基及真空预压地基的质量检验。2．砂井堆载、袋装砂井堆载预压地基无一般项中的4、5、6。3．如真空预压，主控中预压载荷的检查为真空度降低值＜2%。7-1-7-2袋装砂井堆载预压地基袋装砂井堆载预压地基，是在普通砂井堆载预压基础上改良和发展的一种新方法。普通砂井的施工，存在着以下普遍性问题：（1）砂井成孔方法易使井周围土扰动，使透水性减弱（即涂抹作用），或使砂井中混入较多泥砂，或难使孔壁直立；（2）砂井不连续或缩井、断颈、错位现象很难完全避免；（3）所用成井设备相对笨重，不便于在很软弱地基上进行大面积施工；（4）砂井采用大截面完全为施工的需要，而从排水要求出发并不需要，造成材料大量浪费；（5）造价相对比较高。而采用袋装砂井则基本解决了大直径砂井堆载预压存在的问题，使砂井的设计和施工更趋合理和科学化，是一种比较理想的竖向排水体系。1．特点及适用范围 袋装砂井堆载预压地基的特点是：能保证砂井的连续性，不易混入泥砂，或使透水性减弱；打设砂井设备实现了轻型化，比较适应于在软弱地基上施工；采用小截面砂井，用砂量大为减少；施工速度快，每班能完成70根以上；工程造价降低，每1m2地基的袋装砂井费用仅为普通砂井的50%左右。适用范围同砂井堆载预压地基。2．构造及布置（1）砂井直径和间距袋装砂井直径根据所承担的排水量和施工工艺要求决定，一般采用7~12cm，间距1.5~2.0m，井径比为15~25。袋装砂井长度，应较砂井孔长度长50cm，使能放入井孔内后可露出地面，以使埋入排水砂垫层中。（2）砂井布置可按三角形或正方形布置，由于袋装砂井直径小，间距小，因此加固同样土所需打设袋装砂井的根数较普通砂井为多，如直径70mm袋装砂井按1.2m正方形布置，则每1.44m2需打设一根，而直径400mm的普通砂井，按1.6m正方形布置，每2.56m2需打设一根，前者打设的根数为后者的1.8倍。3．材料要求（1）装砂袋应具有良好的透水、透气性，一定的耐腐蚀、抗老化性能，装砂不易漏失，并有足够的抗拉强度，能承受袋内装砂自重和弯曲所产生的拉力。一般多采用聚丙烯编织布或玻璃丝纤维布、黄麻片、再生布等，其技术性能见表7-31。砂袋材料技术性能表7-31砂袋材料渗透性（cm/s）抗拉试验弯曲180°试验标距（cm）伸长率（%）抗拉强度（kPa）弯心直径（cm）伸长率（%）破坏情况聚丙烯编织袋＞1×10-22025.017007.523完整玻璃丝纤维布203.19407.5-未到180°折断黄麻片＞1×10-2205.519207.54完整再生白布2015.54507.510完整（2）砂用中、细砂，含泥量不大于3%。4．工艺及机具设备 袋装砂井施工工艺是先用振动、锤击或静压方式把井管沉入地下，然后向井管中放入预先装好砂料的圆柱形砂袋，最后拔起井管将砂袋充填在孔中形成砂井。亦可先将管沉入土中放入袋子（下部装少量砂或吊重），然后依靠振动锤的振动灌满砂，最后拔出套管。打设机械可采用EHZ-8型袋装砂井打设机，一次能打设两根砂井，其技术性能见表7-32。亦可采用各种导管式的振动打设机械，有履带臂架式、步履臂架式、轨道门架式、吊机导架式等打设机械，其技术性能如表7-33。所有钢管的内径宜略大于砂井直径，以减小施工过程中对地基的扰动。EHZ-8型袋装砂井打设机主要技术性能表7-32项次项目性能1起重机型号W5012直接接地压力（kPa）943间接接地压力（kPa）304振动锤激振力（kN）865激振频率（r/min）9606外形尺寸（cm）长640×宽285×高18507每次打设根数（根）28最大打设深度（m）12.09打设砂井间距（cm）120、140、160、180、20010成孔直径（cm）12.511置入砂袋直径（cm）7.012施工效率（根／台班）66~8013适用土质淤泥、粉质粘土、粘土、砂土、回填土注：需铺设50cm厚砂垫层。各种常用打设机械性能表表7-33打设机械型号行进方式打设动力整机重（t）接地面积（m2）接地压力（kN/m2）打设深度（m）打设效率（m/台班）SSD20型宽履带振动锤34.535.010201500IJB-16步履振动锤15.03.05010~151000门架轨道振动锤18.08.02310~151000履带吊机振动锤--＞1001210005．施工工艺方法要点（1）袋装砂井的施工程序是：定位、整理桩尖（活瓣桩尖或预制混凝土桩尖）→沉入导管、将砂袋放入导管→往管内灌水（减少砂袋与管壁的摩擦力）、拔管。（2）袋装砂井在施工过程中应注意以下几点： 1）定位要准确，砂井要有较好的垂直度，以确保排水距离与理论计算一致；2）袋中装砂宜用风干砂，不宜采用湿砂，避免干燥后，体积减小，造成袋装砂井缩短与排水垫层不搭接等质量事故；3）聚丙烯编织袋，在施工时应避免太阳曝晒老化。砂袋入口处的导管口应装设滚轮，下放砂袋要仔细，防止砂袋破损漏砂；4）施工中要经常检查桩尖与导管口的密封情况，避免管内进泥过多，造成井阻，影响加固深度；5）确定袋装砂井施工长度时，应考虑袋内砂体积减小、袋装砂井在井内的弯曲、超深以及伸入水平排水垫层内的长度等因素，防止砂井全部沉入孔内，造成顶部与排水垫层不连接，影响排水效果。6．质量控制同砂井堆载预压地基质量控制。7-1-7-3塑料排水带堆载预压地墓塑料排水带堆载预压地基，是将带状塑料排水带用插板机将其插入软弱土层中，组成垂直和水平排水体系，然后在地基表面堆载预压（或真空预压），土中孔隙水沿塑料带的沟槽上升溢出地面，从而加速了软弱地基的沉降过程，使地基得到压密加固（图7-31）。图7-31塑料排水带堆载预压法1-塑料排水带；2-土工织物；3-堆载1．特点及适用范围 塑料排水带堆载预压地基的特点是：（1）板单孔过水面积大，排水畅通；（2）质量轻，强度高，耐久性好；其排水沟槽截面不易因受土压力作用而压缩变形；（3）用机械埋设，效率高，运输省，管理简单；特别用于大面积超软弱地基土上进行机械化施工，可缩短地基加固周期；（4）加固效果与袋装砂井相同，承载力可提高70%~100%，经100d，固结度可达到80%；加固费用比袋装砂井节省10%左右。适用范围与砂井堆载预压、袋装砂井堆载预压相同。2．塑料排水带的性能和规格塑料排水带由芯带和滤膜组成。芯带是由聚丙烯和聚乙烯塑料加工而成两面有间隔沟槽的带体，土层中的固结渗流水通过滤膜渗入到沟槽内，并通过沟槽从排水垫层中排出。根据塑料排水带的结构，要求滤网膜渗透性好，与粘土接触后，其渗透系数不低于中粗砂，排水沟槽输水畅通，不因受土压力作用而减小。塑料排水带的结构由所用材料不同，结构型式也各异，主要有图7-32所示几种。图7-32塑料排水带结构型式、构造（a）门型塑料带；（b）梯形槽塑料带；（c）△形槽塑料带；（d）硬透水膜塑料带；（e）无纺布螺栓孔排水带；（f）无纺布柔性排水带；（g）结构构造1-滤膜；2-无纺布；3-螺栓排水孔；4-芯板带芯材料：沟槽型排水带，如图7-32（a）、（b）、（c），多采用聚丙烯或聚乙烯塑料带芯，聚氯乙烯制作的质较软，延伸率大，在土压作用下易变形，使过水截面减小。多孔型带芯如图7-32（d）、（e）、（f），一般用耐腐蚀的涤纶丝无纺布。滤膜材料：一般用耐腐蚀的涤纶衬布，涤纶布不低于60号，含胶量不小于35%，既保证涤纶布泡水后的强度满足要求，又有较好的透水性。排水带的厚度应符合表7-34要求，排水带的性能应符合表7-35要求，国内常用塑料排水带的类型及性能见表7-36。不同型号塑料排水带的厚度表7-34型号ABCD 厚度（mm）＞3.5＞4.0＞4.5＞6塑料排水带的性能表7-35项目单位A型B型C型条件纵向通水量cm3/s≥15≥25≥40侧压力滤膜渗透系数cm/s≥15×10-4≥15×10-4≥15×10-4试件在水中浸泡24h滤膜等效孔径μm＜75＜75＜75以D98计，D为孔径复合体抗拉强度（干态）KN/10cm≥1.0≥1.3≥1.5延伸率10%时滤膜抗拉强度干态N/cm≥15≥25≥30延伸率15%时试件在水中浸泡24h湿态N/cm≥10≥20≥25滤膜重度N/m20.8注：A型排水带适用于插入深度小于15m；B型排水带适用于插入深度小于25m；C型排水带适用于插入深度小于35m。国内常用塑料排水带性能表7-36类型指标项目TJ-1SPB-1Mebra日本大林式Alidrain截面尺寸（mm）100×4100×4100×3.5100×1.6100×7材料带芯聚乙烯、聚丙烯聚抓乙烯聚乙烯聚乙烯聚乙烯或聚丙烯滤膜纯涤纶混合涤纶合成纤维质--纵向沟槽数38383810无固定通道沟槽面积（mm2）152152207112180带芯抗拉强度（N/cm）210170-270-180°弯曲不脆不断不脆不断---滤膜抗拉强度（N/cm）干＞30经42，纬27.2107--饱和25~30经22.7，纬14.5--57耐破度（N/cm）饱和87.752.5--54.9干71.751.0---渗透系数（cm/s）1×10-24.2×10-4-1.2×10-23×10-4塑料排水带的排水性能主要取决于截面周长，而很少受其截面积的影响。塑料排水设计时，把塑料排水带换算成相当直径的砂井，根据两种排水体与周围土接触面积相等的原理，换算直径D。可按下式计算：Dp=α·2（b+δ）/π（7-13）式中b——塑料排水带宽度（mm）；δ——塑料排水带厚度（mm）； α——换算系数，考虑到塑料排水带截面并非圆形，其渗透系数和砂井也有所不同而采取的换算系数，取α=0.75~1.0。3．机具设备主要设备为插带机，基本上可与袋装砂井打设机械共用，只需将圆形导管改为矩形导管。插带机构造如图7-33所示，每次可同时插设塑料排水带两根，其技术性能见表7-37。图7-33IJB-16型步履式插带机1-塑料带及其卷盘；2-振动锤；3-卡盘；4-导架；5-套杆；6-履靴；7-液压支腿；8-动力设备；9-转盘；10-回转轮插带机性能表7-37类型IJB-16型频率（次/min）670工作方式液压步履式行走，电力液压驱动振动下沉液压卡夹紧力（kN）160插板深度（m）10外形尺寸（mm）7600×5300×15000插设间距（m）1.3、1.6总重量（t）15插人速度（m/min）11接地压力（kPa）50拔出速度（m/min）8振动锤功率（kW）30效率（根/h）18左右激振力（kN）80、160亦可用国内常用打设机械，其振动打设工艺、锤击振动力大小，可根据每次打设根数、导管截面大小、入土长度及地基均匀程度确定。对一般均匀软粘土地基，振动锤激振力可参见表7-38选用。振动锤击振力参考值表7-38长度（m）导管直径（cm）振动锤击振力（kN） 单管双管＞10130~146408010~20130~14680120~160＞20-120160~2204．施工工艺方法要点（1）打设塑料排水带的导管有圆形和矩形两种，其管靴也各异，一般采用桩尖与导管分离设置。桩尖主要作用是防止打设塑料带时淤泥进人管内，并对塑料带起锚固作用，避免拔出。桩尖常用形式有圆形、倒梯形和倒梯楔形三种，如图7-34所示。图7-34塑料排水带用桩尖形式（a）混凝土圆形桩尖；（b）倒梯形桩尖；（c）楔形固定桩尖1-混凝土桩尖；2-塑料带固定架；3-塑料带；4-塑料楔（2）塑料排水带打设程序是：定位→将塑料排水带通过导管从管下端穿出→将塑料带与桩尖连接贴紧管下端并对准桩位→打设桩管插人塑料排水带→拔管、剪断塑料排水带。工艺流程如图7-35。 图7-35塑料排水带插带工艺流程（a）准备；（b）插设；（c）上拔；（d）切断移动1-套杆；2-塑料带卷筒；3-钢靴；4-塑料带（3）塑料带在施工过程中应注意以下几点：1）塑料带滤水膜在转盘和打设过程中应避免损坏，防止淤泥进入带芯堵塞输水孔，影响塑料带的排水效果；2）塑料带与桩尖锚旋要牢固，防止拔管时脱离，将塑料带拔出。打设时严格控制间距和深度，如塑料带拔起超过2m以上，应进行补打；3）桩尖平端与导管下端要连接紧密，防止错缝，以免在打设过程中淤泥进入导管，增加对塑料带的阻力，或将塑料带拔出；4）塑料带需接长时，为减小带与导管的阻力，应采用在滤水膜内平搭接的连接方法，搭接长度应在20mm以上，以保证输水畅通和有足够的搭接强度。5．质量控制（1）施工前应检查施工监测措施、沉降、孔隙水压力等原始数据，排水措施，塑料排水带等位置。塑料排水带必须符合表7-35质量要求。（2）堆载施工应检查堆载高度、沉降速度。（3）施工结束后应检查地基土的十字板剪切强度，标贯或静力触探值及要求达到的其他物理力学性能，重要建筑物应作承载力检验。（4）塑料排水带堆载预压地基和排水带质量检验标准如表7-30所示。7-1-7-4真空预压地基 真空预压法是以大气压力作为预压载荷，它是先在需加固的软土地基表面铺设一层透水砂垫层或砂砾层，再在其上覆盖一层不透气的塑料薄膜或橡胶布，四周密封好与大气隔绝，在砂垫层内埋设渗水管道，然后与真空泵连通进行抽气，使透水材料保持较高的真空度，在土的孔隙水中产生负的孔隙水压力，将土中孔隙水和空气逐渐吸出，从而使土体固结（图7-36）。对于渗透系数小的软粘土，为加速孔隙水的排出，也可在加固部位设置砂井、袋装砂井或塑料板等竖向排水系统。图7-36真空预压地基1-砂井；2-砂垫层；3-薄膜；4-抽水、气；5-粘土1．加固机体真空预压在抽气前，薄膜内外均承受一个大气压Pa的作用，抽气后薄膜内气压逐渐下降，薄膜内外形成一个压力差（称为真空度），首先使砂垫层，其次是砂井中的气压降至Pv，使薄膜紧贴砂垫层，由于土体与砂垫层和砂井间的压差，从而发生渗流，使孔隙水沿着砂井或塑料排水带上升而流入砂垫层内，被排出塑料薄膜外；地下水在上升的同时，形成塑料带附近的真空负压，使土内的孔隙水压形成压差，促使土中的孔隙水压力不断下降，有效应力不断增加，从而使土体固结，土体和砂井间的压差，开始时为Pa－Pv，随着抽气时间的增长，压差逐渐变小，最终趋向于零，此时渗流停止，土体固结完成。故真空预压过程，实质为利用大气压差作预压荷载（当膜内外真空度达到600mmHg，相当于堆载5m高的砂卵石），使土体逐渐排水固结的过程。同时，真空预压使地下水位降低，相当于增加一个附加应力，抽气前地下水离地面高h1，抽气后地下水位降至h2，在此高差范围内的土体从浮重度变为湿重度，使土骨架相应增加了水高h1－h2的固结压力作用，使土体产生固结。此外，在饱和土体孔隙中含有少量的封闭气泡，在真空压力下封闭气泡被排出孔隙，因而使土的渗透性加大，固结过程加速。 2．特点及适用范围真空预压法的特点是：（1）不需要大量堆载，可省去加载和卸载工序，节省大量原材料、能源和运输能力，缩短预压时间；（2）真空法所产生的负压使地基土的孔隙水加速排出，可缩短固结时间；同时由于孔隙水排出，渗流速度的增大，地下水位降低，由渗流力和降低水位引起的附加应力也随之增大，提高了加固效果；且负压可通过管路送到任何场地，适应性强；（3）孔隙渗流水的流向及渗流力引起的附加应力均指向被加固土体，土体在加固过程中的侧向变形很小，真空预压可一次加足，地基不会发生剪切破坏而引起地基失稳，可有效缩短总的排水固结时间；（4）适用于超软粘性土以及边坡、码头、岸边等地基稳定性要求较高的工程地基加固，土愈软，加固效果愈明显；（5）所用设备和施工工艺比较简单，无需大量的大型设备，便于大面积使用；（6）无噪声、无振动、无污染，可作到文明施工；（7）技术经济效果显著，根据国内在天津新港区的大面积实践，当真空度达到600mmHg,经60d抽气，不少井区土的固结度都达到80%以上，地面沉降达57cm，同时能耗降低1/3，工期缩短2/3，比一般堆载预压降低造价1/3。真空预压法适于饱和均质粘性土及含薄层砂夹层的粘性土，特别适于新淤填土、超软土地基的加固。但不适于在加固范围内有足够的水源补给的透水土层，以及无法堆载的倾斜地面和施工场地狭窄的工程进行地基处理。3．机具设备真空预压主要设备为真空泵，一般宜用射流真空泵，它由射流箱及离心泵所组成。射流箱规格为φ48mm，效率应大于96kPa，离心泵型号为3BA-9、φ50mm，每个加固区宜设两台泵为宜（每台射流真空泵的控制面积为1000m2）。配套设备有集水罐、真空滤水管、真空管、止回阀、阀门、真空表、聚氯乙烯塑料薄膜等。滤水管采用钢管或塑料管材，应能承受足够的压力而不变形。滤水孔一般采用φ 8~10mm，间距5cm，梅花形布置，管上缠绕3mm铁丝，间距5cm，外包尼龙窗纱布一层，最外面再包一层渗透性好的编织布或土工纤维或棕皮即成。4．工艺流程真空预压法为保证在较短的时间内达到加固效果，一般与竖向排水井联合使用，其工艺布置及流程如图7-37和图7-38。图7-37真空预压工艺流程图7-38真空预压工艺与设备1-袋装砂井；2-膜下管道；3-封闭膜；4-砂垫层；5-真空装置；6-回填沟槽5．施工工艺方法要点（1）真空预压法竖向排水系统设置同砂井（或袋装砂井、塑料排水带）堆载预压法。应先整平场地，设置排水通道，在软基表面铺设砂垫层或在土层中再加设砂井（或埋设袋装砂井、塑料排水带），再设置抽真空装置及膜内外管道。（2）砂垫层中水平分布滤管的埋设，一般宜采用条形或鱼刺形（图7-39），铺设距离要适当，使真空度分布均匀，管上部应覆盖100~200mm厚的砂层。 图7-39真空分布管排列示意图（a）条形排列；（b）鱼刺形排列1-真空压力分布管；2-集水管；3-出膜口（3）砂垫层上密封薄膜，一般采用2~3层聚氯乙烯薄膜，应按先后顺序同时铺设，并在加固区四周，在离基坑线外缘2m开挖深0.8~0.9m的沟槽，将薄膜的周边放入沟槽内，用粘土或粉质粘土回填压实，要求气密性好，密封不漏气，或采用板桩覆水封闭（图7-40），而以膜上全面覆水较好，既密封好又减缓薄膜的老化。图7-40薄膜周边密封方法（a）挖沟折铺；（b）板桩密封；（c）围捻内面夜水密封；（d）板桩墙加沟内覆水1-密封膜；2-填土压实；3-钢板桩；4-覆水（4）当面积较大，宜分区预压，区与区间隔距离以2~6m为佳。（5）做好真空度、地面沉降量、深层沉降、水平位移、孔隙水压力和地下水位的现场测试工作，掌握变化情况，作为检验和评价预压效果的依据。并随时分析，如发现异常，应及时采取措施，以免影响最终加固效果。（6）真空预压结束后，应清除砂槽和腐殖土层，避免在地基内形成水平渗水暗道。 6．质量控制（1）施工前应检查施工监测措施、沉降、孔隙水压力等原始数据，排水设施，砂井（包括袋装砂井）或塑料排水带等位置及真空分布管的距离等。（2）施工中应检查密封膜的密封性能，真空表读数等。泵及膜内真空度应达到96kPa和73kPa以上的技术要求。（3）施工结束后应检查地基土的十字板剪切强度，标贯或静力触探值及要求达到的其他物理力学性能，重要建筑物地基应进行承载力检验。（4）真空预压地基的质量标准如表7-30所示。 7-1-8土工合成材料地基7-1-8-1土工织物地基土工织物地基又称土工聚合物地基、土工合成材料地基，系在软弱地基中或边坡上埋设土工织物作为加筋，使形成弹性复合土体，起到排水、反滤、隔离、加固和补强等方面的作用，以提高土体承载力，减少沉降和增加地基的稳定。图7-41为土工织物加固地基、边坡的几种应用。图7-41土工织物加固的应用（a）排水；（b）稳定路基；（c）稳定边坡或护坡；（d）加固路堤；（e）土坝反滤；（f）加速地基沉降1-土工织物；2-砂垫；3-道渣；4-渗水盲沟；5-软土层；6-填土或填料夯实；7-砂井1．材料要求 土工织物系采用聚酯纤维（涤纶）、聚丙纤维（腈纶）和聚丙烯纤维（丙纶）等高分子化合物（聚合物）经加工后合成。一般用无纺织成的，系将聚合物原料投入经过熔融挤压喷出纺丝，直接平铺成网，然后用粘合剂粘合（化学方法或湿法）、热压粘合（物理方法或干法）或针刺结合（机械方法）等方法将网联结成布。土工织物产品因制造方法和用途不一，其宽度和重量的规格变化甚大，用于岩土工程的宽度由2~18m；重量大于或等于0.1kg/m2；开孔尺寸（等效孔径）为0.05~0.5mm，导水性不论垂直向或水平向，其渗透系数k≥10-2cm/s（相当于中、细砂的渗透系数）；抗拉强度为10~30kN/m（高强度的达30~100kN/m）。2．特点和适用范围土工织物的特点是：质地柔软，重量轻，整体连续性好；施工方便，抗拉强度高，没有显著的方向性，各向强度基本一致；弹性、耐磨、耐腐蚀性、耐久性和抗微生物侵蚀性好，不易霉烂和虫蛀；而且，土工织物具有毛细作用，内部具有大小不等的网眼，有较好的渗透性（水平向1×10-1~1×10-3cm/s）和良好的疏导作用，水可竖向、横向排出。材料为工厂制品，材质易保证，施工简便，造价较低，与砂垫层相比可节省大量砂石材料，节省费用1/3左右。用于加固软弱地基或边坡，作为加筋使形成复合地基，可提高土体强度，承载力增大3~4倍，显著地减少沉降，提高地基稳定性。但土工聚合物存在抗紫外线（老化）能力较低，如埋在土中，不受阳光紫外线照射，则不受影响，可使用40年以上。适用于加固软弱地基，以加速土的固结，提高土体强度；用于公路、铁路路基作加强层，防止路基翻浆、下沉；用于堤岸边坡，可使结构坡角加大，又能充分压实；作挡土墙后的加固，可代替砂井。此外，还可用于河道和海港岸坡的防冲；水库、渠道的防渗以及土石坝、灰坝、尾矿坝与闸基的反滤层和排水层，可取代砂石级配良好的反滤层，达到节约投资、缩短工期、保证安全使用的目的。3．施工工艺方法要点（1）铺设土工织物前，应将基土表面压实、修整平顺均匀，清除杂物、草根，表面凹凸不平的可铺一层砂找平。当作路基铺设，表面应有4%~5%的坡度，以利排水。 （2）铺设应从一端向另一端进行，端部应先铺填，中间后铺填，端部必须精心铺设锚固，铺设松紧应适度，防止绷拉过紧或褶皱，同时需保持连续性、完整性。避免过量拉伸超过其强度和变形的极限而发生破坏、撕裂或局部顶破等。在斜坡上施工，应注意均匀和平整，并保持一定的松紧度；避免石块使其变形超出聚合材料的弹性极限；在护岸工程坡面上铺设时，上坡段土工织物应搭在下坡段土工织物上。（3）土工织物连接一般可采用搭接、缝合、胶合或U形钉钉合等方法（图7-42）。采用搭接时，应有足够的宽（长）度，一般为0.3~0.9m，在坚固和水平的路基，一般为0.3m，在软的和不平的地面，则需0.9m；在搭接处尽量避免受力，以防移动；缝合采用缝合机面对面或折叠缝合，用尼龙或涤纶线，针距7~8mm，缝合处的强度一般可达缝物强度的80%；胶结法是用胶粘剂将两块土工织物胶结在一起，最少搭接长度为100mm，胶结后应停2h以上。其接缝处的强度与土工织物的原强度相同；用U形钉连接是每隔1.0m用一U形钉插入连接，其强度低于缝合法和胶结法。由于搭接和缝合法施工简便，一般多用之。图7-42土工织物连接方法（a）搭接；（b）胶合；（c）、（d）缝合；（e）钉接（4）为防止土工织物在施工中产生顶破、穿刺、擦伤和撕破等，一般在土工织物下面宜设置砾石或碎石垫层，在其上面设置砂卵石护层，其中碎石能承受压应力，土工织物承受拉应力，充分发挥织物的约束作用和抗拉效应，铺设方法同砂、砾石垫层。（5）铺设一次不宜过长，以免下雨渗水难以处理，土工织物铺好后应随即铺设上面砂石材料或土料，避免长时间曝晒和暴露，使材料劣化。（6）土工织物用于作反滤层时应作到连续，不得出现扭曲、折皱和重叠。土工织物上抛石时，应先铺一层30mm厚卵石层，并限制高度在1.5m以内，对于重而带棱角的石料，抛掷高度应不大于50cm。 （7）土工织物上铺垫层时，第一层铺垫厚度应在50cm以下，用推土机铺垫时，应防止刮土板损坏土工织物，在局部不应加过重集中应力。（8）铺设时，应注意端头位置和锚固，在护坡坡顶可使土工织物末端绕在管子上，埋设于坡顶沟槽中，以防土工织物下落；在堤坝，应使土工织物终止在护坡块石之内，避免冲刷时加速坡脚冲刷成坑。（9）对于有水位变化的斜坡，施工时直接堆置于土工织物上的大块石之间的空隙，应填塞或设垫层，以避免水位下降时，上坡中的饱和水因来不及渗出形成显著水位差，使土挤向没有压载空隙，引起土工织物鼓胀而造成损坏。（10）现场施工中发现土工织物受到损坏时，应立即修补好。4．质量控制（1）施工前应对土工织物的物理性能（单位面积的质量、厚度、比重）、强度、延伸率以及土、砂石料等进行检验。土工织物以100m2为一批，每批抽查5%。（2）施工过程中应检查清基、回填料铺设厚度及平整度、土工织物的铺设方向、搭接缝搭接长度或缝接状况、土工织物与结构的连接状况等。（3）施工结束后，应作承载力检验。（4）土工织物地基质量检验标准如表7-39所示。土工织物（土工合成材料）地基质量检验标准表7-39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土工织物（土工合成材料）强度%≤5置于夹具上作拉伸试验（结果与设计标准相比）2土工织物（土工合成材料）延伸率%≤3置于夹具上作拉伸试验（结果与设计标准相比）3地基承载力设计要求按规定方法一般项目1土工织物（土工合成材料）搭接长度mm≥300用钢尺量2土石料有机质含量%≤5焙烧法3层面平整度mm≤20用2m靠尺4每层铺设厚度mm±25水准仪7-1-8-2加劲土地基 加劲土地基系由填土和填土中布置一定量的带状筋体（或称拉筋）以及直立的墙面板3部分组成一个整体的复合结构（图7-43）。这种结构内部存在着墙面土压力、拉筋的拉力、以及填土与拉筋间的摩擦力等相互作用的内力，并维持互相平衡，从而可保证这个复合结构的内部稳定。同时这一复合体又能抵抗拉筋尾部后面填土所产生的侧压力，使整个复合结构保持稳定。图7-43加劲土结构物的剖面示意图1-面板；2-拉筋；3-填料1．加固机理松散土在自重作用下堆放就成为具有天然安息角的斜坡面，但若在填土中分层布置埋设一定数量的水平带状拉筋作加筋处理，则拉筋与土层之间由于土自重而压紧，因而使土和拉筋之间的摩擦充分起作用，在拉筋方向获得和拉筋的抗拉强度相适用的粘聚力，使其成为整体，可阻止土颗粒的移动，其横向变形等于拉筋的伸长变形，一般拉筋的弹性系数比土的变形系数大得多，故侧向变形可忽略不计，因而能使土体保持直立和稳定。2．特点及适用范围 加劲土地基的特点是：土与拉筋共同作用，可充分利用材料性能，使挡墙结构轻型化，其体积仅相当重力式挡墙结构的3%~5%，对地基土的要求较低；加劲土的墙面和拉筋由工厂预制，可实现工厂化生产，加速工程进度，降低施工成本；适应性强，加劲为柔性材料，可以承受地基较大变形，它所容许的沉降比传统的挡墙为大，因而更适合于软弱地基上进行构筑；加劲土用于重力式构筑物，墙面垂直，节省用地面积，有效减少土方量；挡墙面板薄，基础尺寸小，可节省工程投资20%~60%；而且理论上可不受高度限制；用作挡土结构，面板的形式可按需要进行美化设计，有利于美化环境；加劲土复合结构的整体性能好，结构稳定性强，有良好的抗震性能；结构简单，施工方便，除压实机械外，不需配备其他机械，施工迅速，质量易于控制。加劲土适用于山区或城市道路的挡土墙、护坡、路堤、桥台、河坝以及水工结构和工业结构等工程上，图7-44为加劲土的部分应用，此外还可用于处理滑坡。图7-44加劲土的应用（a）常规深基处理方法；（b）加劲土处理方法（不用深基）1-填土；2-矿渣；3-粉土；4-砾石；5-泥灰岩；6-近代冲积层；7-白垩土；8-公路；9-面板；10-拉筋3．加劲土的材料和构造要求（1）拉筋材料 要求抗拉强度高，延伸率小，耐腐蚀和有一定的柔韧性。多采用镀锌带钢（截面5mm×40mm或5mm×60mm）、铝合金钢带和不锈带钢、钢条（Q235钢）、尼龙绳、玻璃纤维和土工织物等。有的地区，就地取材，也有采用竹筋、包装用塑料带、多孔废钢片、钢筋混凝土代用，效果亦好，可满足要求。（2）回填土料宜优先采用一定级配的砾砂土或砂类土，有利于压密和与拉筋间产生良好的摩阻力，也可采用碎石土、黄土、中低液限粘性土等，但不得使用腐殖土、冻土、白垩土及硅藻土等，以及对拉筋有腐蚀性的土。4．构造要求面板一般采用钢筋混凝土预制构件，其厚度不应小于80mm，混凝土强度等级不应低于C18；简易的面板亦可采用半圆形油桶或椭圆形钢管。面板设计应满足坚固、美观、运输方便和安装容易等要求，同时要求能承受拉筋一定距离的内部土引起的局部应力集中。面板的形式有十字形、槽形、六角形、L形、矩形、Z形等，一般多用十字形，其高度和宽度由50~150mm；厚度80~250mm。面板上的拉筋结点，可采用预锚拉环、钢板锚头或留穿筋孔等形式。钢拉环应采用直径不小于10mm的I级钢筋，钢板锚头采用厚度不小于3mm的钢板，露于混凝土外部部分应做防锈处理；土工聚合物与钢拉环的接触面应做隔离处理。十字形面板与拉筋连接多在两侧预留小孔，内插销子，将面板竖向互相连锁起来（图7-45）。面板与拉筋的连接处必须能承受施工设备和面板附近回填土压密时所产生的应力。 图7-45预制混凝土面板的拼装拉筋的锚固长度L，一般由计算确定，但是还要满足L≥0.7H（H—挡土墙高度）的构造要求。5．施工工艺方法要点（1）加筋土工程结构物的施工程序是：基础施工、构件预制→面板安装→填料摊铺、压密和拉筋铺设→地面设施施工。（2）基础开挖时，基槽（坑）底平面尺寸一般应大于基础外缘0.3m，基底应整平夯实。基底必须平整，使面板能够直立。（3）面板可在工厂或附近就地预制。安装可用人工或机械进行。每块板布置有安装的插销和插销孔。拼时由一端向另一端自下而上逐块吊装就位，拼装最下一层面板时，应把半尺寸的和全尺寸的面板相间地、平衡地安装在基础上。安装时单块面板倾斜度一般宜内倾1/150左右，作为填料压实时面板外倾的预留度。为防止填土时面板向内外倾斜而不成一垂直面，宜用夹木螺栓或支斜撑撑住，水平误差用软木条或低强度砂浆调整，水平及倾斜误差应逐块调整，不得将误差累积到最后再进行调整。 （4）拉筋应铺设在已经压实的填土上，并与墙面垂直，拉筋与填土间的空隙，应用砂垫平，以防拉筋断裂。采用钢条作拉筋时，要用螺栓将它与面板连接。钢带或钢筋混凝土带与面板拉环的连接以及钢带、钢筋混凝土带间的连接，可采用电焊、扣环或螺栓连接。聚丙烯土工聚合物带与面板的连接，可将带一端从面板预埋拉环或预留孔中穿过，折回与另一端对齐。聚合物可采用单孔穿过、上下穿过或左右环孔合拼穿过，并绑扎防止抽动（图7-46），但避免土工聚合物带在环（孔）上绑成死结。图7-46聚丙烯土工聚合物带拉筋穿孔法1-上下穿筋；2-左右穿筋；3-单孔穿筋（5）填土的铺设与压实，可与拉筋的安装同时进行，在同一水平层内，前面铺设和绑拉筋，后面即可随填土和进行压密。当拉筋的垂直间距较大时，填土可分层进行。每层填土厚度应根据上下两层拉筋的间距和碾压机具性能确定。一般一次铺设厚度不应小于200mm。压实时一般应先轻后重，但不得使用羊足碾。压实作业应先从拉筋中部开始，并平行墙面板方向逐步驶向尾部，而后再向面板方向进行碾压，严禁平行拉筋方向碾压，直压到最佳密实度为止。土料运输、铺设、碾压离板面不应小于2.0m。在近面板区域内应使用轻型压密机械，如平板式振动器或手扶式振动压路机压实。（6）加劲土挡墙内填土的压实度，距面板1.0m以外，路槽底面以下0~80cm深度，对高速一级公路应≥95%；对二、三、四级公路应≥93%，路槽底面80cm以下深度，对高速一级公路及二、三、四级公路均应大于90%；距面板1.0m以内，全部墙高，对高速一级公路及二、三、四级公路均应≥90%。6．质量控制（1）施工前应对拉筋材料的物理性能（单位面积的质量、厚度、相对密度）、强度、延伸率以及土、砂石料等进行检验。拉筋材料以100m2为一批，每批抽查5%。 （2）施工过程中应检查清基、回填料铺设厚度、拉筋（土工合成材料）的铺设方向、搭接长度或缝接状况，拉筋与结构的连接状况等。（3）施工结束后，应作承载力检验或检测。（4）加劲土地基质量检验标准参照表7-39。 7-1-9局部地基处理7-1-9-1松土坑、古墓、坑穴松土坑、古墓、坑穴处理方法参见表7-40。松土坑、古墓、坑穴处理方法表7-40地基情况处理简图处理方法松土坑在基槽中范围内将坑中松软土挖除，使坑底及四壁均见天然土为止，回填与天然土压缩性相近的材料。当天然土为砂土时，用砂或级配砂石回填；当天然土为较密实的粘性土，用3：7灰土分层回填夯实；天然土为中密可塑的粘性土或新近沉积粘性土，可用1：9或2：8灰土分层回填夯实，每层厚度不大于20cm松土坑在基槽中范围较大，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，加宽部分的宽度可按下述条件确定：当用砂土或砂石回填时，基槽壁边均应按l1：h1＝1：1坡度放宽；用1：9或2：8灰土回填时，基槽每边应按b：h＝0.5：1坡度放宽；用3：7灰土回填时，如坑的长度≤2m，基槽可不放宽，但灰土与槽壁接触处应夯实松土坑范围较大，且长度超过5m时如坑底土质与一般槽底土质相同，可将此部分基础加深，做1：2踏步与两端相接．每步高不大于50cm，长度不小于100cm，如深度较大，用灰土分层回填夯实至坑（槽）底一平 松土坑较深，且大于槽宽或1.5m时按以上要求处理挖到老土，槽底处理完毕后，还应适当考虑加强上部结构的强度，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，加配4φ8~12mm钢筋跨过该松土坑两端各1m，以防产生过大的局部不均匀沉降松土坑下水位较高时当地下水位较高，坑内无法夯实时，可将坑（槽）中软弱的松土挖去后，再用砂土、砂石或混凝土代替灰土回填如坑底在地下水位以下时．回填前先用粗砂与碎石（比例为1：3）分层回填夯实；地下水位以上用3：7灰土回填夯实至要求高度基础下有古墓、地下坑穴1．墓穴中填充物如已恢复原状结构的可不处理2．墓穴中填充物如为松土，应将松土杂物挖出，分层回填素土或3：7灰土夯实到土的密度达到规定要求3．如古墓中有文物，应及时报主管部门或当地政府处理（下同） 基础下压缩土层范围内有古墓、地下坑穴1．墓坑开挖时，应沿坑边四周每边加宽50cm，加宽深入到自然地面下50cm，重要建筑物应将开挖范围扩大，沿四周每边加宽50cm；开挖深度：当墓坑深度小于基础压缩土层深度，仅挖到坑底；如墓坑深度大于基层压缩土层深度，开挖深度应不小于基础压缩土层深度2．墓坑和坑穴用3：7灰土回填夯实；回填前应先打2~3遍底夯，回填土料宜选用粉质粘土分层回填，每层厚20~30cm，每层夯实后用环刀逐点取样检查，土的密度应不小于1.55t/m3基础外有古墓、地下坑穴1．将墓室、墓道内全部充填物清除，对侧壁和底部清理面要切入原土150mm左右，然后分别以纯素土或3：7灰土分层回填夯实2．墓室、坑穴位于墓坑平面轮廓外时，如l/h＞1.5，则可不作专门处理7-1-9-2土井、砖井、废矿井土井、砖井、废矿井处理方法参见表7-41。土井、砖井、废矿井处理方法表7-41井的部位处理简图处理方法土井、砖井在室外，距墓础边缘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土井、砖井在室内基础附近 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。砖并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土井、砖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、粗砂及块石、卵石或碎砖回填至水位以上50cm，然后再按上述方法处理；当井内已填有土，但不密实，且挖除困难时，可在部分拆除后的砖石井圈上加钢筋混凝土盖封口，上面用素土或2：8灰土分层回填、夯实至槽底土井、砖井在房屋转角处，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。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。当基础压在井上部分较多，用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土井、砖井已淤填，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桩处理；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，但要求盖板到基底的高差h＞d 废矿井在基础下存在采矿废井，基础部分或全部压在废矿井上废矿井处理可用以下3种方法：（1）瓶井法：将井口挖成倒圆台形的瓶塞状，通过计算可得出a和h，将井口上部的载荷分布到井壁四周。瓶塞用毛石混凝土浇筑而成或用3：7灰土分层夯成，应视井口的大小及计算而定，较大的井口还应配筋；（2）过梁法：遇到建筑物轴线通过井口，在上部做钢筋混凝土过梁跨过井口，但应有适当的支承长度a；（3）换填法：井深在3~5m可直接采用换填的方法，将井内的松土全部挖去，用3：7灰土分层夯实至设计基底标高7-1-9-3软硬地基1．局部软硬地基的处理方法参见表7-42。局部软硬地基的处理方法表7-42地基情况处理简图处理方法基础下局部遇基岩、旧墙基、大孤石、老灰土或圬工构筑物尽可能挖去，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；或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，使软硬部分可起到调整地基变形作用，避免裂缝 基础一部分落于基岩或硬土层上，一部分落于软弱土层上，基岩表面坡度较大在软土层上采用现场钻孔灌筑桩至基岩；或在软土部位作混凝土或砌块石支承墙（或支墩）至基岩；或将基础以下基岩凿去30~50cm深，填以中粗砂或土砂混合物作软性褥垫，使之能调整岩土交界部位地基的相对变形，避免应力集中出现裂缝；或采取加强基础和上部结构的刚度，来克服软硬地基的不均匀变形基础落于厚度不一的软土层上，下部有倾斜较大的岩层如建（构）筑物处于稳定的单向倾斜的岩层上，基底离岩面不小于300mm，且岩层表面坡度及上部结构类型符合表7-43的要求时，此种地基的不均匀变形较小，可不作变形验算，也可不进行地基处理。为了防止建（构）筑物倾斜，可在软土层采用现场钻孔灌筑钢筋混凝土短桩直至基岩，或在基础底板下作砂石垫层处理，使应力扩散，减低地基变形；亦可调整基础的底宽和埋深，如将条形基础沿基岩倾斜方向分阶段加深，做成阶梯形基础，使其下部土层厚度基本一致，以使沉降均匀如建筑物下外基岩呈八字形倾斜，地基变形将为两侧大，中间小，建（物）筑物较易在两个倾斜面交界部位出现开裂，此时在倾斜面交界处，建（构）筑物还宜设沉降缝分开 基础一部分落于原土层上，一部分落于回填土地基上在填土部位用现场钻孔灌筑桩或钻孔爆扩桩直至原土层，使该部位上部荷载直接传至原土层，以避免地基的不均匀沉降2．下卧基岩表面允许坡度值参见表7-43。下卧基岩表面允许坡度值表7-43上覆土层的承载力标准值fk（kPa）四层和四层以下的砌体承重结构，三层和三层以下的框架结构具有15t和15t以下吊车的一般单层排架结构带墙的边柱和山墙无墙的中柱≥150≤15%≤15%≤30%≥200≤25%≤30%≤50%≥300≤40%≤50%≤70%注：本表适用于建筑地基处于稳定状态，基岩坡面为单向倾斜，且基岩表面距基础底面的土层厚度大于0.3m时。 7-2桩基工程7-2-1桩的分类1．按承载性状分类（1）摩擦型桩：摩擦桩，指桩顶荷载全部或主要由桩侧阻力承担的桩；根据桩侧阻力承担荷载的份额，摩擦桩又分为纯摩擦桩和端承摩擦桩。（2）端承型桩：端承桩，指桩顶荷载全部或主要由桩端阻力承担的桩；根据桩端阻力承担荷载的份额，端承桩又分为纯端承桩和摩擦端承桩。（3）复合受荷载桩，承受竖向、水平荷载均较大的桩。2．按成桩方法与工艺分类（1）非挤土桩，如干作业法桩、泥浆护壁法桩、套管护壁法桩、人工挖孔桩；（2）部分挤土桩，如部分挤土灌筑桩，预钻孔打入式预制桩、打入式开口钢管桩，H型钢桩，螺旋成孔桩等；（3）挤土桩，如挤土灌筑桩、挤土预制混凝土桩（打入式桩、振入式桩、压入式桩）。 7-2-3桩基施工机械设备的选用7-2-3-1桩锤的选用桩锤有落锤、汽锤、柴油锤、振动锤等，其使用条件和适用范围可参考表7-45。桩锤目前多采用柴油锤，锤重可根据工程地质条件、桩的类型、结构、密集程度及现场施工条件参照表7-46选用。桩锤适用范围参考表表7-45桩锤种类优缺点适用范围落锤（用人力或卷扬机拉起桩锤，然后自由下落，利用锤重夯击桩顶使桩入土）构造简单，使用方便，冲击力大，能随意调整落距，但锤击速度慢（每分钟约6~20次），效率较低1．适于打细长尺寸的混凝土桩2．在一般土层及粘土、含有砾石的土层中均可使用单动汽锤（利用蒸汽或压缩空气的压力将锤头上举，然后自由下落冲击桩顶）结构简单，落距小，对设备和桩头不易损坏，打桩速度及冲击力较落锤大，效率较高1．适于打各种桩2．最适于套管法打就地灌筑混凝土桩双动汽锤（利用蒸汽或压缩空气的压力将锤头上举及下冲，增加夯击能量）冲击次数多，冲击力大，工作效率高，但设备笨重，移动较困难1．适于打各种桩，并可用于打斜桩2．使用压缩空气时，可用于水下打桩3．可用于拔桩，吊锤打桩柴油桩锤（利用燃油爆炸，推动活塞，引起锤头跳动夯击桩顶）附有桩架、动力等设备，不需要外部能源，机架轻，移动便利，打桩快，燃料消耗少；但桩架高度低，遇硬土或软土不宜使用1．最适于打钢板桩、木桩2．在软弱地基打12m以下的混凝土桩振动桩锤（利用偏心轮引起激振，通过刚性联结的桩帽传到桩上）沉桩速度快，适用性强，施工操作简易安全，能打各种桩，并能帮助卷扬机拔桩；但不适于打斜桩1．适于打钢板桩、钢管桩、长度在15m以内的打入式灌筑桩2．适于粉质粘土、松散砂土、黄土和软土，不宜用于岩石、砾石和密实的粘性土地基射水沉桩（利用水压力冲刷桩尖处土层，再配以锤击沉桩）能用于坚硬土层，打桩效率高，桩不易损坏；但设备较多，当附近有建筑物时，水流易使建筑物沉陷；不能用于打斜桩1．常用锤击法联合使用适于打大截面混凝土空心管桩2．可用于多种土层，而以砂土、砂砾土或其他坚硬的土层最适宜3．不能用于粗卵石、极坚硬的粘土层或厚度超过0.5m的泥炭层静力压桩1．适于软土地基及打桩振动影响邻近建筑物或设备的情况2．可压截面40cm× （系利用静力压桩机或利用桩架自重及附属设备的重量，通过卷扬机的牵引传至桩顶，将桩逐节压入土中）压桩无振动，对周围无干扰；不需打桩设备；桩配筋简单，短桩可接，便于运输，节约钢材；但不能适应多种土的情况，如利用桩架压桩，需要搭架设备，自重大，运输安装不便40cm以下的钢筋混凝土空心管桩、实心桩锤重选择表表7-46锤型柴油锤（t）2.02.53.54.56.07.2锤的动力性能冲击部分重（t）2.02.53.54.56.07.2总重（t）4.56.57.29.615.018.0冲击力（kN）20002000~25012500~4004000~50005000~70007000~10000常用冲程（m）1.8~2.31.8~2.31.8~2.31.8~2.31.8~2.31.8~2.3适用的桩规格预制方桩、预应力管桩的边长或直径（cm）25~3535~4040~4545~5050~5555~60钢管桩直径（cm）φ40φ40φ40φ60φ90φ90~φ100持力层粘性土粉土一般进入深度（m）1~21.5~2.52~32.5~3.53~43~5静力触探比贯入阻力ps平均值（MPa）345＞5＞5＞5持力层砂土一般进入深度（m）0.5~10.5~1.51~21.5~2.52~32.5~3.5标准贯入击数N（未修正）15~2520~3030~4040~4545~5050锤的常用控制贯入度（cm/10击）-2~3-3~54~8-设计单桩极限承载力（kN）400~1200800~16002500~40003000~50005000~70007000~10000注：1．本表仅供选锤用；2．本表适用于20~60m长预制钢筋混凝土桩及40~60m长钢管桩，且桩尖进入硬土层有一定深度。7-2-3-2常用桩锤的技术性能1．柴油锤柴油锤又分导杆式和筒式两类，其中以筒式柴油锤使用较多，它是一种气缸固定活塞上下往复运动冲击的柴油锤，其特点是柴油在喷射时不雾化，只有被活塞冲击才雾化，其结构合理，有较大的锤击能力，工作效率高，还能打斜桩。国产常用导杆式和筒式柴油锤的技术性能见表7-47和表7-48。此外我国还从国外引进一批筒式柴油锤，以日本和德国生产的为主，如表7-49和表7-50所示。导杆式柴油锤的技术性能表7-47项目桩锤型号D1-600D1-1200D1-1800锤击部分重量（kg）60012001800锤击部分最大行程（mm）187018002100 锤击次数（次/min）50~7055~6045~50最大锤击能量（kN·m）11.221.637.8气缸直径（mm）200250290耗油量（L/h）3.15.56.9燃油箱容量（L）1111.522桩的最大长度（m）8912桩的最大直径（mm）300350400卷扬机：起重量（t）1.51.53.0电机型号JZ21-6JZ21-6JZ22-6电机功率（kW）557.5电机转速（r/min）915915920外形尺寸（m）长×宽×高4.34×3.90×11.45.4×4.2×12.457.5×5.6×17.5全机总重（t）6.77.513.9筒式柴油锤的技术性能表7-48国外筒式柴油锤的技术性能表7-49 注：1．表中，日本神户制钢所型号系列中带A者，石川岛建机型号系列中带C者均为减烟型柴油锤。2．神户制钢所型号系列中的KB型表示斜打型桩锤。3．德尔马克公司生产的如D25-32/33型，在打45°斜桩时，桩锤长度要加长1m，其总重量也相应增加。4．表中带C字母的表示减烟型柴油锤，带B字母的表示斜打型柴油锤；带*的表示水上型，其余均为陆上型。 日本三菱重工业株式会社筒式柴油锤的技术性能表7-50 注：1．表中，日本神户制钢所型号系列中带A者，石川岛建机型号系列中带C者均为减烟型柴油锤。2．神户制钢所型号系列中的KB型表示斜打型桩锤。3．德尔马克公司生产的如D25-32/33型，在打45°斜桩时，桩锤长度要加长1m，其总重量也相应增加。4．表中带C字母的表示减烟型柴油锤，带B字母的表示斜打型柴油锤；带*的表示水上型，其余均为陆上型。 2．汽锤汽锤是以饱和蒸汽为动力，使锤体上下运动冲击桩头进行沉桩。具有结构简单，动力大，工作可靠，能打各种桩等特点，但需配备锅炉，移动较麻烦，目前已很少应用。汽锤有单作用、双作用两类，双作用汽锤的技术性能如表7-51所示。双作用蒸汽锤的技术性能表7-51性能指标型号CCCM-703C-35C-32CCCM-742ABP-28C-231总锤重（kg）296837674095445065504450冲击部分重量（kg）680614655113014501130冲程（mm）406450525508500508冲击能（N·m）90601083015880181702500018000冲击次数（次/min）123135125105120105需压缩空气（m3/min）12.7412.7517173017锤的外形尺寸（高）249123752390268931902765（mm）（长）560650632660650660（宽）71071080081010038103．振动锤振动锤有三种型式，即刚性振动锤、柔性振动锤和振动冲击锤，其中以刚性振动锤应用最多，效果最好。其常用技术性能如表7-52所示。振动锤具有沉桩、拔桩两种作用，在桩基施工中应用较多，多与桩架配套使用，亦可不用桩架，起重机吊起即可工作，沉桩不伤桩头，无有害气体。电动振动锤的技术性能表7-52型号电机功率（kW）偏心力矩（N·m）偏心轴转速（r/min）激振力（kN）空载振幅（＞mm）容许拔桩力（＜kN）桩锤全高（≤mm）桩锤振动重力（≤kN）导向中心距（mm）DZ151550~166600~150067~12530.60160022.00330DZ3030100~375500~1500104~25130.80200030.00330DZ4040133~500500~1500139~33541.00230036.00330DZ6060200~750500~1500209~50341.60270050.00330D29090500~2400400~1100429~697552.40340070.00330DZ120120700~2800400~1100501~82883.00380090.00600DZ1501501000~3600400~1100644~94783.004200110.00600DZF40Y400~3180-14.5~25.613.51.00310034.00-注：桩锤全高不包括夹桩器和钢丝绳悬挂式隔振装里；桩锤重量不包括夹桩器和配重。 7-2-3-3桩架选用桩架为打桩的专用起重和导向设备，其作用主要是起吊桩锤和桩或料斗、插桩，给桩导向，控制和调整沉桩位置及倾斜度，以及行走和回转方式移动桩位。按行走方式的不同，桩架可分为滚动式、轨道式、履带式、步履式、悬挂式等（图7-47和图7-48、图7-49）。桩架的选用主要根据所选定的桩锤的形式、质量和尺寸；桩的材料、材质、截面形式与尺寸、桩长和桩的连接方式；桩的种类、桩数、桩的布置方式；作业空间、打入位置；以及打桩的连续程度与工期要求等而定。图7-47轨道式打桩架1-顶部滑轮组；2-立柱；3-锤和桩起吊用钢丝绳；4-斜撑；5-吊锤和桩用卷扬机；6-操作室；7-配重；8-底盘；9-轨道 图7-48步履式打桩架1-顶部滑轮组；2-立柱；3-锤和桩起吊用钢丝绳；4-斜撑；5-吊锤和桩用卷扬机；6-操作室；7-配重；8-步履式底盘图7-49悬挂式履带打桩架 1-顶部滑轮组；2-锤和桩起吊用钢丝绳；3-立柱；4-履带式起重机桩架主要由底盘、导杆、斜杆、滑轮组和动力设备等组成。桩架的高度可按桩长需要分节组装，每节长3~4m。桩架的高度一般等于桩长＋滑轮组高＋桩锤长度＋桩帽高度＋起锤移位高度（取1~2m）。桩架的种类很多，应用较广的为万能桩架、履带式桩架和步履桩架，其常用型号及技术性能见表7-53、表7-54、表7-55、表7-56和表7-57。国产万能轨道式打桩架表7-53型号项目J-40ZJAZDJG40/4D-12DJG25JZ-40适应最大柴油锤型号D25，D25/32K25，K35，K45D1-1800D2-40D2-35D2-25/32D2-25D25D40适应最大振动沉拔桩锤型号DZ1-8000VM4-10000DZ-40AD2-40ADZ60DZ90沉桩最大长度（m）15121420181820沉桩最大直径（mm）预制桩400×400250×250500×500400×400沉管灌筑桩d273~d325325（桩管长21.7m）400沉桩时回转半径（m）4.122.833.0沉桩时最大加压力（kN）508080最大拔桩力（kN）300250250起重能力（kN）303092电动机功率（kW）287.530导杆允许前倾最大角度（°）55555导杆允许后倾最大角度（°）5518.518.55上平台回转角度（°）360360360360上平台回转速度（r/min）0.40.380.340.30.30.34桩架行走速度（m/min）3.57.83,54.84.83轮距（mm）400032004000440044004000打桩架总重量（kg）320004700044500330003300033800外形尺寸（长×宽×高）（m）9.5×4.5×23.26.8×4.4×17.314×7.3×38.6注：J-40、ZJA型由北京桩工机械厂生产；ZDJG40/4由连云港机械厂生产；D12型由天津搅拌机厂生产；DJG25、JZ40型由建筑机械综合所生产。国产DZ系列万能轨道式打桩架表7-54型号项目ZJ40JZJ601DJ20JDJ25J沉桩最大深度（m）18252025沉桩最大直径（mm）400500400500最大加压力（kN）120200100160 最大拔桩力（kN）150250200300配用振动锤最大功率（kW）40604060导杆允许前倾最大角度（°）10101010导杆允许后倾最大角度（°）5555主卷扬机最大牵引力（kN）30503050主卷扬机功率（kW）1118.51117移架卷扬机最大牵引力（kN）15201515移架卷扬机功率（kW）5.55.54.54.5斜撑减速器最大轴向力（kN）20302020斜撑减速器功率（kW）2×12×2.22×12×1外形尺寸（长×宽×高）（m）11×10×2411×12×309.6×10×2510×10×50重量（不包括锤）（kg）18000265001750020000注：ZJ401、Z160J型由瑞安建机厂生产；DJ20J、DZ25J型由振中工程机械厂生产。悬挂式履带桩架的技术性能表7-55型号项目DJU18DJU25DJU40DJU60DJU100适应最大柴油锤型号D18D25D40D60D100导杆长度（mm）2124273333锤轨中心距（mm）330330330600330/600600330/600导杆倾斜范围前倾（°）55555后倾（°）18.518.518.5--导杆水平调整范围（mm）200200200200200桩架负荷能力（kN）≥100≥160≥240≥300≥500桩架行走速度（km/h）≤0.5≤0.5≤0.5≤0.5≤0.5上平台回转速度（r/min）＜1＜1＜1＜1＜1履带运输时全宽（mm）≤3300≤3300≤3300≤3300≤3300履带工作时外扩后宽（mm）--396039603960接地比压（MPa）＜0.098＜0.098＜0.120＜0.120＜0.120发动机功率（kW）60~7597~120134~179134~179134~179桩架作业时总重量（kg）40000500006000080000100000步履式桩架主要技术性能表7-56型号基本参数与尺寸项目与单位DJB12DJB18DJB25DJB40DJB60*DJB100适用最大柴油锤型号1218254060100导杆长度A（m）182124273340锤导轨中心口距（mm）330330330330600330/600600330/600导杆倾斜范围前倾（°）555555后倾（°）18.518.518.518.5--上平台回转角度（°）≥120≥120120360360360 桩架负荷能力（kN）≥60≥100≥160≥240≥300≥500桩架行走速度（km/h）≥0.5≤0.5≥0.5≤0.5≤0.5≤0.5上平台回转速度（r/min）＜1＜1＜1＜1＜1＜1履板轨距C（mm）300038004400440060006000履板长度X（mm）60006000800080001000010000接地比压（MPa）＜0.098＜0.098＜0.120＜0.120＜0.120＜0.120桩架总重量（kg）≤14000≤24000≤36000≤48000≤70000≤120000注：*为建议值。振动锤用DJ型打桩架技术性能表7-57项目DJ20J型DJ25J型DJB25型DJB60型沉桩最大深度（m）20252026沉桩最大直径（m）400500500600最大加压力（kN）100160--最大拔桩力（kN）200300250350配用振动锤最大功率（kW）4060立柱允许前倾最大角度（°）101059立柱允许后倾最大角度（°）5553主卷扬机最大牵引力（kN）3050--主卷扬机功率（kW）1117--外形尺寸（长×宽×高）（m）9.6×10×2510×10×309.8×7.0×24.513.5×6.1×35重量（不包括锤）（t）17.5203060注：DJ20J、DJ25J型由浙江振中机械厂生产；DJB25、DJB60型由甘肃兰州建筑通用机械总厂生产。7-2-3-4常用灌筑桩钻孔机械按成孔方法不同分为冲击式钻孔机、冲抓锥成孔机、螺栓钻孔机、转盘式（回转式）钻机）、潜水钻机等，常用灌筑桩钻孔机械型号及技术性能见表7-58~表7-62。国产常用冲击钻机技术性能表7-58型号性能指标SPC300HGJC-40HGJD-1500YKC-31CZ-22CZ-30KCL-100钻孔最大直径（mm）7007002000（土层）1500（岩层）150080012001000钻孔最大深度（m）808050120150180150冲击行程（mm）500，650500，650100~1000600~1000350~1000500~1000350~1000冲击频率（次/min）25，50，7220~720~3029，30，3140，45，5040，45，5040，45，50冲击钻重量（kg）--2940-150025001500卷筒提升力（kN）303039.255203020驱动动力功率（kW）1181186360224030 钻机重量（kg）150001500020500-6850136706100生产单位天津探机厂张家口探机厂洛阳矿机厂太原矿机厂冲抓锥成孔机的规格与技术性能表7-59性能指标型号A-3型A-5型成孔直径（mm）480~600450~600最大成孔深度（m）1010抓锥长度（mm）22562365抓片张开直径（mm）450430抓片数（个）44提升速度（m/min）1518卷扬机起重（t）2.02.5平均工效（孔/台班）5~6（深5~8）5~6（深5~8）适应土质条件粘土夹石或砂卵石类土-螺旋钻孔机规格与技术性能表7-60项目LZ型长螺旋钻KL600型螺旋钻机BZ-1型短螺旋钻ZKL400（ZKL600）钻孔机BQZ型步履式钻孔机DZ型步履式钻孔机钻孔最大直径（mm）300、600400、500300~800400（600）4001000~1500钻孔最大深度（m）1515、158、11、812~16830钻杆长度（m）-18.3、18.8-229-钻头转速（r/min）63~1165045808538.5钻进速度（m/min）1.0-3.1-10.2电机功率（kw）4050、554030~552222外形尺寸（m）（长×宽×高）----8×4×12.56×4.1×16 常用国产转盘式循环钻机技术性能表7-61型号技术性能GPS-15SPJT-300SPC-500QJ250ZJ150-1G-4BRM-1BRM-4GJD-1500红星-400XF-3GJC-400HF钻孔直径（mm）800~150500500~350250015001000125030001500~200015001000~1500钻孔深度（m）5030060010070~1005040~6040~100505040转盘扭矩（kN·m）17.717.7-68.63.5~19.5203.3~12.115~8039.240.014.0转盘转速（r/min）13~4240~12842~20312~4022~12010~809~526~356.3~30.61220~47钻孔方式泵吸反循环正反循环正循环正反循环正反循环正反循环正反循环正反循环正反循环冲击钻进正反循环正反循环加压进给方式---自重自重-配重配重-自重-驱动功率（kW）30407595552022756340116重量（kg）150001100025000130001000-92003200020500700015000潜水钻机的规格、型号及技术性能表7-62技术性能指标型号KQ-800GZQ-800KQ-1250AGZQ-1250AKQ-1500GZQ-1500KQ-2000钻孔深度（m）80508050805080钻孔直径（mm）450~800800450~12501250800~15001500800~2000主轴转速（r/min）200200454538.538.521.3最大扭矩（kN·m）1.901.074.604.766.875.5713.72潜水电机功率（kW）22222222372244潜水电机转速（r/min）960960960960960960960钻进速度（m/min）0.3~1.00.3~1.00.3~1.00.16~0.200.06~0.160.020.03~0.10整机外形尺寸长度（mm）4306430056005350685053007500宽度（mm）3260223031002220320030004000高度（mm）702064508742874210500835011000主机重量（t）0.550.550.700.701.001.001.90整机重量（t）7.284.6010.467.5015.4315.4020.18注：GZQ型由河北新河钻机厂生产。 7-2-4打（沉）入式预制桩施工7-2-4-1桩的制作、运输和堆放1．制作程序现场制作场地压实、整平→场地地坪作三七灰土或浇筑混凝土→支模→绑扎钢筋骨架、安设吊环→浇筑混凝土→养护至30%强度拆模→支间隔端头模板、刷隔离剂、绑钢筋→浇筑间隔桩混凝土→同法间隔重叠制作第二层桩→养护至70%强度起吊→达100%强度后运输、堆放。2．制作方法（1）混凝土预制桩可在工厂或施工现场预制。现场预制多采用工具式木模板或钢模板，支在坚实平整的地坪上，模板应平整牢靠，尺寸准确。用间隔重叠法生产，桩头部分使用钢模堵头板，并与两侧模板相互垂直，桩与桩间用塑料薄膜、油毡、水泥袋纸或刷废机油、滑石粉隔离剂隔开，邻桩与上层桩的混凝土须待邻桩或下层桩的混凝土达到设计强度的30%以后进行，重叠层数一般不宜超过四层。混凝土空心管桩采用成套钢管模胎在工厂用离心法制成。（2）长桩可分节制作，单节长度应满足桩架的有效高度、制作场地条件、运输与装卸能力等方面的要求，并应避免在桩尖接近硬持力层或桩尖处于硬持力层中接桩。（3）桩中的钢筋应严格保证位置的正确，桩尖应对准纵轴线，钢筋骨架主筋连接宜采用对焊或电弧焊，主筋接头配置在同一截面内的数量不得超过50%；相邻两根主筋接头截面的距离应不大于35dg（dg 为主筋直径），且不小于500mm。桩顶1m范围内不应有接头。桩顶钢筋网的位置要准确，纵向钢筋顶部保护层不应过厚，钢筋网格的距离应正确，以防锤击时打碎桩头，同时桩顶面和接头端面应平整，桩顶平面与桩纵轴线倾斜不应大于3mm。（4）混凝土强度等级应不低于C30，粗骨料用5~40mm碎石或卵石，用机械拌制混凝土，坍落度不大于6cm，混凝土浇筑应由桩顶向桩尖方向连续浇筑，不得中断，并应防止另一端的砂浆积聚过多，并用振捣器仔细捣实。接桩的接头处要平整，使上下桩能互相贴合对准。浇筑完毕应护盖洒水养护不少于7d，如用蒸汽养护，在蒸养后，尚应适当自然养护，30d方可使用。3．起吊、运输和堆放当桩的混凝土达到设计强度标准值的70%后方可起吊，吊点应系于设计规定之处，如无吊环，可按图7-50所示位置设置吊点起吊。在吊索与桩间应加衬垫，起吊应平稳提升，采取措施保护桩身质量，防止撞击和受振动。图7-50预制桩吊点位置（a）、（b）一点吊法；（c）二点吊法；（d）三点吊法；（e）四点吊法； （f）预应力管桩一点吊法；（g）预应力管桩两点吊法桩运输时的强度应达到设计强度标准值的100%。长桩运输可采用平板拖车、平台挂车或汽车后挂小炮车运输；短桩运输亦可采用载重汽车，现场运距较近，亦可采用轻轨平板车运输。装载时桩支承应按设计吊钩位置或接近设计吊钩位置叠放平稳并垫实，支撑或绑扎牢固，以防运输中晃动或滑动；长桩采用挂车或炮车运输时，桩不宜设活动支座，行车应平稳，并掌握好行驶速度，防止任何碰撞和冲击。严禁在现场以直接拖拉桩体方式代替装车运输。堆放场地应平整坚实，排水良好。桩应按规格、桩号分层叠置，支承点应设在吊点或近旁处保持在同一横断平面上，各层垫木应上下对齐，并支承平稳，堆放层数不宜超过4层。运到打桩位置堆放，应布置在打桩架附设的起重钩工作半径范围内，并考虑到起吊方向．避免转向。7-2-4-2打（沉）桩方法1．施工准备（1）整平场地，清除桩基范围内的高空、地面、地下障碍物；架空高压线距打桩架不得小于10m；修设桩机进出、行走道路，做好排水措施。（2）按图纸布置进行测量放线，定出桩基轴线，先定出中心，再引出两侧，并将桩的准确位置测设到地面，每一个桩位打一个小木桩；并测出每个桩位的实际标高，场地外设2~3个水准点，以便随时检查之用。（3）检查桩的质量，将需用的桩按平面布置图堆放在打桩机附近，不合格的桩不能运至打桩现场。（4）检查打桩机设备及起重工具；铺设水电管网，进行设备架立组装和试打桩。在桩架上设置标尺或在桩的侧面画上标尺，以便能观测桩身入土深度。（5）打桩场地建（构）筑物有防震要求时，应采取必要的防护措施。（6）学习、熟悉桩基施工图纸，并进行会审；做好技术交底，特别是地质情况、设计要求、操作规程和安全措施的交底。（7）准备好桩基工程沉桩记录和隐蔽工程验收记录表格，并安排好记录和监理人员等。2．打（沉）桩程序 （1）根据地基土质情况，桩基平面布置，桩的尺寸、密集程度、深度，桩移动方便以及施工现场实际情况等因素确定，图7-51（a）、（b）、（c）、（d）为几种打桩顺序对土体的挤密情况。当基坑不大时，打桩应逐排打设或从中间开始分头向周边或两边进行。图7-51打桩顺序和土体挤密情况（a）逐排单向打设；（b）两侧向中心打设；（c）中部向两侧打设；（d）分段相对打设；（e）逐排打设；（f）自中部向边沿打设；（g）分段打设1-打设方向；2-土的挤密情况；3-沉降量大；4-沉降量小 对于密集群桩，自中间向两个方向或向四周对称施打，当一侧毗邻建筑物时，由毗邻建筑物处向另一方向施打。当基坑较大时，应将基坑分为数段，而后在各段范围内分别进行（图7-51e、f、g），但打桩应避免自外向内，或从周边向中间进行，以避免中间土体被挤密，桩难以打入，或虽勉强打入，但使邻桩侧移或上冒。（2）对基础标高不一的桩，宜先深后浅，对不同规格的桩，宜先大后小，先长后短，可使土层挤密均匀，以防止位移或偏斜；在粉质粘土及粘土地区，应避免按着一个方向进行，使土体一边挤压，造成入土深度不一，土体挤密程度不均，导致不均匀沉降。若桩距大于或等于4倍桩直径，则与打桩顺序无关。3．吊桩定位打桩前，按设计要求进行桩定位放线，确定桩位，每根桩中心钉一小桩，并设置油漆标志；桩的吊立定位，一般利用桩架附设的起重钩借桩机上卷扬机吊桩就位，或配一台履带式起重机送桩就位，并用桩架上夹具或落下桩锤借桩帽固定位置。4．打（沉）桩方法（1）打桩方法有锤击法、振动法及静力压桩法等，以锤击法应用最普遍。打桩时，应用导板夹具，或桩箍将桩嵌固在桩架两导柱中，桩位置及垂直度经校正后，始可将锤连同桩帽压在桩顶，开始沉桩。桩锤、桩帽与桩身中心线要一致，桩顶不平，应用厚纸板垫平或用环氧树脂砂浆补抹平整。（2）开始沉桩应起锤轻压并轻击数锤，观察桩身、桩架、桩锤等垂直一致，始可转入正常。桩插入时的垂直度偏差不得超过0.5%。（3）打桩应用适合桩头尺寸之桩帽和弹性垫层，以缓和打桩的冲击。桩帽用钢板制成，并用硬木或绳垫承托。落锤或打桩机垫木亦可用“尼龙6”浇铸件（规格φ260mm×170mm，重10kg），既经济又耐用，一个尼龙桩垫可打600根桩而不损坏。桩帽与桩周围的间隙应为5~10mm。桩帽与桩接触表面须平整，桩锤、桩帽与桩身应在同一直线上，以免沉桩产生偏移。桩锤本身带帽者，则只在桩顶护以绳垫、尼龙垫或木块。（4）当桩顶标高较低，须送桩入土时，应用钢制送桩（图7-52）放于桩头上，锤击送桩将桩送入土中。 振动沉桩与锤击沉桩法基本相同，是用振动箱代替桩锤，将桩头套入振动箱连固的桩帽上或用液压夹桩器夹紧，便可按照锤击法启动振动箱进行沉桩至设计要求的深度。图7-52钢送桩构造（a）钢轨送桩；（a）钢板送桩1-钢轨；2-15mm厚钢板箍；3-硬木垫；4-连接螺栓5．接桩形式和方法混凝土预制长桩，受运输条件和打（沉）桩架高度限制，一般分成数节制作，分节打入，在现场接桩。常用接头方式有焊接、法兰接及硫磺胶泥锚接等几种（图7-53）。前两种可用于各类土层；硫磺胶泥锚接适用于软土层。焊接接桩，钢板宜用低碳钢，焊条宜用E43，焊接时应先将四角点焊固定，然后对称焊接，并确保焊缝质量和设计尺寸。法兰接桩，钢板和螺栓亦宜用低碳钢并紧固牢靠；硫磺胶泥锚接桩，使用的硫磺胶泥配合比应通过试验确定，其物理力学性能应符合表7-63要求，其施工参考配合比见表7-64。硫磺胶泥锚接方法是将熔化的硫磺胶泥注满锚筋孔内并溢出桩面，然后迅速将上段桩对准落下，胶泥冷硬后，即可继续施打，比前几种接头形式接桩简便快速。锚接时应注意以下几点：（1）锚筋应刷清并调直；（2）锚筋孔内应有完好螺纹，无积水、杂物和油污；（3）接桩时接点的平面和锚筋孔内应灌满胶泥；灌筑时间不得超过2min；（4）灌筑后停歇时间应满足表7-65要求；（5）胶泥试块每班不得少于一组。 图7-53桩的接头型式（a）、（b）焊接接合；（c）管式接合；（d）管桩螺栓接合；（e）硫磺砂浆锚筋接合1-角钢与主筋焊接；2-钢板；3-焊缝；4-预埋钢管；5-浆锚孔；6-预埋法兰；7-预埋锚筋；d-锚栓直径硫磺胶泥的主要物理力学性能指标表7-63项次项目物理力学性能指标1物理性能1．热变性：60℃以内强度无明显变化；120℃变液态；140~145℃密度最大且和易性最好；170℃开始沸腾；超过180℃开始焦化，且遇明火即燃烧2．密度：2.28~3.32t/m33．吸水率：0.12%~0.24%4．弹性模量：5×105kPa5．耐酸性：常温下能耐盐酸、硫酸、磷酸、40%以下的硝酸、25%以下铬酸、中等浓度乳酸和醋酸2力学性能1．抗拉强度：4MPa2．抗压强度：40MPa3．握裹强度：与螺纹钢筋为11MPa；与螺纹孔混凝土为4MPa4．疲劳强度：对照混凝土的试验方法，当疲劳应力比值p为0.38时，疲劳修正系数＞0.8硫磺胶泥的配合比及物理力学性能表7-64配合比（重量比）硫磺4460水泥11-石墨粉-5粉砂40-石英砂-34.3聚硫胶1-聚硫甲胶-0.7物理力学性能密度（kg/m3）2280~2320吸水率（%）0.12~0.24弹性模量（MPa）5×104抗拉强度（MPa）4抗压强度（MPa）40抗折强度（MPa）10 握裹强度（MPa）与螺纹钢筋11与螺纹孔混凝土4注：1．热变性：在60℃以下不影响强度；热稳定性：92%；2．疲劳强度：取疲劳应力0.38经200万次损失20%。硫磺胶泥灌筑后的停歇时间表7-65项次桩截面（mm）不同气温下的停歇时间（min）0~10℃11~20℃21~30℃31~40℃41~50℃打桩压桩打桩压桩打桩压桩打桩压桩打桩压桩1400×400648510713917122450×450106127149171121143500×50013/15/18/21/24/6．拔桩方法当已打入的桩由于某种原因需拔出时，长桩可用拔桩机进行。一般桩可用人字桅杆借卷扬机拔起或钢丝绳捆紧桩头部，借横梁用液压千斤顶抬起；采用汽锤打桩可直接用蒸汽锤拔桩，将汽锤倒连在桩上，当锤的动程向上，桩受到一个向上的力，即可将桩拔出。7．打（沉）桩的质量控制（1）桩端（指桩的全截面）位于一般土层时，以控制桩端设计标高为主，贯入度可作参考。（2）桩端达到坚硬、硬塑的粘性土，中密以上粉土、砂土、碎石类土、风化岩时，以贯入度控制为主，桩端标高可作参考。（3）当贯入度已达到，而桩端标高未达到时，应继续锤击3阵，按每阵10击的贯入度不大于设计规定的数值加以确认。（4）振动法沉桩是以振动箱代替桩锤，其质量控制是以最后3次振动（加压），每次10min或5min，测出每分钟的平均贯入度，以不大于设计规定的数值为合格，而摩擦桩则以沉到设计要求的深度为合格。8．打（沉）桩控制贯入度的计算打预制钢筋混凝土桩的设计质量控制，通常是以贯入度和设计标高两个指标来检验，打桩贯入度的检验，一般是以桩最后10击的平均贯入度应该小于或等于通过荷载试验（或设计规定）确定的控制数值，当无试验资料或设计无规定时，控制贯入度可以按以下动力公式计算： （7-14）式中S——桩的控制贯入度（mm）；Q——锤重力（N）；H——锤击高度（mm）；q——桩及桩帽重力（N）；A——桩的横截面（mm2）；P——桩的安全（或设计）承载力（N）；m——安全系数；对永久工程，m＝2；对临时工程，m＝1.5；n——与桩材料及桩垫有关的系数：钢筋混凝土桩用麻垫时，n＝1；钢筋混凝土桩用橡木垫时，n＝1.5；木桩加桩垫时，n＝0.8；木桩不加垫时，n＝1.0。如已作静荷载试验，应该以桩的极限荷载Pk（kN）代替公式中的mP值计算。9．打（沉）桩验收要求（1）打（沉）入桩的桩位偏差按表7-66控制，桩顶标高的允许偏差为-50mm，+100mm；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）。预制桩（PHC桩、钢桩）桩位的允许偏差表7-66项次项目允许偏差（mm）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根桩基中的桩1003桩数为4~16根桩基中的桩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。（2）施工结束后应对承载力进行检查。桩的静载荷试验根数应不少于总桩数的1%，且不少于3根；当总桩数少于50根时，应不少于2根；当施工区域地质条件单一，又有足够的实际经验时，可根据实际情况由设计人员酌情而定。 （3）桩身质量应进行检验，对多节打入桩不应少于桩总数的15%，且每个柱子承台不得少于1根。（4）由工厂生产的预制桩应逐根检查，工厂生产的钢筋笼应抽查总量的10%，但不少于5根。（5）现场预制成品桩时，应对原材料，钢筋骨架（表7-67）、混凝土强度进行检查；采用工厂生产的成品桩时，进场后应作外观及尺寸检查，并应附相应的合格证、复验报告。（6）施工中应对桩体垂直度、沉桩情况、桩顶完整状况、桩顶质量等进行检查，对电焊接桩、重要工程应作10%的焊缝探伤检查。（7）对长桩或总锤击数超过500击的锤击桩，必须满足桩体强度及28d龄期的两项条件才能锤击。（8）施工结束后，应对承载力及桩体质量做检验。（9）钢筋混凝土预制桩的质量检验标准见表7-68。预制桩钢筋骨架质量检验标准表7-67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主筋距桩顶距离mm±5用钢尺量2多节桩锚固钢筋位置mm5用钢尺量3多节桩预埋铁件mm±3用钢尺量4主筋保护层厚度mm±5用钢尺量一般项目1主筋间距mm±5用钢尺量2桩尖中心线mm10用钢尺量3箍筋间距mm±20用钢尺量4桩顶钢筋网片mm±10用钢尺量5多节桩锚固钢筋长度mm±10用钢尺量钢筋混凝土预制桩的质量检验标准表7-68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7-66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、钢筋等原材料（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）符合设计要求检查称量及查试块记录3成品桩外形直观 表面平整，颜色均匀，掉角深度＜10mm，蜂窝面积小于总面积0.5%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差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）水平尺量6电焊接桩：焊缝质量见表7-96见表7-96电焊结束后停歇时间上下节平面偏差节点弯曲矢高minmm＞1.0＜10＜1/1000l秒表测定用钢尺童尺量（l为两桩节长）7硫磺胶泥接桩：胶泥浇筑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7-2-4-3特殊打（沉）桩方法1．射水沉桩法射水法沉桩又称水冲法沉桩，是将射水管附在桩身上，用高压水流束将桩尖附近的土体冲松液化，以减少土对桩端的正面阻力，同时水流及土的颗粒沿桩身表面涌出地面，减少了土与桩身的摩擦力，使桩借自重（或稍加外力）沉入土中。射水法沉桩的特点是：当在坚实的砂土中沉桩，桩难以打下或久打不下时，使用射水法可防止将桩打断，或桩头打坏；比锤击法可提高工效2~4倍，节省时间，加快工程进度；但需一套冲水装置。本法最适用于坚实砂土或砂砾石土层上的支承桩，在粘性土中亦可使用。（1）施工机具设备射水法沉桩设备包括：射水嘴、射水管、连接软管、高压水泵等。射水喷嘴有圆形、梅花形、扁形等形式，它的作用是将水泵送来的高压水流经过缩小直径以增加流速和压力，可起到强力冲刷的效果。射水嘴尖端直径为20~25mm，最大38mm，侧孔（φ10mm）与管壁成30°~45° 角。圆形射水嘴的大小约为射水管面积的1/4，射水管内径38~63mm，每节长4.5~6.0m，用丝扣连接。桩外射水时，可在桩两侧或四侧各安一根射水管，使彼此对称（图7-54a），当下沉空心管桩时，射水管则设在桩的中间（图7-54b），可使桩下沉得更准确。射水管上端用橡皮软管连于高压（耐压2.0MPa以上）水泵上，管子用滑车组吊起可顺着桩身上下自由升降，能在任何高度上冲刷土体。高压水泵用电动离心式，水压0.5~2.0MPa，出水量0.2~2.0m3/min；水冲法所需用射水管的数目、直径、水压及消耗水量等数值，一般根据桩的断面、土的种类及入土深度等数据而定，可参考表7-69和表7-70选用。图7-54射水法沉桩装置（a）外射水管；（b）内射水管1-预制实心桩；2-外射水管；3-夹箍；4-木楔打紧；5-胶管；6-两侧外射水管夹箍；7-管桩；8-射水管；9-导向环；10-挡砂板；11-保险钢丝绳；12-弯管；13-胶管；14-电焊圆钢加强；15-钢送桩各种土层中水冲法沉桩的有关参数表7-69土的种类入土深度（m）喷嘴处需要压力（MPa）射水管数量、直径（mm）额定用水量（L/min）水泵压力（MPa）桩径≤300mm桩径400~600mm桩径≤300mm桩径400~600mm淤泥、淤泥质粘土、软粘土、松散砂、水饱和砂＜80.4~0.62φ372φ50400~700700~10001.18~160.6~1.02φ502φ50900~1200900~14001.7516~240.8~1.5-2φ63-1600~20001.75 密实砂、混有砾石的砂、中等密实粘土＜80.8~1.52φ502φ50900~12001000~17002.48~201.2~2.02φ632φ631800~25001800~25002.46内射水时要求的水压与水量参考表表7-70土的种类入土深度（m）喷嘴处需要的压力（MPa）每根桩用水量（L/min）水泵水压（MPa）管桩直径300~500（min）管桩直径＞500（mm）淤泥、松软粘土、细砂、粉质粘土、粉土15~250.7~1.01000~12001200~15001.7525~351.0~1.51200~20001500~25001.75＞351.5~2.02000~30002500~35002.4密实砂、粉土、混有砾石的砂、中等密度的粉质粘土及粘土15~251.0~1.51500~20002000~25001.7525~351.5~2.02000~30002500~35002.4＞352.0~2.53000~40003500~5000-（2）施工工艺方法要点1）水冲法沉桩大多与锤击或振动相辅使用，视土质情况可采取先用射水管冲桩孔，然后将桩身随之插入（锤可置于桩顶，以增加下沉的重量）；或一面射水，一面锤击（或振动）；或射水锤击交替进行或以锤击或振动为主，射水为辅等方式。一般多采取射水与锤击联合使用的方式，以加速下沉；亦可采取用射水管冲孔至离桩设计深度约1m左右，再将桩吊入孔内，用锤击打入到设计深度。2）沉桩时，先将射水管装好使喷射管嘴离地面约0.5m，当桩插正立稳后，压上桩帽、桩锤，开启水泵阀门送水，射水管便冲开桩尖下的土体，慢慢沉入土中，射水管一面下沉，一面不断的上下抽动，以使土体松动，水流畅通，此时桩即依靠其自重及配合桩锤冲击沉入土中。最初可使用较小水压，以后逐步加大水压，不使下沉过猛，下沉渐趋缓慢时，可开锤轻击，下沉转快时停止锤击。3）下沉时应使射水管末端经常处于桩尖以下约0.3~0.4m处。射水进行中，放水阀不可骤然大开，以免水压，水量突然降低，涌入泥砂堵塞射水嘴；再射水时，射水管和桩必须垂直，并要求射水均匀，水冲压力一般为0.5~1.6MPa。4）当沉至距设计标高0.5~2m时应停止射水，拔出射水管，用锤击或振动打至设计标高，以免将桩尖处土体冲坏，降低桩的承载力。桩的间距应大于0.9m，以免冲松邻近已打好的桩。2．植桩法沉桩植桩法沉桩又称钻孔植桩法，它是为防止在软土地区打长桩对邻近建筑物和地下管线造成隆起和位移等危害的一种有效方法，已在工程上广泛地采用。（1）工艺方法及特点 植桩法沉桩系在沉桩部位，按设计要求的孔径和孔深先用钻机钻孔，钻出的土体通过湿法或干法排出地面外运，在孔内再插入预制钢筋混凝土桩，然后采用锤击或振动锤打入法，将桩打入设计持力层标高，即先钻孔，后植桩，见图7-55。一般钻孔深度为桩总长的1/3左右，使保持一定的锚固长度和击入深度，确保单桩承载力。图7-55钻孔植桩法工艺流程（a）钻孔；（b）插桩：（c）沉桩；（d）成桩1-钻孔；2-混凝土预制桩；l-桩长；h-桩基深度植桩法沉桩的特点是：把排挤土桩改良为低排挤土桩，大大减少了土的排挤量，有效的防止土体隆起和位移，以及超孔隙水压力的上升，可保证邻近建（构）筑物、地下管线、道路交通的安全，节省防护或加固费用；同时可减少锤击噪声、振动等危害，减小锤击沉桩阻力，现场施工文明；但需两套沉桩机具设备，增加一道工序。（2）适用范围1）在软土地区，城市闹市密集建筑群、邻近马路、邻近地下管线交叉繁多的部位，用锤击法或振动锤沉桩，会使土体产生大量的隆起和水平位移而严重影响建筑物、地面交通道路和地下管线的安全时，可采用植桩法。2）软土地区采用长桩沉桩时，如遇较厚的硬土层，采用锤击或振动锤打入法难于施工时，宜采用植桩法。3）要求减低对城市的噪声、振动时。 4）用锤击或振动锤击打桩，会使相邻桩相互挤压导致桩倾斜、偏位，而影响工程质量时，宜用植桩法。5）当桩较长，截面尺寸较大，深部土层较坚硬，且缺乏大能量桩锤时，可采用植桩法。（3）机具设备及材料要求钻孔设备：可采用GJC-40H型或SPC-150型回转钻机1台，可钻孔径为400~500mm，深8~20mm。打桩设备：采用25P-60C型履带式柴油打桩机1台。其导杆长33m，吊重8t，配K45柴油锤，可打27m长桩。亦可采用三点支撑式柴油打桩机，配有可水平旋转的互相垂直的双向龙门导轨，在一侧配挂筒式柴油桩锤，另一侧配挂长螺杆螺栓钻（性能参见表7-59），本机可在钻孔后不用移动桩机，即可迅速插桩施打。排泥设备：采用BW600/30H型泥浆泵1台。另配QY-16型汽车吊1台，经纬仪2台，水平仪1台等。预制钢筋混凝土桩，强度要求达到100%，无断裂等情况。（4）施工要点1）植桩法沉桩施工程序为：放线定桩位→桩机就位→稳定钻杆、校正垂直度→钻孔、排出土外运→至要求植桩深度、清理桩孔→植入钢筋混凝土预制桩→型钢接桩焊接、校正→用锤击法沉桩至设计深度→拔送桩管（有送桩时）→回填送桩孔。2）植打桩顺序为：先打长桩，后打短桩；先打外围桩，后打中间桩，以防止土体位移对四周建筑物及各种设施造成的影响。一般宜采用钻一孔植打一孔的流水施工方法，尽量保持钻孔和打桩机同步。对超软土宜间隔钻孔施打。3）钻机就位后，应先将钻机转至桩架正前方对准桩位，进行垂直度校正，稳定钻机，然后开动钻机徐徐钻进，同时经由出土斗排土外运；钻时要注意保持钻杆不停地旋转，以防卡钻，钻至预定深度后，可清孔提钻，清理地面附近积存余土，即可移至下一桩位钻孔，钻孔后应在1h内植桩施打，以避免塌孔。钻孔直径，方桩一般控制在内切圆或小于2/3桩截面。 4）植打预制桩，桩机要保持垂直平稳，在孔内插入钢筋混凝土预制桩，应用两台经纬仪进行垂直度双向校正后，再锤击打桩，直至设计标高。在施打三段接长桩最后一段时，桩顶应加衬垫，以防击坏桩头。打桩机与钻孔机应保持一定距离，以避免互相干扰和击桩挤压使钻孔变形。5）沉桩时应随时检查钻孔质量、桩身垂直度、沉桩沉度、最后贯入度以及超孔隙水压力上升、土体隆起等对周围的影响等情况，发现异常现象，应及时采取相应解决处理的技术措施。7-2-4-4打（沉）桩常遇问题及预防处理方法打（沉）桩常遇问题及预防处理方法参见表7-71。打（沉）桩常遇问题及预防、处理方法表7-71名称、现象产生原因预防措施及处理方法桩顶位移或上升涌起（在沉桩过程中，相邻的桩产生横向位移或桩身上涌）1．桩入土后，遇到大块孤石或坚硬障碍物，把桩尖挤向一侧2．桩身不正直；或两节桩或多节桩施工，相接的两节桩不在同一轴线上，造成歪斜3．采用钻孔、插桩施工时，钻孔倾斜过大，在沉桩过程中桩顺钻孔倾斜而产生位移4．在软土地基施工较密集的群桩时，如沉桩次序不当，由一侧向另一侧施打，常会使桩向一侧挤压造成位移或涌起5．遇流砂；或当桩数较多，土体饱和密实，桩间距较小，在沉桩时土被挤过密而向上隆起，有时使相邻的桩随同一起涌起施工前用钎或洛阳铲探明地下障碍物，较浅的挖除，深的用钻钻透或爆碎；对桩要吊线检查；桩不正直，桩尖不在桩纵轴线上时不宜使用，一节桩的细长比不宜超过40；钻孔插桩；钻孔必须垂直，垂直偏差应在1%以内，插桩时，桩应顺孔插入，不得歪斜；打桩注意打桩顺序，同时避免打桩期间同时开挖基坑，一般宜间隔14d，以消散孔隙压力，避免桩位移或涌起；在饱和土中沉桩，采用井点降水、砂井或挖沟降水或排水措施；采用“插桩法”；减少土的挤密及孔隙水压力的上升，桩的间距应不少于3.5倍桩直径位移过大，应拔出，移位再打，位移不大，可用木架顶正，再慢锤打入；障碍物不深，可挖去回填后再打；浮起量大的桩应重新打入桩身倾斜（桩身垂直偏差过大）1．场地不平，打桩和导杆不直，引起桩身倾斜2．稳桩时桩不垂直，桩顶不平，桩帽、桩锤及桩不在同一直线上3．桩制作时桩身夸曲超过规定，桩尖偏离桩的纵轴线较大，桩顶、桩帽倾斜，致使沉入时发生倾斜4．同“桩顶位移”原因分析1、2、3安设桩架场地应整平，打桩机底盘应保持水平，导杆应吊线保持垂直；稳桩时桩应垂直，桩帽、桩锤和桩三者应在同一垂线上；桩制作时应控制使桩身弯曲度不大于1%；桩顶应使与桩纵轴线保持垂直；桩尖偏离桩纵轴线过大时不宜应用；产生原因4的防治措施同“桩顶位移”的防治措施桩头击碎 （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）1．桩设计未考虑工程地质条件或机具性能，桩顶的混凝土强度等级设计偏低，钢筋网片不足，造成强度不够2．桩预制时，混凝土配合比不准确，振捣不密实，养护不良，未达到设计要求而被打碎3．桩制作外形不合要求，如桩顶面倾斜或不平，桩顶保护层过厚4．施工机具选择不当，桩锤选用过大或过小，锤击次数过多，使桩顶混凝土疲劳损坏5．桩顶与桩帽接触不平，桩帽变形倾斜或桩沉入土中不垂直，造成桩顶局部应力集中而将桩头破碎打坏6．沉桩时未加缓冲桩或桩垫不合要求，失去缓冲作用，使桩直接承受冲击荷载7．施工中落锤过高或遇坚硬砂土夹层、大块石等桩设计应根据工程地质条件和施工机具性能合理设计桩头，保证有足够的强度；桩制作时混凝土配合比要正确，振捣密实，主筋不得超过第一层钢筋网片，浇筑后应有1~3个月的自然养生过程，使其充分硬化和排除水分，以增强抗冲击能力；沉桩前，应对桩构件进行检查，如桩顶不平或不垂直于桩轴线，应修补后才能使用，检查桩帽与桩的接触面处及桩帽垫木是否平整等，如不平整应进行处理后方能开打；沉桩时，稳桩要垂直；桩顶应加草垫、纸袋或胶皮等缓冲垫，如发现损坏，应及时更换；如桩顶已破碎，应更换或加垫桩垫，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；遇砂夹层或大块石，可采用小钻孔再插预制桩的办法施打桩身断裂（沉桩时，桩身突然倾斜错位，贯入度突然增大，同时当桩锤跳起后，桩身随之出现回弹）1．桩制作弯曲度过大，桩尖偏离轴线，或沉桩时，桩细长比过大，遇到较坚硬土层，或障碍物，或其他原因出现弯曲，在反复集中荷载作用下，当桩身承受的抗弯强度超过混凝土抗弯强度时，即产生断裂2．桩在反复施打时，桩身受到拉压，大于混凝土的抗拉强度时，产生裂缝，剥落而导致断裂3．桩制作质量差，局部强度低或不密实；或桩在堆放，起吊、运输过程中产生裂缝或断裂4．桩身打断，接头断裂或桩身劈裂施工前查清地下障碍物并清除，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；桩细长比应控制不大于40；沉桩过程中，发现桩不垂直，应及时纠正，或拔出重新沉桩；接桩要保持上下节桩在同一轴线上；桩制作时，应保证混凝土配合比正确，振捣密实，强度均匀；桩在堆放、起吊、运输过程中，应严格按操作规程，发现桩超过有关验收规定不得使用；普通桩在蒸养后，宜在自然条件下再养护一个半月，以提高后期强度已断桩，可采取在一旁补桩的办法处理接头松脱、开裂（接桩处经锤击后，出现松脱、开裂等现象）1．接头表面留有杂物、油污未清理干净2．采用硫磺胶泥接桩时，配合比、配制使用温度控制不当，强度达不到要求，在锤击作用下产生开裂3．采用焊接或法兰连接时，连接铁件或法兰平面不平，存在较大间隙，造成焊接不牢或螺栓不紧；或焊接质量不好，焊缝不连续，不饱满，存在夹渣等缺陷接桩前，应将连接表面杂质、油污清除干净；采用硫磺胶泥接桩时，严格控制配合比及熬制、使用温度，按操作要求操作，保证连接强度；检查连接部件是否牢固、平整，如有问题，应修正后才能使用；接桩时，两节桩应在同一轴线上，预埋连接件应平整服贴，连接好后，应锤击几下再检查一遍，如发现松脱、开裂等现象，应采取补救措施，如重接、补焊、重新拧紧螺栓并把丝扣凿毛，或用电焊焊死 4．两节桩不在同一直线上，在接桩处产生弯曲，锤击时，接桩处局部产生应力集中而破坏连接沉桩达不到设计控制要求（沉桩未达到设计标高，或最后沉入度控制指标要求）1．地质勘察资料粗糙，地质和持力层起伏标高不明，致使设计桩尖标高与实际不符，达不到设计标高要求；或持力层过高2．设计要求过严，超过施工机械能力和桩身混凝土强度3．沉桩遇地下障碍物，如大块石、混凝土坑等，或遇坚硬土夹层、砂夹层4．在新近代砂层沉桩，同一层土的强度差异很大，且砂层越挤越密，有时出现沉不下去的现象5．桩锤选择太小或太大，使桩沉不到或超过设计要求的控制标高6．桩顶打碎或桩身打断，致使桩不能继续打入7．打桩间歇时间过长，摩阻力增大详细探明工程地质情况，必要时应作补勘；正确选择持力层或标高，根据地质情况和桩重，合理选择施工机械、桩锤大小、施工方法和桩混凝土强度；探明地下障碍物，并清除掉，或钻透或爆碎；在新近代砂层沉桩，注意打桩次序，减少向一侧挤密的现象；打桩应连续打入，不宜间歇时间过长；防止桩顶打碎和桩身打断，措施同“桩顶破碎”、“桩身断裂”防治措施桩急剧下沉（桩下沉速度过快，超过正常值）1．遇软土层或土洞2．桩身弯曲或有严重的横向裂缝；接头破裂或桩尖劈裂3．落锤过高或接桩不垂直遇软土层或土洞应进行补桩或填洞处理；沉桩前检查桩垂直度和有无裂缝情况，发现弯曲或裂缝，处理后再沉桩；落锤不要过高，将桩拔起检查，改正后重打，或靠近原桩位作补桩处理桩身跳动，桩锤回弹（桩反复跳动，不下沉或下沉很慢，桩锤回弹）1．桩尖遇树根、坚硬土层2．桩身弯曲过大，接桩过长检查原因，穿过或避开障碍物；桩身弯曲如超过规定，不得使用；接桩长度不应超过40d，操作时注意落锤不应过高如入土不深，应拔起避开或换桩重打7-2-4-5打（沉）桩对周围环境的影响及预防措施1．对环境影响打（沉）桩由于巨大体积的桩体在冲击作用下于短时间内沉入土中，会对周围环境带来下述危害：（1）挤土由于桩体入土后挤压周围土层造成的；（2）振动打桩过程中在桩锤冲击下，桩体产生振动，使振动波向四周传播，会给周围的设施造成危害；（3）超静水压力土壤中含的水分在桩体挤压下产生很高的压力，此很高压力的水向四周渗透时亦会给周围设施带来危害； （4）噪声桩锤对桩体冲击产生的噪声，达到一定分贝时，亦会对周围人民的生活和工作带来不利影响。2．预防措施为避免和减轻上述打桩产生的危害，根据过去的经验总结，可采取下述措施：（1）限速即控制单位时间（如1d）打桩的数量，可避免产生严重的挤土和超静水压力。（2）正确确定打桩顺序一般在打桩的推进方向挤土较严重，为此，宜背向保护对象向前推进打设。（3）挖应力释放沟（或防振沟）在打桩区与被保护对象之间挖沟（深2m左右），此沟可隔断浅层内的振动波，对防振有益。如在沟底再钻孔排土，则可减轻挤土影响和超静水压力。（4）埋设塑料排水板或袋装砂井可人为造成竖向排水通道，易于排除高压力的地下水，使土中水压力降低。（5）钻孔植桩打设在浅层土中钻孔（桩长的1/3左右），可大大减轻浅层挤土影响。7-2-5静力压桩施工7-2-5-1机械静压桩施工 静压法沉桩是通过静力压桩机的压桩机构，以压桩机自重和桩机上的配重作反力而将预制钢筋混凝土桩分节压入地基土层中成桩。其特点是：桩机全部采用液压装置驱动，压力大，自动化程度高，纵横移动方便，运转灵活；桩定位精确，不易产生偏心，可提高桩基施工质量；施工无噪声、无振动、无污染；沉桩采用全液压夹持桩身向下施加压力，可避免锤击应力，打碎桩头，桩截面可以减小，混凝土强度等级可降低1~2级，配筋比锤击法可省40%；效率高，施工速度快，压桩速度每分钟可达2m，正常情况下每台班可完15根，比锤击法可缩短工期1/3；压桩力能自动记录，可预估和验证单桩承载力，施工安全可靠，便于拆装维修，运输等。但存在压桩设备较笨重，要求边桩中心到已有建筑物间距较大，压桩力受一定限制，挤土效应仍然存在等问题。适用于软土、填土及一般粘性土层中应用，特别适合于居民稠密及危房附近环境保护要求严格的地区沉桩；但不宜用于地下有较多孤石、障碍物或有4m以上硬隔离层的情况。1．静压法沉桩机理静压预制桩主要应用于软土，一般粘性土地基。在桩压入过程中，系以桩机本身的重量（包括配重）作为反作用力，以克服压桩过程中的桩侧摩阻力和桩端阻力。当预制桩在竖向静压力作用下沉入土中时，桩周土体发生急速而激烈的挤压，土中孔隙水压力急剧上升，土的抗剪强度大大降低，从而使桩身很快下沉。2．压桩机具设备静力压桩机分机械式和液压式两种。前者系用桩架、卷扬机、加压钢丝绳、滑轮组和活动压梁等部件组成，施压部分在桩顶端面，施加静压力约为600~2000kN，这种桩机设备高大笨重，行走移动不便，压桩速度较慢，但装配费用较低，只少数还有这种设备的地区还在应用；后者由压拔装置、行走机构及起吊装置等组成（图7-56），采用液压操作，自动化程度高，结构紧凑，行走方便快速，施压部分不在桩顶面，而在桩身侧面，它是当前国内较广泛采用的一种新型压桩机械。国内常用的有YZY系列和ZYJ系列液压静力压桩机，其型号和主要技术参数见表7-72~表7-74。 图7-56全液压式静力压桩机压桩1-长船行走机构；2-短船行走及回转机构；3-支腿式底盘结构；4-液压起重机；5-夹持与压板装置；6-配重铁块；7-导向架；8-液压系统；9-电控系统；10-操纵室；11-已压入下节桩；12-吊入上节桩YZY系列液压静力压桩机主要技术参数表7-72型号参数200280400500600650最大压入力kN200028004000500060006500边桩距离m3.93.53.54.54.24.2接地压强（长船/短船）MPa0.08/0.090.094/0.1200.097/0.1250.090/0.1370.100/0.1360.108/0.147适用桩截面方桩最小m×m0.35×0.350.35×0.350.35×0.350.40×0.400.35×0.350.35×0.35最大m×m0.50×0.500.50×0.500.50×0.500.60×0.600.50×0.500.50×0.50圆桩最大直径m0.500.500.600.600.600.50配电功率kW96112112132132132工作吊机起重力矩kN·m460460480720720720用桩长度m131313131313整机重量自重t8090130150158165配重t130210290350462505拖运尺寸（宽×高）m×m3.38×4.203.38×4.303.39×4.403.38×4.403.38×4.403.38×4.40注：YZY系列液压静力压桩机由武汉市建筑工程机械厂生产。ZYJ系列之一液压静力压桩机主要技术参数表7-73名称单位ZYJ180-IIZYJ120ZYJ150ZYJ200压桩力kN800120015002000压力桩规格mm300×300×600350×350400×400450×450压圆桩规格mmφ250，φ300φ250，φ300，φ350φ300，φ350，φ400φ450压柱最大行程mm800120012001200 压桩速度mm/min0.9（满载）0.9（满载）1.5（满载）1.5（满载）边桩距离m25333接地比大船/小船t/m27.2/6.89.2/8.810.3/10.510.5/11.2横向步履行程mm500600600600行程速度m/min1.52.82.52.1纵向步履行程mm1500150020002000行程速度m/min1.52.22.52.5工作吊机起重力矩kN·m限吊1.5t360460460电机总功率kW42569296外形尺寸（长×宽×高）mm8×5.2×10.210.2×5.1×6.210.8×5.7×6.410.8×5.7×6.5整机自重＋配重t25.5＋5552＋7058＋9570＋130压桩方式/顶压式夹桩式夹桩式夹桩式注：ZYJ系列之一液压静力压桩机由江阴市基础工程设备厂生产。ZYJ系列液压静力压桩机主要技术参数表7-74型号参数ZYJ240ZYJ320ZYJ380ZYJ420ZYJ500ZYJ600ZYJ680额定压桩力（kN）2400320038004200500060006800压桩速度（m/min）高速2.762.762.32.82.21.81.8低速0.91.00.90.950.750.650.6一次压桩行程（m）2.02.02.02.02.01.81.8适用方桩（mm）最小□300□350□400□400最大□500□500□550□600最大圆桩（mm）φ500φ500φ550φ600边桩距离（mm）600600650680角桩距离（mm）92093510001100起吊重量（t）12121212变幅力矩（kN"m）600600600600功率（kW）压桩44607474起重30373737主要尺寸（mm）工作长11000120001300013800工作宽6630690069507100720076007700运输高2920294029403020总重量（t）245325383425500602680注：ZYJ系列液压静力压桩机由长沙三和工程机械制造有限公司生产。静力压桩机的选择应综合考虑桩的截面、长度穿越土层和桩端土的特性，单桩极限承载力及布桩密度等因素，表7-75可供参考。静力压桩机选择参考表表7-75压桩机型号项目160~180240~280300~360400~460500~600最大压桩力（kN）1600~18002400~28003000~36004000~46005000~6000 适用桩径（mm）最小300300350400400最大400450500550600单桩极限承载力（kN）1000~20001700~30002100~38002800~46003500~5500桩端持力层中密~密实，砂层，硬塑~坚硬粘土层，残积土层密实砂层，坚硬粘土层，全风化岩层密实砂层，坚硬粘土层，全风化岩层密实砂层，坚硬粘土层，全风化岩层，强风化岩层密实砂层，坚硬粘土层，全风化岩层，强风化岩层桩端持力层标准值N20~2520~3530~4030~5030~55穿透中密~密实砂层厚度（m）约22~33~45~65~83．施工工艺方法要点（1）静压预制桩的施工，一般都采取分段压入，逐段接长的方法。其施工程序为：测量定位→压桩机就位→吊桩、插桩→桩身对中调直→静压沉桩→接桩→再静压沉桩→送桩→终止压桩→切割桩头。静压预制桩施工前的准备工作、桩的制作、起吊、运输、堆放、施工流水、测量放线、定位等均同锤击法打（沉）预制桩。压桩的工艺程序如图7-57。图7-57压桩工艺程序示意图（a）准备压第一段桩；（b）接第二段桩；（c）接第三段桩；（d）整根桩压平至地面；（e）采用送接压桩完毕1-第一段桩；2-第二段桩；3-第三段桩；4-送桩； 5-桩接头处；6-地面线；7-压桩架操作平台线（2）压桩时，桩机就位系利用行走装置完成、它是由横向行走（短船行走）和回转机构组成。把船体当作铺设的轨道，通过横向和纵向油缸的伸程和回程使桩机实现步履式的横向和纵向行走。当横向两油缸一只伸程，另一只回程，可使桩机实现小角度回转，这样可使桩机达到要求的位置。（3）静压预制桩每节长度一般在12m以内，插桩时先用起重机吊运或用汽车运至桩机附近，再利用桩机上自身设置的工作吊机将预制混凝土桩吊入夹持器中，夹持油缸将桩从侧面夹紧，即可开动压桩油缸，先将桩压入土中1m左右后停止，调正桩在两个方向的垂直度后，压桩油缸继续伸程把桩压入土中，伸长完后，夹持油缸回程松夹，压桩油缸回程，重复上述动作可实现连续压桩操作，直至把桩压入预定深度土层中。在压桩过程中要认真记录桩入土深度和压力表读数的关系，以判断桩的质量及承载力。当压力表读数突然上升或下降时，要停机对照地质资料进行分析，判断是否遇到障碍物或产生断桩现象等。（4）压桩应连续进行，如需接桩，可压至桩顶离地面0.8~1.0m用硫磺砂浆锚接，一般在下部桩留φ50mm锚孔，上部桩顶伸出锚筋，长15~20d，硫磺砂浆接桩材料和锚接方法同锤击法，但接桩时避免桩端停在砂土层上，以免再压桩时阻力增大压入困难。再用硫磺胶泥接桩间歇不宜过长（正常气温下为10~18min）；接桩面应保持干净，浇筑时间不超过2min；上下桩中心线应对齐，节点矢高不得大于1‰桩长。（5）当压力表读数达到预先规定值，便可停止压桩。如果桩顶接近地面，而压桩力尚未达到规定值，可以送桩。静力压桩情况下，只需用一节长度超过要求送桩深度的桩，放在被送的桩顶上便可以送桩，不必采用专用的钢送桩。如果桩顶高出地面一段距离，而压桩力已达到规定值时则要截桩，以便压桩机移位。（6）压桩应控制好终止条件，一般可按以下进行控制：1）对于摩擦桩，按照设计桩长进行控制，但在施工前应先按设计桩长试压几根桩，待停置24h后，用与桩的设计极限承载力相等的终压力进行复压，如果桩在复压时几乎不动，即可以此进行控制。2）对于端承摩擦桩或摩擦端承桩，按终压力值进行控制：① 对于桩长大于21m的端承摩擦桩，终压力值一般取桩的设计极限承载力。当桩周土为粘性土且灵敏度较高时，终压力可按设计极限承载力的0.8~0.9倍取值；②当桩长小于21m，而大于14m时，终压力按设计极限承载力的1.1~1.4倍取值；或桩的设计极限承载力取终压力值的0.7~0.9倍；③当桩长小于14m时，终压力按设计极限承载力的1.4~1.6倍取值；或设计极限承载力取终压力值0.6~0.7倍，其中对于小于8m的超短桩，按0.6倍取值。3）超载压桩时，一般不宜采用满载连续复压法，但在必要时可以进行复压，复压的次数不宜超过2次，且每次稳压时间不宜超过10s。4．静力压桩常遇问题及防治、处理方法静力压桩常遇问题及防治、处理方法参见表7-76。静力压桩常遇问题及防治、处理方法表7-76常遇问题产生原因防治及处理方法液压缸活塞动作迟缓（YZY型压桩机）1．油压太低，液压缸内吸入空气2．液压油粘度过高3．滤油器或吸油管堵塞4．液压泵内泄漏，操纵阀内泄漏过大提高溢流阀卸载压力；添加液压油使油箱油位达到规定高度；修复或更换吸油管；按说明书要求更换液压油；拆下清洗、疏通；检修或更换压力表指示器不工作1．压力表开关未打开2．油路堵塞；压力表损坏打开压力表开关；检查和清洗油路；更换压力表桩压不下去1．桩端停在砂层中接桩，中途间断时间过长2．压桩机部分设备工作失灵，压桩停歇时间过长3．施工降水过低，土体中孔隙水排出，压桩时失去超静水压力的“润滑作用”4．桩尖碰到夹砂层，压桩阻力突然增大，甚至超过压桩机能力而使桩机上抬避免桩端停在砂层中接桩；及时检查压桩设备；降水水位适当；以最大压桩力作用在桩顶，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桩达不到设计标高1．桩端持力层深度与勘察报告不符2．桩压至接近设计标高时过早停压，在补压时压不下去变更设计桩长；改变过早停压的做法桩架发生较大倾斜当压桩阻力超过压桩能力或者来不及调整平衡立即停压并采取措施，调整，使保持平衡桩身倾斜或位移1．桩不保持轴心受压2．上下节桩轴线不一致3．遇横向障碍物及时调整；加强测量；障碍物不深时，可挖除回填后再压；歪斜较大，可利用压桩油缸回程，将土中的桩拔出，回填后重新压桩5．质量控制 （1）施工前应对成品桩做外观及强度检验，接桩用焊条或半成品硫磺胶泥应有产品合格证书，或送有关部门检验，压桩用压力表、锚杆规格及质量也应进行检查。硫磺胶泥半成品应每100kg做一组试体（3件），进行强度试验。（2）压桩过程中应拴查压力、桩垂直度、接桩间歇时间、桩的连接质量及压入深度。重要工程应对电焊接桩的接头做10%的探伤检查。对承受反力的结构（对锚杆静压桩）应加强观测。（3）施工结束后，应做桩的承载力及桩体质量检验。（4）静力压桩质量检验标准如表7-77。静力压桩质量检验标准表7-77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见表7-66按基桩检测技术规范2桩位偏差用钢尺量3承载力按基桩检测技术规范一般项目1成品桩质量：外观表面平整，颜色均匀，掉角深度＜10mm，蜂窝面积小于总面积0.5%直观外形尺寸见表7-68见表7-68强度满足设计要求查出厂质保证明或钻芯试压2硫磺胶泥质量（半成品）设计要求查出厂质保证明或抽样送检3接桩电焊接桩：焊缝质量见表7-96见表7-96电焊结束后停歇时间min＞1.0秒表测定硫磺胶泥接桩：胶泥浇筑时间min＜2秒表测定浇筑后停歇时间＞7秒表测定4电焊条质量设计要求查产品合格证书5压桩压力（设计有要求时）%±5查压力表读数6接桩时上下节平面偏差mm＜10用钢尺量接桩时节点弯曲矢高＜l/1000l尺量（l为两节桩长）7桩顶标高mm±50水准仪7-2-5-2锚杆静压桩施工锚杆静力压桩法，是近年开发的一项地基加固新技术，在老厂或旧有建筑物改造、已有建筑物基础托换加固以及新建工程中得到较为广泛的应用，取得了良好的技术经济效益。1．基本原理与性能 锚杆静压法沉桩，系利用建（构）筑物的自重作为压载，先在基础上开凿出压桩孔和锚杆孔，然后埋设锚杆或在新建（构）筑物基础上预留压桩孔预埋钢锚杆，借锚杆反力，通过反力架，用液压压桩机将钢筋混凝土预制短桩逐段压入基础中开凿或预留的桩孔内，当压桩力PP达到1.5Pa（Pa——桩的设计承载力）和满足设计桩长时，便可认为满足设计要求，再将桩与基础连接在一起，卸去液压压桩机后，该桩便能立即承受上部荷载，从而可减少地基土的压力，及时阻止建（构）筑物继续产生不均匀沉降。锚杆静压装置如图7-58所示；锚杆静力压桩时的力系平衡见图7-59。图7-58锚杆静压法沉桩装置（a）静压桩装置；（b）压桩孔与锚杆孔位置1-桩；2-压桩孔；3-锚杆；4-钢结构及反力架；5-活动横梁；6-千斤顶；7-电动葫芦；8-基础；9-柱基；10-砖墙 图7-59锚杆静压法沉桩时力系平衡简图1-桩；2-锚杆；3-反力架；4-基础R-桩尖阻力；F-桩侧阻力（1）抗拔锚杆的基本性能锚杆的形式，新浇基础一般采用预埋爪式锚杆螺栓；在旧有基础上，采用先凿孔，后埋设带镦粗头的直杆螺栓；后埋式锚杆与混凝土基础的粘结一般采用环氧树脂或硫磺胶泥砂浆，经固化或冷却后，能承受压桩时很大的抗拔力；锚杆埋深为8~10d（d——锚杆直径），端部镦粗或加焊钢筋箍，亦可采用螺栓锚杆。（2）压桩阻力与单桩承载力将桩压入土中时，要克服土体对桩的阻力PP，压桩阻力PP由桩侧阻力和桩尖阻力二部分组成，可按下式计算：PP＝UΣhifi＋Agi（7-15）式中U——桩周长（m）；hi——各土层的厚度（m）；fi——各土层的桩侧阻力系数（kPa）；A——桩尖面积（m2）；gi——桩尖阻力系数（kPa）。 在压桩过程中，由于挤土的作用，在桩周一定范围内出现重塑区，土的粘结力被破坏，土中超孔隙水压力增大，土的抗剪强度大大降低，故此桩侧摩阻力明显减小，压桩即利用此特性，能用较小的压桩力将桩压入到较深的土层中去，随着时间的推移，超孔隙水压力逐渐消散，土体逐渐压密固结，抗剪强度也随之提高，土的结构强度得到恢复，桩的侧向摩阻力也明显增大。根据实践，当在桩力为1.3~1.5Pa时，经三周后，粘土的单桩承载力得到明显恢复，其安全度K达到2，可满足设计要求。2．特点及适用范围锚杆静压桩的特点是：对于加固已沉裂、倾斜的建（构）筑物，可以迅速得到稳定，可在不停产、不搬迁的情况下进行基础托换加固；对于新建工程可与上部建筑同步施工，不占绝对工期；加固过程中无振动、无噪声、无环境污染，侧向挤压小；在压桩过程中可直接测得压桩力和桩的入土深度，可保证桩基质量；施工机具设备结构简单、轻便、移动灵活，操作技术易于掌握，可自行制造，可在狭小空间场地应用；锚杆静压法沉桩受力明确、简便，单桩承载力高（约250~300kN），加固效果显著；不用大型机具，施工快速（新建工程每台班可压桩60~80延长米），节省加固费用，做到现场文明施工。适用于加固粘性土、淤泥质土、人工填土、黄土等地基，特别适用于建筑物加层；已沉裂、倾斜建（构）筑物的纠偏加固；老厂房技术改造柱基及设备基础的托换加固；新建工程先建房后压桩的工程。3．机具设备（1）YJ-150型液压压桩机，由反力架、活动横梁、油压千斤顶、高压油泵、电动葫芦等部件组成（图7-58），压桩力500kN，可自行制造。（2）配套机具，包括电焊机、切割机、空气压缩机、风钻、风镐、配制环氧树脂胶泥（砂浆）及熬制硫磺胶泥（砂浆）用的器具等。4．桩段制作要求桩段采用钢筋混凝土，截面形状为方形，桩的截面边长为180~300mm，桩段长一般由1.0~3.0m不等，钢筋采用I级钢和II级钢，混凝土强度不小于C30。桩制作多采用无底模板间隔、重叠法生产，压桩时强度要求达到100%。5．施工要点 （1）锚杆静压法沉桩程序是：清理基础顶面覆土→凿压桩孔和锚杆孔→埋设锚杆螺栓→安装反力架→吊桩段就位、进行压桩施工→接桩→压到设计深度和要求压桩力→封桩、将桩与基础连接→拆除压桩设备。（2）开凿压桩孔可采用风镐或钻机成孔，压桩孔凿成上小下大截头锥形体，以利于基础承受冲剪；凿锚杆孔可采用风钻或钻机成孔，孔径为φ42mm，深度为10~12倍锚杆直径，并清理干净，使干燥。（3）埋设锚杆应与基础配筋扎在一起，可采用环氧胶泥（砂浆）粘结，环氧胶泥（砂浆）可加热（40℃左右）或冷作业，硫磺砂浆要求热作业，填灌密实，使混凝土与混凝土粘结在一起，采取自然养护16h以上。（4）反力架安装应牢固，不能松动，并保持垂直；桩吊入压桩孔后，亦要保持垂直。压桩时，要使千斤顶与桩段轴线保持垂直，并在一条直线上，不得偏压。（5）每沉完一节桩，吊装上一段桩，桩间用硫磺胶泥连接。接桩前应检查插筋长度和插筋孔深度，接桩时应围好套箍，填塞缝隙，倒入硫磺胶泥，再将上节桩慢慢放下，接缝处要求浆液饱满，待硫磺胶泥冷却结硬后才可开始压桩。（6）压桩施工应对称进行，防止基础受力不平衡而导致倾斜；几台压桩机同时作业时，总压桩力不得大于该节点基础上的建筑物自重，防止基础被抬起。（7）压桩应连续进行，不得中途停顿，以防因间歇时间过长使压桩力骤增，造成桩压不下去或把桩头压碎等质量事故。（8）封桩必须认真进行，应砍去外露桩头，清除桩孔内的泥水杂物，清洗孔壁，焊好交叉钢筋，湿润混凝土连接面，浇筑C30微膨胀早强混凝土并加以捣实，使桩与桩基承台结合成整体，湿养护7d以上。6．质量控制质量控制同7-2-5-1机械静压桩质量控制。 7-2-6先张预应力管桩施工7-2-6-1桩规格与适用条件先张预应力管桩，简称管桩，系采用先张法预应力工艺和离心成型法，制成的一种空心圆柱体细长混凝土预制构件。主要由圆筒形桩身、端头板和钢套箍等组成如图7-60所示。图7-60预应力管桩示意1-桩身；2-钢套箍；3-端头板；D-外径；t-壁厚管桩按桩身混凝土强度等级分为预应力混凝土管桩（代号PC桩）和预应力高强混凝土管桩（代号PHC桩），前者强度等级不低于C60；后者不低于C80。PC桩一般采用常压蒸汽养护，脱模后移入水池再泡水养护，一般要经28d才能使用。PHC桩，一般在成型脱模后，送入高压釜经10个大气压、180℃左右高温高压蒸汽养护，从成型到使用的最短时间为3~4d。管桩规格按外径分为300mm、400mm、500mm、550mm、600mm、800mm和1000mm等，壁厚由60~130mm。每节长一般不超过15m，常用节长8~12m，有时也生产长达25~30m的管桩。 预应力管桩具有单桩承载力高，桩端承载力可比原状土提高80%~100%；设计选用范围广，单载承载力可从600kN到4500kN，既适用于多层建筑，也可用于50层以下的高层建筑；桩运输吊装方便，接桩快速；桩长度不受施工机械的限制，可任意接长；桩身耐打，穿透力强，抗裂性好，可穿透5~6m厚的密实砂夹层；造价低廉，其单位承载力价格仅为钢桩的1/3~2/3,并节省钢材。但也存在施工机械设备投资大，打桩时振动、噪声和挤土量大等问题。适用于各类工程地质条件为粘性土、粉土、砂土、碎石类土层以及持力层为强风化岩层、密实的砂层（或卵石层）等土层应用，但不适用于石灰岩、含孤石和障碍物多、有坚硬夹层的岩土层中应用。7-2-6-2打（沉）桩工艺方法要点1．预应力管桩沉桩方法较多，目前国内主要采用锤击法，多采用爆发力强、锤击能量大、工效高的筒式柴油锤沉桩。但这种锤工作时振动和噪声大，有的地区如广东还采用大吨位静压预应力管桩施工工艺，采用4000~6800kN静力压桩机，可压φ500、φ550mm的管桩到设计持力层；亦有的采用预钻孔后植桩的施工工艺，先用长螺旋钻机引孔，然后用打（压）桩机将管桩打（压）到设计持力层。2．预应力管桩常用打（沉）桩工艺流程如图7-61所示。图7-61预应力管桩施工工艺流程（a）测量放样、桩机和桩就位对中调直；（b）锤击下沉；（c）电焊接桩；（d）再锤击、再接桩，再锤击；（e）收锤，测贯入度1-打桩机；2-打桩锤；3-桩；4-接桩 3．管桩施工应根据桩的密集程度与周围建（构）筑物的关系，合理确定打桩顺序。一般当桩较密集且距周围建（构）筑物较远，施工场地较开阔时，宜从中间向四周对称施打；若桩较密集、场地狭长、两端距建（构）筑物较远时，宜从中间向两端对称施打；若桩较密集且一侧靠近建（构）筑物时，宜从毗邻建（构）筑物的一侧开始向另一方向施打。若建（构）筑物外围设有支护桩，宜先打设工程桩，再后打设外围支护桩。根据桩的入土深度，宜先打设深桩，后打设浅桩；根据管桩的规格，宜先大后小，先长后短；根据高层建筑塔楼（高层）与裙房（低层）的关系，宜先高后低。4．管桩施打应合理选择桩锤，桩锤选用一般应满足以下要求：（1）能保证桩的承载力满足设计要求；（2）能顺利或基本顺利地将桩下沉到设计深度；（3）打桩的破碎率能控制在1%左右，最多不超过3%；（4）满足设计要求的最后贯入度，最好为20~40mm/10击，每根桩的总锤击数宜在1500击以内，最多不超过2000~2500击。管桩施打一般多采用筒式柴油锤，其型号选用可参考表7-78。选择筒式柴油打桩锤参考表表7-78柴油锤型号25型32型~36型40型~50型60型~62型70型~72型80型适用管桩规格φ300φ400φ300φ400φ400φ500φ500φ550φ600φ550φ600φ600φ8005．预应力管桩打（沉）桩施工工艺程序为：测量定位→桩机就位→底桩就位、对中和调直→锤击沉桩→接桩→再锤击→再接桩→打至持力层→收锤。6．打桩前应通过轴线控制点，逐个定出桩位，打设钢筋标桩，并用白灰在标桩附近地面上画上一个圆心与标桩重合、直径与管桩相等的圆圈，以方便插桩对中，保持桩位正确。7．底桩就位前，应在桩身上划出单位长度标记，以便观察桩的入土深度及记录每米沉桩击数。吊桩就位一般用单点吊将管桩吊直，使桩尖插在白灰圈内，桩头部插入锤下面的桩帽套内就位，并对中和调直，使桩身、桩帽和桩锤三者的中心线重合，保持桩身垂直，其垂直度偏差不得大于0.5%。桩垂直度观测包括打桩架导杆的垂直度，可用两台经纬仪在离打桩架15m以外成正交方向进行观测，也可在正交方向上设置两根吊陀垂线进行观测校正。8．锤击沉桩宜采取低锤轻击或重锤低打，以有效降低锤击应力，同时特别注意保持底桩垂直，在锤击沉桩的全过程中都应使桩锤，桩帽和桩身的中心线重合，防止桩受到偏心锤打，以免桩受弯受扭。 9．桩的接头过去多采用法兰盘螺栓连接，刚度较差。现今都在桩端头埋设端头板，四周用一圈坡口进行电焊连接。当底桩桩头（顶）露出地面0.5~1.0m时，即应暂停锤击，进行管桩接长。方法是先将接头上的泥土、铁锈用钢丝刷刷净、再在底桩桩头上扣上一个特制的接桩夹具（导向箍），将待接的上节桩吊入夹具内就位，调直后，先用电焊在剖口圆周上均匀对称点焊4~6点，待上、下节桩固定后卸去夹具，再正式由两名焊工对称、分层、均匀、连续的施焊，一般焊接层数不少于2层，焊缝应饱满连续，待焊缝自然冷却8~10min，始可继续锤击沉桩。10．在较厚的粘土、粉质粘土层中施打多节管桩，每根桩宜连续施打，一次完成，以避免间歇时间过长，造成再次打入困难，而需增加许多锤击数，甚至打不下而先将桩头打坏。11．当桩尖（靴）被打入设计持力层一定深度，符合设计确定的停锤条件时，即可收锤停打，终止锤击的控制条件，称为收锤标准。收锤标准通常以达到的桩端持力层、最后贯入度或最后1m深桩桩锤击数为主要控制指标。桩端持力层作为定性控制；最后贯入度或最后1m沉桩锤击数作为定量控制，均通过试桩或设计确定。一般停止锤击的控制原则是：桩端（指桩的全截面）位于一般土层时，以控制桩端设计标高为主贯入度可作参考；桩端达到坚硬、硬塑的粘性土、中密以上粉土、砂土、碎石类土、风化岩时，以贯入度控制为主，桩端标高可作参考。当贯入度已达到而桩端标高未达到时，应继续锤击3阵，按每阵10击的贯入度不大于设计规定的数值加以确认，必要时施工控制贯入度应通过试验与有关单位会商确定。12．为将管桩打到设计标高，需要采用送桩器，送桩器用钢板制作，长4~6m。设计送桩器的原则是：打入阻力不能太大，容易拔出，能将冲击力有效地传到桩上，并能重复使用。13．管桩打（沉）桩常遇问题及预防处理方法，见表7-79。管桩打（沉）桩常遇问题及预防、处理方法表7-79名称、现象产生原因预防措施及处理方法桩顶偏位（在沉桩过程中，相邻的桩产生横向位移）1．测量放线有误；或插桩“对中”工作马虎2．打桩顺序不当，易引起桩顶大偏位3．在软土层中，先施工的桩易被挤动4．遇孤石或其他障碍物将桩挤向一旁5．桩尖沿基岩倾斜而滑移6．接桩不直，桩中心线成折线形，造成桩顶偏位 测量放线应经复测后使用；插桩应认真对中；打桩应按规定顺序进行；避免打桩期间同时开挖基坑；施工前用洛阳铲探明地下孤石、障碍物，较浅的挖除，深的用钻钻透或爆碎；接桩应吊线找直，垂直偏差应控制在0.5%以内偏位过大，应拔出，移位再打；偏位不大，可用木架顶正，再慢锤打入；障碍物不深，可挖去回填后再打桩身倾斜（桩身倾斜超过规范规定）1．打桩机导杆弯曲或场地不平，或场地承载力不足产生倾斜2．插桩不正，底桩倾斜率过大或桩身弯曲度过大3．开始沉桩，桩未站稳就猛烈锤击，或施打时桩锤、桩帽、桩身中心线不在同一直线上，受力偏心4．桩垫锤垫不平或桩帽太大引起锤击偏心而使桩身倾斜5．接桩不直产生曲折6．打桩顺序不当先打的桩被挤斜7．遇孤石和坚硬障碍物或桩尖沿倾斜产生滑移打桩机导杆弯曲应纠正；打桩场地应整平夯压坚实；插桩要吊线锤检查，桩帽、桩身和桩尖必须在一条垂线上方可施打；桩身弯曲度应不大于1%，过大的不宜使用；开始沉桩应临时固定牢，并轻锤慢击；施打时应使桩锤、桩帽、桩身在同一直线上，防止受力偏心；桩垫、锤垫应找平，桩帽与桩周围的时间隙应为5~10mm，不宜过大；接桩应吊线锤找直，垂直度偏差不应大于0.5%；打桩顺序应按规定进行。产生原因7的防治措施同“桩顶偏位”的防治措施桩顶破碎（沉桩时，桩顶出现混凝土掉角、碎裂或被打碎，桩顶钢筋局部或大部分外露）1．桩的制作质量差，混凝土强度未达到要求，或桩头严重跑浆，存在孔洞；或蒸养制度不当，引起脆性破坏2．搬运、吊装、堆放过程中碰撞损坏3．桩锤选用不当，锤过重，锤击应力太大将桩头击碎；或锤太轻，锤击次数增多，使桩顶产生疲劳破坏4．桩帽太小、太大、太深或接头尺寸偏差太大5．遇到孤石、硬岩面时继续猛打，或贯入度要求太小或总锤击次数过多，或每米锤击数过多6．在厚粘性土层中停歇时间过久，再重新施打时易将桩头打坏加强桩制作质量控制，保证桩头混凝土密实性和强度达到设计要求；桩运输、堆放、吊装中防止碰撞损坏桩头；合理选用桩锤，不使过重或过轻；桩帽宜做成圆筒形，套桩头用的筒体深度宜为35~40cm，内径应比管径大2~3cm，不使空隙过大；遇孤石可采用小钻孔再插管桩的方法施打；合理确定贯入度或总锤击数，不使过小或过多；在厚粘性土层中停歇时间不应超过24h桩身断裂（包括桩尖破损、接头开裂，桩身出现横向、竖向或斜向裂纹及断裂）1．在砂土层中施打开口管桩，下端桩身有时被挤产生劈裂2．遇孤石和裸露的岩面仍硬打，易将桩尖击碎3．接桩质量差，引起接头开裂4．接头电焊时自然冷却时间不够，焊后立即施打，焊缝遇水脆裂；或接缝间隙填塞钢板太少，锤击时应力集中，引起接头破损5．管桩制作严重漏浆，或管壁太薄，桩身强度不够或养护制度不当，桩身混凝土变脆6．打桩时未加桩垫或桩垫太薄 7．桩身预应力值不够，不足以抵抗锤击时的拉应力而产生横向裂缝8．桩身自由段长细比过大，沉入时遇坚硬土层，易使桩断裂9．桩在堆放、吊装和搬运过程中已裂缝或断裂，未认真检查或加固就使用在砂土层中沉桩，桩端应设桩靴，避免采用开口管桩；遇孤石和岩面避免硬打；接桩要保持上，下节桩在同一轴线上，焊接焊缝应饱满，填塞钢板应紧密；焊后自然冷却8~10min始可施打；管桩制作严格控制漏浆、管壁厚度和桩身强度；打桩时要设合适桩垫，厚度不宜小于12cm；桩身制作预应力值必须符合设计要求；沉桩桩身自由段长细比不宜超过40；桩在堆放、吊装和搬运过程中避免碰冲产生裂缝或断裂，沉桩前要认真检查，已严重裂缝或断裂的桩，避免使用沉桩达不到设计的控制要求（沉桩未达到设计标高或最后贯入度及锤击数控制指标要求）1．勘察资料太粗或有误2．设计选择持力层不当或设计要求过严3．沉桩时遇到地下障碍物或厚度较大的硬夹层4．选用桩锤太小，或柴油锤破旧，跳动不正常5．桩尖遇到密实的粉土或粉细砂层时打桩会产生“假凝”现象，但间隔一段时间以后，又可继续打下去6．桩头被击碎或桩身被打断，无法继续施打7．布桩密集或打桩顺序不当，使后打的无法达到设计深度，并使先打的桩上升涌起8．打桩间隔时间过长，摩阻力加大详细探明工程地质情况，必要时应作补勘；合理选择持力层或标高，使符合地质实际情况；探明地下降碍物和硬夹层，并清除掉或钻透或爆碎；选用桩锤不能太小，旧柴油锤应检修合格方可使用；桩头被打碎，桩身被打断应停止施打，或处理后再施打；打桩应注意顺序，减少向一侧挤密；打桩应连续进行，不宜间歇时间过长，必须间歇时，不宜超过24h14．质量控制（1）施工前应检查进入现场的成品桩，接桩用电焊条等产品质量。（2）施工过程中应检查桩的贯入情况、柱顶完整状况、电焊接桩质量、桩体垂直度、电焊后的停歇时间。重要工程应对电焊接头作10%的焊缝探伤检查。（3）施工结束后应作载荷试验，以检验设计承载力，同时应作桩体质量检验。载荷试验及桩体质量检验数量要求同7-2-4打（沉）入式混凝土预制桩施工。（4）先张法预应力管桩的质量检验如表7-80所示。成品桩均在工厂生产，随产品出厂有质量保证资料，一般在现场仅对外形进行检验。先张法预应力管桩质量检验标准表7-80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7-66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成品桩质量：外观无蜂窝、露筋、裂缝、色感均匀、桩顶处无孔隙直观桩径mm±5用钢尺量 管壁厚度桩尖中心线顶面平整度桩体弯曲mmmmmm±5＜210＜1/1000l用钢尺量用钢尺量水平尺量用钢尺量，l为桩长2接桩：焊缝质量见表7-96见表7-96电焊结束后停歇时间上下节平面偏差节点弯曲矢高mmmm＞1.0＜10＜1/1000l秒表测定用钢尺量用钢尺量，l为两节桩长3停锤标准设计要求现场实测或查沉桩记录4桩顶标高mm±50水准仪7-2-7混凝土灌筑桩7-2-7-1冲击钻成孔灌筑桩 冲击成孔灌筑桩系用冲击式钻机或卷扬机悬吊冲击钻头（又称冲锤）上下往复冲击，将硬质土或岩层破碎成孔，部分碎渣和泥浆挤入孔壁中，大部分成为泥渣，用掏渣筒掏出成孔，然后再灌筑混凝土成桩。其特点是：设备构造简单，适用范围广，操作方便，所成孔壁较坚实、稳定，坍孔少，不受施工场地限制，无噪声和振动影响等，因此被广泛地采用。但存在掏泥渣较费工费时，不能连接作业，成孔速度较慢，泥渣污染环境，孔底泥渣难以掏尽，使桩承载力不够稳定等问题。适用于黄土、粘性土或粉质粘土和人工杂填土层中应用，特别适于有孤石的砂砾石层、漂石层、坚硬土层、岩层中使用，对流砂层亦可克服，但对淤泥及淤泥质土，则要十分慎重，对地下水大的土层，会使桩端承载力和摩阻力大幅度降低，不宜使用。1．机具设备主要设备为CZ-22、CZ-30型冲击钻孔机（图7-62），其技术性能见表7-58，亦可用简易的冲击钻机（图7-63）。它由简易钻架、冲锤、转向装置、护筒、掏渣筒以及3~5t双筒卷扬机（带离合器）等组成。所用钻具按形状分，常用有十字钻头和三翼钻头两种（图7-64）；前者专用于砾石层和岩层；后者适用于土层。钻头和钻机用钢丝绳连接，钻头重1.0~1.6t，钻头直径60~150cm。转向装置是一个活动的吊环，它与主挖钢绳的吊环联结提升冲锤。掏渣筒用于掏取泥浆及孔底沉渣，一般用钢板制成（图7-65）。图7-62CZ-22型冲击钻机1-电动机；2-冲击机构；3-主轴；4-压轮；5-钻具滑轮；6-桅杆；7-钢丝绳；8-掏渣筒滑轮 图7-63简易冲击钻机1-钻头；2-护简回填土；3-泥浆渡槽；4-溢流口；5-供浆管；6-前拉索；7-主杆；8-主滑轮；9-副滑轮；10-后拉索；11-斜撑；12-双筒卷扬机；13-导向轮；14-钢管；15-垫木图7-64冲击钻钻头型式（a）φ800mm十字钻头；（b）φ920mm三翼钻头 图7-65掏渣筒（a）平阀掏渣筒；（b）碗形活门掏渣筒1-筒体；2-平阀；3-切削管袖；4-提环2．施工工艺方法要点（1）冲击成孔灌筑桩施工工艺程序是：场地平整→桩位放线、开挖浆池、浆沟→护筒埋设→钻机就位、孔位校正→冲击造孔、泥浆循环、清除废浆、泥渣→清孔换浆→终孔验收→下钢筋笼和钢导管→灌筑水下混凝土→成桩养护。（2）成孔时应先在孔口设圆形6~8mm钢板护筒或砌砖护圈，它的作用是保护孔口、定位导向，维护泥浆面，防止坍方。护筒（圈）内径应比钻头直径大200mm，深一般为1.2~1.5m，如上部松土较厚，宜穿过松土层，以保护孔口和防止塌孔。然后使冲孔机就位，冲击钻应对准护筒中心，要求偏差不大于±20mm，开始低锤（小冲程）密击，锤高0.4~0.6m，并及时加块石与粘土泥浆护壁，泥浆密度和冲程可按表7-81选用，使孔壁挤压密实，直至孔深达护筒下3~4m后，才加快速度，加大冲程，将锤提高至1.5~2.0m以上，转入正常连续冲击，在造孔时要及时将孔内残渣排出孔外，以免孔内残渣太多，出现埋钻现象。各类土层中的冲程和泥浆密度选用表表7-81项次项目冲程（m）泥浆密度（t/m3）备注 1在护筒中及护筒脚下3m以内0.9～1.11.1～1.3土层不好时宜提高泥浆密度，必要时加入小片石和粘土块2粘土1～2清水或稀泥浆，经常清理钻头上泥块3砂土1～21.3～1.5抛粘土块，勤冲勤掏渣，防坍孔4砂卵石2～31.3～1.5加大冲击能量，勤掏渣5风化岩1～41.2～1.4如岩层表面不平或倾斜，应抛入20～30cm厚块石使之略平，然后低锤快击使其成一紧密平台，再进行正常冲击，同时加大冲击能量，勤掏渣6塌孔回填重成孔11.3～1.5反复冲击，加粘土块及片石（3）冲击钻成孔冲击钻头的重量，一般按其冲孔直径每100mm取100~140kg为宜，一般正常悬距可取0.5~0.8m；冲击行程一般为0.78~1.5m，冲击频率为40~48次/min为宜。（4）冲孔时应随时测定和控制泥浆密度。如遇较好的粘土层，亦可采取自成泥浆护壁，方法在孔内注满清水，通过上下冲击使成泥浆护壁。每冲击1~2m应排渣一次，并定时补浆，直至设计深度。排渣方法有泥浆循环法和抽渣筒法两种。前者是将输浆管插入孔底，泥浆在孔内向上流动，将残渣带出孔外，本法造孔工效高，护壁效果好，泥浆较易处理，但对孔深时，循环泥浆的压力和流量要求高，较难实施，故只适于在浅孔应用。抽渣筒法，是用一个下部带活门的钢筒，将其放到孔底，作上下来回活动，提升高度在2m左右，当抽筒向下活动时，活门打开，残渣进人筒内；向上运动时，活门关闭，可将孔内残渣抽出孔外。排渣时，必须及时向孔内补充泥浆，以防亏浆造成孔内坍塌。（5）在钻进过程中每1~2m要检查一次成孔的垂直度情况。如发现偏斜应立即停止钻进，采取措施进行纠偏。对于变层处和易于发生偏斜的部位，应采用低锤轻击、间断冲击的办法穿过，以保持孔形良好。（6）在冲击钻进阶段应注意始终保持孔内水位高过护筒底口0.5m以上，以免水位升降波动造成对护筒底口处的冲刷，同时孔内水位高度应大于地下水位1m以上。（7）成孔后，应用测绳下挂0.5kg重铁碗测量检查孔深，核对无误后，进行清孔，可使用底部带活门的钢抽渣筒，反复掏渣，将孔底淤泥、沉渣清除干净。密度大的泥浆借水泵用清水置换，使密度控制在1.15~1.25之间。 （8）清孔后应立即放入钢筋笼，并固定在孔口钢护筒上，使其在浇筑混凝土过程中不向上浮起，也不下沉。钢筋笼下完并检查无误后应立即浇筑混凝土，间隔时间不应超过4h，以防泥浆沉淀和坍孔。混凝土浇筑一般采用导管法在水中浇筑。3．施工常遇问题及预防、处理方法（表7-82）冲击钻成孔灌筑桩常遇问题及预防处理方法表7-82常遇问题产生原因预防措施及处理方法桩孔不圆，呈梅花形1．钻头的转向装置失灵，冲击时钻头未转动2．泥浆粘度过高，冲击转动阻力太大，钻头转动困难3．冲程太小，钻头转动时间不充分或转动很小经常检查转向装置的灵活性；调整泥浆的粘度和相对密度；用低冲程时，每冲击一段换用高一些的冲程冲击，交替冲击修整孔形钻孔偏斜1．冲击中遇探头石、漂石、大小不均，钻头受力不均2．基岩面产状较陡3．钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷4．土层软硬不均；孔径大，钻头小，冲击时钻头向一侧倾斜发现探头石后，应回填碎石或将钻机稍移向探头石一侧，用高冲程猛击探头石，破碎探头石后再钻进遇基岩时采用低冲程，并使钻头充分转动，加快冲击频率，进入基岩后采用高冲程钻进；若发现孔斜，应回填重钻；经常检查及时调整；进入软硬不均地层，采取低锤密击，保持孔底平整，穿过此层后再正常钻进；及时更换钻头冲击钻头被卡1．钻孔不圆，钻头被孔的狭窄部位卡住（叫下卡）；冲击钻头在孔内遇到大的探头（叫上卡）；石块落在钻头与孔壁之间2．未及时焊补钻头，钻孔直径逐渐变小，钻头入孔冲击被卡3．上部孔壁坍落物卡住钻头4．在粘土层中冲程太高，泥浆粘度过高，以致钻头被吸住5．放绳太多，冲击钻头倾倒顶住孔壁6．护筒底部出现卷口变形，钻头卡在护筒底，拉不出来若孔不圆，钻头向下有活动余地，可使钻头向下活动并转动至孔径较大方向提起钻头；使钻头向下活动，脱离卡点；使钻头上下活动，让石块落下及时修补冲击钻头；若孔径已变小，应严格控制钻头直径，并在孔径变小处反复冲刮孔壁，以增大孔径；用打捞钩或打捞活套助提；利用泥浆泵向孔内泵送性能优良的泥浆，清除坍落物，替换孔内粘度过高的泥浆；使用专门加工的工具将顶住孔壁的钻头拨正；将护筒吊起，割去卷口，再在筒底外围用φ12mm圆钢焊一圈包箍，重下护筒于原位孔壁塌坍1．冲击钻头或掏渣筒倾倒，撞击孔壁2．泥浆相对密度偏低，起不到护壁作用；孔内泥浆面低于孔外水位 3．遇流砂、软淤泥、破碎地层或松砂层钻进时进尺太快4．地层变化时未及时调整泥浆相对密度5．清孔或漏浆时补浆不及时，造成泥浆面过低，孔压不够而塌孔6．成孔后未及时灌筑混凝土或下钢筋笼时撞击孔壁造成塌孔探明坍塌位置，将砂和粘土（或砂砾和黄土）混合物回填到坍孔位置以上1~2m，等回填物沉积密实后再重新冲孔；按不同地层土质采用不同的泥浆相对密度；提高泥浆面；严重坍孔，用粘土泥膏投入，待孔壁稳定后，采用低速重新钻进；地层变化时要随时调整泥浆相对密度，清孔或漏浆时应及时补充泥浆，保持浆面在护筒范围以内；成孔后应及时灌筑混凝土；下钢筋笼应保持竖直，不撞击孔壁流砂1．孔外水压力比孔内大，孔壁松散，使大量流砂涌塞孔底2．掏渣时，没有同时向孔内补充水，造成孔外水位高于孔内流砂严重时，可抛入碎砖石、粘土，用锤冲入流砂层，做成泥浆结块，使成坚厚孔壁，阻止流砂涌入保持孔内水头，并向孔内抛粘土块，冲击造浆护壁，然后用掏渣筒掏砂冲击无钻进1．钻头刃脚变钝或未焊牢被冲击掉2．孔内泥浆浓度不够，石渣沉于孔底，钻头重复击打石渣层磨损的刃齿用氧气乙炔割平，重新补焊；向孔内抛粘土块，冲击造浆，增大泥浆浓度，勤掏渣钻孔直径小1．选用的钻头直径小2．钻头磨损未及时修复选择合适的钻头直径，宜比成桩直径小20mm；定期检查钻头磨损情况，及时修复钻头脱落1．大绳在转向装置联结处被磨断；或在靠近转向装置处被扭断，或绳卡松脱．或钻头本身在薄弱断面折断2．转向装置与钻头的联结处脱开用打捞活套打捞；用打捞钩打捞；用冲抓锥来抓取掉落的钻头预防掉钻头，勒检查易损坏部位和机构吊脚桩1．清孔后泥浆相对密度过低，孔壁坍塌或孔底涌进泥砂，或未立即灌筑混凝土2．清渣未净，残留沉渣过厚3．沉放钢筋骨架、导管等物碰撞孔壁，使孔壁坍落孔底做好清孔工作，达到要求立即灌筑混凝土注意泥浆浓度，及时清渣；注意孔壁，不让重物碰撞孔壁7-2-7-2回转钻成孔灌筑桩回转钻成孔灌筑桩又称正反循环成孔灌筑桩，是用一般地质钻机在泥浆护壁条件下，慢速钻进，通过泥浆排渣成孔，灌筑混凝土成桩，为国内最为常用和应用范围较广的成桩方法。其特点是：可利用地质部门常规地质钻机，可用于各种地质条件，条种大小孔径（300~2000mm）和深度（40~100m），护壁效果好，成孔质量可靠；施工无噪声、无振动、无挤压；机具设备简单，操作方便，费用较低。但成孔速度慢，效率低，用水量大，泥浆排放量大，污染环境，扩孔率较难控制。适用于高层建筑中，地下水位较高的软、硬土层，如淤泥、粘性土、砂土，软质岩等土层应用。 1．机具设备主要机具设备为回转钻机，多用转盘式，常用型号及技术性能见表7-61。钻架多用龙门式（高6~9m），钻头常用三翼或四翼式钻头、牙轮合金钻头、或钢粒钻头，以前者使用较多；配套机具有钻杆、卷扬机、泥浆泵（或离心式水泵）、空气压缩机（6~9m3/h）、测量仪器以及混凝土配制、钢筋加工系统设备等。2．施工工艺方法要点（1）钻机就位前，先平整场地，铺好枕木并用水平尺校正，保证钻机平稳、牢固。在桩位埋设6~8mm厚钢板护筒，内径比孔口大100~200mm，埋深1~1.5m，同时挖好水源坑、排泥槽、泥浆池等。（2）成孔一般多用正循环工艺，但对于孔深大于30m端承桩宜用反循环工艺成孔。钻进时如土质情况良好，可采取清水钻进，自然造浆护壁，或加入红粘土或膨润土泥浆护壁，泥浆密度为1.3t/m3。（3）钻进时应根据土层情况加压，开始应轻压力、慢转速，逐步转入正常，一般土层按钻具自重钢绳加压，不超过10kN；基岩中钻进为15~25kN；钻机转速：对合金钻头为180r/min；钢粒钻头100r/min。在松软土层中钻进，应根据泥浆补给情况控制钻进速度，在硬土层或岩层中的钻进速度，以钻机不发生跳动为准。（4）钻进程序，根据场地、桩距和进度情况，可采用单机跳打法（隔一打一或隔二打一）、单机双打（一台机在二个机座上轮流对打）、双机双打（两台钻机在两个机座上轮流按对角线对打）等。（5）桩孔钻完，应用空气压缩机清孔，可将30mm左右石块排出，直至孔内沉渣厚度小于100mm.清孔后泥浆密度不大于1.2t/m3。亦可用泥浆置换方法进行清孔。（6）清孔后测量孔径，然后应用吊车吊放钢筋笼，进行隐蔽工程验收，合格后浇筑水下混凝土。水下混凝土的砂率宜为40%~45%；用中粗砂，粗骨料最大粒径＜40mm；水泥用量不少于360kg/m3；坍落度宜为180~20mm;配合比通过试验确定。 （7）浇筑混凝土的导管直径宜为200~250mm,壁厚不小于3mm，分节长度视工艺要求而定，一般由2.0~2.5m，导管与钢筋应保持100mm距离，导管使用前应试拼装，以水压力0.6~1.0MPa进行试压。（8）开始浇筑水下混凝土时，管底至孔底的距离宜为300~500mm,并使导管一次埋入混凝土面以下0.8m以上，在以后的浇筑中，导管埋深宜为2~6m。（9）桩顶浇筑高度不能偏低，应使在凿除泛浆层后，桩顶混凝土要达到强度设计值。3．施工常遇问题及防治处理方法（表7-83）回转钻（电钻）成孔灌筑桩常遇问题及预防处理方法表7-83常遇问题产生原因防治措施及处理方法坍孔1．护筒周围未用粘土填封紧密而漏水，或护筒埋置太浅2．未及时向孔内加泥浆，孔内泥浆面低于孔外水位，或孔内出现承压水降低了静水压力，或泥浆密度不够3．在流砂、软淤泥、破碎地层松散砂层中进钻，进尺太快或停在一处空转时间太长，转速太快护筒周围用粘土填封紧密；钻进中及时添加新鲜泥浆，使其高于孔外水位；遇流砂、松散土层时，适当加大泥浆密度，不要使进尺过快，空转时间过长轻度坍孔，加大泥浆密度和提高水位．严重坍孔，用粘土泥浆投入，待孔壁稳定后采用低速钻进钻孔偏移（倾斜）1．桩架不稳，钻杆导架不垂直，钻机磨损，部件松动，或钻杆弯曲接头不直2．土层软硬不匀3．钻机成孔时，遇较大孤石或探头石，或基岩倾斜未处理，或在粒径悬殊的砂、卵石层中钻进．钻头所受阻力不匀安装钻机时，要对导杆进行水平和垂直校正，检修钻孔设备，如钻杆弯曲，及时调换，遇软硬土层应控制进尺，低速钻进偏斜过大时，填入石子、粘土重新钻进，控制钻速，慢速上下提升、下降，往复扫孔纠正；如有探头石，宜用钻机钻透，用冲孔机时用低锤密击，把石块打碎；倾斜基岩时，投入块石，使表面略平，用锤密打流砂1．孔外水压比孔内大，孔壁松散，使大量流砂涌塞桩底2．遇粉砂层，泥浆密度不够，孔壁未形成泥皮使孔内水压高于孔外水位0.5m以上，适当加大泥浆密度流砂严重时，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，阻止流硫涌入不进尺1．钻头粘满粘土块（糊钻头），排渣不畅，钻头周围堆积土块2．钻头合金刀具安装角度不适当，刀具切土过浅，泥浆密度过大，钻头配重过轻加强排渣，重新安装刀具角度、形状、排列方向；降低泥浆密度，加大配重糊钻时，可提出钻头，清除泥块后，再施钻钻孔漏浆1．遇到透水性强或有地下水流动的土层2．护筒埋设过浅，回填土不密实或护筒接缝不严密，在护筒及脚或接缝处漏浆3．水头过高使孔壁渗透适当加稠泥浆或倒入粘土慢速转动，或在回填土内掺片石，卵石，反复冲击，增强护壁、护筒周围及底部接缝，用土回填密实，适当控制孔内水头高度，不要使压力过大 钢筋笼偏位、变形、上浮1．钢筋笼过长，未设加劲箍，刚度不够，造成变形2．钢筋笼上未设垫块或耳环控制保护层厚度，或桩孔本身偏斜或偏位3．钢筋笼吊放未垂直缓慢放下，而是斜插入孔内4．孔底沉渣未清理干净，使钢筋笼达不到设计强度5．当混凝土面至钢筋笼底时，混凝土导管理深不够，混凝土冲击力使钢筋笼被顶托上浮钢筋过长，应分2~3节制作，分段吊放，分段焊接或设加劲箍加强；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厚度，桩孔本身偏斜、偏位应在下钢筋笼前往复扫孔纠正，孔底沉渣应置换清水或适当密度泥浆清除；浇灌混凝土时，应将钢筋笼固定在孔壁上或压住；混凝土导管应埋人钢筋笼底面以下1.5m以上吊脚桩1．清孔后泥浆密充过小，孔壁坍塌或孔底涌进泥浆或未立即灌混凝土2．清渣未净，残留石渣过厚3．吊放钢筋骨架导管等物碰撞孔壁，使泥土坍落孔底做好清孔工作，达到要求立即灌筑棍凝土；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，施工注意保护孔壁，不让重物碰撞，造成孔壁坍塌粘性土层缩颈、糊钻由于粘性土层有较强的造浆能力和遇水膨胀的特性，使钻孔易于缩颈，或使粘土附在钻头上，产生抱钻、糊钻现象除严格控制泥浆的粘度增大外，还应适当向孔内投入部分砂砾，防止糊钻；钻头宜采用肋骨的钻头，边钻进边上下反复扩孔，防止缩颈卡钻事故孔斜1．钻进松散地层中遇有较大的圆孤石或探头石，将钻具挤离钻孔中心轴线2．钻具由软地层进入陡倾角硬地层，或粒径差别太大的砂砾层钻进时，钻头所受阻力不均3．钻具导正性差，在超径孔段钻头走偏，以及由于钻机位置发生串动或底座产生局部下沉使其倾斜等针对地层特征选用优质泥浆．保持孔壁的稳定；防止或减少出现探头石，一旦发现探头石，应暂停钻进，先回填粘土和片石，用椎形钻头将探头石挤压在孔壁内，或用冲击钻冲击或将钻机（或钻架）略移向探头石一侧，用十字或一字型冲击钻头猛击，将探头石击碎。如冲击钻也不能击碎探头石，则可用小直径钻头在探头石上钻孔，或在表面放药包爆破断桩1．因首批混凝土多次浇灌不成功，再灌上层出现一层泥夹层而造成断桩2．孔壁塌方将导管卡住，强力拔管时，使泥水混入混凝土内或导管接头不良，泥水进入管内3．施工时突然下雨，泥浆冲入桩孔4．采用排水方法灌筑混凝土，未将水抽干，地下水大量进入，将泥浆带入混凝土中造成夹层；另一方面，由于桩身混凝土采用分层振捣，下面的泥浆被振捣到上面，然后再灌入混凝土振捣，两段混凝土间夹杂泥浆，造成分节脱离，出现断层力争首批混凝土灌一次成功，钻孔选用较大密度和粘度、胶体率好的泥浆护壁；控制进尺速度，保持孔壁稳定；导管接头应用方丝扣连接，并设橡皮圈密封严密；孔口护筒不使埋置太浅；下钢筋笼骨架过程中，不使碰撞孔壁；施工时突然下雨，要争取一次性灌筑完毕，灌筑桩严重塌方或导管无法拔出形成断桩，可在一侧补桩；深度不大可挖出；对断桩处作适当处理后，支模重新浇筑混凝土 7-2-7-3潜水电钻成孔灌筑桩潜水电钻成孔灌筑桩系利用潜水电钻机构中的密封的电动机、变速机构，直接带动钻头在泥浆中旋转削土，同时用泥浆泵压送高压泥浆（或用水泵压送清水），使从钻头底端射出，与切碎的土颗粒混合，以正循环方式不断由孔底向孔口溢出，将泥渣排出，或用砂石泵或空气吸泥机用反循环方式排除泥渣，如此连续钻进，直至形成需要深度的桩孔，浇筑混凝土成桩。其特点是：钻机设备定型，体积较小，重量轻，移动灵活，维修方便，可钻深孔，成孔精度和效率高，质量好，扩孔率低，成孔率100%，钻进速度快；施工无噪声、无振动；操作简便，劳动强度低；但设备较复杂，费用较高。适用于地下水位较高的软硬土层，如淤泥、淤泥质土、粘土、粉质粘土、砂土、砂夹卵石及风化页岩层中使用，不得用于漂石。1．机具设备潜水钻孔机由潜水电机、齿轮减速器、钻头、钻杆、密封装置绝缘橡皮电缆，加上配套机具设备，如机架、卷扬机、泥浆制配系统设备、砂浆泵等组成（图7-66~图7-69）。钻孔直径由450~1500mm，如将GZQ-1500型钻头改装，慢速钻进可钻成2000~2500mm的大直径桩孔。钻孔深20~30m，最深可达50m，常用KQ、GZQ系列潜水电钻的型号及技术性能见表7-62。图7-66GZQ-800型潜水钻机构造 1-潜水电钻；2-钻杆；3-钻头；4-钻孔台车；5-电缆；6-水管卷筒；7-接泥浆泵；8-电缆卷筒；9-卷扬机；10-配电箱；11-钢丝绳图7-67GZQ-1250型潜水钻机构造成孔示意图1-潜水电钻；2-钻头；3-潜水砂石泵；4-吸泥管；5-排泥胶管；6-三轮滑车；7-钻机架；8-副卷扬机；9-慢速主卷扬机；10-配电箱 图7-68潜水电钻结构示意图1-钻头；2-钻头接箍；3-行星减速箱；4-中间进水箱；5-潜水电机；6-电缆；7--提升盖；8-进水管图7-69笼式钻头（潜水钻用D0800）1-钻头；2-岩心管；3-小爪；4-腋爪；5-护圈；6-钩抓；7-钻头接箍；8-翼片2．施工工艺方法要点（1）潜水电钻成孔灌筑桩施工工艺如图7-70。 图7-70潜水电钻成桩工艺（a）潜水电钻水下成孔；（b）下钢筋笼、导管；（c）浇筑水下混凝土；（d）成桩1-钻杆（或吊挂绳）；2-护筒；3-电缆；4-潜水电钻；5-输水胶管；6-泥浆；7-钢筋骨架；8-导管；9-料斗；10-混凝土；11-隔水栓（2）钻孔应采用泥浆护壁，泥浆密度在砂土和较厚的夹砂层中应控制在1.1~1.3t/m3；在穿过砂夹卵石层或容易坍孔的土层中应控制在1.3~1.5t/m3；在粘土和粉质粘土中成孔时，可注入清水，以原土造浆护壁，排渣时泥浆密度控制在1.1~1.2t/m3。泥浆可就地选择塑性指数IP≥17的粘土调制，质量指标为粘土18~22s，含砂率不大于4%~8%，胶体率不小于90%，施工过程中应经常测定泥浆密度，并定期测定粘度、含砂率和胶体率。（3）钻孔前，孔口应埋设钢板护简，用以固定桩位，防止孔口坍塌，护筒与孔壁间的缝隙用粘土填实，以防止漏水。护筒内径应比钻头直径大200mm；埋入土中深度：在砂土中不宜小于1.5m；粘土中不宜大于1.0m。上口高出地面30~40cm或高出地下水位1.5m以上，使保持孔内泥浆面高出地下水位1.0m以上。（4）将电钻吊入护筒内，应关好钻架底层的铁门。启动砂石泵，使电钻空转，待泥浆输入钻孔后，开始钻进。钻进中应根据钻速进尺情况及时放松电缆线及进浆胶管，并使电缆、胶管和钻杆下放速度同步进行。（5）启动、下钻及钻进时须有专人收、放电缆和进浆胶管，钻进时，电流值不得超过规定数值，应设有过载保护装置，使能在钻进阻力过大时能自动切断电源。 （6）钻进速度应根据土质情况、孔径、孔深和供水、供浆量的大小确定，在淤泥和淤泥质粘土中不宜大于1m/min，在较硬的土层中以钻机无跳动、电机不超荷为准。（7）钻孔达设计深度后，应立即进行清孔放置钢筋笼，清孔可采用循环换浆法，即让钻头继续在原位旋转，继续注水，用清水换浆（系原土造浆），使泥浆密度控制在1.1t/m3左右；如孔壁土质较差时，则宜用泥浆循环清孔，使泥浆密度控制在1.15~1.25t/m3，清孔过程中，必须及时补给足够的泥浆，并保持浆面稳定；如孔壁土质较好不易塌孔时，则可用空气吸泥机清孔。3．施工常遇问题及预防处理方法（表7-83）7-2-7-4钻孔压浆灌筑桩钻孔压浆灌筑桩系用长臂螺旋钻机钻孔，在钻杆纵向设有一个从上到下的高压灌筑水泥浆系统（压力10~30MPa），钻孔深度达到设计深度后，开动压浆泵，使水泥浆从钻头底部喷出，借助水泥浆的压力，将钻杆慢慢提起，直至出地面后，移开钻杆，在孔内放置钢筋笼，再另外放入一根直通孔底的压力注浆塑料管或钢管，与高压浆管接通，同时向桩孔内投放粒径2~4cm碎石或卵石直至桩顶，再向孔内胶管进行二次补浆，把带浆的泥浆挤压干净，至浆液溢出孔口，不再下降，桩即告全部完成。桩径可达300~1000mm；深30m左右，一般常用桩径为400~600mm，桩长10~20m，桩混凝土为无砂混凝土，强度等级为C20。这种桩的特点是：桩体致密，局部能膨胀扩径，单桩承载能力高，沉降量小，比普通灌筑桩的抗压、抗拔、抗水平荷载能力提高1倍以上；不用泥浆护壁，可避免水下浇筑混凝土；采用高压灌浆工艺，对桩孔周围地层有明显的扩散渗透、挤密、加固和局部膨胀扩径等作用，不需清理孔底虚土，可有效地防止断桩、缩颈、桩间虚土等情况发生，质量可靠；由于钻孔后的土体和钻杆是被孔底的高压水泥浆置换顶出的，能在流砂、淤泥、砂卵石、塌孔和地下水的复杂地质条件下顺利成桩；施工无噪声、无振动、无排污，没有大量泥浆制配和处理带来的环境污染；施工速度快，比普通打预制桩工期缩短1~2倍，费用降低10%~15%。适用于一般粘性土、湿陷性黄土、淤泥质土、中细砂、砂卵石等地层，还可用于有地下水的流砂层。作支承桩、护壁桩和防水帷幕桩等。1．机具设备及材料要求 主要设备为LZ（KL）型长螺旋钻机和ACF型高压泵车或SHC-H300型水泥注浆车，固定式300型电动水泥泵，后者最大工作压力为30MPa，泵量为154L/min；钻杆顶部设导流器管路系统应耐高压，并附有快速连接装置。浆液制备装置由计量、搅拌、过滤、储存容器等组成，并应与泵的排量相匹配。压浆采用纯水泥浆，用强度等级32.5或42.5硅酸盐水泥或普通水泥，新鲜无结块，水灰比为0.45~0.60。骨料采用粒径20~40mm碎石或卵石，含泥量小于1%。石子和浆液的体积比为：石子：水泥浆液=1：0.75~0.8。2．施工工艺方法要点（1）施工工艺流程如图7-71所示。图7-71钻孔压浆灌筑桩工艺流程（a）钻机就位；（b）钻进；（c）一次压浆；（d）提出钻杆；（e）下钢筋笼；（f）下碎石；（g）二次补浆1-长螺旋钻机；2-导流器；3-高压泵车；4-高压输浆管；5-灰浆过滤池；6-接水泥浆搅拌桶；7-注浆管（2）钻机就位。按常规方法对准桩位钻进，随时注意并校正钻杆的垂直度；钻孔时应随钻随清理钻进排出的土方；钻至设计深度后空钻清底。（3）第一次注浆，提钻。将高压胶管一端接在钻杆顶部的导流器预留管口处，另一端接在注浆泵上，将配制好的水泥浆由下而上在提钻同时在高压作用下喷人孔内。提钻压浆应慢走进行，一般控制在0.5~1.0m/min，过快易坍孔或缩孔。当遇有地下水时，应注浆至无坍孔危险位置以上0.5~1.0m处，然后提出钻杆，使钻孔形成水泥浆护壁孔。 （4）放钢筋笼和注浆管。成孔后应立即投放钢筋笼。钢筋笼通常由主筋、加强箍筋和螺栓式箍筋组成。钢筋笼应加工成整体，螺旋式箍筋应绑牢；过长可分段制作，接头采用焊接。注浆管多固定在制作好的钢筋笼上，下钢筋笼时，一般使用钻机上附设的吊装设备起吊，对准孔位，竖直缓慢地放入孔内，下到设计标高，并将钢筋笼固定。（5）填放碎（卵）石。碎（卵）石系通过孔口漏斗倒入孔内，用钢钎捣实。（6）第二次注浆（补浆）。利用固定在钢筋笼上的塑料管进行第二次注浆，此工序与第一次注浆间隔不得超过45min，第二次注浆一般要多次反复进行，最后一次补浆必须在水泥浆接近终凝时完成，注浆完了后立即拔管洗净备用。（7）为控制混凝土质量，在同一水灰比的情况下，每班做2组试块。3．施工注意事项（1）当在软土层成孔，桩距小于3.5d时，宜跳打成桩，以防高压使邻桩断裂，中间空出的桩须待邻桩的混凝土达到设计强度等级的50%以后方可成桩。（2）当钻进遇到较大的漂石、孤石卡钻时，应作移位处理。当土质松软，拔钻后塌方不能成孔时，可先灌筑泥浆，经2h后再在已凝固的水泥浆上二次钻孔。（3）配制水泥浆应在初凝时间内用完，不得隔日使用或掺水泥后再用。水泥浆液可根据不同的使用要求掺加不同的外加剂。浆液应通过14×14~18×18目筛孔，以免混入水泥袋屑或其他杂物。（4）注浆泵的工作压力应根据地质条件确定，第一次注浆压力（即泵送终止压力）一般在1~10MPa范围内变化，第二次补浆压力一般在2~10MPa范围内变化。在淤泥质土和流砂层中，注浆压力要高；在粘性土层中，注浆压力可低些；对于地下水位以上的粘性土层，为防止缩颈和断桩也要提高注浆压力。（5）安放补浆管时，其下端应距孔底1m，当桩长超过13m时，应安放两根补浆管，为一长一短，长管下端距孔底1m，短管出口安在1/2桩长处，补浆管组数视桩径而定。（6）在距孔口3~4m段，应采用专门措施使该部分混凝土密实。一般当用两根补浆管时，宜先用长管补浆两次后，再用短管补浆，一直到水泥浆不再渗透时方可终止补浆，取出补浆管。 （7）钻孔压浆桩的施工顺序，应根据桩间距和地层渗透情况，按编号顺序采取跳跃式进行或根据凝固时间采取间隔进行，以防止桩孔间窜浆。7-2-7-5挤扩多分支承力盘与多支盘灌筑桩挤扩多分支承力盘（或多支盘）灌筑桩，为一种新型变截面桩，是在普通灌筑桩基础上，按承载力要求和工程地质条件的不同，在桩身不同部位设置分支和承力盘，或仅设置承力盘而成（图7-72）。这种桩由主桩、分支、承力盘和在它周围被挤扩密实的固结料组成，类似树根系，但施工工艺方法及受力性能又不同于一般树根桩和普通直线形混凝土灌筑桩，而是一种介于摩擦桩和端承桩之间的变截面桩型。其特点是：单桩承载力高，其每m3混凝土承载力，Pk＞350kN，为普通混凝土灌筑桩的2~3倍；节约原材料，在同等承载力情况下桩长仅为普通灌筑桩的1/2~1/3，可省30%左右材料；施工快速，成本低，可缩短工期30%，节省资金25%；提高地基强度，适应性强，可在多种土层成桩，不受地下水限制；施工机械化程度高，低噪声，低振动，劳动强度低，工效高，操作维修方便。但施工需多一套专用分支成型机具设备，多一道挤扩工序。适用于一般多层和高层建筑物作桩基，可在粘性土、粉土、细砂土、含少量姜结石的砂土及软土等多种土层应用；但不适合于在淤泥质土、中粗砂层、砾石层以及液化土层中挤扩分支和成盘。图7-72挤扩多分支承力盘和多承力盘桩 （a）挤扩多分支撑力盘桩；（b）挤扩多承力盘桩1-主桩；2-分支；3-承力盘；4-压实（挤密）土料1．桩构造与布置多分支承力盘灌筑桩的造型、尺寸、承力盘与分支数量根据上部建筑物的荷载量，结构形式、地质情况及使用的分支器尺寸而定，其分支、成盘形态和基本尺寸如图7-73所示。桩的分支、盘的间距按表7-84采用。一般在桩柱周围每隔1400mm左右设一组对称分支，呈十字方向分布，在下部设1~3道承力盘。多分支撑力盘灌筑桩的最小中心距一般取（1.5~2.3）D或＋1m（D为多分支撑力盘灌筑桩的直径）。桩端持力层应选在较硬的土层上，厚度应大于3m，下卧层不可有软弱土层。图7-73挤扩多分支撑力盘灌筑桩构造和尺寸（a）分支盘示意；（b）φ600mm直径桩分支形态；（c）φ426、φ600、φ800mm直径桩分支形态； （d）、（e）、（f）分别为φ426、φ600、φ800mm分支尺寸1-横向分支；2-纵向分支；3-承力盘分支与承力盘的间距（mm）表7-84项次桩径分支与承力盘间距（中距）1φ4263.0d~6.0d2φ6004.0d~5.0d3φ8003.0d~4.0d注：当工程地质条件好时，间距亦可适当减小。多分支撑力盘桩混凝土采用C20或C25，配筋主筋用φ12~16mm，长度一般要求在L/2~2L/3（L——桩长），不小于L/2，其配筋率P＝0.4%~0.6%，箍筋用φ8~10mm，间距100~200mm，另设加强筋。2．单桩承载力计算计算前应根据建筑物场地工程地质、水文地质条件、上部建筑物的层数、高度、荷载及结构类型等要求条件设计并绘制出多分支桩的桩径、分支和设盘的部位尺寸，据以计算单桩竖向承载力。多分支撑力盘灌筑桩单桩竖向承载力的计算，应根据工程地质报告提供的地质钻孔剖面及柱状图（土层以平均厚度计）及相应的物理力学性能指标的数值按相应深度的数据计算。单桩的极限承载力Pk由主桩竖向极限承载力Pm和桩分支、盘的竖向极限承载力Pb组成，单桩的极限承载力Pk可按下式计算：Pk＝Pm＋Pb（7-16）其中Pm＝qPk·Am＋Σqsik·Fm（7-17）Pb＝ΣRpk·Abcosθ＋Σfsik·Fb（7-18）式中qPk——主桩端土（或承力盘上）的极限端阻力特征值（kPa）；Am——主桩端承力盘面积（m2）；qsik——主桩周围土的极限侧阻力特征值（kPa）；Fm——主桩土层分段的桩周表面积（m2）；Rpk——桩分支端土的极限阻力特征值（kPa）；Ab——桩分支底面积（m2）；fsik——桩分支周围土的极限侧阻力（kN/m2）；Fb——桩分支的桩周表面积（m2）； θ——桩分支与水平面的夹角（°）。计算公式的参数选择，除了桩端承载力计算值采用端承极限特征值外，土分层的承载力和侧摩阻力均采用工程地质报告中给出的侧摩阻力和承载力特征值。以上式计算的单桩竖向极限承载力Pk值必须与单桩竖向静载试验值相对照、相校核，并以静载荷试验值为依据。3．挤扩原理与机具设备挤扩多分支撑力盘灌筑桩或挤扩多承力盘桩（以下简称多支盘桩）是利用支盘成型器（图7-74）在桩孔的某一位置进行挤压，使周围的土壤变得密实，灌筑混凝土后形成承力分支或盘，增大支撑面积，从而提高桩的竖向承载力和抗拔力。图7-74液压挤扩支盘成型器结构构造1-液压缸；2-活塞杆；3-压头；4-上弓壁；5-下弓臂；6-机身；7-导向块支盘成型装置由接长管、液压缸、支盘成型器（机）（图7-74），液压胶管和液压站5个部分组成，由液压站提供动力，由支盘成型器实施支盘的成型。 支盘器工作原理是：当给定工作压力P时，液压缸活塞2向下伸出，带压头3压迫上弓壁4和下弓臂5挤扩孔壁，直至达到设计要的最大行程。当液压缸反向供油时，活塞杆2回缩，拖动上弓壁4和下弓臂5恢复到原位，这样，即完成一个分支的挤扩过程。通过旋转接长管将主机旋转相应的角度，多次重复上述挤扩过程，可在设定的位置上挤扩出分支或分承力盘胜体。常用YZJ型系列液压扩支盘成型机技术性能如表7-85。支盘桩施工需用机具设备见表7-86。YZJ型系列液压挤扩支盘成型器主要技术性能表7-85组件项目YZJ-400/1100YZJ-600/1500主机弓臂支出最大外径（mm）11001500弓臂宽度（mm）200280外形尺寸（外径×长度）（mm）400×1660580×2370重量（kg）9403200接长管最大管径（mm）273377最小管径（mm）168168伸出最大长度（mm）2400039000缩回最小长度（mm）85309030重量（kg）13202680液压缸油缸内径（mm）280360活塞杆直径（mm）200250最大行程（mm）478587外形尺寸（外径×长度）（mm）340×1170440×1470液压站电机功率（kW）2237液压泵排量（L/min）2563额定工作压力（N/mm2）2525多分支撑力盘灌筑桩需用机具设备表7-86名称规格性能数量备注KQ型潜水钻机1250A型，带钻架1台钻孔用钻井机SY-120型1台钻孔用支盘成型器φ570mm，每节长2m，l＝14m1套压分支盘用油压箱A、Y-HA20B型，压力31.5MPa1台分支盘加压用离心泵流量1.08m3/h，扬程21m2台泥浆输送轮胎吊12kN1台吊分支器三木搭浇灌架φ100钢管制，高5m1套吊挂料斗导管卷扬机1.0kN1台起落料斗导管混凝土受料斗钢制1个卸混凝土混凝土导管φ200~300mm，每节长1.5m1套下混凝土机动翻斗车1t2台运送混凝土混凝土搅拌机J1-400型1台拌制混凝土4．施工工艺方法要点（1）多支盘桩施工工艺程序为：桩定位放线→挖桩坑、设钢板护套→钻孔机就位→钻孔至设计深度→钻机移位至下一桩位钻孔→第一次清孔→将支盘成型器吊入已钻孔内→在设计位置压分支、承力盘→下钢筋笼→下导管→二次清孔→水下灌筑混凝土→清理桩头→拆除导管、护筒。 （2）成孔可采用干作业或泥浆护壁，一般多采用后者成孔，采用GZQ型潜水钻机或SY-120型钻井机。对软粘土地基可采用自成泥浆护壁；对砂土地基宜采用红粘土泥浆护壁，泥浆密度为1.3t/m3。施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位1.0m以上，在受水位涨落影响时，泥浆面应高出最高水位1.5m以上，成孔工艺方法同一般潜水电钻和回转钻。（3）当成孔达到要求深度后，将钻机移至下一桩位继续钻进。清孔后用吊车将支盘成型器吊起对准桩孔中心徐徐放入孔内，由上而下，按多支盘桩设计要求深度在分支或成盘位置（图7-75），通过高压油泵加压使支盘成型器下端弓压或挤扩臂向外舒张成伞状，对局部孔壁的土体实施挤压形成分支（图7-76），挤扩完毕后，收回挤扩臂，再转动一个角度重复前面的动作，在同一个分支标高处，挤扩两次（转动90°）即形成十字分支，挤扩3次（每次转动60°）即形成贫分支，挤扩8次（每次转动22.5°）即形成一个类似竹节状的承力支盘，每完成一组对称分支，或一个承力盘，即可将支盘成型器自上而下地下落至下一组分支或成盘部位继续压分支或承力盘，一般每压一根三盘18分支桩约需30~40min。 图7-75起重机吊分支器压分支情形1-120kN轮胎式起重机；2-电动液压泵；3-支盘成型器；4-插孔；5-桩孔；6-已压分支；7-压分支图7-76挤扩多分支撑力盘灌筑桩成桩工艺（a）钻孔；（b）分支；（c）成盘；（d）放钢筋笼；（e）浇筑混凝土；（f）成桩（4）压分支成盘时要控制油压，对一般粘性土应控制在6~7MPa，对密实粉土、砂土为15~17MPa，对坚硬密实砂土为20~25MPa。（5）每一承力盘挤扩完后，在不收回挤扩臂情况下，应将成型器转动2周扫平渣土，以使扩盘均匀、对称。（6）分支、成盘完成后，将支盘成型器吊出，即可将稀泥浆注入孔内置换浓泥浆至密度为1.1~1.15t/m3为止。浇筑混凝土前孔底500mm以内的泥浆密度应小于1.25t/m3，含砂率≤8%，粘度28s；沉渣厚度小于100mm。（7）清孔后应在0.5h内进行下道工序，吊入钢筋笼，藉短钢管吊挂在孔口上，下导管，安浇灌架，用起重机吊混凝土料斗进行水下混凝土浇筑，采用坍落度为16~18cm的C20（或C25）混凝土，设钢管三木搭，利用卷扬机吊导管不断上下翻插窜动使达到密实，特别是在浇筑至扩盘部位时，应集中多次冲捣上下窜动反插，使扩盘处混凝土密实。灌筑方法与普通混凝土灌筑桩导管法水中灌筑混凝土相同。5．施工注意事项 （1）分支、盘位应选定较好的持力层。施工中如地质变化，持力层深度不能满足设计要求，为提高承载力，应根据具体情况适当加深0.5~1.5m，或在桩上增加2~4个分支（或1~2个承力盘），以保证达到要求的承载力。（2）由于分支成盘，对土层要施加很大侧压力，当桩距小于3.5d（d——主桩直径）时，钻机应采取相隔跳打，即间隔钻孔，以免造成塌孔，影响桩身质量。（3）桩的分支未配钢筋，靠混凝土的剪力传递压力，因此该处的混凝土要保证密实，除控制混凝土配合比外，还应控制坍落度和用导管翻插捣固密实。（4）每一支盘应通过孔口刻度圈按规定转角及次序认真挤扩，转动支盘成型器可用短钢管插入成型器上部连接管孔内旋转即可。每次要测量泥浆面下降值，机体上升值和油压值，以判断支盘成型效果。（5）挤扩盘过程中，随着盘体体积增大，应不断补充泥浆，尤其是在支盘成型器上提过程中。6．质量控制（1）灌筑桩用的原材料质量和混凝土强度必须符合施工规范的规定和设计要求。（2）成孔深度，分支及承力盘位置必须符合设计要求，沉渣厚度不得大于100mm。（3）钢筋笼制作应对钢筋规格、焊条规格、品种、焊口规格、焊缝长度、焊缝外观及质量、主筋和箍筋的制作偏差等进行检查。（4）桩的位置偏移不得大于d/6（d——桩直径），且不大于100mm，垂直度偏差不得大于L/100（L——桩长）（5）桩应取总数1%，且不少于3根做静载试验，取桩总数的10%~15%作动力测试，检验桩体竖向承载力；用应力反射法对桩体质量进行检验，不得有缩颈、夹层、混凝土不密实等缺陷。在灌筑桩施工方面，近年来我国一些城市还推广了全套管法（Bemoto法）施工工艺，其优点是不用泥浆护壁，而且可使桩相切或相割，用于深基坑支护结构既可挡土又可隔水，既是受力结构又是止水帷幕，可省去目前常用的桩外止水帷幕，有较大的经济效益。 7-2-7-6振动沉管灌筑桩振动沉管灌筑桩系用振动沉桩机将带有活瓣式桩尖或钢筋混凝土桩预制桩靴的桩管（上部开有加料口），利用振动锤产生的垂直定向振动和锤、桩管自重及卷扬机通过钢丝绳施加的拉力，对桩管进行加压，使桩管沉入土中，然后边向桩管内灌筑混凝土，边振边拔出桩管，使混凝土留在土中而成桩。其工艺特点是：能适应复杂地层；能用小桩管打出大截面桩（一般单打法的桩截面比桩管扩大30%；复打法可扩大80%；反插法可扩大50%左右），使有较高的承载力；对砂土，可减轻或消除地层的地震液化性能；有套管护壁，可防止坍孔、缩孔、断桩，桩质量可靠；对附近建筑物的振动影响以及噪声对环境的干扰都比常规打桩机小；能沉能拔，施工速度快，效率高，操作简便，安全，同时费用比较低，比预制桩可降低工程造价30%左右。但由于振动会使土体受到扰动，会大大降低地基强度，因此，当为软粘土或淤泥及淤泥质土时，土体至少需养护30d；砂层或硬土层需养护15d，才能恢复地基强度。适用于在一般粘性土、淤泥、淤泥质土、粉土、湿陷性黄土，稍密及松散的砂土及填土中使用；但在坚硬砂土、碎石土及有硬夹层的土层中，因易损坏桩尖，不宜采用。1．工艺原理振动锤（激振器）本身是一个大振动器，箱体内装有两根轴，齿轮和偏心块在同一箱体内，以同一速度相向旋转，偏心块旋转时产生离心力（激振力），当旋转至水平位置时离心力抵消，旋转至垂直位置时，则离心力叠加，产生垂直方向的高频率往复振动，土体受到桩管传来的强迫振动后，内摩擦力减弱，强度降低；当强迫振动频率与土体的自振频率相同时，土体结构局部便因共振而引起破坏，在桩管自重和卷扬机加压作用下，使桩管缓慢沉入土中，并挤压、振密桩周一定范围内的土层；同时在拔管时，因机械振动作用，又振密灌筑在桩孔内的混凝土，使其与钢筋笼、桩端及桩周土紧密接触，以保证足够的成桩直径和成桩质量。2．机具设备与材料要求 主要机具设备包括：DZ60或DZ90型振动锤、DJB25型步履式桩架、卷扬机、加压装置、桩管、桩尖或钢筋混凝土预制桩靴等。桩管直径为220~370mm、长10~28m。常用振动沉桩锤的技术性能见表7-52和表7-57，配套机具设备有：下料斗、1t机动翻斗车、J1-400型混凝土搅拌机、钢筋加工机械、交流电焊机（32kVA）、氧割装置等。混凝土材料：混凝土强度等级不低于C15。水泥用强度等级32.5或42.5普通水泥；碎石或卵石粒径不大于40mm，含泥量小于3%；砂用中、粗砂，含泥量小于5%，混凝土坍落度为8~10cm。3．施工工艺方法要点（1）振动沉管灌筑桩成桩工艺如图7-77。成桩过程为：①桩机就位：将桩管对准桩位中心，桩尖活瓣合拢，放松卷扬机钢绳，利用振动机及桩管自重，把桩尖压入土中；②沉管：开动振动箱，桩管即在强迫振动下迅速沉入土中。沉管过程中，应经常探测管内有无水或泥浆，如发现水或泥浆较多，应拔出桩管，用砂回填桩孔后重新沉管；如发现地下水和泥浆进人套管，一般在沉入前先灌入1m高左右的混凝土或砂浆，封住活瓣桩尖缝隙，然后再继续沉入。沉管时，为了适应不同土质条件，常用加压方法来调整土的自振频率，桩尖压力改变可利用卷扬机把桩架的部分重量传到桩管上加压，并根据桩管沉入速度，随时调整离合器，防止桩架抬起发生事故；③上料：桩管沉到设计标高后，停止振动，用上料斗将混凝土灌入桩管内，混凝土一般应灌满桩管或略高于地面；④拔管：开始拔管时，应先启动振动箱片刻，再开动卷扬机拔桩管。用活瓣桩尖时宜慢，用预制桩尖时可适当加快；在软弱土层中，宜控制在0.6~0.8m/min并用吊砣探测得桩尖活瓣确已张开，混凝土已从桩管中流出以后，方可继续抽拔桩管，边振边拔，桩管内的混凝土被振实而留在土中成桩，拔管速度应控制在1.2~1.5m/min。 图7-77振动沉管灌筑桩成桩工艺（a）桩机就位；（b）沉管；（c）上料；（d）拔出桩管；（e）在桩顶部混凝土内插入短钢筋并灌满棍凝土1-振动锤；2-加压减振弹簧；3-加料口；4-桩管；5-活瓣桩尖；6-上料斗；7-混凝土桩；8-短钢筋骨架（2）拔管方法根据承载力的不同要求，可分别采用以下方法：1）单打法，即一次拔管。拔管时，先振动5~10s，再开始拔桩管，应边振边拔，每提升0.5m停拔，振5~10s后再拔管0.5m,再振5~10s，如此反复进行直至地面。2）复打法。在同一桩孔内进行两次单打，或根据需要进行局部复打。成桩后的桩身混凝土顶面标高应不低于设计标高500mm。全长复打桩的入土深度宜接近原桩长，局部复打应超过断桩或缩颈区1m以上。全长复打时，第一次浇筑混凝土应达到自然地面。复打施工必须在第一次浇筑的混凝土初凝之前完成，应随拔管随清除粘在管壁上和散落在地面上的泥土，同时前后两次沉管的轴线必须重合。 3）反插法。先振动再拔管，每提升0.5~1.0m,再把桩管下沉0.3~0.5m（且不宜大于活瓣桩尖长度的2/3），在拔管过程中分段添加混凝土，使管内混凝土面始终不低于地表面，或高于地下水位1.0~1.5m以上，如此反复进行直至地面。反插次数按设计要求进行，并应严格控制拔管速度不得大于0.5m/min。在桩尖的1.5m范围内，宜多次反插以扩大端部截面。在淤泥层中，清除混凝土缩颈，或混凝土浇筑量不足，以及设计有特殊要求时，宜用此法；但在坚硬土层中易损坏桩尖，不宜采用。（3）在拔管过程中，桩管内的混凝土应至少保持2m高或不低于地面，可用吊砣探测，不足时及时补灌，以防混凝土中断形成缩颈。每根桩的混凝土灌筑量，应保证达到制成后桩的平均截面积与桩管端部截面积的比值不小于1.1。（4）当桩管内混凝土浇至钢筋笼底部时，应从桩管内插入钢筋笼或短筋，继续浇筑混凝土。当混凝土灌至桩顶，混凝土在桩管内的高度应大于桩孔深度；当桩尖距地面60~80cm时停振，利用余振将桩管拔出。同时混凝土浇筑高度应超过桩顶设计标高0.5m，适时修整桩顶，凿去浮浆后，应确保桩顶设计标高及混凝土质量。（5）振动灌筑桩的中心距不宜小于桩管外径的4倍，相邻的桩施工时，其间隔时间不得超过水泥的初凝时间，中途停顿时，应将桩管在停顿前先沉入土中，或待已完成的邻桩混凝土达到设计强度等级的50%方可施工；桩距小于3.5d（d——桩直径）时，应跳打施工。（6）遇有地下水，在桩管尚未沉入地下水位时，即应在桩管内灌入1.5m高的封底混凝土，然后桩管再沉至要求的深度。（7）对于某些密实度大，低压缩性，且土质较硬的粘土，一般的振动沉拔桩机难于把桩管沉入设计标高。遇此情况，可用螺旋钻配合，先用螺旋钻钻去部分较硬的土层，以减少桩管的端头阻力，然后再用振动沉管的施工工艺，将桩管沉入设计标高。这样形成“半钻半打”工艺。根据实践，桩的承载力与全振动沉管灌筑桩相近，同时可扩大已有设备的能力，减少挤土和对邻近建构筑物的振动影响。4．施工常遇问题及预防处理方法（表7-87）振动（锤击）沉管灌筑桩施工常遇问题及预防、处理方法表7-87名称、现象产生原因预防措施与处理方法缩颈（瓶颈）（浇筑混凝土后的桩身局部直径小于设计尺寸）1．在地下水位以下或饱和淤泥或淤泥质土中沉桩管时，土受强制扰动挤压，土中水和空气未能很快扩散，局部产生孔隙压力，当套管拔出时，混凝土强度尚低，把部分桩体挤成缩颈施工时每次向桩管内尽量多装混凝土，借其自重抵消桩身所受的孔隙水压力，一般使管内混凝土高于地面或地下水位1.0~1.5m，使之有一定的扩散力；桩间距过小，宜用跳打法施工；沉桩应采取“ 2．在流塑淤泥质土中，由于下套管产生的振动作用，使混凝土不能顺利地灌入，被淤泥质土填充进来，而造成缩颈3．桩身间距过小，施工时受邻桩挤压4．拔管速度过快，混凝土来不及下落，而被泥土填充5．混凝土过于干硬或和易性差，拔管时对混凝土产生摩擦力或管内混凝土量过少，混凝土出管的扩散性差，而造成缩颈慢抽密击（振）”；桩拔管速度不得大于0.8~1.0m/min；桩身混凝土应用和易性好的低流动性混凝土浇筑桩轻度缩颈，可采用反插法，每次拔管高度以1.0m为宜；局部缩颈宜采用半复打法；桩身多段缩颈宜采用复打法施工断桩、桩身混凝土坍塌（桩身局部残缺夹有泥土，或桩身的某一部位混凝土坍塌，上部被土填充）1．桩下部遇软弱土层，桩成型后，还未达到初凝强度时，在软硬不同的两层土中振动下沉套管，由于振动对两层土的波速不一样，产生了剪切力把桩剪断2．拔管时速度过快，混凝土尚未流出套管，周围的土迅速回缩，形成断桩3．在流态的淤泥质土中，孔壁不能自立，浇筑混凝土时，混凝土密度大于流态淤泥质土，造成混凝土在该层中坍塌4．桩中心距过近，打邻桩时受挤压（水平力及抽管上拔力）断裂，混凝土终凝不久，受振动和外力扰动采用跳打法施工，跳打应在相邻成形的桩达到设计强度的60%以上进行；认真控制拔管速度，一般以1.2~1.5m/min为宜；对于松散性和流态淤泥质土，不宜多振，以边振边拔为宜已出现断桩，采用复打法解决；在流态的淤泥质土中出现桩身混凝土坍塌时，尽可能不采用套管护壁灌筑桩；控制桩中心距大于3.5倍桩直径；混凝土终凝不久避免振动和扰动；桩中心过近，可采用跳打或控制时间的方法拒落（灌完混凝土后拔管时，混凝土不从管底部流出，拔至一定高度后，才流出管外，造成桩的下部无混凝土或混凝土不密实）1．在低压缩性粉质粘土层中打拔管桩，灌完混凝土开始拔管时，活瓣桩尖被周围的土包围压住而打不开，使混凝土无法流出而造成拒落2．在有地下水的情况下，封底混凝土过干，套管下沉时间较长，在管底形成“塞子”堵住管口，使混凝土无法流出3．预制桩头混凝土质量较差，强度不够，沉管时桩头被挤入套管内阻塞混凝土下落根据工程和地质条件，合理选择桩长，尽量使桩不进入低压缩性土层；严格检查预制桩头的强度和规格，防止桩尖在施工时压入桩管；在有地下水的情况下，混凝土封底不要过干，套管下沉不要过长，套管沉至设计要求后，应用浮标测量预制桩尖是否进入桩管，如桩尖进入桩管，应拔出处理，浇筑混凝土后，拔管时应用浮标经常观测测量，检查混凝土是否有阻塞情况；已出现拒落，可在拒落部位采用翻插法处理桩身夹泥（桩身混凝土内存在泥夹层，使桩身截面减小或隔断）1．在饱和淤泥质土层中施工，拔管速度过快，混凝土骨料粒径过大，坍落度过小，混凝土还未流出管外，土即涌入桩身，造成桩身夹泥2．采用翻插法时，翻插深度太大，翻插时活瓣向外张开，使孔壁周围的泥挤进桩身，造成桩身夹泥在饱和淤泥质土层中施工，注意控制拔管速度和混凝土骨料粒径（＜30mm）、坍落度（≯ 3．采用复打法时，套管上的泥土未清理干净，而带入桩身混凝土内5~7cm），拔管速度以0.8~1.0m/min较合适；混凝土应搅拌均匀，和易性要好，拔管时随时用浮标测量，观察桩身混凝土灌入量，发现桩径减小时，应采取措施；采用翻插法时，翻插深度不宜超过活瓣长度的2/3；复打时，在复打前应把套管上的泥土清除干净桩身下沉（桩成形后，在相邻桩位下沉套管时，桩顶的混凝土，钢筋或钢筋笼下沉）1．新浇筑的混凝土处于流塑状态，由于相邻桩沉入套管时的振动影响，混凝土骨料自重沉实，造成桩顶混凝土下沉，土塌入混凝土内2．钢筋的密度比混凝土大，受振动作用，使钢筋或钢筋笼沉入混凝土在桩顶部分采用较干硬性混凝土；钢筋或钢筋笼放入混凝土后，上部用钢管将钢筋或钢筋笼架起，支在孔壁上，可防止相邻桩振动时下沉；指定专人铲去桩顶杂物、浮浆，重新补足混凝土超量（浇筑混凝土时，混凝土的用量比正常情况下大一倍以上）1．在饱和淤泥质软土中成桩，土受到扰动，强度大大降低，由于混凝土对土壁侧压力作用，而使土壁压缩，桩身扩大2．地下遇有土洞、坟坑、溶洞、下水道、枯井、防空洞等洞穴在饱和淤泥质软土层中成桩；宜先打试验桩，如发现混凝土用量过大，应与设计单位研究改用其他桩型；施工前应通过钎探了解工程范围内的地下洞穴情况，如发现洞穴，预先挖开或钻孔，进行填塞处理，再行施工桩达不到最终控制要求（桩管下沉沉不到设计要求的深度）1．遇有较厚的硬夹层或大块孤石、混凝土块等地下障碍物2．实际持力层标高起伏较大，超过施工机械能力，桩锤选择太小或太大，使桩沉不到或沉过要求的控制标高3．振动沉桩机的振动参数（如激振力、振幅、频率等）选择不合适，或因振动压力不够而使套管沉不下去4．套管细长比过大，刚度较差，在沉管过程中，产生弹性弯曲而使锤击或振动能量减弱，不能传至桩尖处认真勘察工程范围内的地下硬夹层及埋设物情况，遇有难以穿透的硬夹层，应用钻机钻透，或将地下障碍物清除干净；根据工程地质条件，选用合适的沉桩机械和振动参数，沉桩时，如因正压力不够而沉不下去时．可用加配重或加压的办法来增加正压力；锤击沉管时，如锤击能力不够，可更换大一级的锤；套管应有一定的刚度，细长比不宜大于40桩尖进水、进泥砂（套管活瓣处涌水或泥砂进入桩管内）1．地下涌水量大，水压大2．沉桩时间过长3．桩尖活瓣缝隙大或桩尖被打坏地下涌水量大时，桩管应用0.5m高水泥砂浆封底，再灌1m高混凝土，然后沉入；少量进水（＜20cm）可在灌第一槽棍凝土酌减用水量处理；沉桩时间不要过长；桩尖损坏，不密合，可将桩管拔出，桩尖活瓣修复改正后，将孔回填，重新沉入吊脚桩（桩下部混凝土不密实或脱空，形成空腔）1．桩尖活瓣受土压实，抽管至一定高度才张开2．混凝土干硬，和易性差，下落不密实，形成空隙3．预制桩尖被打碎缩入桩管内．泥砂与水挤入管中为防止活瓣不张开，可采取“密振慢抽”方法，开始拔管50cm，可将桩管反擂几下，然后再正常拔管；混凝土应保持良好和易性，坍落度应不小于5~7cm；严格检查预制桩尖的强度和规格，防止桩尖打碎或压入桩管 7-2-7-7锤击沉管灌筑桩锤击沉管灌筑桩系用锤击打桩机，将带活瓣桩尖或设置钢筋混凝土预制桩尖（靴）的钢管锤击沉入土中，然后边浇筑混凝土边用卷扬机拔桩管成桩。其工艺特点是：可用小桩管打较大截面桩，承载力大；可避免坍孔、瓶颈、断桩、移位、脱空等缺陷；可采用普通锤击打桩机施工，机具设备和操作简便，沉桩速度快。但桩机较笨重，劳动强度较大，再要特别注意安全。适于粘性土、淤泥、淤泥质土、稍密的砂土及杂填土层中使用，但不能用于密实的中粗砂、砂砾石、漂石层中使用。1．机具设备及材料要求主要设备为一般锤击打桩机，如落锤，柴油锤、蒸汽锤等。由桩架、桩锤、卷扬机、桩管等组成。桩管直径可达500mm，长8~15m，常用锤击式打桩机型号及技术性能见表7-47~表7-51、图7-78。配套机具有下料斗、1t机动翻斗车、混凝土搅拌机等。图7-78柴油锤击打桩机1-桩架；2-桩锤；3-履带式起重机；4-桩混凝土材料要求：混凝土强度等级不低于C15；水泥用强度等级32.5或42.5普通水泥，要求新鲜无结块；粗骨料粒径不大于30mm，坍落度一般为5~7cm。2．施工工艺方法要点 （1）锤击沉管灌筑桩成桩工艺如图7-79。锤击成桩过程为：1）桩机就位：就位后吊起桩管，对准预先埋好的预制钢筋混凝土桩尖（图7-80），放置麻（草）绳垫于桩管与桩尖连接处，以作缓冲层和防地下水进入，然后缓慢放入桩管，套入桩尖压入土中；2）沉管：上端扣上桩帽先用低锤轻击，观察无偏移，才正常施打，直至符合设计要求深度，如沉管过程中桩尖损坏，应及时拔出桩管，用土或砂填实后另安桩尖重新沉管；3）上料：检查套管内无泥浆或水时，即可浇筑混凝土，混凝土应灌满桩管；4）拔管：拔管速度应均匀，对一般土可控制在不大于1m/min；淤泥和淤泥质软土不大于0.8m/min；在软弱土层软硬土层交界处宜控制在0.3~0.8m/min。采用倒打拔管的打击次数：单动气锤不得少于50次/min；自由落锤轻击（小落锤轻击）不得少于40次/min；在管底未拔至桩顶设计标高之前，倒打和轻击不得中断。第一次拔管高度不宜过高，应控制在能容纳第二次需要灌入的混凝土数量为限，以后始终保持使管内混凝土量略高于地面；5）当混凝土灌至钢筋笼底标高时，放入钢筋骨架，继续浇筑混凝土及拔管，直到全管拔完为止。图7-79锤击沉管灌筑桩成桩工艺（a）就位；（b）沉入套管；（c）开始浇筑混凝土；（d）边锤击边拔管，并继续浇筑混凝土；（e）下钢筋笼，并继续浇筑混凝土；（f）成型 图7-80钢筋混凝土预制桩尖构造1-吊钩1φ6mm；2-吊环1φ10mm（2）锤击沉管成桩宜按桩基施工顺序依次退打，桩中心距在4倍桩管外径以内或小于2m时均应跳打，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。（3）当为扩大桩径，提高承载力或补救缺陷，可采用复打法。复打方法和要求同振动沉管灌筑桩，但以扩大一次为宜。当作为补救措施时，常采用半复打法或局部复打法。3．施工常遇问题及预防处理措施（表7-87）7-2-7-8套管夯扩灌筑桩夯压成型灌筑桩又称夯扩桩，是在普通锤击沉管灌筑桩的基础上加以改进发展起来的一种新型桩，由于其扩底作用，增大了桩端支撑面积，能够充分发挥桩端持力层的承载潜力，具有较好的技术经济指标，在国内许多地区得到广泛地应用。特点是：在桩管内增加了一根与外桩管长度基本相同的内夯管，以代替钢筋混凝土预制桩靴，与外管同步打入设计深度，并作为传力杆将桩锤击力传至桩端夯扩成大头形，并且增大了地基的密实度，同时利用内管和桩锤的自重将外管内的现浇桩身混凝土压密成型，使水泥浆压入桩侧土体并挤密桩侧的土，使桩的承载力大幅度提高，同时设备简单，上马快，操作方便，可消除一般灌筑桩易出现缩颈、裂缝、混凝土不密实、回淤等庇病，保证工程质量；而且技术可靠，工艺合理，经济实用，单桩承载力可达1100kN，工程造价比一般混凝土灌筑桩基降低30%~40%。适用于一般粘性土、淤泥、淤泥质土、黄土、硬粘性土；亦可用于有地下水的情况；可在20层以下的高层建筑基础中应用。 1．机具设备沉管机械采用锤击式沉桩机或D16~32筒式柴油打桩机、静力压桩机，并配有2台2t慢速卷扬机，用于拔管。桩管由外管（套管）和内管（夯管）组成（图7-81）。外管直径为325mm（或377mm）无缝钢管；内管直径为219mm，壁厚10mm，长比外管短100mm，内夯管底端可采用闭口平底或闭口锥底。图7-81夯扩灌注桩桩管构造1-柴油打桩机桩帽；2-8M16×60螺栓；3-附加桩帽；4-套管吊耳；5-φ219mm夯管；6-φ290×10mm夯头；7-φ325×10mm套管2．施工工艺方法要点（1）夯扩桩的施工工艺程序是（图7-82）：1）按基础平面图测放出各桩的中心位置，并用套板和撒石灰标出桩位；2）机架就位，在桩位垫一层150~200mm厚与灌筑桩同强度等级的干硬性混凝土，放下桩管，紧压在其上面，以防回淤；3）将外桩管和内套管套叠同步打入设计深度；4）拔出内夯管并在外桩管内灌入第一批混凝土，高度为H，混凝土量一般为0.1~0.3m3 ；5）将内夯管放回外桩管中压在混凝土面上，并将外桩管拔起h高度（h＜H），一般为0.6~1.0m；6）用桩锤通过内夯管将外桩管中灌入的混凝土挤出外管；7）将内外管再同时打至设计要求的深度（h深处），迫使其内混凝土向下部和四周基土挤压，形成扩大的端部，完成一次夯扩。或根据设计要求，可重复以上施工程序进行二次夯扩；8）拔出内夯管在外管内灌第二批混凝土，一次性浇筑桩身所需的高度；9）再插入内夯管紧压管内的混凝土，边压边徐徐拔起外桩管，直至拔出地面。以上H、h、c等参数要通过试验确定，作为施工中的控制依据。图7-82夯扩灌注桩施工工艺流程（a）内外管同步夯入土中；（b）提升内夯管、除去防淤套管，浇筑第一批混凝土；（c）插入内夯管，提升外管；（d）夯扩；（e）提升内夯管，浇筑第二批混凝土，施下内夯管加压，拔起外管1-钢丝绳；2-原有桩帽；3-特制桩帽；4-防淤套管；5-外管；6-内夯管；7-干混凝土（2）端夯扩沉管灌注桩亦可应用以下两种方法形成：1）沉管由桩管和内击锤组成，沉管在振动力及机械自重作用下，到达设计位置后，灌入混凝土，用内击锤夯击管内混凝土使其形成扩大头；2）采用单管，用振动加压将其沉到设计要求的深度，往管内灌入一定高度的扩底混凝土后向上提管，此时桩尖活瓣张开，混凝土进入孔底，由于桩尖受自重和外侧阻力关闭，再将桩管加压振动复打，迫使扩底混凝土向下部和四周挤压，形成扩大头。 （3）如有地下水或渗水，沉管过程、外管封底可采用干硬性混凝土或无水混凝土，经夯实形成阻水、阻泥管塞，其高度一般为100mm。（4）桩的长度较大或需配置钢筋笼时，桩身混凝土宜分段浇筑；拔管时，内夯管和桩锤应施压于外管中的混凝土顶面，边压边拔。（5）工程施工前宜进行试成桩，应详细记录混凝土的分次灌入量、外管上拔高度、内管夯击次数、双管同步沉入深度，并检查外管的封底情况，有无进水、涌泥等，经核实后作为施工控制的依据。（6）桩端扩大头进人持力层的深度不小于3m；当采用2.5t锤施工时，要保证每根桩的夯扩锤击数不少于50锤，当不能满足此锤击数时，须再投料一次，扩大头采用干硬性混凝土，坍落度应在1~3cm左右。7-2-7-9人工挖孔和挖孔扩底灌筑桩人工挖孔灌筑桩系用人工挖土成孔，浇筑混凝土成桩；挖孔扩底灌筑桩，系在挖孔灌筑桩的基础上，扩大桩底尺寸而成。这类桩由于其受力性能可靠，不需大型机具设备，施工操作工艺简单，在各地应用较为普遍，已成为大直径灌筑桩施工的一种主要工艺方式。挖孔及挖孔扩底灌筑桩的特点是：单桩承载力高，结构传力明确，沉降量小，可一柱一桩，不需承台，不需凿桩头；可作支撑、抗滑、锚拉、挡土等用；可直接检查桩直径、垂直度和持力土层情况，桩质量可靠；施工机具设备较简单，都为工地常规机具，施工工艺操作简便，占场地小；施工无振动、无噪声、无环境污染，对周围建筑物无影响；可多桩同时进行，施工速度快，节省设备费用，降低工程造价；但桩成孔工艺存在劳动强度较大，单桩施工速度较慢，安全性较差等问题，这些问题一般可通过采取技术措施加以克服。挖孔及挖孔扩底灌筑桩适用于桩直径800mm以上，无地下水或地下水较少的粘土、粉质粘土，含少量的砂、砂卵石、姜结石的粘土层采用，特别适于黄土层使用，深度一般20m左右，可用于高层建筑、公用建筑、水工结构（如泵站、桥墩作支撑、抗滑、挡土、锚拉桩之用）。对有流砂、地下水位较高、涌水量大的冲积地带及近代沉积的含水量高的淤泥、淤泥质土层，不宜采用。1．构造要求 挖孔桩直径（d）一般为800~2000mm，最大直径可达3500mm；桩埋置深度（桩长）一般在20m左右，最深可达40m。当要求增大承载力、底部扩底时，扩底直径一般为1.3~3.0d．最大可达4.5d，扩底直径大小按（d1－d）/2：h＝1：4，h1≥（d1－d）/4进行控制/（图7-83a、b）。一般采用一柱一桩，如采用一柱两桩时，两桩中心距不应小于3d，两桩扩大头净距不小于1m（图7-83c），上下设置不小于0.5m（图7-83d）桩底宜挖成锅底形，锅底中心比四周低200mm，根据试验，它比平底桩可提高承载力20%以上。桩底应支撑在可靠的持力层上，支撑桩大多采用构造配筋，配筋率以0.4%为宜，配筋长度一般为1/2桩长，且不小于10m；用于作抗滑、锚固，挡土桩的配筋，按全长或2/3桩长配置，由计算确定。箍筋采用螺旋箍筋或封闭箍筋，不小于φ8@200mm，在桩顶1.0m范围内间距加密一倍，以提高桩的抗剪强度。当钢筋笼长度超过4.0m时，为加强其刚度和整体性，可每隔2.0m设一道φ16~20mm焊接加强筋。钢筋笼长超过10m需分段拼接，拼接处应用焊接。桩混凝土强度等级不应低于C20。图7-83人工挖孔和挖孔扩底灌筑桩（a）圆柱桩；（b）扩底桩；（c）、（d）扩底桩群布置2．机具设备及材料要求提升机具包括：1t卷扬机配三木塔或1t以上单轨电动葫芦（链条式）配提升金属架与轨道，活底吊桶；挖孔工具包括：短柄铁锹、镐、锤、钎。 水平运输工具包括：双轮手推车或1t机动翻斗车；混凝土浇筑机具包括：混凝土搅拌机（含计量设备）、小直径插入式振动器、插钎、串筒等。当水下浇筑混凝土时，尚应配金属导管、吊斗、混凝土储料斗、提升装置（卷扬机或起重机等）、浇筑架、测锤。以及钢筋笼吊放机械等。其他机具设备包括：钢筋加工机具、支护模板、支撑、电焊机、吊挂式软爬梯；36V低压变压器、井内外照明设施；桩孔深超过20m，另配鼓风机、输风管；有地下水应配潜水泵及胶皮软管等。混凝土护壁和桩材料要求同钻孔灌筑桩。3．施工工艺方法要点（1）挖孔灌筑桩的施工程序是：场地整平→放线、定桩位→挖第一节桩孔土方→支模浇筑第一节混凝土护壁→在护壁上二次投测标高及桩位十字轴线→安装活动井盖、垂直运输架、起重电动葫芦或卷扬机、活底吊土桶、排水，通风、照明设施等→第二节桩身挖土→清理桩孔四壁、校核桩孔垂直度和直径→拆上节模板，支第二节模板，浇筑第二节混凝土护壁→重复第二节挖土、支模、浇筑混凝土护壁工序，循环作业直至设计深度→检查持力层后进行扩底→清理虚土、排除积水、检查尺寸和持力层→吊放钢筋笼就位→浇筑桩身混凝土。当桩孔不设支护和不扩底时，则无此两道工序。（2）为防止坍孔和保证操作安全，直径1.2m以上桩孔多设混凝土支护，每节高0.9~1.0m，厚8~15cm，或加配适量直径6~9mm光圆钢筋，混凝土用C20或C25；直径1.2m以下桩孔，井口1/4砖或1/2砖护圈高1.2m，下部遇有不良土体用半砖护砌。（3）护壁施工采取一节组合式钢模板拼装而成，拆上节支下节，循环周转使用，模板用U形卡连接，上下设两半圆组成的钢圈顶紧，不另设支撑，混凝土用吊桶运输人工浇筑，上部留100mm高作浇筑口，拆模后用砌砖或混凝土堵塞，混凝土强度达1MPa即可拆模。 图7-84人工挖孔桩成孔工艺1-三木搭；2-吊土桶；3-接卷扬机；4-混凝土护壁；5-定型组合钢模板；6-活动安全盖板；7-枕木；8-活动井盖；9-角钢轨道（4）挖孔由人工从自上而下逐层用镐、锹进行，遇坚硬土层用锤、钎破碎；挖土次序为先挖中间部分后挖周边，允许尺寸误差＋5cm，扩底部分采取先挖桩身圆柱体，再按扩底尺寸从上到下削土修成扩底形。弃土装入活底吊桶或箩筐内。垂直运输，在孔上口安支架、工字轨道、电葫芦或搭三木搭，用1~2t慢速卷扬机提升（图7-84），吊至地面上后，用机动翻斗车或手推车运出。（5）桩中线控制是在第一节混凝土护壁上设十字控制点，每一节设横杆吊大线坠作中心线，用水平尺杆找圆周。（6）直径1.2m内的桩，钢筋笼的制作与一般灌筑桩的方法相同，对直径和长度大的钢筋笼，一般在主筋内侧每隔2.5m加设一道直径25~30mm的加强箍，每隔一箍在箍内设一井字加强支撑，与主筋焊接牢固组成骨架（图7-85），为便于吊运，一般分两节制作，钢筋笼的主筋为通长钢筋，其接头采用对焊，主筋与箍筋间隔点焊固定，控制平整度误差不大于5cm，钢筋笼4侧主筋上每隔5m设置耳环，控制保护层为5~7cm，钢筋笼外形尺寸比孔小11~12cm。 图7-85钢筋笼的成型与加固（a）钢筋笼加固成型；（b）耳环；（c）上下段钢筋笼主筋对焊连接1-主筋32mm；2-箍筋φ12~16@150mm；3-耳环φ20mm；4-加劲支撑30@5.0m；5-轻轨；6-枕木钢筋笼就位用小型吊运机具（图7-86）或履带式起重机进行（图7-87），上下节主筋采用帮条双面焊接，整个钢筋笼用槽钢悬挂在井壁上，借自重保持垂直度正确。图7-86小型钢筋笼吊放（a）小型钢筋笼吊放；（b）三木搭移动1-双轮架子车；2-0.5~1.0t卷扬机；3-三木搭；4-钢筋笼；5-桩孔 图7-87大直径灌筑桩钢筋笼的吊放1-上节钢筋笼；2-下节钢筋笼；3-钢筋焊接接头；4-15履带式或轮胎式起重机；5-混凝土护壁（7）混凝土用粒径小于50mm石子，水泥用强度等级32.5普通水泥或矿渣水泥，坍落度4~8cm，用机械拌制。混凝土用翻斗汽车、机动车或手推车向桩孔内浇筑。混凝土下料采用串桶，深桩孔用混凝土溜管；如地下水大（孔中水位上升速度大于6mm/min）,应采用混凝土导管水中浇筑混凝土工艺（图7-88），混凝土要垂直灌人桩孔内，并应连续分层浇筑，每层厚不超过1.5m。小直径桩孔，6m以下利用混凝土的大坍落度和下冲力使密实；6m以内分层捣实。大直径桩应分层捣实，或用卷扬机吊导管上下插捣。对直径小、深度大的桩，人工下井振捣有困难时，可在混凝土中掺水泥用量0.25%木钙减水剂，使混凝土坍落度增至13~18cm，利用混凝土大坍落度下沉力使之密实，但桩上部钢筋部位仍应用振捣器振捣密实。 图7-88混凝土浇筑工艺1-大直径桩孔；2-钢筋笼；3-导管；4-下料漏斗；5-浇筑台架；6-卸料槽；7-混凝土；8-泥浆水；9-泥浆溢流槽；10-钢承台；11-翻斗汽车；12-履带式起重机（8）桩混凝土的养护：当桩顶标高比自然场地标高低时，在混凝土浇筑12h后进行湿水养护，当桩顶标高比场地标高高时，混凝土浇筑12h后应覆盖草袋，并湿水养护，养护时间不少于7d。4．地下水及流砂处理桩挖孔时，如地下水丰富、渗水或涌水量较大时，可根据情况分别采取以下措施：（1）少量渗水可在桩孔内挖小集水坑，随挖土随用吊桶，将泥水一起吊出；（2）大量渗水，可在桩孔内先挖较深集水井，设小型潜水泵将地下水排出桩孔外，随挖土随加深集水井；（3）涌水量很大时，如桩较密集，可将一桩超前开挖，使附近地下水汇集于此桩孔内，用1~2台潜水泵将地下水抽出，起到深井降水的作用，将附近桩孔地下水位降低；（4）渗水量较大，井底地下水难以排干时，底部泥渣可用压缩空气清孔方法清孔。桩孔内排水时，注意周围地下水位变化，否则由于土壤固结、地面下沉会给周围设施带来危害。 当挖孔时遇流砂层，一般可在井孔内设高1~2m，厚4mm钢套护筒，直径略小于混凝土护壁内径，利用混凝土支护作支点，用小型油压千斤顶将钢护筒逐渐压入土中，阻挡流砂，钢套筒可一个接一个下沉，压入一段，开挖一段桩孔，直至穿过流砂层0.5~1.0m，再转入正常挖土和设混凝土支护。浇筑混凝土时，至该段，随浇混凝土随将钢护筒（上设吊环）吊出，也可不吊出。5．护壁厚度计算护壁厚度计算：大直径人工挖孔桩大都采取分段挖土，分段护壁的方法施工，以保证操作安全。分段现浇混凝土护壁厚度，一般取受力最大处，即地下最深段护壁所承受的土压力及地下水的侧压力（图7-89）确定其厚度。施工过程中地面不均匀堆土产生偏压力的影响可不考虑。图7-89护壁受力计算简图1-护壁；2-地下水位线混凝土护壁厚度t可按下式计算：（7-19）或（7-20） 式中N——作用在混凝土护壁截面上的压力（N/m2），N=p×D/2K——安全系数，一般取K=1.65；fc——混凝土轴心抗压强度（MPa）；P——土和地下水对护壁的最大侧压力（MPa）；γ——土的重度（kN/m3）；γw——水的重度（kN/m3）；H——挖孔桩护壁深度（m）；h——地面至地下水位深度（m）；D——挖孔桩外直径（m）；φ——土的内摩擦角（°）；c——土的粘聚力（kN/m2）。[例7-1]1.8m直径混凝土灌筑桩，深30m，用人工挖孔，混凝土护壁采用C20，每节高1.0m，地基土为粉质粘土，土的天然重度γ＝19.5kN/m3；内摩擦角φ＝20°，地面以下6m有地下水，不考虑粘聚作用（c＝0）,试计算混凝土护壁所需厚度。[解]最深段的总压力为：＝409.05N/m2 用C20混凝土，fc＝10N/mm2，D＝1.8m由式（7-20）＝6.1cm一般护壁最小厚度为8cm，故采用8cm。为安全计，再加适量φ6mm钢筋，间距200~300mm。6．施工常遇问题及预防处理方法施工常遇问题及预防处理方法参见表7-88。挖孔及挖孔扩底桩常遇问题及预防、处理方法表7-88常遇问题产生原因预防措施及处理方法塌孔1．地下水渗流比较严重2．混凝土护壁养护期内，孔底积水，抽水后，孔壁周围土层内产生较大水压差，从而易于使孔壁土体失稳3．土层变化部位挖孔深度大于土体稳定极限高度4．孔底偏位或超挖，孔壁原状土体结构受到扰动、破坏或松软土层挖孔，未及时支护有选择地先挖几个桩孔进行连续降水，使孔底不积水，周围桩土体粘聚力增强，并保持稳定；尽可能避免桩孔内产生较大水压差；挖孔深度控制不大于稳定极限高度；并防止偏位或超挖；在松软土层挖孔，及时进行支护对塌方严重孔壁，用砂、石子填塞，并在护壁的相应部位设泄水孔，用以排除孔洞内积水井涌（流泥）遇残积土、粉土、特别是均匀的粉细砂土层，当地下水位差很大时，使土颗粒悬浮在水中成流态泥土从井底上涌遇有局部或厚度大于1.5m的流动性淤泥和可能出现涌土、涌砂时，可采取将每节护壁高度减小到300~500mm并随挖随验，随浇筑混凝土，或采用钢护筒作护壁，或采用有效的降水措施以减轻动水压力护壁裂缝1．护壁过厚，其自重大于土体的极限摩阻力，因而导致下滑，引起裂缝2．过度抽水后，在桩孔周围造成地下水位大幅度下降，在护壁外产生负摩擦力3．由于塌方使护壁失去部分支撑的土体下滑，使护壁某一部分受拉而产生环向水平裂缝，同时由于下滑不均匀和护壁四周压力不均，造成较大的弯矩和剪力作用，而导致垂直和斜向裂缝护壁厚度不宜太大，尽量减轻自重，在护壁内适当配φ10@200mm竖向钢筋，上下节竖钢筋要连接牢靠，以减少环向拉力；桩孔口的护壁导槽要有良好的土体支撑，以保证其强度和稳固裂缝一般可不处理，但要加强施工监视、观测，发现问题，及时处理淹井1．井孔内遇较大泉眼或土渗透系数大的砂砾层2．附近地下水在井孔集中可在群桩孔中间钻孔，设量深井，用潜水泵降低水位，至桩孔挖完成，再停止抽水，填砂砾封堵深井1．挖孔时未每节对中量测桩中心轴线及半径 截面大小不一或扭曲2．土质松软或遇粉细砂层难以控制半径3．孔壁支护未严格控制尺寸挖孔时应按每节支护量测桩中心轴线及半径遇松软土层或粉细砂层加强支护严格认真控制支护尺寸超量1．挖孔时未每层控制截面，出现超挖2．遇有地下土洞、落水洞，下水道或古墓、坑穴3．孔壁坍落，或成孔后间歇时间过长，孔壁风干或浸水剥落挖孔时每层每节严格控制截面尺寸，不使超挖；遇地下洞穴，用3：7灰土填补、拍夯实；按坍孔一项防止孔壁坍落；成孔后在48h内浇筑桩混凝土，避免长期搁置7-2-7-10质量要求及验收1．灌筑桩在沉桩后的桩位偏差应符合表7-89规定，桩顶标高至少要比设计标高高出0.5m；灌筑桩的平面位置和垂直度的允许偏差表7-89序号成孔方法桩径允许偏差（mm）垂直度允许偏差（%）桩位允许偏差（mm）1~3根、单排桩基垂直于中心线方向和群桩基础的边桩条形桩基沿中心线方向和群基础的中间桩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套管成孔灌筑桩D≤500mm－20＜1＞0150D＞500mm1001503干成孔灌筑桩－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、反擂法施工的桩径允许偏差不受上表限制。3．H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。2．灌筑桩的沉渣厚度：当以摩擦桩为主时，不得大于150mm当以端承力为主时，不得大于50mm；套管成孔的灌筑桩不得有沉渣。3．灌筑桩每灌筑50m3应有一组试块，小于50m3的桩应每根桩有一组试块。4．桩的静载荷载试验根数应不少于总桩数的1%，且不少于3根，当总桩数少于50根时，应不少于2根。5．桩身质量应进行检验，检验数不应少于总数的20%，且每个柱子承台下不得少于1根。6．对砂子、石子、钢材、水泥等原材料的质量，检验项目、批量和检验方法，应符合国家现行有关标准的规定。 7．施工中应对成孔、清渣、放置钢筋笼，灌筑混凝土等全过程检查；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造。8．施工结束后，应检查混凝土强度，并应做桩体质量及承载力检验。9．混凝土灌筑桩的质量检验标准见表7-90和表7-91。混凝土灌筑桩钢筋笼质量检验标准表7-90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主筋间距mm±10用钢尺量2长度mm±100用钢尺量一般项目1钢筋材质检验设计要求抽样送检2箍筋间距mm±20用钢尺量3直径mm±10用钢尺量混凝土灌筑桩质量检验标准表7-91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桩位见表7-89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桩体质量检验按基桩检测技术规范。如岩芯取样，大直径嵌岩桩应钻至桩尖下50cm按基桩检测技术规范4混凝土强度设计要求试块报告或钻芯取样送检5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垂直度见表7-89测套管或钻杆，或用超声波探测。干施工时吊垂球2桩径见表7-89井径仪或超声波检测，干施工时用尺量，人工挖孔桩不包括内衬厚度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混凝土坍落度（水下灌筑）mm160~220坍落度仪（干施工）mm70~1006钢筋笼安装深度mm±100尺量7混凝土充盈系数＞1检查每根桩的实际灌筑量8桩顶标高mm＋30 －50水准仪，需扣除桩顶浮浆层及劣质桩体9沉渣厚度：端承桩mm≤50用沉渣仪或重锤测量摩擦桩mm≤15010．桩基工程桩位验收应按下列规定进行：（1）当桩顶设计标高与施工场地标高相同时，或桩基施工结束后，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。（2）当桩顶设计标高低于施工场地标高时，可对护筒位置作中间验收，待承台或底板开挖到设计标高后，再作最终验收。11．桩基工程验收时应提交下列资料：（1）工程地质勘察报告、桩基施工图、图纸会审纪要、设计变更及材料代用单等。（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）成桩质量检查报告。（5）单桩承载力检测报告。（6）基坑挖至设计标高的基桩竣工平面图及桩顶标高图。 7-2-8钢桩7-2-8-1钢管桩在我国沿海及内陆冲积平原地区，土质常为很厚（深达50~60m）的软土层，当上部结构荷载较大时，这类地基常不能直接作为持力层，而低压缩性持力层又很深，采用一般桩基，沉桩时须采用冲击力很大的桩锤，用常规钢筋混凝土和预应力混凝土桩，将很难以适应，为此多选用钢管桩加固地基。因此，钢管桩在国内外都得到了较广泛地应用。钢管桩的特点是：（1）重量轻、刚性好，装卸、运输、堆放方便，不易损坏；（2）承载力高。由于钢材强度高，能够有效地打入坚硬土层，桩身不易损坏，并能获得极大的单桩承载力；（3）桩长易于调节。可根据需要采用接长或切割的办法调节桩长；（4）排土量小，对邻近建筑物影响小。桩下端为开口，随着桩打入，泥土挤入桩管内与实桩相比挤土量大为减少，对周围地基的扰动也较小，可避免土体隆起；对先打桩的垂直变位、桩顶水平变位，也可大大减少；（5）接头连接简单。采用电焊焊接，操作简便，强度高，使用安全；（6）工程质量可靠，施工速度快。但钢管桩也存在钢材用量大，工程造价较高；打桩机具设备较复杂，振动和噪声较大；桩材保护不善、易腐蚀等问题，在选用时应有充分的技术经济分析比较。1．钢管桩构造、型式及规格钢管桩的管材，一般用普通碳素钢，抗拉强度为402MPa，屈服强度为235.2MPa，或按设计要求选用。按加工工艺区分，有螺旋缝钢管和直缝钢管两种，由于螺旋缝钢管刚度大，工程上使用较多。为便于运输和受桩架高度所限，钢管桩常分别由一根上节桩，一根下节桩和若干根中节桩组合而成，每节的长度一般为13m或15m，各节桩的构造、型式如图7-90。 图7-90钢管桩的构造型式（a）下节桩；（b）中节桩；（c）上节桩钢管桩的下口有开口和闭口之分，其构造、型式分别如图7-91。图7-91闭口钢管桩构造型式钢管桩的直径自φ406.4~φ2032.0mm，壁厚自6~25mm不等，常用钢管桩的规格、性能见表7-92，应根据工程地质、荷载、基础平面、上部荷载以及施工条件综合考虑后加以选择。国内常用的有φ406.4mm、φ609.6mm和φ914.4mm等几种，壁厚用10、11、12.7、13mm等几种。一般上、中、下节桩常采用同一壁厚。有时，为了使桩顶能承受巨大的锤击应力，防止径向失稳，可把上节桩的壁厚适当增大，或在桩管外圈加焊一条宽200~300mm、厚6~12mm的扁钢加强箍（图7-92）。为减少桩管下沉的摩阻力，防止贯入硬土层时端部因变形而破损，在钢管桩的下端亦设置加强箍，对φ406.4~φ 914.4mm钢管，高度为200~300mm，厚度6~12mm。图7-92钢管桩不同壁厚和桩端加强构造形式（a）不同壁厚的钢管桩接头构造形式；（b）桩顶端的加强箍；（c）桩下端加强箍t-钢管桩壁厚；t1-加强管壁厚常用钢管桩规格表7-92钢管桩尺寸重量面积断面特性外径（mm）厚度（mm）内径（mm）（kg/m）（m/t）断面积（cm2）外包面积外表面积（m2/m）断面系数（cm3）惯性矩（cm4）惯性半径（cm）（m2）406.49388.488.211.34112.40.1301.28109×10222×10214.112382.41178.55148.7142×10289×10214.050894901119.011410.2031.60173×10439×10217.6124841476.8187.0226×10575×10217.5144801715.85217.3261×10663×10217.5609.69591.61337.52169.80.2921.92251×10766×10221.212585.61775.65225.3330×10101×10321.114581.62064.85262.0381×10116×10321.116577.62344.27298.4432×10132×10321.0711.29693.21566.41198.50.3972.23344×10122×10324.812687.22074.83263.6453×10161×10324.714683.22414.15306.6524×10186×10324.716679.22743.65349.4594×10212×10324.6812.89794.81785.62227.30.5192.55452×10184×10328.412788.82374.22301.9596×10242×10328.314784.82763.62351.3690×10280×10328.2 16780.83143.18400.5782×10318×10328.2914.412890.43113.75340.20.5672.87758×10346×10331.914886.43513.22396.0878×10401×10331.816882.44202.85451.6997×10456×10331.819876.42972.38534.5117×102536×10331.71016129923463.37378.50.8113.19939×10477×10335.5149883952.89440.7109×102553×10335.4169844672.53502.7124×102628×10335.4199783112.14595.4146×102740×10335.2作为钢管桩的附件，主要有用于承受上部荷载而焊在桩顶上的桩盖，和焊于钢桩顶部用的扁钢带及用于保护桩底的保护圈，以及用于桩节焊接的铜夹箍。为减轻软土地基负摩擦力对桩的承载力的不利影响，一般在钢管桩的上部一定深度，将特殊沥青、聚乙烯等复合材料涂敷于钢管桩外表面以形成滑动层，层厚6~10mm（图7-93）可降低负摩擦力4/5-9/10。图7-93钢管桩滑动层构造1-钢管桩；2-底漆；3-滑动层；4-表层2．打桩机械的选择打桩机的选择要根据工程地貌、地质、配套锤的型号、外型尺寸、重量、桩的材质、规格及埋入深度、工程量大小、工期长短等而定。打桩机的型式很多，有桅杆式（履带行走），柱脚式、塔式、龙门式等多种，其中以三点支撑桅杆式（履带行走）柴油打桩机（图7-94），使用较普遍。具有桩架移动机动灵活，可作全向转动，导杆垂直度可全方位调节，锤、导杆可自由上下移动，可作各种角度微调，打桩精度较高，整机稳定性好，操作方便、安全，工效较高等优点。但对场地要求较高，要铺填厚10~30cm碎石并碾压密实。主要型号有日KH100、KH180型、IPD80、IPD90型和D308、D408型等。柴油桩锤主要有日MH72B、K25、K35、K45、K60及IDH35、IDH45型等，表7-93可供参考。锤型选用表7-93桩径（mm）φ406.4φ609.6φ914.4 锤型25~35级35~45级60~72级图7-94三点支撑桅杆式（履带行走）柴油打（沉）钢管桩机1-桩机主体；2-桩架；3-桩锤；4-钢管桩3．施工准备包括：平整和清理场地；测量定位放线；标出桩心位置，并用石灰撒圈标出桩径大小和位置；标出打桩顺序和桩机开行路线，并在桩机开行部位上铺垫碎石。4．打桩顺序钢管桩施工，有先挖土后打桩和先打桩后挖土两种方法。在软土地区，一般表层土承载力尚可，深部地基承载力则往往很差，且地下水位较高，较难以排干。为避免基坑长时间大面积暴露被扰动，同时也为了便于施工作业，一般采取先打桩后挖土的施工法。它的施工顺序是：现场三通一平→打桩→切桩→安混凝土圆盖→堵住桩头→填砂将坑口填平→设井点降低地下水位→进行基坑机械化挖土施工→清理基坑→修整边坡→焊桩盖→浇筑垫层混凝土→绑钢筋→支模板→浇筑混凝土基础承台。钢管桩的施工顺序是：桩机安装→桩机移动就位→吊桩→插桩→锤击下沉→ 接桩→锤击至设计深度→内切钢管桩→精割→戴帽。为防止打桩过程中对邻桩和相邻建（构）筑物造成较大位移和变位，并使施工方便，一般采取先打中间后打外围（或先打中间后打两侧）；先打长桩后打短桩；先打大直径桩，后打小直径桩的程序进行。如有两种类型桩，则先打钢管桩，后打混凝土桩，这样有利于减少挤土，满足设计对打桩入土深度的要求。另外，在打桩机回转半径范围内的桩宜一次流水施打完毕，为此应组织好桩的供应，并搞好场地处理、放样桩和复核等配合协调施工。5．桩的运输与吊放钢管桩可由平板拖车运至现场，用吊车卸于桩机一侧，按打桩先后顺序及桩的配套要求堆放，并注意方向。场地宽时宜用单层排列。吊钢管桩多采用一点绑扎起吊，待吊到桩位进行插桩，将钢管桩对准事先用石灰划出的样桩位置，做到桩位正、桩身直。6．打桩方法为防止桩头在锤击时损坏，打桩前，要在桩头顶部放置特制的桩帽（图7-95）。其上直接经受锤击应力的部位，放置硬木制减振木垫。图7-95桩帽构造（用于φ914.4mm钢管桩） 打桩时，先用两台经纬仪，架设在桩架的正面及侧面，校正桩架导向杆及桩的垂直度，并保持锤、桩帽与桩在同一纵轴线上，然后空打1~2m，再次校正垂直度后正式打桩。当沉至某一深度并经复核沉桩质量良好时，再行连续打击，至桩顶高出地面60~80cm时，停止锤击，进行接桩，再用同样步骤直至达到设计深度为止。若开始阶段发现桩位不正或倾斜，应调正或将钢管桩拔出重新插打。7．接桩钢管桩每节长15m，沉桩时需边打入边焊接接长，一般可采用日YM-505N型半自动无气体保护焊机焊接。这种焊机具有效率高，质量好，焊接变形小，适应全位置焊接，操作方便等优点。焊丝采用日SAN-53自动保护焊丝，直径φ3.2和φ2.4mm，由焊机的送丝机构自动送丝，靠人工手把（焊枪）焊接。焊接前，应将下节桩管顶部变形损坏部分修整，上节桩管端部泥砂、水或油污清除；铁锈用角向磨光机磨光，并打焊接剖口。将内衬箍放置在下节桩内侧的挡块上（图7-96），紧贴桩管内壁并分段点焊，然后吊接上节桩，其坡口搁在焊道上，使上下节桩对口的间隙为2~4mm，再用经纬仪校正垂直度，在下节桩顶端外周安装好铜夹箍，再行电焊。施焊应对称进行，管壁厚小于9mm的焊两层，大于9mm的焊3层。焊接时注意：焊完每层焊缝后，及时清除焊渣；每层焊缝的接头应错开；充分熔化内衬箍，保证根部焊透；遇大风，要装挡风板；气温低于0℃，焊件上下各100mm要预热；焊接完毕后应冷却1~5min，再行锤击打桩。图7-96钢管桩接头焊接1-钢管桩上节；2-钢管桩下节；3-内衬箍；4-铜夹箍；5-挡块，（30mm×30mm×12mm）8．送桩 当桩顶标高离地面有一定差距，而不采用接桩时，可用送桩筒（图7-97）将桩打到设计标高。送桩筒应满足以下要求：打入阻力不太大；打击能量能有效传给所打的桩；上拔容易，能连续持久使用。图7-97钢管桩送桩用送桩筒构造1-钢管桩同直径钢管；2-加筋肋D-钢管桩外径；d-钢管桩内径；a＝d－100mm；b＝d－20mm；c＝D＋40mm9．贯入度控制钢管桩一般都不设桩靴，直接开口打入。沉桩时，土体由桩口涌入桩管内，至一定高度（一般为1/3~1/2的桩体贯入深度）后，即闭塞封死，其效用与闭口桩相似。贯入深度一般按以下标准控制： （1）持力层较薄时，打到持力层厚度的1/3~1/2；当持力层厚时，以最后十次锤击每击的贯人量S≤2mm为限；当持力层坚固时，打入1~2倍桩径的深度；当持力层不大坚固时，打入桩径5~10倍的深度。宝钢设计要求打入标准贯入阻力N值50以上的坚实砂层，进入深度（从持力层上表面算起）为桩径的3~5倍，以满足其土塞效应。（2）锤击桩顶时对桩产生的锤击应力应不超过钢管桩材料的允许应力（一般按80%考虑），一般限制最后10m的锤击数在1500击以下（总锤击数不超过3000击）。（3）以桩锤的容许负荷限制，避免桩锤的活塞受到过量冲击而损坏，一般限制每次冲击的最小贯入量不大于0.5~1.0mm作为控制。以上停打标准系以贯入深度为主，并结合打桩时的贯入量最后1m锤击数和每根桩的总锤击数等综合判定。宝钢停打标准：在满足下列条件之一时即可停打，贯入度S≤4mm/击；最后1m锤击数≥250击；每根桩的总锤击数N≥2500击。变通条件：如果必保深度达不到，则必须控制S≤3mm。打桩时要作好原始记录，记录桩号、打桩日期、桩锤型号、桩规格、打入深度、焊接质量情况、锤击次数、落锤高度、最后贯人度、回弹量、平面位移，以及打桩过程中出现的问题及处理措施等等。10．钢管桩切割钢管桩打入地下，为便于基坑机械化挖土，基底以上的钢管桩要切割。由于周围被地下水和土层包围，只能在钢管桩的管内地下切割。切割设备有等离子体切桩机、手把式氧乙炔切桩机、半自动氧乙炔切桩机、悬吊式全回转氧乙炔自动切割机等，以前两种使用较普遍，工作时可吊挂送入钢管桩内的任意深度，靠风动顶针装置固定在钢管桩内壁，割嘴按预先调整好的间隙进行回转切割。割出短桩头，用图7-98所示内胀式拔桩装置，借吊车拔出，能拔出地面以下15m深的钢管桩，拔出的短桩焊接接长后再用。 图7-98内胀式拔管装置1-齿块；2-锥形铁陀；3-钢管桩11．焊桩盖为使钢管桩与承台共同工作，可在每个钢管桩上加焊一个桩盖，并在外壁加焊8~12根φ20mm的锚固钢筋。桩盖形式有平桩盖和凹面形两种。当挖土至设计标高，使钢管桩外露，取下临时桩盖，按设计标高用气焊进行钢管桩顶的精割，方法是先用水准仪在每根钢管桩上按设计标高定上三点，然后按此水平标高固定一环作为割框的支撑点，然后用气焊切割，切割清理平整后打坡口，放上配套桩盖焊牢（图7-99）。 图7-99桩盖型式12．桩端与承台连接钢管桩顶端与承台的连接一般采用图7-100所示刚性接头，将桩头嵌入承台内的长度不小于1d（d——钢管桩外径）长度，或仅嵌入承台内100mm左右，再利用钢筋予以补强或在钢管桩顶端焊以基础锚固钢筋，再按常规方法施工上部钢筋混凝土基础。图7-100钢管桩头与基础承台的连接（a）加防滑块；（b）桩内设加强锚筋；（c）桩外设锚固钢筋；（d）设盖板1-钢管桩；2-填充混凝土；3-防滑块；4-承台下部主筋；5-承台底部；6-承台顶面；7-加强锚筋；8-箍筋；9-贴角焊缝；10-锚固钢筋；11-桩盖13．施工常遇问题及预防、处理方法（表7-94）钢管桩锤击式沉桩常遇问题及防治、处理方法表7-94常遇问题产生原因防治措施及处理方法1．桩锤大小与桩的形状、断面和地层不匹配需更换合适的桩锤更换合适的桩帽和锤垫 桩达不到设计标高或沉桩困难2．桩帽和锤垫选择不当，打击能量损失太大3．遇地下障碍物或桩侧摩阻力很大或土的密度很高或桩距过小4．选用的闭口桩沉桩阻力过大；或遇到坚硬土夹层；或桩端持力层深度与勘察报告不符清除障碍物；更换合适的桩锤；增大桩距改变桩断面，或桩端形状，或改换开口桩；采用植桩法，或中掘工法；变更设计桩长桩身破损1．起吊时破损2．打桩时遇地下障碍物，使桩身破损修复或更换原则上更换，但如在打桩终了桩身破损而破损度低，从设计上判断还能用，可在管内灌满混凝土桩顶破损桩帽和锤垫不合适，或遇到地下障碍物如仅仅是桩顶破损，且破损部分长度在1m左右，可挖出桩顶，加入补强筋并灌筑混凝土；破损部分长度较大时更换新桩桩身座屈（失稳）1．壁厚过小；或桩顶未补强或补强不足2．遇到硬夹层过打；或偏打增大壁厚，增加补强环和加劲板采用植桩法，或中掘工法；桩帽与桩径匹配；尽量不采用送桩桩端破损遇地下障碍物过打补桩打桩偏心或垂偏过大1．钢管桩架立不正2．桩帽与桩身不在同一直线上3．送桩筒与桩顶接触不良4．遇横向障碍物及时调正调正桩帽使两者接触面平整障碍物不深时，可挖除回填后再打承载力不够1．实际的桩端持力层比原勘察评定的深2．大直径开口桩的闭塞效果不明显继续施打，打进桩端持力层在桩端增加十字肋等以增加闭塞效果未焊透1．焊根间隔狭窄2．焊接速度太快或太慢3．焊接电流低4．焊枪角度及目标位置不合适确保焊根间隔1~4mm焊接速度合适，不使焊渣先行使用500A电源时，考虑其使用率，使最大电流为450A，则恰当将焊枪保持20°~30°角度，以使内垫环能充分熔化夹渣1．焊渣未完全清除就焊2．焊条运行速度太慢3．采用焊枪前进法焊接时应将前层的焊渣完全除掉稍增大电流，保持焊渣不先行的速度采用焊枪后退法（0°~45°）法焊接搭叠1．焊接电流过低2．焊条运行速度太慢增大焊接电流和焊条运行速度加快焊接速度裂纹1．接头处混入水分、杂物2．热影响区硬化脆化，或焊线吸湿3．焊条、焊丝受潮状态下使用焊接前清扫坡口，将水分，泥土，油脂，垃圾、铁锈等彻底除掉焊前进行预热，平时好好保管，用时将焊线再干燥干燥后再使用14．质量要求及验收 （1）施工前应对进入现场的成品钢桩、电焊条作质量检验，成品桩的质量标准见表7-95。成品钢桩质量检验标准表7-95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钢桩外径或断面尺寸：桩端桩身±0.5%D±1D用钢尺量，D为外径或边长2矢高＜1/1000l用钢尺量，l为桩长一般项目1长度mm＋10尺量2端部平整度mm≤2水平尺量3H钢桩的方正度h＞300h＜300mmmmT＋T"≤8T＋T"≤6用钢尺量，h、T、T"见图示4端部平面与桩中心线的倾斜值mm≤2水平尺量（2）施工中应检查钢桩的垂直度、沉入过程情况、电焊连接质量、电焊后的停歇时间，桩顶锤击后的完整状况。电焊质量除常规检查外，应作10%的焊缝探伤检查。（3）施工结束后应作承载力检验。低应变整体性检验按需要确定。（4）钢桩施工质量检验标准如表7-96所示。钢桩施工质量检验标准表7-96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桩位偏差见表7-66用钢尺量2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电焊接桩焊缝：（1）上下节端部错口（外径≥700mm）mm≤3用钢尺量（外径＜700mm）（2）焊缝咬边深度（3）焊缝加强层高度（4）焊缝加强层宽度mmmmmmmm≤2≤0.522用钢尺量焊缝检查仪焊缝检查仪焊缝检查仪（5）焊缝电焊质量外观无气孔、无焊瘤、无裂缝直观（6）焊缝探伤检验满足设计要求按设计要求2电焊结束后停歇时间min＞1.0秒表测定3节点弯曲矢高＜1/1000l用钢尺量（l为两节桩长） 4桩顶标高mm±50水准仪5停锤标准设计要求用钢尺量或沉桩记录7-2-8-2H型钢桩H型钢桩系采用钢厂生产的热轧H型钢打（沉）入土中成桩。这种桩在南方较软的土层中应用较多，除用于建筑物桩基外，还可用作基坑支护的立柱，而且还可拼成组合桩以承受更大的荷载。H型钢桩与钢管桩相比，具有穿透能力较强，可穿越中间硬土层；施工挤土量小，切割、接长较方便，取材较易，价格较便宜（约20%~30%）等优点。但其承载能力、抗锤击性能要差一些，运输和堆放中易于造成弯折，要特别采取一定防弯折技术措施。1．常用H型钢桩的规格H型钢桩常用规格如表7-97所示。H型钢桩亦可自行制作，制作允许偏差见表7-98，最好不用在永久性基础工程上，要用时桩长不宜超过20m。H型钢桩常用规格表表7-97简图H型钢桩规格h×b（mm×mm）每米重量（kg/m）尺寸hbaer（mm）（mm）（mm）（mm）（mm）HP200×200HP250×2504320020599105320420711.311.3105324325499136224625610.510.7138525426014.414.413HP310×310642953049915792993061111159330330813.113.11511030831015.415.51512531231217.417.415HP360×3708434036710101510834637012.812.81513235137315.615.61515235637617.917.91517436137820.420.415HP360×410105344384121215122348390141415140352392161615 158356394181815176360396202015194364398222215213368400242415231372402262615H型钢桩制作的允许偏差表7-98项次项目允许偏差检查方法1截面尺寸桩端部桩身±0.5%边长用钢尺量±1%边长用钢尺量2长度＋10mm用钢尺量3矢高＜l/1000用钢尺量4端部平整度≤2mm水平尺量5端部平面与桩中心线的倾斜值≤2mm水平尺量注：l——桩长。2．施工机械的选用H型钢桩的施工机械与钢管桩相同，多用三点支撑履带行走式柴油打桩机，但由于其锤击性能较钢管桩差，桩锤宜选用K35（或4.5t级）以下各级的。对桩架只需考虑可设置横向稳定（约束）装置的即可；电焊机可采用一般BX型手工电焊机；桩的起吊、运送可采用8~12t轮胎式起重机。3．施工工艺方法要点（1）H型钢桩的施工工艺程序为：现场三通一平→桩机安装、就位→吊桩→插桩→锤击下沉→接桩→再锤击→控制停打标准→基坑开挖→精制钢桩→戴桩帽。（2）打桩前应将桩位下的旧基础大块石以及大块建筑垃圾清除掉，以利顺利下沉。（3）桩起吊、堆放要适当增加吊点或垫木，以防产生过大变形而影响下沉。堆放层数不超过6层。（4）桩顶须设置桩帽（图7-101）；插桩需对准方向，其X和Y方向必须符合设计图纸要求。 图7-101H型钢桩帽e-翼板厚度（5）桩锤击时须设置横向稳定措施，一般在桩架上设置活络抱箍，以防止沉入过程中桩发生侧向失稳而迫使停锤。（6）桩接头多采用焊接，常用型式如图7-102。螺栓连接强度、刚度较差，极少采用。接桩时要注意不能使桩尖停在硬土层上。 图7-102H型钢桩接头型式（7）基坑较深宜采用送桩至设计标高，但不宜过深，否则容易使H型钢桩移位或者因锤击过多而失稳，送桩可直接用H型钢桩加焊钢夹板而成，如图7-103所示。图7-103H型钢送桩管图（8）型钢桩在沉入标高并基坑开挖后，在其顶部亦需加盖桩盖，构造如图7-104所示。a型适用于承受较大弯矩的桩；b型适用于承受垂直荷载的桩。图7-104H型钢桩盖帽 （a）角钢钢帽；（b）钢板钢帽1-横焊缝；2-竖焊缝4．常遇问题及预防处理方法（表7-99）打（沉）型钢桩常遇问题及预防处理方法表7-99名称、现象产生原因预防措施及处理方法贯入度突然增大（桩在沉桩过程中回弹量过大；锤击声不很清脆）1．桩在土中失稳2．桩发生倾斜3.桩截面刚度过小，锤击时桩自由度较大4．桩位下块石等障碍物未清除掉搞好测量控制，做到垂直地插入H型钢桩；桩架设置抱箍以横向约束桩的侧向变形；彻底清理桩位下的障碍物桩扭转（沉桩过程中，桩产生扭曲变位）聚集桩两翼间的土存在差异，随着入土深度的增力，使桩朝土体弱的方向产生转动利用抱箍，扭转过大的桩如入土深度不大，可拔出再次锤击入土桩难以打入（在硬粘土内，桩不易入土）土质过硬，摩阻力过大，阻碍桩的贯入可在桩翼两侧焊以长1~3m的钢板，来削减部分摩阻力，增加其贯入性5．质量要求及验收质量要求及验收同7-2-8-1钢管桩。7-2-9桩的检测成桩的质量检验有两类基本方法，一类是静载载荷试验法，另一类为动测法。7-2-9-1静载试验法静载试验的目的，是采用接近于桩的实际工作条件，通过静载加压，确定单桩的极限承载力，作为设计依据，或对工程桩的承载力进行抽样检验和评价。 桩的静载试验，是模拟实际荷载情况，通过静载加压，得出一系列关系曲线，综合评定确定其容许承载力，它能较好地反映单桩的实际承载力。荷载试验有多种，通常采用的是单桩竖向抗压静载试验、单桩、竖向抗拔静载试验和单桩水平静载试验。预制桩在桩身强度达到设计要求的前提下，对于砂类土，不应少于7d；对于粉土和粘性土，不应少于15d；对于淤泥或淤泥质土，不应少于25d，待桩身与土体的结合基本趋于稳定，才能进行试验。就地灌筑桩应在桩身混凝土强度达到设计等级的前提下，对砂类土不少于10d；对一般粘性土不少于20d；对淤泥或淤泥质土不少于30d，才能进行试验。在同一条件下的试桩数量不宜少于总桩数的%，且不应少于3根，工程总桩数在50根以内时不应少于2根。1．单桩竖向抗压静载试验法单桩竖向抗压静载试验一般采用油压千斤顶加载，千斤顶的加载反力装置可根据现场实际条件采取下列方法：（1）锚桩横梁反力装置由4根锚桩、主梁、次梁、油压千斤顶以及测量仪表等组成（图7-105）。锚桩、反力梁装置能提供的反力应不小于预估最大试验荷载的1.2~1.5倍。图7-105锚桩横梁静载试验装置1-锚桩（4根）；2-锚筋；3-主梁（钢横梁或倒置钢桁架）；4-次梁； 5-厚钢板；6-硬木包钢皮；7-油压千斤顶；8-百分表；9-基准桩；10-基准梁（一端固定，一端可水平移动）；11-试验桩（2）压重平台反力装置由支墩（或垫木）、钢横梁、钢锭、油压千斤顶及测量仪表等组成（图7-106）。压重量不得少于预估试桩破坏荷载的1.2倍；压重应在试验开始前一次加上，并均匀稳固的放置于平台上。图7-106压重平台静载试验装置1-支墩；2-钢横梁；3-钢锭；4-油压千斤顶；5-百分表；6-试验桩；7-垫木；8-钢架或厚钢板（3）锚桩压重联合反力装置当试桩最大加载量超过锚桩的抗拔能力时，可在图7-105所示，横梁上放置或悬挂一定重物，由锚桩和重物共同承受千斤顶加压的反力。千斤顶平放于桩中心，当采用2个以上千斤顶加载时，应将千斤顶并联同步工作，使千斤顶的合力通过试桩中心。为了避免加荷过程中的相互影响，锚桩（压重平台＿支墩）；基准木桩与试桩之间的中心距离应符合表7-100的要求。试桩、锚桩和基准桩之间的中心距离表7-100反力系统试桩与锚桩（或压重平台支墩边）试桩与基准桩基准桩与锚桩（或压重平台支墩边）锚桩横梁反力装置≥4d且≥4d且≥4d且 压重平台反力装置≮2.0m≮2.0m≮2.0m注：d——试桩或锚桩的设计直径、取其较大者（如试桩或锚桩为扩底桩时、试桩与锚桩的中心距不应小于2倍扩大端直径）。试压时，荷载可用放置于千斤顶上的应力环、应变式压力传感器直接测定，或采用联于千斤顶的压力表测定油压，根据千斤顶率定曲线核算荷载。试桩沉降一般采用百分表或电子位移计测量。对于大直径桩，应在其2个正交直线方向对称安置4个位移测试仪表，中等和小直径桩桩径可安置2个或3个位移测试仪表。沉降测定平面离桩顶距离不应小于0.5倍桩径，固定和支承百分表的夹具和基准梁，在构造上应确保当受到气温、振动及其他外界因素的影响时不会发生竖向变位。载荷试验时，对以桩身承载力控制极限承载力的工程桩，试验加载至承载力设计值的1.5~2倍；其余试桩均应加载至破坏。桩静荷载试验的最大设计荷载，不应小于由静力计算得出的单桩设计承载力的2倍。2．单桩的静载荷试验要点（1）试验加载方式采用慢速维持荷载法，即逐级加载，每级荷载达到相对稳定后加下一级荷载，直到试桩破坏，然后分级卸载到零。当考虑结合实际工程桩的荷载特征，可采用多循环加、卸载法（每级荷载达到相对稳定后卸载到零）。当考虑缩短试验时间，对于工程桩的检验性试验，可采用快速维持荷载法，即一般每隔1h加一级荷载。（2）荷载分级试验时加载分级不应小于8级，每级荷载值为宜为预估极限荷载的1/8~1/10，第一级的加荷值可按2倍分级荷载加荷。（3）测读桩沉降量的间隔时间在加每级加载后，隔5、10、15min各测读一次，以后每隔15min测读一次，累计1h后每隔30min测读一次，每次测读值记入试验记录表。（4）稳定标准在每级荷载作用下，桩的沉降量在每1h内的沉降不超过0.1mm时，并连续出现两次（由1.5h内连续三次观测值计算），认为已达到相对稳定，可加下一级荷载。（5）终止加荷的条件 1）当荷载-沉降（Q-s）曲线上有可判定极限承载力的陡降段，且桩顶沉降量超过40mm。2），且经24h尚未达到稳定。3）25m以上的非嵌岩桩，Q-s曲线呈缓变型时，桩顶总沉降量大于60~80mm。4）在特殊条件下，可根据具体要求加载至桩顶总沉降量大于100mm。注：△Sn—第n级荷载的沉降增量；△Sn+1—第n+1级荷载的沉降增量。（6）卸载与卸载沉降观测每级卸载值为每级加载值的2倍。每级卸载后隔15min测读一次残余沉降，读两次后，隔30min再读一次，即可卸下一级荷载，全部卸载后，隔3~4h再读一次，并作好详细记录。3．单桩竖向抗拔静载试验方法在拔力作用下桩的破坏形式有两种：一是地基变形带动周围的土体被拔出；一是桩身强度不够，被拉裂或拉断。（1）试验设备、仪表装置抗拔静载试验加载装置，量测仪表与竖向抗压静载试验相同，只是施加荷载的方向相反。试验设备主要用油压千斤顶，把试桩的主筋连接到传力架上，当开动千斤顶上升，产生上拔力把锚桩拔升（图7-107）。图7-107抗拔桩静载试验装置1-钢横梁；2-传力架；3-油压千斤顶；4-木垫座；5-试桩 （2）加载方法抗拔静载试验加载方式，可参照抗压静载试验方法。（3）终止加载条件当出现下列情况之一时，即可终止加载：1）桩顶荷载为桩受拉钢筋总极限承载力的0.9倍时；2）某级荷载作用下，桩顶变形量为前一级荷载作用下的5倍；3）累计上拔量超过100mm。4．单桩水平静载试验方法桩的水平静载荷试验是采用接近于桩的实际工作条件进行试验，以确定单桩的水平承载力和地基土的水平抗力系数。当桩身埋设有应力测量元件时，可测出桩身应力变化，并由此求得桩身弯矩分布。（1）试验设备与仪表装置（图7-108）进行单桩水平静载试验时，常采取互推法，在二根桩中间放置千斤顶施加水平荷载，水平作用线应通过地面标高处（地面标高应与实际工作桩基承台底面标高一致）。在千斤顶与试桩接触处宜安置一环形铰座，以保证千斤顶作用力能水平通过桩身轴线。用电动油泵加荷，用电阻应变式传感器和电子秤控制荷载。在桩外侧地面及地面以上500~1000mm设置双层大量程百分表（下表测量桩身在地面处的水平位移，上表测量桩顶水平位移，根据两表位移差可求得地面以上桩身转角），以测定桩的水平位移。百分表的基准桩宜打设在桩侧面靠位移的反方向，与试桩的净距不少于1倍试桩直径。 图7-108单桩水平静载荷试验装置1-水平试验桩；2-油压千斤顶；3-球铰；4-垫块；5-油压表；6-百分表；7-基准梁；8-基准桩（2）加载方法及终止试验条件对于承受反复作用的水平荷载的桩基，一般采用单向多循环加卸载方法。取设计荷载2倍为预估极限荷载，取预估水平荷载的1/10~1/15作为每级荷载的加载增量，对于直径300~1000mm的桩，每级荷载增量可取2.5~20kN。每级荷载施加后，恒载4min测读水平位移，然后卸载至零，停2min测读残余水平位移，至此完成一个加卸载循环，如此循环5次便完成一级荷载的试验观测。加载时间应尽量缩短，测量位移的间隔时间应严格准确，试验不得中途停歇。对承受长期作用的水平荷载的桩基，宜采用分级连续的加载方式，各级荷载的增量同上所述，各级荷载维持10min，并记录百分表读数后即进行下一级荷载的试验，如到10min时的水平位移还未稳定，则应延长该级荷载的维持时间，直至稳定为止。其稳定标准可参照竖向静载试验方法。终止试验的条件是：当桩身折断或水平位移超过30~40mm（软土取40mm）时，可终止试验。7-2-9-2动测法 动测法，又称动力无损检测法，是检测桩基承载力及桩身质量的一项新技术，作为静载试验的补充。动测法是相对静载试验法而言，它是对桩土体系进行适当的简化处理，建立起数学－力学模型，借助于现代电子技术与量测设备采集桩－土体系在给定的动荷载作用下所产生的振动参数，结合实际桩土条件进行计算，所得结果与相应的静载试验结果进行对比，在积累一定数量的动静试验对比结果的基础上，找出两者之间的某种相关关系，并以此作为标准来确定桩基承载力。另外，可应用波动理论，根据波在混凝土介质内的传播速度，传播时间和反射情况，用来检验、判定桩身是否存在断裂、夹层、颈缩、空洞等质量缺陷。一般静载试验可直观地反映桩的承载力和混凝土的浇筑质量，数据可靠。但试验装置复杂笨重，装、卸、操作费工费时，成本高，测试数量有限，并且易破坏桩基。动测法试验，则仪器轻便灵活，检测快速；单桩试验时间，仅为静载试验的1/50左右；可大大缩短试验时间；数量多，不破坏桩基，相对也较准确，可进行普查；费用低，单桩测试费约为静载试验的1/30左右，可节省静载试验锚桩、堆载、设备运输、吊装焊接等大量人力、物力；据统计，国内用动测方法的试桩工程数目，已占工程总数的70%左右，试桩数约占全部试桩数的90%，有效地填补了静力试桩的不足，满足了桩基工程发展的需要，因此，社会经济效益显著，但动测法也存在需做大量的测试数据，需静载试验资料来充实完善、编制电脑软件，所测的极限承载力有时与静载荷值离散性较大等问题。1．承载力检验单桩承载力的动测方法种类较多，国内有代表性的方法有：动力参数法、锤击贯入法、水电效应法、共振法、机械阻抗法、波动方程法等，常用的有以下两种。（1）动力参数法动力参数法是用锤击法测定桩的自振频率或同时测定桩的频率和初速度，用以换算桩基的各种设计参数。对承压桩，可用竖向频率换算抗压刚度及承载力。计算模型如图7-109，系将桩基作为单自由度的质量－弹簧体系，则质量－弹簧体系的弹簧刚度K与频率f间的关系可表示为：（7-21） Q＝Q1＋Q2（7-22）式中Q1——桩的折算重量；Q2——参加振动的土体重量。图7-109质量-弹簧体系这种计算模型可使计算简化，同时考虑了参振土体对频率的影响，比较符合实际情况。如若Q1与Q2先按桩和土的原始数据算出，则动测时只需实测出桩基频率，即可进行承压桩的参数计算，此种动测法称“频率法”；如果将桩基频率和初速度同时测出，则无需桩和土的原始数据，即能算出Q，从而可直接求得承压桩的参数，称为“频率-初速法”。（2）频率法频率法除通过锤击实测桩基竖向自振频率fv外，尚应通过施工记录和地质报告或试验取得桩和土的可靠原始数据。桩数据包括：桩全长、入土深度、桩径或横截面、桩材密度及施工中异常情况的记录；土层数据（主要是桩尖以上L/3范围内土层数据）包括：地质剖面图及柱状图、地下水位、各土层厚度Hi、土名、粘性土的状态或砂土的密实度、内摩擦角、密度及桩尖处支撑土层的性状等。再通过计算求单桩抗压刚度、临界荷载和允许承载力。计算步骤为：1）计算单桩抗压刚度。当被测桩经竖向锤击而被激起振动后，桩将在竖向作自由振动，并通过桩侧摩擦力及桩尖作用力带动周围部分土体参与振动，形成复杂的桩、土振动体系，从而根据计算模型、参照计算弹簧的理论公式（7-21），按下式求出单桩抗压刚度Kz（动刚度）：（7-23） 式中g——重力加速度，取9.81m/s2；2.365——单桩抗压刚度修正系数；fv——桩的竖向自振频率（Hz）；Q1——折算后参振桩重（kN）；Q＝A·L0·γ1/3A——桩的横截面积（m2）；L0——桩的全长（m）；γ1——桩体重度（kN/m3）；Q2——折算后参振土重（kN）；rz——参振土体的扩散半径（m），将参振土体折算成梨形土体（图7-110）后，按下式计算：图7-110参振土体示意图L——桩的入土深度（m）；d——桩的直径（m），如为方桩，d； a——方桩边长（m）；γ2、φ——分别为桩下段L/3范围内，参振土体的重度（kN/m3）及内摩擦角（°）。2）计算单桩临界荷载Qcr。临界荷载指与按静荷载试验测定的Q-s曲线上与拐点对应的荷载，本法按下式计算：Qcr＝η·Kz（7-24）式中η——静测临界荷载与动测抗压刚度之间的比例系数，由单桩动、静实测数据对比得来，一般取η＝0.004。典型的静载试验Q-s曲线大致可分为两种类型（图7-111），对粗长桩，特别是当桩尖以下土质远较桩侧为强时，Q-s曲线的前段出现第一拐点后，仍以匀缓的坡度向下延伸在较长的区段内不出现急剧的沉降，如图中类型（a）曲线，可取Q-s曲线上第一拐点相应的荷载作为临界荷载Qcr；对中、小桩，特别是当桩尖下土层强度较桩侧为弱，则当荷载超过桩侧摩阻力极限时，沉降突增，Q-s曲线出现第一拐点后，几乎垂直向下延伸，如图中（b）类曲线，此时可取Q-s曲线上出现明显转折的拐点相对应的极限荷载作为临界荷载Qcr。大量测试证明，桩基的动测抗压刚度Kz与临界荷载Qcr间存在着相关关系，可通过实测对比加以确定。因此选取不同地质条件下各种类型的桩基，进行动、静对比试验，将实测对比数据通过数理统计分析取得回归系数，作为静测临界荷载Qcr与动测抗压刚度Kz之间的比例系数η（η＝Qcr/Kz）。 图7-111典型的Q-S曲线3）计算单桩容许承载力Qa。对粗长桩，特别是当桩尖以下土质较桩侧为强时：Qa＝Qcr对中小桩，特别是当桩尖以下土质较桩侧为弱时：Qa＝Qcr/K（7-25）式中K——安全系数，一般取K＝2，对新填土可适当增大。本法仪器配备和实际操作方面均较简便，有较好的准确度，可对群桩进行普查（检测承载力和检验桩身质量）；适用于测定摩擦桩由土层提供的承载力，桩的人土深度5~40m；不适于支撑在基岩或密实卵石层上的端承桩。【例7-2】某商住楼桩基工程，采用钢筋混凝土预制桩，桩长L0＝20.0m，桩入土深L＝19.8m，桩截面积A＝0.35m×0.35m=0.1225m2，折算直径d＝0.395m，桩身重力密度γ1＝24kN/m3，在L/3范围内地层由二层土组成，上层土厚3.7m，φ=22°，γ2＝19.1kN/m3，下层土厚2.9m，φ＝16°，γ2＝18.6kN/m3，桩尖下土质较桩侧弱，取K＝2，实测振动频率fv＝42.5Hz，试求抗压刚度Kz及单桩容许承载力Qa。【解】因桩下段L/3范围内有二层土，φ及γ应按层厚取加权平均值： （后经静载试验，按不同方法分析，Qa＝1050~1160kN）（3）频率初速法用上述频率法进行桩基动测计算时，必须有准确的地质土工原始资料，如果难以求得准确的地质资料，可在敲击桩头后同时将频率和初速度测定出来，如此，参加振动的桩和土的折算重用Q＝Q1＋Q2＝m·g即可计算出来，然后再用以换算桩基的其他参数。现场测试所需仪器与频率法基本相同，但宜用弹片式拾振器，且必须用带导杆的穿心锤冲击桩头。根据碰撞理论，参加振动的桩和土的折算质量m可按下式计算：（7-26）式中W0——穿心锤重（kN）；H——穿心锤落距（m）；v0——撞击后桩头初速度（m／s）；Kv——调整系数；e——穿心锤对桩头的碰撞系数，按下式计算：（7-27）t——两次冲击历时（s）；g——重力加速度，取9.81m/s。将式（7-26）代入式（7-23）,即可算出单桩抗压刚度Kz：（7-28）求得Kz后，即可按频率法相同方式计算Qcr和Qa，亦即： Qcr＝0.004Kz（7-29）（7-30）式中各种符号意义同前。本法测试要求较频率法为高，但可节省勘探和土工试验的时间和费用，并可排除地质土工资料的误差对动测精度带来的影响，较频率法更为经济有效，适用范围更为广泛。（4）测试仪器设备及方法承压桩的测试主要仪器设备有拾振器（传感器）、数字式接收和处理系统（或有源低通滤波器和示波器、信号分析仪）、激振物（铁锤或带导杆的穿心锤）等，常用两种测试仪器设备装置和方法如图7-112和图7-113。图7-112承压桩动测现场布置1-穿心锤；2-弹片拾振器；3-滤波器；4-示波器（后两种仪器宜以数字式仪器代替）图7-113测试仪器及方法简图 1-测试桩；2-传感器；3-放大器；4-程序监视器；5-波形显示器；6-信号分析仪；7-手锤测试的过程和方法一般为：1）将拾振器固定在抹平后的桩顶上，并与数字式接收和处理系统（或滤波器和示波器）相串联；2）敲击桩顶中心激起桩基竖向振动，与此同时，开动仪器，记录由拾振器传来经过滤波后的振动讯号。以上为一次测试过程。一般应重复测试数次，以能获得清晰的振波记录并能互相印证为原则。实测较典型波如图7-114所示。据此即可用下式计算单桩竖向自振频率fv：图7-114实测振波示例fv=1/T（用于数字式仪器，亦可按频谱分析求fv）（7-31）f=v/λ（用于示波器）（7-32）式中T——两波峰间历时（s），一般取第二和第三波峰作主波；v——记录纸移动速度（mm/s）；λ——主波波长（mm）。测试时间，预制桩应待被拢动土层的强度基本恢复之后，对砂土3d左右；粘性土7d以上；灌筑桩应待混凝土达到设计强度之后。当用砂浆抹平桩头时，尚需待砂浆硬结后始可测试。（5）锤击贯入法系用一定重量的自由落锤，通过不同的落距对桩顶施加瞬时锤击力，用动态应变仪测出桩顶锤击力F(t)max，用百分表测出相应的桩顶贯入度e。根据实测的F(t)和相应的累计贯入度关系曲线与同一桩的静荷载试验曲线之间的相似性，通过桩的静、动对比试验结果的相关分析，求出桩的极限承载力。1）测试设备与仪表装置 测试装置主要由锤击装置、测量装置和电源及记录装置等部分组成。锤击装置一般用0.6~2.0t重的落锤，并配以吊车和导架。测量装置由百分表和锤击力传感器组成。百分表用来测量桩顶贯入度。锤击力传感器用来测定桩顶锤击力，使用前需在压力机上进行静标定，并绘制标定曲线。锤击力传感器上下设法兰盘（图7-115），可分别用螺栓与桩上垫木和桩帽连接。图7-115锤击力传感器（a）用于帽上；（b）用于垫木上1-法兰盘；2-盖板；3-插座；4-电阻片；5-弹性元件；6-防水胶片电源和记录仪器有电源稳压器或电源调压器、DY-3电源供给器、Y6D-3A动态应变仪及SC-16光线示波器等。也可选用其他型号的同类试验仪器，但是从锤击力传感器的标定到现场试验，必须使用同一型号的仪器，中途不得随意更换。2）测试方法①单桩锤击贯入测试设备的安装和试验仪器的连接如图7-116。 图7-116锤击贯入试桩设备安装1-试桩；2-标桩；3-基准架；4-磁性表座；5-测量标点；6-百分表；7-紧固螺栓；8-桩帽；9-桩垫；10-锤击力传感器；11-锤垫；12-导杆；13-落锤；14-卷扬机；15-电桥盒；16-电源供给；17-动态应变仪；18-光电示波器；19-稳压器；20-交流电源；21-工作室②电源及记录仪器都集中放在距试桩5~15m处，使视线无障碍，避免日晒雨淋。全部接通线路并进行预热、调平和标定操作。③对于灌筑桩，需按一定的要求对试桩桩头进行整平和加固，加固桩头可用较桩身混凝土高1~2级的早强快干混凝土或环氧树脂水泥砂浆，待其达到预定的强度（不应低于C30），方可进行锤贯试验；对于预制桩，桩身竖直，桩头完整，可以直接进行锤贯试验，但要有足够的休止期。④对各项量测及记录仪器进行一次检验性的调试和标定。在确认各项仪器无问题，方可开始进行锤贯试验。⑤锤贯试验分级进行，落距按等距离递增（从10cm开始，每次提高10cm，直到100cm），每个落距锤击一次，总的锤击数在10击左右。因此要根据锤的大小及桩土体系条件预估一个合适的落距分级，通常以5、10、15、20cm等分挡。一根桩的锤贯试验最好一气呵成，各次锤击之间的时间间隔要大致相等（约2~3min左右），中间不要停顿太久。⑥采取每次锤击时桩顶的锤击力波形曲线的最大峰值F(t)max 及贯入度e。依次计算各击的累计贯入度Σe,并随时绘出F(t)max-Σe关系曲线。⑦当桩顶锤击力增加很少而贯入度却继续增大或者突然急剧增大时，试验即可终止。当锤击贯入试验不出现上述情况时，应做到最大试验锤击力不小于设计要求的单桩承载力的三倍，或者单桩贯入度e大于2mm，累计贯入度Σe大于20mm时也可终止。3）单桩静承载力的确定。以下是二种整理锤击贯入试桩数据的方法，用以确定单桩静承载力：①F(t)max-Σe曲线：将实测的锤击力F(t)max与贯入度e值按照规定的坐标比例绘制F(t)max-Σe关系曲线（图7-117）。在F(t)max及曲线上按第二拐点法确定试桩的Fu值，对预制桩也可采用Σe=6mm所对应的动荷载值Fu，最后取最低值或平均值。为了直接从锤击贯入试验求桩的静极限荷载及其所对应的下沉量，可引入两个比例系数Cu和Au：Cu＝Fu/Qu（7-33）Au＝Σeu/su（7-34）式中Cu、Au——分别为动静对比经验系数；Fu、Qu——分别为动静极限承载力；Σeu、su——分别为动、静极限荷载时桩的累计贯入度和下沉量。Cu和Au的数值与桩的类型、土质条件和进行试桩时的时间等因素有关，可以由试验结果通过统计分析后求得，由上式即可通过极限承载力Fu值以及Σeu值求出桩的静极限承载力Qu及其相应的下沉量su。 图7-117试桩动静对比试验的典型结果②经验公式法：将实测的不同落距下的F(t)max和e值，用下列经验公式求得单桩的静极限承载力Quf：（7-35）式中η——贯入系数（cm），对支撑于岩石及卵石层上的钢筋混凝土预制桩为1.1，其他桩为1.0；F(t)max和e——实测桩顶锤击力最大峰值（kN）和相应的贯入度（cm/击）。利用该公式时，必须满足试桩单击贯人度e≥2mm的至少有三个Quf的平均数作为桩的承载能力值，同时对锤击偏心或出现废锤及测试上有错误时，均应将该击数据剔除。本法简便易行，能可靠地用于测定单桩的承载力和用于检验桩身质量。但不适用于直径不大于0.4m、长不超过15m桩的测试。2．桩身质量检验 在桩基动态无损检测中，国内外广泛使用的方法是应力波反射法，又称低（小）应变法。其原理是根据一维杆件弹性波反射理论（波动理论）采用锤击振动力法检测桩体的完整性，即以波在不同阻抗和不同约束条件下的传播特性来判别桩身质量。本法特点是：受场地约束限制小，测试设备轻便、简单，操作方便，测试速度快，获得的波形规律性较好，判读明了、简捷，便于对工程作大子样抽检等。（1）测试仪器用RS-1614测桩测振仪，配用38HZ垂直示波器，或用RSM-12H采集仪（加速计）、386微机。（2）测试方法及判别标准测试系采用手锤或力杆瞬时冲击桩头，激起振动，产生弹性（应力）波，以声速沿桩长向下传播，到达桩尖后，又向上反射，如果遇波阻抗界面（桩身某截面出现扩颈或缩颈、断裂或夹层等），产生回波反射，由放置在桩头的拾振器，接收锤击初始信号及桩身反射信号，通过数字采集仪记录，并将波形存储在磁盘上，经微机进行分析，打印出波形及结果，其测试装置如图7-118。图7-118应力波反射法检测装置1-测试桩；2-拾振器；3-采集仪；4-386微机；5-打印机；6-手锤由于采用了数字采集及数字化处理系统，运用波动理论对波形进行分析判断，从而可以获得桩身混凝土的平均波速、波形等参数，并以此可以判断桩的完整性。一般根据测试装在桩顶上的拾振器（加速计），可测得波的最初峰值到桩尖反射峰值之间的时差，和由桩与土的变化产生波的不规则性，经数据的分析整理，可给出以下测试结果：1）桩身混凝土浇筑质量及完整性，包括缺陷性质、程度与位置； 2）桩身混凝土平均波速及强度范围。根据桩基动测一般原则，分析检测记录波形，可将桩身混凝土质量分为4类：I类：桩身完好。检测波形规则，桩底反射清晰、明显，无桩间反射信号，波速正常（较高），此反映混凝土密实均匀；II类：桩身基本完好。检测波形基本规则波速基本正常；III类：桩身质量较差。波形不够规则，波速偏低，说明有明显的桩间反射波信号，但其能量较弱，桩有局部的缺陷，或混凝土密实度稍差，如有轻微扩颈、缩颈、离析、蜂窝、局部夹泥等；IV类：桩身混凝土存在严重缺陷。波形不规则，无桩底反射信号，桩间反射能量较强，波速低，说明桩身有断裂、严重离析、严重缩颈等缺陷。一般讲，详测给出的I、II类桩可以满足要求；IV类桩无法使用，必须进行处理；III类桩能否满足要求，由设计单位根据工程具体情况作出决定。由于波速与混凝土强度间存在着明显的统计关系。混凝土强度等级可依据桩体弹性波平均速度，并根据波速混凝土相关关系求得，再根据强度等级与龄期的关系，推算出28d的混凝土强度等级。7-2-10桩基承载力评定7-2-10-1按土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩的承载力1．一般直径单桩竖向极限承载力特征值，可按下式计算：Quk＝Qsk＋Qpk＝UΣqsikli＋qpkAp（7-36） 式中Qsk——单桩总极限侧阻力特征值；Qpk——单桩总极限端阻力特征值；U——桩身周长；qsik——桩侧第i层土的极限侧阻力特征值，如无当地经验值时，可按表7-101取值；li——桩穿越第i层土的厚度；qpk——极限端阻力特征值，如无当地经验值时，可按表7-102取值；Ap——桩端面积。桩的极限侧阻力特征值qsik（kPa）表7-101土的名称土的状态混凝土预制桩水下钻（冲）孔桩沉管灌筑桩干作业钻孔桩填土20~2818~2615~2218~26淤泥11~1710~169~1310~16淤泥质土20~2818~2615~2218~26粘性土IL＞121~3620~3416~2820~340.75＜IL≤136~5034~4828~4034~480.50＜IL≤0.7550~6648~6440~5248~620.25＜IL≤10.566~8264~7852~6362~760＜IL≤0.2582~9178~8863~7276～86IL≤091~10188~9872~8086~96红粘土0.7＜aw≤113~3212~3010~2512~300.5＜aw≤0.732~7430~7025~6830~70粉土e＞0.922~4422~4016~3220~400.75≤e≤0.942~6440~6032~5040~60e＜0.7564~8560~8050~6760~80细粉砂稍密22~4222~4016~3220~40中密42~6340~6032~5040~60密实63~8560~8050~6760~80中砂中密54~7450~7242~5850~70密实74~9572~9058~7570~90粗砂中密74~9574~9558~7570~90密实95~11695~11675~9290~110砾砂中密、密实116~138116~13592~110110~130注：1．对于尚未完成自重固结的填土和以生活垃圾为主的杂填土，不计算其侧阻力；2．aw为含水量，aw＝w/wL；3．对于预制桩，根据土层埋深h，将qsik乘以下表修正系数。土层埋深h（m）≤51020≥30 修正系数0.81.01.11.2 桩的极限端阻力特征值qpk（kPa）表7-102土的名称桩型土的状态预制桩入土深度（m）水下钻（冲）孔桩入土深度（m）h≤99＜h≤1616＜h≤30h＞3051015h＞30粘性土0.75＜IL≤1210~840630~13001100~17001300~1900100~150150~250250~300300~4500.50＜IL≤0.75840~17001500~21001900~25002300~3200200~300350~450450~550550~7500.25＜IL≤0.501500~23002300~30002700~36003600~4400400~500700~800800~900900~10000＜IL≤0.252500~38003800~51005100~59005900~6800750~8501000~12001200~14001400~1600粉土0.75＜e≤0.9840~17001300~21001900~27002500~3400250~350300~500450~650650~850e＜0.751500~23002100~30002700~36003600~4400550~800650~900750~1000850~1000粉砂稍密800~16001500~21001900~25002100~3000200~400350~500450~600600~700中密、密实1400~22002100~30003000~38003800~4600400~500700~800800~900900~1100细砂中密、密实2500~38003600~48004400~57005300~6500550~650900~10001000~12001200~1500中砂中密、密实3600~51005100~63006300~72007000~8000850~9501300~14001600~17001700~1900粗砂中密、密实5700~74007400~84008400~95009500~10301400~15002000~22002300~24002300~2500砾砂中密、密实6300~105001500~2500角砾、圆砾中密、密实7400~116001800~2800碎石、卵石中密、密实8400~127002000~3000土的名称桩型土的状态沉管灌筑桩入土深度（m）干作业钻孔桩入土深度（m）51015＞1551015粘性土0.75＜IL≤1400~600600~750750~10001000~1400200~400400~700700~9500.50＜IL≤0.75670~11001200~15001500~18001800~2000420~630740~950950~12000.25＜IL≤0.501300~22002300~27002700~30003000~3500850~11001500~17001700~19000＜IL≤0.252500~29003500~39004000~45004200~50001600~18002200~24002600~2800 粉土0.75＜e≤0.91200~16001600~18001800~21002100~2600600~10001000~14001400~1600e＜0.751800~22002200~25002500~30003000~35001200~17001400~19001600~2100粉砂稍密800~13001300~18001800~20002000~2400500~9001000~14001500~1700中密、密实1300~17001800~24002400~28002800~3600850~10001500~17001700~1900细砂中密、密实1800~22003000~34003500~39004000~49001200~14001900~21002200~2400中砂中密、密实2800~32004400~50005200~55005500~70001800~20002800~30003300~3500粗砂中密、密实4500~50006700~72007700~82008400~90002900~32004200~46004900~5200砾砂中密、密实5000~84003200~5300角砾、圆砾中密、密实5900~9200碎石、卵石中密、密实6700~10000注：1．砂土和碎石类土中桩的极限端阻力取值，要综合考虑土的密实度，桩端进入持力层的深度比hb/d（hb为桩端进入持力层的深度，d为桩径），土愈密实，hb/d愈大，取值愈高；2．表中沉管灌筑桩系指带预制桩尖沉管灌筑桩。 2．大直径（d≥800mm）单桩竖向极限承载力特征值，可按下式计算：Quk＝Qsk＋Qpk＝UΣψsiqsiklsi＋ψpqpkAp（7-37）式中qsik——桩侧第i层土的极限侧阻力特征值，如无当地经验值时，可按表12-131取值，对于扩底变截面以下不计侧阻力；qpk——桩径为800mm的极限端阻力特征，可采用深层载荷板试验确定；当不能进行深层载荷板试验时，可采用当地经验值或按表7-101取值，对于干作业（清底干净）可按表7-103取值；ψsi、ψp——大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数，按表7-104取值。对于混凝土护壁的大直径挖孔桩，计算单桩竖向承载力时，其设计桩径取护壁外直径。U、lsi、Ap符号意义同上。干作业桩（清底干净，D＝800mm）极限端阻力特征值qpk（kPa）表7-103土名称状态粘性土0.25＜IL≤10.750＜IL≤0.25IL≤0800~18001800~24002400~3000粉土0.75＜e≤0.9e≤0.751000~15001500~2000砂土、碎石类土稍密中密密实粉砂500~700800~11001200~2000细砂700~11001200~18002000~2500中砂1000~20002200~32003500~5000粗砂1200~22002500~35004000~5500砾砂1400~24002600~40005000~7000圆砾、角砾1600~30003200~50006000~9000 卵石、碎石2000~30003300~50007000~11000注：1．Qpk取值宜考虑桩端持力层土的状态及桩进入持力层的深度效应，当进入持力层深度hb为hb≤D，D＜hb＜4D，hb≥4D；Qpk可分别取较低值、中值、较高值；2．砂土密实度可根据标贯击数N判定，N≤10为松散，10＜N≤15为稍密，15＜N≤30为中密，N＞30为密实；3．当对沉降要求不严时，可适当提高qpk值。大直径灌注桩侧阻力及端阻力尺寸效应系数ψsi、ψp表7-104土类别粘性土、粉土砂土、碎石类土ψsi1ψp注：表中D为桩端直径。7-2-10-2按单桩的静载试验确定承载力1．荷载-沉降（Q-s）关系曲线图的绘制（图7-119）其横坐标为荷载Q（kN），以1cm代表5kN；纵坐标为沉降s（mm），以1cm代表1cm；用于爆扩桩；以1cm代表1mm，用于灌筑桩或预制桩。图中应标明试桩的构造尺寸和地质剖面以及各层土的物理力学指标。 图7-119桩静载试验的荷载-沉降（Q-s）曲线1-第一拐点；2-第二拐点2．承载力特征值的确定（1）单桩竖向极限承载力Qu可按下列方法综合分析确定：1）根据沉降随荷载的变化特征确定极限承载力：对于陡降型Q-s曲线，取发生明显陡降起始点的荷载为极限荷载；2）根据沉降量确定极限承载力：对于缓变型Q-s曲线，一般可取s＝40mm对应的荷载值；对于大直径可取s＝0.03~0.06D（D为桩端直径，大桩径取低值，小桩径取高值）所对应的荷载值；对于细长桩（l/d＞80）可取s＝60~80mm对应的荷载值作为极限荷载； 3）根据沉降随时间的变化特征确定极限承载力：绘出各级荷载作用下的s-lgt曲线如图7-120所示。在桩达到破坏以前某级荷载所绘出的s-lgt曲线保持直线关系，如a~d，其斜率表明桩的沉降速率。当桩达到破坏时，s-lgt曲线急剧变陡，如e~h，其中从f线起曲折比较明显。在该级荷载下，沉降速率骤增，尾部出现明显的向下弯曲，表明土中塑性变形急剧发展，因此f线为桩的破坏标志，可取其前一级荷载（即e所对应的荷载），定为极限荷载。图7-120桩静载试验的沉降-时间对数（s-lgt）曲线 （2）单桩竖向承载力特征值的取值，按参加统计的试桩数取试验求得的极限荷载的平均值，并要求其极差不得超过平均值的30％，可取其平均值的一半为单桩承载力特征值Quk；若桩数为3根及3根以下的柱下承台，取最小值为其极限承载力Qu。当极差超过时，应查明原因，必要时宜增加试桩数。（3）对于爆扩桩和摩擦桩，除按上述方法确定Qu外，还要按桩的沉降确定Qu值。即在Q-s曲线上取s/D＝1.5%（爆扩桩）或s/d＝3%（直径小于50cm的摩擦桩）所对应的荷载作为Qu，然后取两个Qu中的较低值作为单桩的承载力特征值。（4）最后确定单桩竖向承载力，一般情况下单桩竖向承载力值按1.2倍特征值确定。对桩数为3根及3根以下的柱台，取1.1倍特征值为设计值。7-2-10-3按桩的抗拔试验确定抗拔承载力抗拔力的大小取决于桩的埋置深度、土层的抗剪强度、桩的直径（扩大头直径）等因素。按抗拔荷载试验结果，绘出荷载-变形（U-Δ）曲线图（图7-121）。图7-121抗拔试验的荷载-变形（U-△）曲线图 一般有三个阶段的情况：第一阶段荷载较小，曲线变化平缓，呈直线或近似直线上升。第二阶段荷载增大，土体开始出现塑性变形，表现出不太明显的转折后，上升坡度增大。第三阶段荷载达到最大值，土体被带动，变形（拔伸量）成倍增加，土体受剪破坏。单桩竖向抗拔极限承载力的判定：（1）对于陡变形U-△曲线，取陡升起始点荷载为极限荷载；（2）对于缓变形U-△曲线，根据上拔量和△-lgt曲线变化综合判定，即△-lgt曲线尾部显著弯曲的前一级荷载为极限荷载。7-2-10-4按桩的水平荷载试验确定水平承载力按水平静载荷试验记录可绘制桩顶水平荷载-时间-位移（H0-T-x0）曲线（图7-122）,或绘制水平力-位移（H0-x0）曲线（图7-123）及水平力-位移梯度（H0=△x0/△H0）曲线（图7-124），或水平力-位移双对数（1gH0-lgx0）曲线，当具有桩身应力测量资料时，尚可绘制应力沿桩身分布和水平荷载与最大弯矩截面钢筋应力（H0-σg）曲线（图7-125）。 图7-122单桩H0-T-x0曲线 图7-123单桩H0-x0曲线图7-124单桩H0-△x0/△H0曲线 图7-125单桩H0-σg曲线从以上曲线可求出单桩的水平临界荷载和极限荷载。1．单桩水平临界荷载Hct，即相当于桩身开裂，受拉区混凝土明显退出工作前的桩顶最大水平荷载，按下列方法综合确定：（1）取H0-T-x0曲线（H0-x0曲线）出现突变（相同荷载增量条件下，出现比前一级明显增大的位移增量）点的前一级荷载（图7-122、图7-123）为水平临界荷载。（2）取H0－△x0/△H0曲线第一直线段的终点所对应的荷载（图7-124）为水平临界荷载。（3）取H0-σg曲线第一突变点对应的荷载（图7-125）为水平临界荷载。2．单桩水平极限荷载Hu是相当于桩身应力达到强度极限时的桩顶最大水平荷载，可根据下列方法综合确定： （1）取H0-T-x0曲线（H0-x0曲线）明显陡降的前一级荷载（图7-122、图7-123）为极限荷载。（2）取H0－△x0/△H0曲线第二直线段终点对应的荷载（图7-123）为极限荷载。（3）取桩身折断或钢筋应力达到流限的前一级荷载（图7-125）为极限荷载。对于桩身配筋率小于0.65%的灌筑桩，可取单桩水平静载试验的临界荷载为单桩水平承载力特征值Rh。对于混凝土预制桩、桩身全截面配筋率不小于0.65％的灌筑桩，可根据静载试验结果取地面处水平位移为10mm（对于水平位移敏感的建筑物取水平位移6mm）所对应的荷载为单桩水平承载力特征值Rh。 7-2-11打（沉）桩施工的安全技术措施1．打桩前，应对邻近施工范围内的原有建筑物、地下管线等进行检查，对有影响的工程，应采取有效的加固措施或隔振措施，以确保施工安全。2．机具进场要注意危桥、陡坡、陷地和防止碰撞电杆、房屋等，以免造成事故。3．打桩机行走道路必须平整、坚实，必要时宜铺设道渣，经压路机碾压密实。场地四周应挖排水沟以利排水，保证移动桩机时的安全。4．在施工前应先全面检查机械，发现有问题时及时解决，检查后要进行试运转，严禁带病作业。机械操作必须遵守安全技术操作要求，由专人操作，并加强机械的维护保养，保证机械各项设备和部件、零件的正常使用。5．吊装就位时，起吊要慢，拉住溜绳，防止桩头冲击桩架，撞坏桩身；加强检查，发现不安全情况，及时处理。6．在打桩过程中遇有地坪隆起或下陷时，应随时对机架及路轨调平或垫平。7．机械司机，在施工操作时要集中精力，服从指挥信号，不得随便离开岗位，并经常注意机械运转情况，发现异常情况要及时纠正。要防止机械倾斜、倾倒，桩锤不工作时，突然下落等事故的发生。8．打桩时桩头垫料严禁用手拨正，不要在桩锤未打到桩顶即起锤或过早刹车，以免损坏桩机设备。9．钻孔灌筑桩在已钻成的孔尚未浇筑混凝土前，必须用盖板封严；钢管桩打桩后必须及时加盖临时桩帽；预制混凝土桩送桩入土后的桩孔，必须及时用砂子或其他材料填灌，以免发生人身事故。10．冲抓锥或冲孔锤操作时，不准任何人进入落锤区施工范围内，以防砸伤。11．成孔钻机操作时，注意钻机安定平稳，以防止钻架突然倾倒或钻具突然下落而发生事故。 12．施工现场的一切电源、电路的安装和拆除必须由持证电工操作；电器必须严格接地、接零和使用漏电保护器。13．人工挖孔桩尚应采用以下特殊安全措施：（1）人工挖孔桩孔内必须设置应急软爬梯供人员上下井，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有毒有害气体，并应有足够的安全防护措施。桩孔开挖深度超过10m时，应有专门向井下送风设备，风量不宜少于25L/s。（3）孔口四周必须设置护栏，一般加0.8m高围栏围护。（4）挖出的土石方应及时运离孔口，不得堆放在孔口四周lm范围内，机动车辆的通行不得对井壁的安全造成影响。（5）挖孔桩各孔内用电必须分闸，严禁一闸多用。孔上电缆必须架空2.0m以上，严禁拖地和埋压土中，孔内电缆、电线必须有防磨损、防潮、防断等措施。照明应采用安全矿灯或12V以下的安全灯。并遵守《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-88）的规定。 主要参考文献1江正荣编著．建筑施工工程师手册（第二版）．北京：中国建筑工业出版社，20022顾晓鲁，钱鸿缙等主编．地基与基础（第二版）．北京：中国建筑工业出版社，19933《地基处理手册》编写委员会．地基处理手册．北京：中国建筑工业出版社，19884岩土工程施工方法编写组．岩土工程施工方法．沈阳：辽宁科学技术出版社，19905郭继武编．地基与基础．北京：中国建筑工业出版社，19866张述勇，郭秋生编．土力学及地基基础．北京：中国建筑工业出版社，19937周汉荣主编．土力学地基与基础．武汉：武汉工业大学出版社，19938叶书麟，韩杰等编著．地基处理与托换技术．北京：中国建筑工业出版社，19949卢肇钧，曾国熙等编．地基处理新技术．北京：中国建筑工业出版社，198910中国建筑科学研究院主编．建筑地基处理技术规范（JGJ79-91）．北京：中国计划出版社，199211张永钩．强夯法的发展和推广应用的几点建议．施工技术，1993（9）12江正荣．强夯加固湿陷性黄土及软弱地基的试验与应用．有色冶金建筑，1991（2）13甘兴友．钢冷轧板厂房承载板地坪粉煤灰填筑施工．有色冶金建筑，1992（1）14吴春林，阎明礼等．水泥粉煤灰碎石桩的特性及其应用．建筑技术，1992（1）15江正荣．喷粉桩施工工艺、应用与问题探讨．建筑技术，1996（3） 16曾锡庭，刘家豪等．塑料板排水法加固软基．工业建筑，1985（11）17杨若芳，郭雅静．土工织物在铁路工程的应用．工业建筑，1987（8）18乐云，唐纪宇．土工织物在尾矿坝工程上的应用、工业建筑，1987（8）19王铁儒．用土工织物垫层处理气柜工程软土地基．工业建筑，1985（11）20王文彬，刘心禹．钻孔植桩工法．施工技术，1992（8）21陶义．钻孔压浆成桩法．施工技术，1992（2）22李桂池．钻孔压浆成桩法施工工艺．建筑技术，1993（3）23沐道生．压浆桩施工技术及其应用．建筑技术，1995（3）24周志道．锚杆静压桩法．工业建筑，1986（6）25江正荣．新型多分支撑力盘灌筑桩施工工艺及应用．建筑技术，1994（3）26江正荣．大直径灌筑桩在抗滑工程中的应用与滑坡防治施工．建筑技术，1990（9）27汤元昌．大直径冲孔灌筑桩的施工与质量控制．施工技术，1988（1）28刘昌祀．钢管桩基在沿海软土地区基础工程中的应用．建筑技术，1992（1）29张功英．钢管桩施工．宝钢施工技术专题总结，土建330徐枚在，刘昌满．桩的动测新技术．北京：中国建筑工业出版社，198931中国建筑科学研究院主编．建筑桩基技术规范（JGJ94-94）．北京：中国建筑工业出版社，199532地质矿产部勘查技术司主编．基桩低应变动力检测规程（JGJ/T93-95），北京：中国建筑工业出版社，1995 33江正荣．山区地基基础的处理．冶金建筑，1986（3）34杨嗣信．候君伟主编．高层建筑施工手册（第二版）．北京：中国建筑工业出版社．200135赵志缙．候君伟主编．实用建筑施工手册．北京：中国建筑工业出版社，199936史佩栋主编．实用桩基工程手册．北京：中国建筑工业出版社，199937江正荣编著．地基与基础工程施工手册．北京：中国建筑工业出版社，199738中国建筑科学研究院主编．建筑地基础设计规范（GB50007-2002）．北京：中国建筑工业出版社，200239上海市基础工程公司主编．建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）．北京：中国计划出版社，2002 '