《桩基工程施工》ppt课件

'第8章桩基工程施工教学目的：掌握桩基施工前的调查与准备、各种类型桩的施工方法及常见问题解决方法；了解和掌握桩端后注浆技术、桩基工程事故的处理对策，掌握桩基工程预算方法和桩基工程现场监理工作内容。教学重点：1、桩基工程施工前的调查与准备工作内容；2、预应力管桩、预制混凝土方桩、钢桩、沉管灌注桩、钻孔灌注桩、人工挖孔桩、挤扩支盘灌注桩、大直径薄壁筒桩、水泥搅拌桩、碎石桩的施工方法及施工中的常见问题；3、桩端（侧）后注浆施工技术；4、桩基工程事故的处理对策（本科）；5、桩基工程预算的内容与方法（本科）；6、桩基工程现场监理的内容。1 8.1概述桩基础是一种特殊的深基础，深埋于地下，是一种隐蔽工程；同时，其结构类型、传力特点与施工方法有着密切的关系，施工质量又直接影响桩基础的承载性状。所以研究桩基础的施工是桩基工程的一项重要内容。本章主要介绍了桩基施工前的调查与准备、各种类型桩的施工方法及常见问题解决方法、桩端后注浆技术、桩基工程事故的处理对策，同时对桩基工程预算以及桩基工程现场监理内容也作了阐述。2 8.2桩基施工前的调查与准备桩基工程施工前的调查与准备工作主要包括桩基施工前的调查、编制桩基工程施工组织设计和桩基础施工准备。8.2.1桩基施工前的调查桩基施工前的调查（investigationbeforepileconstruction）内容主要包括现场踏勘、施工场地和周围状况、桩基设计情况及有关监督单位和法规上的限制等。1.现场踏勘桩基的现场踏勘（dependingonthescene），就是结合地质报告对拟打桩的现场场地的地质情况和地下水情况及周边环境条件进行现场实地调查，了解打桩可行性和建立初步方案。3 2.施工场地及周围状况调查1）施工场地的状况（statusofconstructionsite）a.施工场地表面状态和地上堆积物及地面标高的变化情况；b.地下建筑物、管道、树木及地上障碍物等；c.地基的稳定程度。2）施工场地周围建筑物的状况（statusofthebuildingsaroundtheconstructionsite）a.周围建筑物的结构、构造和层数；b.周围建筑物的地下部分深度和基础型式及地基沉降；c.周围建筑物施工状况，包括开挖深度、开挖规模、基坑挡土方法及基坑开挖时排降水方法等；d.周围建筑物的用途及附属设备等。3）公共设施及周围道路状况（statusofpublicfacilitiesandthesurroundingroads）a.地下管线(自来水管、下水管、煤气管等)的位置、埋深、管径、使用年限等情况；b.周围道路的级别、宽度、交通情况等。4 3.桩基设计情况1）桩基型式；2）桩位平面布置图；3）桩顶设计标高与现有地面标高的关系；4）桩基尺寸；5）桩与承台连接，桩的配筋，强度等级以及承台构造等；6）桩的试打、试成孔以及桩的载荷试验资料。4.有关监督单位及法规上的限制1）场地红线范围及建筑物灰线定位情况；2）道路占用或使用许可证；3）人行道的防护措施；4）地下管道的暂时维护措施；5）架空线路的暂时维护措施等。5 8.2.2编制桩基工程施工组织设计桩基础工程在施工前，应根据工程规模的大小、复杂程度和施工技术的特点，编制整个分部分项工程施工组织设计或施工方案。其包括的内容与要求如下：1.机械施工设备的选择应根据工程地质条件、桩基础形式、工程规模、工期、动力与机械供应以及现场情况等条件来选择合适的桩基施工设备。2.设备、材料供应计划制定设备、配件、工具(包括质量检查工具)、桩体(对于预制桩、钢管桩和埋入桩等)、灌注桩所需材料(钢筋、水泥、砂石料以及外加剂等或商品混凝土)的供应计划和保障措施。6 3.成桩方式与进度要求针对不同类型的桩基础，根据进度要求（progressrequirement），制定有针对性的计划：对于预制桩要考虑桩的预制、起吊方案、运输方式、堆放方法、沉桩方式、打桩顺序和接桩方法等；对于就地灌注桩要考虑成孔、钢筋笼的放置、混凝土的灌注、泥浆制备、使用和排放(对于泥浆护壁灌注桩成孔的情况)、孔底沉渣清理等。4.作业和劳动力计划制定劳动力计划（laborplan）及相应的管理方式。5.桩的试打或试成孔如编制施工组织设计或施工方案前未进行桩的试沉(对于打入桩、压入桩)或试成孔(对于灌注桩)，则此项工作应在桩基正式施工前进行，各方都参加并形成试打桩会议纪要作为施工依据。7 6.桩的载荷试验如无试桩资料，设计单位要求试桩时，有相应资质的试桩单位应制定试桩计划。7.制定各种技术措施制定保证工程质量、安全生产、劳动保护、防火、防止环境污染(振动、噪声、泥浆排放等)和适应季节性(冬季、雨季)施工的技术措施以及文物保护措施。8.编制施工平面图在图上标明桩位、编号、数量、施工顺序；水电线路、道路和临时设施的位置；当桩基施工需制备泥浆时，应标明泥浆制备设施及其循环系统的位置；材料及桩(对于预制桩)的堆放位置。8 8.2.3桩基础施工准备1.清除施工场地内障碍物桩基础施工前，应清除妨碍施工的地上、地下障碍物，如电杆、架空线、地下构筑物、树木、埋设管道等，这对保证顺利进行桩基础施工十分重要。2.施工场地平整处理1）现场预制桩场地的处理为了保证在施工现场预制桩的质量，防止桩身发生弯曲变形，应对预制混凝土桩的制作场地进行必要的夯实和平整处理。2）沉桩场地的平整处理施工设备进场前应做好场地的平整工作，对松软场地应进行夯实处理。若施工场地的地基承载力不能满足桩机作业时的要求，应在表面铺以碎石，并予以整平，以提高地基表面承载力，保证桩架作业时正直，不发生不均匀沉降。雨季施工时，必须采取排水措施。9 3.放线定位（linelocation）1）放基线（baselinelocation）桩基轴线，不仅是桩基础施工，而且是整个上部结构施工所应遵照的，必须予以高度重视。轴线的施放，应以国家级三角网控制点引入，并应多次复合测量。桩基轴线的定位点，应设置在不受桩基础施工影响处。2）设置水准基点（setbenchmarks）每根桩入土后，均应按照设计要求做标高记录。为了控制桩基施工的标高，应在施工地区附近设置水准基点，一般要求不少于2个，为防止损坏，应设置在不受桩基施工影响处。3）施放桩位（pilelocation）根据设计图纸中的桩位图，按沉桩顺序将桩逐一编号，根据桩号所对应的轴线，按尺寸要求施放桩位，并设置样桩，以供桩机就位后定位。4.打桩前的准备工作针对不同的设计桩型，选择相对应的打桩机各就各位。同时对钻孔桩施工配备好泥浆池、泥浆泵等设备。10 8.3预应力管桩施工8.3.1预应力管桩的特点及适用范围预应力管桩（prestresstubepile）的主要优点有单桩承载力高、适用范围广、桩长规格灵活、单位承载力造价低、接桩速度快、施工工效高、工期短、桩身耐打、穿透力强等，而且成桩质量可靠。预应力管桩一般采用工厂化生产，桩身质量可靠，只要严格执行沉桩操作规程，成桩质量较好，从而得到广泛应用。预应力管桩按其桩身混凝土强度等级分为普通预应力混凝土管桩(PC桩，强度等级不低于C60)和高强预应力混凝土管桩(PHC桩，强度等级不低于C80)。先张法管桩外径有300mm、400mm、500mm、550mm、600mm等规格。管壁厚55～130mm，应视管径、设计承载力大小而不同，一般随管径增加，壁厚也增加。管桩每节长一般不超过15m，常用节长8～12m，有时按设计要求节长为4～5m。预应力管桩按有效预应力（筋）的大小可分为A型、AB型、B型和C型，对应配筋由少到多。预应力混凝土管桩的配筋和力学性能见表8-1。11 12 预应力管桩一般适合于多层、小高层和25层以下的高层建筑的桩基础。桩持力层可选在黏性土、砂性土、全风化岩、强风化岩。桩长可按实际需要接长（但长径比应控制在100以内）。但预应力管桩在下列地层情况下不宜使用：1）存在大面积地下障碍物（如孤石）时；2）场地内地层中有坚硬夹层时；3）桩持力层为硬质中风化岩时，此时要控制总锤击数和最后贯入度以免桩身被打碎；4)石灰岩溶洞地层；5)桩基持力层为硬质岩且岩层面倾角很陡时，此时桩端稳定性不好。13 8.3.2预应力管桩的制作预应力混凝土管桩制作工艺有后张法和先张法两种。后张法的桩径较大(Ф800～Ф1200)，桩身混凝土采用离心——辊压——振动复合工艺成型，而且每节长约4～5m、壁厚12～15cm，而且在管壁中间预留有15～25个Ф130mm左右的小孔。使用时通过这些预留孔用高强钢绞线将各段管连接起来，并在其后张拉过程中再对这些孔道高压注浆，使之形成一长桩，桩长可达70～80m。宁波北仑港某码头曾用后张法管桩。在工业与民用建筑中使用的基本上都是先张法预应力混凝土管桩，该管桩的生产制作工艺包括混凝土制备、钢筋笼制作、布料合模、预应力张拉、离心成型、普通蒸养和蒸压养护六大环节。先张法预应力管桩工艺流程如图8-1所示。14 15 16 17 18 19 2.桩锤选择（Selectionofthehammer）施工时常用锤击能量大，施工速度快，工效高的柴油锤打桩。桩锤大小应能满足打桩的各项技术指标要求：最后贯入度在20～40mm／10击；打桩破损率在1％左右，最多不超过3％；每根桩的锤击数宜在1500击以内，最多不超过2500击等。选择桩锤重量时，可以根据以往经验，也可采用现场试打确定。为了防止桩锤回弹过大，锤击应力过高而将桩头打坏，同样也为了提高打桩速度，桩锤应遵循“重锤轻击”的原则。3.桩帽和垫层（Pilecapsandcushion）桩帽应有足够的强度、刚度和耐打性。桩帽宜作成圆筒形，套筒深度宜为35～40cm，内径应比管桩外径大2～3cm。“锤垫”设在桩帽的上部，保护柴油锤和桩头，一般采用坚纹硬木或盘圈层叠的钢丝绳制作，厚度取15～20cm；桩垫设在桩帽下部的套筒里面，与桩顶接触，一般采用麻袋、硬纸板、水泥纸袋、胶合板等材料，要求厚度均匀，软硬合适、锤击后压实厚度不应小于12cm。20 4.接桩（Pileconnection）预应力管桩的接桩，现在全部用端头板，四周一圈坡口进行电焊连接。当底桩桩头被沉至离地面0.5～1.0m时，可用钢丝刷将两个对接桩头端头板上的泥土铁锈刷清，露出金属光泽，待两个端头板对齐后，在端头板四周均匀对称点焊4～6点，一般为防止产生接桩偏斜，应用两个焊工对称操作，要求两个端头板之间焊接饱满。待焊缝自然冷却8～10min后便可继续锤击沉桩。5.打桩顺序（Pilingorder）打桩时，由于桩对土体的挤密作用，后打入桩将使先打入桩受水平推挤而造成偏移和变位，或被垂直挤拔造成浮桩；而后打入的桩由于土体隆起或挤压很难达到设计标高或入土深度，造成截桩过大。所以施打群桩时，为了保证质量和进度，防止周围建筑物被破坏，应根据桩基平面布置、桩的尺寸、密集程度、深度等实际情况来正确选择打桩顺序。《建筑桩基技术规范》中规定，打桩顺序应按下列规定执行：①对于密集桩群，自中间向两个方向或四周对称施打；②当一侧毗邻建筑物时，由毗邻建筑物处向另一方向施打；③根据基础的设计标高，宜先深后浅；④根据桩的规格，宜先大后小，先长后短。图8-8为几种常见打桩顺序对土体的挤密状况。21 22 6.打桩收锤标准（criterionofstoppinghammering）桩锤重的选用应根据地质条件、桩型、桩的密集程度、单桩竖向承载力及现有施工条件等因素确定，也可参照表8-3选用。23 7.施工中应注意的问题a.打桩过程中应防止偏心打桩，打桩时应保证桩锤、桩帽和桩身中心线重合，如有偏差应随时纠正，特别是第一节底桩，对成桩质量影响更大，因此其垂直偏差不得大于0.5％。b.在较厚的黏土、粉质黏土中施打多节管桩中，宜连续施工，一次完成。c.控制打桩顺序和打桩节奏，锤击法打桩一般有挤土效应，当打桩场地周围有地下管线和建筑物时，应事先打应力释放孔并监测挤土位移，如打桩挤土位移增大应移位跳打，同时控制每天的打桩数，也可以采取上部取土植桩等方式以减少挤土效应。d.在液化砂土层中打桩时，要注意控制孔压膨胀等措施。e.打桩时要注意接头焊缝的牢固。过打可能使焊缝脱焊。f.打桩时要注意测量桩顶标高，严防桩顶上浮或偏位。24 8.3.5静压法沉桩施工（constructionofstaticpressedpilemethod）1.抱压式与顶压式液压静力压桩机静力压桩宜选择液压式压桩机。液压静力压桩机分为“抱压式液压静力压桩机”和“顶压式液压静力压桩机”两种，如图8-9、图8-10。抱压式液压静力压桩机压桩过程是通过夹持机构“抱”住桩身侧面，由此产生摩擦传力来实现的；而顶压式液压静力压桩机则是从预制桩的顶端施压，将其压入地基的。由于施压传力方式不同，这两种桩机结构形式、性能特点、适用范围也有显著不同。抱压式桩机主要由压桩系统和夹桩机构及吊机组成，抱压式压桩机重心低，易于行走，但配重量一般小于500t，压桩时用专用夹具将管桩侧面抱住向下施压，所以压桩力一般小于500t。而顶压式桩机主要由压桩系统和桩帽及卷扬机吊桩系统组成。顶压式桩机除压桩机构中没有夹桩机构外，一般不带起重机。顶压式压桩机重心高，但配重量可达到700t。顶压式压桩机压桩时靠桩帽压住桩顶并用液压千斤顶向下顶力沉桩，所以最大压桩力可达650t，满足ф600高强管桩的压桩需要。25 26 27 1）《建筑桩基技术规范》对静力压桩的施工提出了下列要求：①第一节桩下压时垂直度偏差不应大于0.5％；②宜将每根桩一次性连续压到底，且最后一节有效桩长不宜小于5m；③抱压力不应大于桩身允许侧向压力的1.1倍。2）《建筑桩基技术规范》对静力压桩施工的终压提出了下列规定：①应根据现场试压桩的试验结果确定终压力标准；②终压连续复压次数应根据桩长及地质条件等因素确定。对于入土深度大于8.0m的桩，复压次数可为2～3次；对于入土深度小于8.0m的桩，复压次数可为3～5次；③稳压压桩力不得小于终压力，稳定压桩的时间宜为5～10s。3）《建筑桩基技术规范》对静压送桩提出下列规定：①测量桩的垂直度并检查桩头质量，合格后方可送桩，压、送作业应连续进行；②送桩应用专制钢质送桩器，不得用工程桩作送桩器；③当场地上多数桩较短(有效桩长L≤15m)或桩端持力层为风化软质岩可能需要复压时，送桩深度不宜超过1.5m；④当桩的垂直度偏差小于1％且桩的有效桩长大于15.0m时，静压桩送桩深度不宜超过8.Om。28 4）《建筑桩基技术规范》规定，压桩顺序应根据场地工程地质条件确定：①对于场地地层中局部含砂、碎石、卵石时，宜先对该区域进行压桩；②若持力层埋深或桩的入土深度差别较大时，宜先施压长桩后施压短桩。5）静压法管桩施工注意事项①静压桩架有两条长腿和两条短腿，它们与地基接触面积不一样，所以长腿对地接触压力小，短腿对地接触压力大。当地表土较软时，短腿移动的沉降要大于长腿移动的沉降，作为引起地基土浅层的挤土作用。当打入的预应力管桩桩顶距地面较浅时，桩架短腿的移动就有可能使预应力管桩偏位，在施工中必须要重视；②静压桩架施工时后压桩会对先打入土中的桩产生挤土作用，并使先打桩上浮或偏位；③静压桩群桩施工过程中由于群桩挤土效应会使桩间土和桩端土土结构破坏从而降低其强度。29 8.3.6预应力管桩沉桩施工中的常见问题及注意事项预应力管桩施工中的工程质量问题主要包括桩顶偏位、桩身倾斜、桩顶碎裂、桩身断裂以及沉桩达不到设计的控制要求等，各种问题产生的原因见表8-4，根据不同的原因，就可以在施工中采取相应的措施来防止各种问题的发生。30 8.4预制混凝土方桩的施工预制混凝土方桩（precastconcretesquare-pile）的施工过程主要包括预制桩的制作，起吊、运输和堆放、接桩以及沉桩四个方面内容。8.4.1混凝土预制桩的制作混凝土预制方桩可以在工厂或施工现场预制，现场的主要制作程序如下：制作场地压实平整→场地地坪作三七灰土或灌注混凝土→支模→绑扎钢筋骨架、安装吊环→灌注混凝土→养护至30％强度拆模→支间隔头模板、刷隔离剂、绑钢筋→灌注间隔桩混凝土→同法间隔重叠制作其他各层桩→养护至70％强度起吊→达100％强度后运输、堆放。混凝土预制桩的制作应符合下列要求：1.基本要求（basicrequirements）预制桩的制作应根据工程条件(土层分布、持力层埋深)和施工条件(打桩架高度和起吊运输能力)来确定分节长度，避免桩尖接近持力层或桩尖处于硬持力层中时接桩。每根桩的接头数不应超过两个，尽可能采用两段接桩，不应多于三段，现场预制方桩单节长度一般不应超过25m，节长规格一般以二至三个规格为宜，不宜太多。31 2.场地要求（groundrequirement）预制场地必须平整坚实，并有良好的排水条件，在一些新填土或软土地区，必须填碎石或中粗砂并进行夯实，以避免地坪不均匀沉降而造成桩身弯曲。3.模板要求（templaterequirement）现场预制桩身的模板应有足够的强度、刚度和稳定性，立模时必须保证桩身和桩尖部分的形状、尺寸和相对位置正确，尤其要注意桩尖位置与桩身纵轴线对准，以避免沉桩时将桩打歪，模板接缝应严密，不得漏浆。4.钢筋骨架的要求（reinforcementcagerequirement）在制作混凝土预制桩的钢筋骨架时，钢筋应严格保证位置的正确，桩尖对准纵轴线。钢筋骨架的主筋应尽量采用整条，尽可能减少接头，如接头不可避免，应采用对焊或电弧焊，或采用钢筋连接器，主筋接头配置在同一截面内的数量不得超过50％(受拉筋)；相邻两根主筋接头截面的距离应大于35d(主筋直径)，并不小于500mm，桩顶1m范围内不应有接头。对于每一个接头，要严格保证焊接质量，必须符合钢筋焊接及验收规范。预制桩桩头一定范围的箍筋要加密；在桩顶约250mm范围需增设3～4层钢筋网片，主筋不应与桩头预埋件及横向钢筋焊接。桩身纵向钢筋的混凝土保护层厚度一般为30mm。32 5.桩身混凝土的要求（pileconcreterequirement）预制方桩桩身混凝土强度常采用C35~C40砼，坍落度为6~10cm。灌注桩身混凝土，应从桩顶开始向桩尖方向连续灌注，混凝土灌注过程中严禁中断，如发生中断，应在前段混凝土凝结之前将余段混凝土灌注完毕。在灌注和振捣混凝土时，应经常观察模板、支撑、预埋件和预留孔洞的情况，发现有变形、位移和漏浆时，应马上停止灌注，并应在已灌注的混凝土凝结前修整完好后才能继续进行灌注。为了检验混凝土成桩后的质量，应留置与桩身混凝土同一配合比并在相同养护条件下养护的混凝土试块，试块的数量对于每一工作班不得少于一组。对灌注完毕的桩身混凝土一般应在灌注后12h内，在露出的桩身表面覆盖草袋或麻袋并浇水养护。浇水养护时间，对普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土，不得少于7d；对掺用缓凝型外加剂的混凝土，不得少于14d。浇水次数应能保护混凝土处于润湿状态；混凝土的养护用水应与拌制用水相同。当气温低于5℃时，不得浇水。33 8.4.2混凝土预制桩的起吊、运输和堆放1.桩的起吊（liftingofpile）当方桩的混凝土达到设计强度的70％时方可起吊。起吊时应采取相应措施，保持平稳，保护桩身质量。现场密排多层重叠法制作的预制方桩，起吊前应将桩与邻桩分离，因为桩与桩之间黏接力较大，分离桩身的工作要仔细，以免桩身受损。吊点位置和数量应符合设计规定。一般情况下，单节桩长在17m以内可采用两点吊，18～30m的可采用三点吊，30m以上的应用四点吊。当吊点少于或等于三个时，其位置应按正负弯矩相等的原则计算确定，当吊点多于三个时，其位置应按反力相等的原则计算确定。常用几种吊点合理位置如图8-12所示。34 2.桩的运输和堆放（transportationandstorageofpile）预制桩运输时的强度应达到设计强度的100％。运输时，桩的支承点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，以防止运输中晃动或滑落；采用单点吊的短桩，运输时也应按两点吊的要求设置两个支承。预制桩在堆放时，要求场地平整坚实，排水良好，使桩堆放后不会因为场地沉陷而损伤桩身。桩应按规格、长度、使用的顺序分层叠置，堆放层数不应超过四层。桩下垫木宜设置两道，支承点的位置就在两点吊的吊点处并保持在同一横断面上，同层的两道垫木应保持在同一水平上。从现场堆放点或现场制桩点将预制方桩运到打桩机前方的工作一般由履带吊机或汽车吊机来完成。现场预制的桩应尽量采用即打即取的方法，尽可能减少二次搬运。预制点若离打桩点较近且桩长小于18m的桩，可用吊机进行中转吊运，运输时桩身应保持水平，应有人扶住或用溜绳系住桩的一端，以防止桩身碰撞打桩架。35 8.4.3混凝土预制桩的接桩当桩长度较大时，受运输条件和打(压)桩架高度限制，一般应分成数节制作，分节打（压）入，在现场接桩。混凝土预制桩的连接可采用焊接、法兰接及机械快速连接(螺纹式、啮合式)。接桩材料对于焊接接桩，钢钣宜用低碳钢，焊条宜用E43，并应符合《建筑钢结构焊接规程》要求，同一工程内的质量探伤检测不得少于3个接头；对于法兰接桩，钢钣和螺栓宜用低碳钢。36 1.焊接接桩采用焊接接桩除应符合现行《建筑钢结构焊接规程》的有关规定外，尚应符合下列规定：1）下节桩段的桩头宜高出地面0.5m；2）下节桩的桩头处宜设导向箍以方便上节桩就位。接桩时上下节桩段应保持顺直，错位偏差不宜大于2mm。接桩就位纠偏时，不得用大锤横向敲打；3）管桩对接前，上下端板表面应用铁刷子清刷干净，坡口处应刷至露出金属光泽；4）焊接宜在桩四周对称地进行，待上下桩节固定后拆除导向箍再分层施焊；焊接层数不得少于两层，第一层焊完后必须把焊渣清理干净，方可进行第二层(的)施焊，焊缝应连续、饱满。管桩第一层焊缝宜使用直径不大于3.2mm的焊条；5）焊好后的桩接头应自然冷却后才可继续锤击，自然冷却时间不宜少于8min；严禁用水冷却或焊好即施打；6）雨天焊接时，应采取可靠的防雨措施；7）焊接接头的质量检查，对于同一工程探伤抽样检验不得少于3个接头。37 2.机械快速螺纹接桩采用机械快速螺纹接桩，应符合下列规定：l）安装前应检查管桩两端头制作的尺寸偏差及连接件有无受损后方可起吊施工，其下节桩头宜高出地面0.8m；2）接桩时，卸下上下节桩两端头的保护装置后，应清理接头残物，涂上润滑脂。3）采用专用接头锥度对中，对准上下节桩进行旋紧连接；4）可采用专用链条式扳手进行旋紧(臂长1m卡紧后人工旋紧再用铁锤敲击扳臂)，锁紧后两端板尚应有1～2mm的间隙。3.机械啮合接头接桩采用机械啮合接头接桩，应符合下列规定：l）将上下接头钣清理干净，用扳手将已涂抹沥青涂料的连接销逐根旋入上节桩I型端头钣的螺栓孔内，并用钢模板调整好连接销的方位；2）剔除下节桩II型端头钣连接槽内泡沫塑料保护块，在连接槽内注入沥青涂料，并在端头钣面周边抹上宽度20mm，厚度3mm的沥青涂料；若地基土、地下水含中等以上腐蚀介质，桩端钣板面应满涂沥青涂料；3）将上节桩吊起，使连接销与II型端头钣上各连接口对准，随即将连接销插入连接槽内；4）加压使上下节桩的桩头钣接触，接桩完成。38 8.4.4混凝土预制桩的沉桩混凝土预制桩的打（压）桩方法较多，主要有锤击法沉桩和静力压桩法。锤击法沉桩和静力压桩法的施工方法、施工流程及施工要求在前面预应力管桩中已经详细进行了介绍。除了锤击法沉桩和静力压桩沉桩外，还有一些特殊的方法，如振动法沉桩、射水法沉桩、植桩法沉桩、斜桩沉桩法等。8.4.5混凝土预制桩施工中的常见问题及注意事项在预制桩施工过程中，常会发生一些问题，如桩顶碎裂、桩身断裂、桩顶偏位或上升涌起、桩身倾斜、沉桩达不到设计控制要求以及桩急剧下沉等，当发生这些问题时，应综合分析其原因，并提出合理的解决方法，表8-5为预制桩施工中常见的问题及解决方法。39 40 8.5钢桩的施工常用的钢桩主要包括钢管桩（SteelTubularPiles）、H型钢桩（H-shapedsteelpiles）和其他异型钢桩。钢桩具有强度高、施工方便的特点，但成本也最高而且要防腐蚀。8.5.1钢桩的制作制作钢桩的材料应符合设计要求，现场制作钢桩应有平整的场地及挡风防雨措施。钢桩制作的容许偏差应符合表8-6的规定。用于地下水有侵蚀性的地区或腐蚀性土层的钢桩，应按设计要求作防腐处理。41 8.5.2钢桩的焊接根据《建筑桩基技术规范》，钢桩的焊接应符合下列规定：1.必须清除桩端部的浮锈、油污等脏物，保持干燥；下节桩顶经锤击后的变形部分应割除；2.上下节桩焊接时应校正垂直度，对口的间隙为2～3mm；3.焊丝(自动焊)或焊条应烘干；4.焊接应对称进行；5.焊接应用多层焊，钢管桩各层焊缝的接头应错开，焊渣应清除；6.气温低于0℃或雨雪天，无可靠措施确保焊接质量时，不得焊接；7.每个接头焊接完毕，应冷却1min后方可锤击；8.焊接质量应符合国家《钢结构工程施工质量验收规范》和《建筑钢结构焊接技术规程》，每个接头除应按表8-7规定进行外观检查外，还应按接头总数的5％做超声或2％做X射线拍片检查，对于同一工程，探伤抽样检验不得少于3个接头。9.H型钢桩或其他异型薄壁钢桩，接头处应加连接板，其型式如无规定，可按等强度设置。42 8.5.3钢管桩的施工1．施工准备沉桩前，应认真处理高空、地上地下的障碍物。钢管桩施工时通常会对周围环境造成较大的噪声、振动，施工前应制定出有效的降低噪声和防振措施。为了防止沉桩时，特别是大型群桩施工时受桩排挤的土向上或向四周水平移动而对附近建(构)筑物造成危害，打桩前还应对周围的建筑物、构筑物作全面检查，如有危房或危险构筑物，必须予以加固，必要时可在打桩场地与建(构)筑物之间挖掘沟槽或采用排土量少的开口桩，以减少地基变位的影响。43 2．确定打桩顺序打桩设备确定后，应依据工程特点、打桩作业部分的面积、桩的型式及位置、地质水文条件、气象条件、周围环境及地貌、施工机械性能和设计条件确定打桩顺序。在确定打桩顺序时，应考虑以下几项原则：1)根据基础的设计标高，宜先深后浅；2)根据钢桩的规格，宜先长后短、先大后小；3)当一侧毗邻建筑物时，由毗邻建筑物处向另一方向施打；4)当场地中有重要管道、电缆或其他地下公共设施时，应先打靠近这些设施的桩，并使后打入各桩越来越远离已有设施；5)打桩顺序应满足业主或设计方的特殊要求，并注意优先打密集区的桩；6)为了能使在打桩机回转半径范围内的桩能一次流水施工完毕，应先组织好桩的供应，并安排好场地处理、放样桩和复核等配合工作；7)当场地狭小时，应特别注意防止分批进场堆放的桩因施工顺序安排不当而导致施工与运输的矛盾。44 3.沉桩方法钢管桩沉桩方法较多，应结合工程场地具体地质条件、设备情况和环境条件、工期要求等选定打桩方法。目前常用的是冲击法和振动法，但由于对噪声和振动的限制，目前采用压入法和挖掘法的工程逐渐增多。钢管桩的施工程序为：桩机安装→桩机移动就位→吊桩→插桩→锤击下沉、接桩→锤击至设计标高→内切割桩管→精割、盖帽。在钢管桩的沉桩过程中，应注意以下几方面的问题：1)始终要注意观测钢管桩沉入情况，有无异常现象。如发现桩身下沉过快、桩身倾斜、桩锤回弹过高、桩架晃动等情况时，应立即停止锤击，查明原因后再开始继续施工。2)钢管桩在沉桩过程中应连续，尽量避免长时间停歇中断。3)桩的分节长度应合适，应结合穿透中间的坚硬土层，接桩时桩尖不宜停留在坚硬土层中，否则当继续施工时，由于阻力过大可能使桩身难以继续下沉。4)施工时，为了防止对周围建(构)筑物振动过大，可以在地面开挖防振沟，消除地面振动，并可与其他防振措施结合使用。沉桩过程中，应加强邻近建筑物、地下管线的观测、监护。5)打长桩时，可在导杆上装配可以升降的防振装置，在桩发生横向振动时，可以防止桩的弯曲变形。45 4.钢管桩施工常见问题及对策1)桩水平位移、倾斜钢管桩如果采用闭口桩则其排土量同预制桩一样，也是桩管体积的100％，一般采用开口钢管桩可以减少挤土，但当其下沉至一定深度时，挤入管口的土体会将管口封闭，同样会引起挤土，一般情况下，随着桩管直径的增大，挤土量会逐渐减少。但尽管如此，当桩位较密时，桩的施工由一边向另一侧或由中间对称向四周推进，土体越挤越密，加之沉桩产生的超静水压力，使先打的桩上部挠曲变形，使桩顶出现位移、倾斜。这种侧向应力的大小与工程地质、桩型、桩群密度、沉桩顺序、沉桩速率有关。施工时可以采取以下措施：（1)尽可能采用开口钢管桩，或采取预钻孔打入法，减少挤土。（2)采用长桩，提高单桩承载力，减少桩的数量，增大桩距，以减少对浅层土体的挤压影响。（3)选用合理的打桩流水方案，避免在基础混凝土灌注完毕的区域附近打桩。（4)选择合理的打桩顺序。具体要求和预制桩相同。（5)减慢打桩速度，减少单位时间内的挤土量。（6)增加辅助措施。钻孔设置排水砂井或插入塑料排水板，以减少超孔隙水压力。46 2)打桩造成周围建筑物位移及振动影响沉桩时，钢管桩进入土层对软土产生挤压，使附近建筑物地下管线产生水平和垂直方向的位移，严重时导致裂缝或损坏；同时采用柴油锤打桩引起的振动会使周围建筑物地基沉降陷落，还会使附近的设备及各种精密机械工作性能受到影响。施工时，为了减少挤土，除采用开口桩外，还可以在靠近建筑物的一侧设浅层防挤沟，减挤砂井或其他排水桩。防挤沟如较浅可采用空沟，如较深，可填入发泡塑料、砂等松散材料，将打桩传来的振动波吸收或反射，可以减振1／3～1／10。3)钢管桩被打坏在采用下端开口钢管桩时，如果钢管桩壁过薄，那么在桩尖穿过坚硬黏土层或粗砂、砾石层时，容易使开口桩尖卷曲破坏。沉桩时应在钢管底端加焊一道钢套箍，以加强桩尖部分的刚度，另外如果遇到较大孤石、旧混凝土基础时，应在沉桩前清除，减少沉桩阻力。此外，如果焊接材料、设备、技术不过关引起焊接质量下降时，在沉桩时由于桩锤的反复锤击，会使钢管桩在接头部破坏。因此焊接材料要好，而且必须严格按焊接规范施工，另外必须确保钢桩能垂直地沉入，沉桩前应调整好桩架，避免偏心打桩。47 4)沉桩困难有两种情况，一是在整个沉桩过程中，中间有硬土层需要穿过，造成沉桩困难；二是桩尖快到持力层时，贯入度过小，难以达到实际标高。当贯入度过小，难以达到标高时，首先应对所选桩锤进行分析，其锤击能量、回跳高度是否足够，桩是否垂直。如果设备正常，则应采取前面提到的保证顺利沉桩措施。5)桩急剧下沉可能遇到软土层、土洞，或桩身弯曲。应该将桩拔起检查改正重打，或在原桩位附近补桩并加强沉桩前的检查。48 8.5.4H型钢桩的施工1．施工机械H型钢桩的施工机械与钢管桩基本相同，可采用柴油锤和液压锤沉桩，但其断面刚度较小，抗锤击能力差，桩锤不应选得过大，最好不大于4、5t，并且在锤击过程中，桩架前应有横向约束装置，防止横向失稳。H型钢桩的桩帽，应根据桩的尺寸在现场用钢板焊接而成。2．沉桩施工H型钢桩的沉桩工艺流程与钢管桩基本相同，但有以下几方面应稍作改变：1)钢桩截面刚度较小，接头处应加连接板，焊接时桩尖不能停在硬土层中。2)送桩不宜过深，否则容易使H型钢桩移位，或者因锤击过多而失稳，当持力层较硬时不宜采用送桩。3)场地准备应比钢管桩更严格。桩入场前应仔细检查堆放场地，防止变形，沉桩前应清除地面层大石块、混凝土块等回填物，保证沉桩质量。4)H型桩不像钢管桩无方向性要求，其断面横轴向和纵轴向的抗弯能力是有差异的，应根据设计单位的图示方向插桩。5)锤击时必须有横向稳定措施，防止桩在沉入过程中发生侧向失稳而被迫停锤。有效措施是设铰链抱箍，抱箍可开启、可闭合，由于锤击是瞬间冲击荷载，横向振动较大，造成抱箍经常损坏，应有充分的准备。6)H型钢桩在沉入设计标高并完成基坑开挖后，应在其桩顶加盖桩盖。49 3．常见施工问题及措施1)桩身扭转。沉桩过程中，桩周围土体发生变化，聚集在H型钢桩两翼缘间的土存在差异，且随着打桩入土深度的增加而加剧，致使桩朝土体弱的方向转动。如入土深度不大，可拔出桩再次锤击入土。2)贯入度突然增大。具体表现是在沉桩过程中回弹量过大，锤击声音不很清脆，导致这种现象的原因很多，桩没有垂直插入土中，锤击过程中发生倾斜，而且越打越斜，桩架无抱箍，锤击时自由长度较大，如桩断面刚度太小，则横向无约束也造成倾斜沉入。施工场地用块石或混凝土块填成，桩位没有彻底清理，插桩时如块体夹在桩的一侧，强行沉入后，因两侧阻力不同造成桩身倾斜。对这类事故的防治措施是：彻底清理桩位下的障碍物，垂直插桩，桩架设抱箍以增加横向约束。50 8.6沉管灌注桩施工沉管灌注桩（tube-sinkingpouredpiles）属于挤土灌注桩，是目前采用广泛的一种灌注桩。它按照沉管工艺的不同，可分为锤击沉管灌注桩、振动沉管灌注桩、振动冲击沉管灌注桩和内夯沉管灌注桩。8.6.1锤击沉管灌注桩的施工锤击沉管灌注桩（hammeringtube-sinkingpouredpiles）是利用桩锤的锤击作用，将带活瓣桩尖或钢筋混凝土预制桩尖的钢管锤击沉入土中，然后边灌注混凝土边用卷扬机拔出桩管成桩。《建筑桩基技术规范》规定，锤击沉管灌注桩施工应根据土质情况和荷载要求，分别选用单打法、复打法、反插法。1．施工机械设备锤击法沉管的主要设备一般是锤击打桩机，主要由桩架、桩锤、卷扬机、桩管等组成，配套机具有上料斗、1t机动翻斗车、混凝土搅拌机等。1)锤击沉管打桩机锤击沉管打桩机（如图8-13）在施工时应根据具体场地、土质、桩身需要选用。51 52 2)桩锤锤击沉管打桩机的桩锤一般采用电动落锤、柴油锤和蒸汽锤三种，其中柴油锤应用较广，不同型号的柴油锤，其冲击部分的重量不同，适用于不同类型的锤击沉管打桩机，应根据具体工程情况选用。3)桩管与桩尖桩管一般选用无缝钢管，钢管直径一般为273～600mm。桩管与桩尖接触部分宜用环形钢板加厚，加厚部分的最大外径应比桩尖外径小10～20mm。桩管外表面应焊有表示长度的数字，以便在施工中观测入土深度。桩尖可采用活瓣桩尖、混凝土预制桩尖和封口桩尖等，见图8-14。一般情况不宜选用活瓣桩尖，如果采用时，则活瓣桩尖应有足够的刚度和强度，且活瓣之间应贴合紧密，不得有较大缝隙。桩尖合拢后，其尖端应在桩管中轴线上，活瓣应张合灵活，否则易产生质量问题。采用钢筋混凝土预制桩尖时，其混凝土要有足够强度，其标号一般不应低于300号。桩管下端与桩尖接触处，应垫置缓冲材料，以防钢管将桩尖打碎而产生质量缺陷。桩尖入土如有损坏，应及时将桩管拔出，用土或砂填实，另换新桩尖重新打入；如采用活瓣桩尖，在沉管过程中，为防止水或泥浆进入桩管，应事先在桩管中灌入一部分混凝土方可沉管。53 2．施工程序锤击沉管灌注桩的施工应根据土质情况和荷载要求，分别选用单打法、复打法、反插法。锤击沉管灌注桩的施工过程可综合为：安放桩靴→桩机就位→校正垂直度→锤击沉管至要求的贯入度或标高→测量孔深并检查桩靴是否卡住桩管→下钢筋笼→灌注混凝土→边锤击边拔出钢管。工艺过程见图8-15。54 3．施工要点1)安放桩尖混凝土预制桩尖或钢桩尖的加工质量和埋设位置应与设计相符，桩管与桩尖的接触应有良好的密封性。2)桩机就位将桩管对准预先埋设在桩位上的预制桩尖或将桩管对准桩位中心，将桩尖活瓣合拢，再放松卷扬机钢丝绳，利用桩机及桩本身自重，把桩尖竖直地压入土中。在钢管与预制桩尖接口处应垫缓冲层。3)锤击沉管首先应检查桩管与桩锤、桩架等是否在同一垂线上，如桩管垂直度偏差不大于0.5％时，即可用桩锤轻击，观察偏移在允许范围内，方可正常施打，直至符合设计深度要求。群桩基础和桩中心距小于4倍桩径或小于2m的桩基，应提出保证邻桩桩身质量的措施，选择合适的打桩顺序，一般采用跳打法，中间空出的桩，应在邻桩混凝土强度达到设计强度的50％后方可施打，以防桩管挤土而使新浇的邻桩断桩。如沉管过程中桩尖损坏，应及时拔出桩管，用土和砂填实后另安桩尖重新沉管。沉管全过程必须有专职记录员作好施工记录；每根桩的施工记录均应包括每米沉桩的锤击数和最后一米的锤击数；必须准确测量最后三阵，每阵10击的贯入度及落锤高度。测量沉管的贯入度应在下列条件下进行：桩尖未破坏，锤击无偏心，落距符合规定，桩帽和弹性垫层正常。55 4)灌注混凝土沉管至设计标高后，应立即灌注混凝土，尽量减少时间间隔；灌注混凝土之前，必须检查桩管内有无吞桩尖或进泥进水，然后再用吊斗将混凝土通过漏斗灌入桩内。当桩身配钢筋笼时，第一次混凝土应先灌至笼底标高，然后放置钢筋笼，再灌混凝土至桩顶标高。一般采用C20~C25混凝土，混凝土坍落度为8~12cm。桩身混凝土的充盈系数不得小于1.0；对充盈系数小于1.0的桩，宜全长复打；对可能有断桩和缩颈桩，应采用局部复打。成桩后的桩身混凝土顶面标高应不低于设计标高500mm。5)拔管当混凝土灌满桩管后，便可开始拔管，一边拔管，一边锤击，拔管的速度要均匀，对一般土层以1m／min为宜，在软弱土层和软硬土层交接处宜控制在0.5～0.8m／min。采用倒打拔管的打击次数，单动汽锤不得少于50次／min，自由落锤轻击(小落距锤击)不得少于40次／min，在桩管底未拔至桩顶设计标高之前，倒打和轻击不得中断，在拔管过程中应向桩管内继续灌入混凝土，以保证灌注质量。前一次拔管高度应控制在能容纳第二次所需灌入的混凝土量为限，不宜拔得太高。在拔管过程中应有专用测锤或浮标检查混凝土面的下降情况。56 6)复打法当单打施工的桩身充盈系数达不到规定值时，或对有可能产生断桩和缩颈桩时，可采用复打法施工。复打后由于桩身混凝土灌注量大，提高了单桩承载力。复打法是在单打法施工完毕后，拔出桩管，及时清除黏附在管壁和散落在地面上的泥土，在原位上第二次安放桩靴，以后的施工过程与单打法相同。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。采用全长复打时，第一次灌注混凝土应达到自然地面；前后两次沉管的轴线应重合；复打施工必须在第一次灌注的混凝土初凝之前完成；第二次桩身混凝土不得少灌。当桩身配有钢筋时，混凝土的坍落度宜采用80～100mm；素混凝土桩宜采用60～80mm。57 4．锤击沉管灌注桩的施工特点及应用范围锤击沉管灌注桩的施工特点是：可采用普通锤击打桩基机工，设备简单，操作方便，沉桩速度快。适用于黏性土、淤泥质土、稍密的砂土及杂填土层中使用；不宜用于标准贯入击数大于12的砂土及击数大于15的黏性土及碎石土；由于锤击沉管灌注桩在灌注混凝土过程中没有振动，所以容易产生桩身缩颈、混凝土离析等现象，特别是在厚度较大、含水量和灵敏度高的淤泥土等土层中使用时更容易出问题。所以锤击式沉管灌注桩不常用。58 8.6.2振动沉管灌注桩的施工振动沉管灌注桩（vibrosinkingpile）是利用振动桩锤将桩管沉入土中，然后灌注混凝土而成桩。它是目前最常用的沉管灌注桩施工方式，振动沉管灌注桩适用于在一般黏性土、淤泥、淤泥质土、粉土、稍密及松散的砂土及填土中使用，但在淤泥和淤泥质黏土中施工时要采取防止缩颈和挤土效应的措施。振动冲击沉管灌注桩也可用于中密碎石土层和强风化岩层。但在较硬土层中施工时易损伤桩尖，应慎用并采取相应的措施。1．振动沉管灌注桩的施工机械设备振动沉管灌注桩的施工机械设备包括：振动锤、桩架、卷扬机、加压装置、桩管、桩尖或钢筋混凝土预制桩靴等。2．施工工艺振动沉管施工法，是在振动锤竖直方向反复振动作用下，桩管也以一定的频率和振幅产生竖向往复振动，以减少桩管与周围土体的摩阻力，当强迫振动频率与土体的自振频率相同时(黏土自振频率为600～700r／min，砂土自振频率为900～1200r／min)土体结构因其共振而破坏。与此同时，桩管受加压作用而沉入土中，在达到设计要求深度后，边拔管、边振动、边灌注混凝土、边成桩。这种沉桩方法的施工程序，可总结如下：桩机就位→振动沉管→灌注混凝土→安放钢筋笼→拔管、灌注混凝土→成桩。施工程序见图8-16。59 60 3．振动沉管灌注桩施工要点1)材料要求和桩径混凝土强度等级常用C20和C25砼；粗骨料粒径应不大于40mm，含泥量小于3％；砂宜选用中、粗砂，含泥量小于5％；混凝土坍落为8～12cm。振动沉管灌注桩桩径常用Ф377mm和Ф426mm两种规格。桩长按设计要求定。2)施工方法的选用振动沉管灌注桩施工法一般有单打法、复打法、反插法等，应根据土质情况和荷载要求分别选用。单打法适用于含水量较小的土层，反插法和复打法适用于软弱饱和土层。3)桩机就位采用单打法沉管时，宜采用混凝土预制桩尖。施工时，将桩管对准埋设在桩位上的预制桩尖，放松卷扬机钢丝绳，利用振动机及桩管自重，把桩尖压入土中，检查桩管垂直度偏差，如不超过规定值，即可开始沉管；采用活瓣桩尖时，应将桩管对准桩位中心，并将桩尖活瓣合拢紧密。61 4)振动沉管开动振动锤，放松钢丝绳，开动加压卷扬机，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安放桩尖沉管；如发现地下水或泥浆进入套管，一般应在桩管沉人前先灌入1m高左右的混凝土或砂浆，封住漏水缝隙，然后再继续沉桩。沉管时，为了适应不同土壤条件，常用加压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。施工中，必须严格控制最后30s的电流、电压值，其值按设计要求或根据试桩和当地经验确定。5)灌注混凝土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，然后边振动边拔管。6)拔管当混凝土灌满一段桩管以后即可开始拔管。开始拔管前，应先起动振动机，振动5～10s，再开始拔管，应边振边拔，每拔0.5～1.0m停拔振动5～1Os；如此反复，直至桩管全部拔出，混凝土灌至设计要求的桩顶超灌高度为止。在一般土层中，拔管速度宜控制在1.2～1.5m／min，在软弱土层中，宜控制在0.6～0.8m／min。62 7)安放钢筋笼、成桩当桩身配有钢筋笼时，第一次应将混凝土灌至笼底标高，然后安放钢筋笼，再灌混凝土至桩顶标高。钢筋笼长度应穿过软弱土层且不少于6m。8)邻桩的施工振动灌注桩的间距应不小于4倍桩管外径，相邻桩施工时，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，以防止因土体挤密而产生断桩（尤其是钢筋笼底部断桩）。桩距小于3.5倍桩管外径时，应采用跳打法。9)振动冲击沉管灌注桩振动冲击沉管灌注桩施工时，拔管速度宜控制在1.Om／min内，桩锤上下冲击次数不得少于70次／min；在淤泥层或淤泥质土层中，其拔管速度不得大于0.8m／min。10)复打法和反插法施工复打法的施工要求与锤击沉管灌注桩相同。反插法是指在拔管时，桩管每拔出0.5～1.Om，便向下反插约0.3～0.5m，如此反复进行，并始终保持振动，直至桩管全部拔出地面。反插法施工应满足以下要求：a.在拔管过程中，应分段添加混凝土，保持管内混凝土面始终不低于地表面或高于地下水位1.0～1.5m以上，拔管速度应小于0.5m／min。b.在桩尖处的1.5m范围内，应多次反插以扩大桩的端部断面，增加桩的承载力。c.穿过淤泥层时，应当放慢拔管速度，并减少拔管高度和反插深度，在流动性淤泥中不宜用反插法。63 11)其他注意事项a.在拔管过程中，桩管内至少应保持2m高的混凝土或不低于地面。不足时及时补灌，以防止混凝土中断形成缩颈。b.每根桩的混凝土灌注量，应保证成桩后平均截面积与端部截面积比值不小于1.1。c.混凝土的灌注高度应超过桩顶设计标高0.5m，适时修整桩顶，凿去浮浆后，应保证桩顶设计标高及混凝土质量。d.对某些密实度大，低压缩性、且土质较硬的黏土，一般的振动沉拔桩机难于把桩管沉入设计标高。这时，可适当配合螺旋钻，先钻去部分较硬土层，以减少桩尖阻力，然后再用振动沉管灌注桩施工工艺。这种方法所成的桩，其承载力与全振动沉管灌注桩相近，同时可扩大已有设备的能力，减少挤土和对临近建筑的振动影响。64 4．振动沉管灌注桩的特点及适用范围振动沉管灌注桩的工艺特点是：1)能适应复杂地层，不受持力层起伏和地下水位高低的限制。2)能用小桩管打出大截面桩(一般单打法的桩截面比桩管大30％；复打法可扩大80％；反插法可扩大50％)使桩的承载力增大。3)对砂土，可减轻或消除地层的地震液化性能。4)有套管保护，可防止坍孔、缩孔、断桩等质量通病，且对周围环境的噪声及振动影响较小。5)施工速度快，效率高，操作规程简便，安全，费用也较低。但是由于桩管振动而使土体受扰，会降低地基强度。因此，当土层为软弱土时，至少应养护15d，才能恢复地基强度。65 66 67 8.7钻孔灌注桩施工钻孔灌注桩（constructionofboredpile）是利用钻孔机在桩位成孔，然后在桩孔内放入钢筋骨架再灌混凝土而成的就地灌注桩。它能在各种土质条件下施工，具有无振动、对土体无挤压等优点。常用的施工方法根据地质条件的不同可分为干作业成孔灌注桩和泥浆护壁成孔灌注桩。钻孔桩的施工顺序包括成孔→第一次清渣→下钢筋笼→第二次清渣→灌注混凝土成桩。8.7.1干作业成孔灌注桩干作业成孔灌注桩（constructionofboredpileinadrycondition）是指不用泥浆或套管护壁情况下，用人工或机械钻具钻出桩孔，然后在桩孔中放入钢筋笼，再灌注混凝土成桩。它分为螺旋钻成孔灌注桩（pouredscrewdrillpiles）和柱锤冲击成孔灌注桩。68 1．螺旋成孔施工机械设备螺旋成孔施工设备包括螺旋钻机，它由主机、滑轮组、螺旋钻杆、钻头、滑动支架、出土装置等组成，如图8-19所示。施工时电动机带动钻杆转动，使钻头上的螺旋叶片旋转来切削土层，削下的土屑靠与土壁的摩擦力沿叶片上升排出孔外。螺旋钻机成孔有长杆螺旋成孔(钻杆长度10m以上)、短螺旋成孔(钻杆长度3～8m)、环状螺旋成孔、振动螺旋成孔和跟管螺旋成孔等几种，常用的是长杆螺旋成孔和短杆螺旋成孔。前者成孔直径较小，一般不超过1.0m，成孔深度受桩架高度限制，有8m、10m、12m三种。后者效率低，但深度较大，可达50m，桩孔直径可达3.0m，回转阻力相对较小。钻杆根据叶片螺旋距不同，分为密纹叶片和疏纹叶片。前者应用于含水量较大的软塑土层中；后者主要用于在含水量较小的砂土或可塑、硬塑的黏土中成孔。69 70 71 3.螺旋成孔施工要点1)合理选择钻头类型。不同土层的成孔难易程度不同，应根据前面讲的各种钻头的适用土质选取合适的钻头类型，以便提高成孔效率保证成孔质量。2)钻孔时，钻杆应垂直稳固、位置正确，防止因钻杆晃动而引起扩大孔径。3)钻进速度应根据电流表读数变化，及时调整。电流增大，说明孔内阻力增大，应降低钻进速度。4)开始钻进或穿过软硬土层交界处时，应缓慢进尺，在含有砖块、卵石土层钻进时，应注意控制钻杆跳动及机架晃动。5)钻进中，应及时清理孔口积土，遇到地下水、塌孔、缩孔等异常情况时，立即停钻，检查原因，采取必要措施。如果情况不严重时，可调整钻进参数，投入适量砂或黏土，上下活动钻具，保证钻进通畅；6)钻时中遇憋车、不进尺或钻进缓慢时，应及时查明原因后再钻，以防出现严重倾斜、塌孔甚至卡钻、折断钻具等恶性孔内事故。7)短螺旋钻进，每次进尺宜控制在钻头长度的2／3左右，砂层、粉土层可控制在0.8～1.2m，黏土、粉质土层宜控制在0.6m以下。8)成孔达到设计深度后，应使钻具在孔内空钻数圈清除虚土，然后起钻卸土，并保护孔口，防止杂物落入。如果出现严重塌孔，有大量泥土时，应回填砂或黏土重新钻孔，或者填入少量石灰；少量泥浆不易清除时，可投入一些25～60mm的碎石或卵石插实以挤密土壤，防止桩承重后发生大量沉降。9)灌注混凝土前，应先放松孔口护孔漏斗，随后放置钢筋笼并再次清孔，最后灌注混凝土。钢筋骨架的主筋不宜少于6Φ12mm～16mm，长度不小于桩长的1／3～1／2，箍筋宜用Φ6mm～8mm@200～300，混凝土保护层厚度40～50mm。骨架应一次绑好，用导向钢筋送人孔内，长度较大时应分段吊放，然后逐段焊接。灌注桩顶以下5m范围混凝土时，应随浇随振动，每次灌注高度不得大于1.5m。混凝土应分层灌注。72 4．螺旋钻成孔灌注桩的特点及适用范围螺旋钻成孔灌注桩的特点是：成孔不用泥浆或套管护壁；施工无噪声、无振动、对环境影响较小；设备简单，操作方便，施工速度快；由于干作业成孔，混凝土灌注质量易于控制。其缺点是孔底虚土不易清除干净。因此，影响桩的承载力，成桩沉降较大，另外由于钻具回转阻力较大，对地层的适应性有一定的条件限制。这种成孔方法主要适用于黏性土、粉土、砂土、填土和粒径不大的砾砂层，也可用于非均质含碎砖、混凝土块、条石的杂填土及大卵砾石层。5.柱锤冲孔混凝土桩施工工艺干作业柱锤冲孔混凝土桩就是利用柱锤冲扩钻机或冲击锤对地基土冲击成孔（一般孔深较浅，所以不用护壁），然后下钢筋笼并灌注混凝土成桩。该法适用于地下水位以上的残坡积或回填土碎石土地基、黄土黏土地基短桩施工。73 8.7.2泥浆护壁钻孔灌注桩一般地基的深层钻进，都会遇到地下水问题和孔壁缩扩颈问题。泥浆护壁钻孔灌注桩（MudProtectionPoredPiles）顾名思义是采用孔内泥浆循环保护孔壁的湿作业成孔灌注桩。它能够解决施工中地下水带来的孔壁塌落、钻具磨损发热及沉渣问题。钻孔灌注桩按钻进成孔方式和清孔方式分类如下：74 75 76 3.泥浆护壁成孔灌注桩施工流程泥浆护壁成孔可用多种型式的钻机钻进成孔。在钻进过程中，为防止塌孔，应在孔内注入黏土或膨润土和水拌合的泥浆，同时利用钻削下来的黏性土与水混合自造泥浆保护孔壁。这种护壁泥浆与钻孔的土屑混合，边钻边排出孔内相对密度、稠度较大泥浆，同时向孔内补入相对密度、稠度较小泥浆，从而排出土屑。当钻孔达到规定深度后，清除孔底泥渣，然后安放钢筋笼，在泥浆下灌注混凝土成桩。泥浆护壁成孔灌注桩施工流程见图8-22。77 78 4.桩定位及护筒设置首先请规划测量部门确定拟建筑场地的红线范围及灰线定位，其次根据设计桩位平面图确定每个桩位的具体位置，并在中心处打好木桩或插上钢筋，紧接着桩基就位。然后根据测定的桩位埋设护筒。一切就位后再开钻。护筒的作用是固定钻孔位置，保护孔口，提高孔内水位，防止地面水流入，增加孔内静水压力以维护孔壁稳定，并兼作钻进导向，护筒设置方法如下：1)护筒一般为4～8mm钢钣，水上桩基施工时应根据护筒长度增加钢钣的厚度，其内径应大于钻头直径，当用回转钻时，宜大于lOOmm；当用冲击钻和潜水电钻时，宜大于200mm，在护筒上部开设1～2个溢浆孔；2)护筒埋设深度根据土质和地下水位而定，在黏性土中不宜小于1.Om，在砂土中不宜小于1.5m，其高度尚应满足孔内泥浆面高度的要求；3)埋设护筒时，在桩位打入或挖坑埋入，一般宜高出地面300～400mm，或高出地下水位1.5m以上使孔内泥浆面高于孔外水位或地面，在水上施工时，护筒顶面的标高应满足在施工最高水位时泥浆面高度要求，并使孔内水头经常稳定以利护壁；4)护筒埋设应准确、稳定，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm；护筒的垂直度，尤其是水上施工的长护筒更为重要。79 5.泥浆的制备与处理泥浆的制备通常在挖孔前搅拌好，钻孔时输入孔内；有时也采用向孔内输入清水，一边钻孔，一边使清水与钻削下来的泥土拌和形成泥浆。泥浆的性能指标如相对密度、黏度、含砂量、pH值、稳定性等要符合规定的要求。泥浆的选料既要考虑护壁效果，又要考虑经济性，尽可能使用当地材料。但泥浆循环池制作中必须要有排渣池→沉淀池→过筛池→钻孔循环过程。泥浆的制备应符合下列要求：1)除能自行造浆的淤泥质黏土和黏土土层外，其他砂类土土层均应制备泥浆。泥浆制备应选用高塑性黏土或膨润土。泥浆应根据施工机械、工艺及穿越的土层进行配比设计。根据《建筑桩基技术规范》膨润土泥浆可参考表8-11的性能指标制备。80 81 第一次清孔泥浆经钻杆内腔流向孔底，将钻头切削破碎下来的钻渣岩屑，经钻杆与孔壁的环状空间，携带至地面。第二次清孔是在下放钢筋笼和导管后进行的，第二次清孔泥浆经导管内腔流向孔底，将第一次清孔余留下的和沉淀下的钻渣岩屑，经导管与孔壁的环状空间，携带至地面。该施工方法设备简单轻便，适应狭小场地作业，操作简易，配套设备、器具较少，工程费用低，其主要要点为：1）一般泥浆比重1.2左右，第一次清孔通过泥浆泵向钻杆内注入泥浆并沿孔壁将沉渣带上来，边钻进边正循环清孔到底，并清除大部分沉渣。2）第二次清孔是在下放钢筋笼和导管后进行的，利用泥浆泵向导管内注入泥浆并沿孔壁将沉渣带上来。由于岩屑的比重约为1.3左右，所以此时要清渣干净，一是要将泥浆变稠（但矛盾的是泥浆变稠后泥皮会变厚），二是将泥浆泵的泵压增大，三是清孔时间延长且要多循环，四是清孔干净后必须立即灌注混凝土且初灌量要大。82 83 主要设备包括钻机与钻台、钻头、泥浆泵、泥浆池及循环系统：1）钻机：目前较普遍使用的有：10型、15型、20型、25型、35型回旋钻机、地质小钻机等。不论使用何种钻机，其主要技术性能必须满足施工要求。2）泥浆泵：一般采用往复式泥浆泵，也可使用离心式砂泵。其选型应根据桩深(长)、桩径与钻杆、水龙头的通水口径而定。3）钻台与钻塔：目前使用较多的有轨道式多向活动钻台、滚筒式钻台和步履式钻台几种类型。钻台必须符合整体稳定性好、移动快捷安全、钻进平稳的原则。钻塔形状较多，大体可分为塔式和龙门式两类，要便于施工作业、安全提升载荷不小于10t，有效提升高度能满足升降钻具的需要。4）泥浆循环系统：泥浆循环系统由泥浆池、沉淀池、循环槽、废浆池、泥浆输送管道与钻渣分离装置组成，并应有排水、排废浆和外运通道。泥浆一般宜集中搅拌、储藏和向钻孔输送。5）钻杆：要求钻杆具有足够的强度和较大的通水口径。钻杆直径不小于Φ89mm。6）钻头：三翼钻头、四翼钻头、耙式钻头、筒式钻头，如图8-27。84 85 86 2）钻进操作应遵守的事项a.开钻前设备要试运转，待正常后方能开钻。下钻时钻头内不应直接放在筒底，应离筒底100mm左右开动泥浆泵，视泵量正常后开动钻机再将钻头慢慢放至孔底，轻压慢转。钻头不得碰撞和挤摩护筒，待钻头通过护筒后才能逐渐增加转速和增大钻压，直至正常钻进。b.正常钻进时，应合理掌握钻进技术参数，不得随便提动钻具和盲目加大钻压，以免造成孔斜和人为的孔内事故。操作时要精力集中，掌握升降机钢丝绳的松紧度，减少钻杆与水龙头晃动。c.钻进中遇到钻具跳动、蹩车、蹩泵、孔内严重漏水或涌水、钻孔偏斜等现象时，应及时查明原因，调整钻进技术参数以控制钻速。必要时应采取加大泥浆比重、黏度，更换钻头或增加导向钻具等措施。d.在不同地层中钻进，要及时更换相适应的钻头。e.钻进过程中要注意操作安全，防止人员和工具掉入孔内。3）升降钻具应注意事项a.升降钻具前要认真检查升降机的制动装置、离合器、提引器、天车、游动滑车和拧卸工具等是否安全好用；要准确丈量机上余尺，并按岗位责任各自做好准备工作。b.操作升降机要轻而稳，不得猛刹猛放和超负荷使用，钻头进出孔口时要扶正对准，不得挂碰孔口护筒。c.孔口操作要相互配合，垫叉、管钳、扳手等工具要拿牢放稳，必要时应系上安全绳，避免工具掉入孔内损坏钻头。87 4）正循环钻进常见故障及处理a.钻孔坍塌：原因是地层压力不平衡、松散或含水丰富等。处理方法：可加大泥浆的比重、黏度来增加泥浆柱的压力，必要时也可把黏土投入塌孔孔段，捣实重钻以保护孔壁。b.在黏土层中钻进缓慢、蹩泵：原因是泥浆黏度过大或泵量过小，造成糊钻或泥包钻头。处理方法：降低泥浆黏度或直接把清水泵入孔内，以钻具空转来清理孔底泥块，必要时应提钻清理泥包钻头。c.钻孔偏斜：原因是施工中钻机产生不均匀沉陷或钻具弯曲、钻进中钻头遇到障碍物或遇到倾斜度较大的软硬地层交界处、基岩面钻进及操作不当。处理方法：钻进时注意钻机平稳，发现钻机不均匀沉陷时及时调整平稳；发现孔内障碍物应及时处理，障碍过大时可用筒式钻头钻穿处理；在倾斜度较大的软硬地层交界处及基岩面钻进中发现孔斜时，应加长粗径导向钻具，把钻头提至倾斜孔段的直孔孔段，吊住钻具在偏斜孔段反复扫孔纠斜，纠斜无效时可采用回填偏斜孔段，捣实后再用纠斜钻具缓慢扫孔。d.在松散地层钻进钻速缓慢，钻头磨损严重：原因是泥浆性能差，泵量小，泥浆上返流速小，孔底沉渣不能及时排除造成重复破碎严重磨损钻头。处理方法：可加大泥浆黏度，加大泵量提高泥浆上返流速，必要时也可采用钻进一定孔段，专门进行一次清孔，使孔底清洁后再进行钻进。e.钻具折断及孔内落物：原因是孔内阻力大、钻具磨损严重或有损伤，操作方法不当所造成。处理方法：钻杆可用带导向锥、钢丝绳打捞活套打捞；钻头可用公锥或双钩打捞器打捞；工具掉入可用永磁打捞器打捞。88 89 90 91 2.泵式反循环施工机械及操作规程泵式反循环施工机械包括反循环钻机、钻杆、钻头、砂石泵及反循环泥浆循环系统。钻机包括国产普通泵式反循环钻机，还有台湾产S500型、意大利产R618型等反循环钻机。泵吸反循环工艺适用于填土层、砂土层、黏土层、淤泥层、砂层、卵砾石层和基岩钻进。但填土层中的碎砖、填石和卵砾石层的卵砾石的块度不得大于钻杆内径的3／4，否则易堵塞钻头水口或管路，影响冲洗液的正常循环。施工的桩孔直径一般在600mm以上，孔深可以较深。设备、机具的技术性能应能满足施工要求。92 93 94 95 96 8.7.6冲击成孔灌注桩的施工冲击成孔灌注桩（impactholingcast-in-situpile）是利用冲击式钻机或卷扬机把带钻刃的、有较大质量的冲击钻头(又称冲锤)提高，靠自由下落的冲击力来削切岩层或冲挤土层，部分碎渣和泥浆挤入孔壁中，大部分成为泥渣，并利用专门的捞渣工具掏土成孔，最后灌注混凝土成桩。1.冲击成孔灌注桩施工工艺冲击成孔灌注桩设备简单、操作方便，所成孔坚实、稳定、坍孔少，不受场地限制，无噪声和振动影响，因此应用广泛。在黏土、粉土、填土、淤泥中成孔较高，而且特别适用于有孤石的砂砾石层、漂石层、坚硬土层、岩层中使用。桩孔直径一般为60～150cm，最大可达250cm；孔深最大可超过100m。冲击桩单桩成孔时间相对稍长，混凝土充盈系数相对较大，可达1.2~1.5。但由于冲击桩架小，一个场地可同时容纳多台冲击桩基施工，所以群桩施工速度一般。其最大优点是可在硬质岩层中成孔。冲击成孔灌注桩施工工艺程序是：设置护筒→钻机就位、孔位校正→冲击成孔、泥浆循环→清孔换浆→终孔验收→下钢筋笼和导管→二次清孔→灌注混凝土成桩。97 98 2）施工要点根据《建筑桩基技术规范》中规定内容，冲击成孔灌注桩的施工应符合下列要求：a.埋设护筒冲孔桩的孔口应设备护筒，其内径应大于钻头直径200mm，其余规定与正反循环钻孔灌注桩要求相同。b.泥浆制备和使用应符合本书前文规定。c.安装冲击钻机在钻头锥顶和提升钢丝绳之间设置保证钻头自动转向的装置，以免产生梅花孔。d.冲击钻进。①开孔时，应低锤密击，如表土为淤泥、细砂等软弱土层，可加黏土块夹小片石反复冲击孔壁，孔内泥浆应保持稳定。②进入基岩后，应低锤冲击或间断冲击，如发现偏孔应立即回填片石至偏孔上方300～500mm处，然后重新冲击。③遇到孤石时，可预爆或用高低冲程交替冲击，将其击碎或挤入孔壁。④应采取有效的技术措施，防止扰动孔壁造成塌孔、扩孔、卡钻和掉钻及泥浆流失等；⑤每钻进4～5m深度应验孔一次，在更换钻头前或容易缩孔处，均应验孔。⑥进入基岩后，每钻进100～500mm应清孔取样一次(非桩端持力层为300～500mm，桩端持力层为100～300mm)，以备终孔验收。⑦冲孔中遇到斜孔、弯孔、梅花孔、塌孔、护筒周围冒浆时，应立即停钻，查明原因，采取措施后继续施工。⑧大直径桩孔可分级成孔，第一级成孔直径为设计桩径的0.6～0.8倍。e.捞渣开孔钻进，孔深小于4m时，不宜捞渣，应尽量使钻渣挤入孔壁。排渣可用泥浆循环或抽渣筒等方法，如采用抽渣筒排渣，应及时补给泥浆，保证孔内水位高于地下水位1．5m。f.清孔不宜坍孔的桩孔，可用空气吸泥清除；稳定性差的孔壁应用泥浆循环或抽渣筒排渣。清孔后，在灌注混凝土之前泥浆的密度及液面高度应符合规范的有关规定，孔底沉渣厚度也应符合规范规定。g.清孔后应立即放入钢筋笼和导管，并固定在孔口钢护筒上，使其在灌注混凝土中不向上浮和向下沉。钢筋笼下完并检查无误后应立即灌注混凝土，间隔不可超过4h。99 100 1.取土钻成孔灌注桩施工工艺取土钻成孔灌注桩施工工艺流程如下：安装钻机→钻头着地钻孔→钻头满土后提升上来，开始灌水→旋转钻机，将钻头中的土倾卸到翻斗车上→关闭钻头的活门，将钻头转回钻进点，并将旋转体的上部固定住→降落钻头→埋置导向护筒，灌入稳定液→将侧面铰刀安装在钻头内侧，开始钻进取土→钻孔完成后，用清底钻头进行第一次清孔，并测定沉渣厚度→测定孔泥浆比重→放入钢筋笼→插入导管→第二次清孔并测量沉渣厚度→水下灌注混凝土，边灌边拔导管，混凝土全部灌注完毕后，拔出导管→拔出导向护筒，成桩。取土钻成孔法是在泥浆稳定液保护下取土钻进。因钻机结构决定，取土钻头钻进时，每孔要多次上下往复取土作业。由于这个施工特点，如果对护壁泥浆稳定液管理不善，就可能发生坍孔事故。可以说，泥浆稳定液的管理是取土钻成孔法施工作业中的关键。稳定液是在钻孔施工中为防止地基土坍塌、使地基土稳定的一种液体。它以水为主体，内中溶解有以膨润土或CMC(羧甲基纤维素)为主要成分的各种原材料。101 102 103 104 8.7.8全套管冲抓钻成孔灌注桩施工全套管冲抓钻成孔施工法，是利用摇动装置的摇动(或回转装置的回转)使钢套管与土层间的摩阻力大大减小，边摇动(或边回转)边压入，同时利用冲抓斗挖掘取土，直至套管下到桩端持力层为止。挖掘完毕后立即进行挖掘深度的测定，并确认桩端持力层，然后清除虚土。成孔后将钢筋笼放入，接着将导管竖立在钻孔中心，最后灌注混凝土成桩。全套管成孔施工法的优、缺点及适用范围见下表105 1.全套管冲抓钻成孔灌注桩施工工艺全套管冲抓钻成孔灌注桩施工程序如下：将摇动式全套管钻机放在桩位上，对准桩心，埋设第一节套管→用锤式抓斗挖掘，同时边摇动套管边把套管压入土中→连接第二节套管，重复前一步→依次连接、摇动和压入其他节套管，直至套管下到桩端持力层为止→挖掘完毕后立即测定挖掘深度，确认桩端持力层，清除底虚土→将钢筋笼放入孔中→插入导管→边灌注混凝土，边拔导管、套管，成桩。2.全套管冲抓钻成孔灌注桩施工机械全套管冲抓钻成孔灌注桩的施工机械主要由主机、锤式抓斗、动力装置和套管组成。如图8-33。106 107 3.全套管冲抓钻成孔灌注桩施工要求1)埋设套管必须竖直，在套管压入过程中，应不断校核垂直度。2）在卵石层中应采用边挖掘边跟管的方法。3）遇个别大漂石，用凿槽锥顺着套管小心冲击，把漂石拨到钻孔中间后抓出。4）孔底处理方法如下：①孔内无水，可下人入孔底清底；②虚土不多且孔内水位很低时，可轻轻地放下锤式抓斗掏底；③孔内水位高且沉渣多时，用锤式抓斗掏完底以后，立即将沉渣筒吊放到孔底，待泥渣充分沉淀以后，再将沉渣筒提上来；④在灌注混凝土之前，采用真空泵反循环清渣。108 8.7.9钻孔桩钢筋笼制做下放1.钢筋笼长度、钢筋规格和根数配置按规范及设计要求。2.钢筋笼材质要求1）钢材的种类、钢号及尺寸规格应符合设计文件的规定要求。2）钢材进货时，要有质量保证书，并应妥善保管，防止锈蚀。3）对钢筋的材质有疑问时，应进行物理和机械性能测试或化学成分的分析。4)焊接用的钢材，应做可焊接质量的检测，主筋焊接接头长度、质量应符合《钢筋焊接及验收规程》的规定。109 3.制作要求1)尺寸允许偏差：主筋间距±10mm；加强筋间距±10mm；箍筋间距±20mm；钢筋笼直径±10mm；钢筋笼长度±100mm；主筋弯曲度<1％；钢筋笼弯曲度≤1％。分段制做的钢筋笼，每节钢筋笼的保护层垫块不得少于两组，每组四个，在同一截面的圆周上对称焊上。主筋混凝土的保护层厚度不应小于30mm，水下灌注桩主筋混凝土保护层厚度不应小于50mm。保护层允许偏差应符合下列规定：水下混凝土成桩±20mm干孔混凝土成桩±10mm2)焊接要求分段制做的钢筋笼，主筋搭接焊时，在同一截面内的钢筋接头不得超过主筋总数的50％，两个接头的间距不小于500mm，主筋的焊接长度，双面焊为4～5d，单面焊为8～10d。箍筋的焊接长度一般为箍筋直径的8～10倍，接头焊接只允许上下迭搭，不允许径向搭接。加强箍筋与主筋的连接宜采用点焊。110 4.钢筋笼的吊放1)钢筋笼的顶端应设置2～4个起吊点。钢筋笼直径大于1200mm，长度大于6m时，应采取措施对起吊点予以加强，以保证钢筋笼在起吊时不致变形。2)吊放钢筋笼入孔时应对准孔位，保持垂直，轻放、慢放入孔。入孔后应徐徐下放，不得左右旋转。若遇阻碍应停止下放；查明原因进行处理。严禁高提猛落和强制下入。3)钢筋笼吊放入孔位置容许偏差应符合下列规定：钢筋笼中心与桩孔中心：±10mm钢筋笼定位标高：±50mm4)钢筋笼过长时宜分节吊放，孔口焊接。分节长度应按孔深、起吊高度和孔口焊接时间合理选定。孔口焊接时，上下主筋位置应对正，保持钢筋笼上下轴线一致。5)钢筋笼全部下入孔后，应检查安放位置并做好记录。符合要求后，可将主筋点焊于孔口护筒上或用铁丝牢固绑于孔口，以使钢筋笼定位；当桩顶标高低于孔口时，钢筋笼上端可用悬挂器或螺杆连接加长2～4根主筋，延长至孔口定位，防止钢筋笼因自重下落或灌注混凝土时往上窜动造成错位。6)桩身混凝土灌注完毕，达到初凝后即可解除钢筋笼的固定，以使钢筋笼随同混凝土收缩，避免固结力损失。7)采用正循环或压风机清孔，钢筋笼入孔宜在清孔之前进行，若采用泵吸反循环清孔，钢筋笼入孔一般在清孔后进行。若钢筋笼入孔后未能及时灌注混凝土，停隔时间较长，致使孔内沉渣超过规定要求，应在钢筋笼定位可靠后重新清孔。111 8.7.10钻孔桩水下混凝土的灌注泥浆护壁成孔灌注桩桩孔施工完毕后，即可吊装钢筋笼，待隐蔽工程验收合格后应立即灌注混凝土。水下灌注混凝土的施工程序是：安装钢筋笼和安设导管→清孔→设隔水栓使其与导管内水面→贴紧并用铁丝悬吊在导管下口→灌注首批混凝土→剪断铁丝使隔水栓下落→连续灌注混凝土，边灌边拔导管，提升导管→拔出护筒。隔水栓或导管法灌注水下混凝土的施工程序如图8-34所示。112 113 114 115 116 117 118 8.8人工挖孔桩施工人工挖孔灌注桩（artificialboredpile）是用人工挖土成孔，然后安放钢筋笼，灌注混凝土成桩。挖孔扩底灌注桩是在挖孔灌注桩的基础上，扩大桩端尺寸而成。这类桩由于其受力性能可靠，不需要大型机具设备，施工操作工艺简单，在各地应用较为普遍，是大直径灌注桩施工的一种主要工艺方式。8.8.1人工挖孔桩的特点及适用范围人工挖孔扩底灌注桩适用于持力层埋藏较浅、单桩承载力要求较高的工程，一般被设计成端承桩，以中风化岩或微风化岩作持力层。当挖孔扩底灌注桩被设计成摩擦桩或端承摩擦桩时，桩身强度不能充分发挥，因此有时也被设计成空心桩或竹节空心桩。人工挖孔灌注桩适用于桩直径800mm以上，无地下水或地下水较少的黏土、粉质黏土、含少量的砂、砂卵石的黏性土层，也可用于膨胀土、冻土中施工，特别适于在黄土中使用，成孔深度一般在20m左右，可用于高层建筑、公用建筑、水工结构的基础。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较高的淤泥及淤泥质土层中，以及松砂层、连续的极软弱土层中不宜采用。对于孔中氧气缺乏或有毒气发生的土层也应该慎用。人工挖孔桩的主要特点见表8-21。119 120 8.8.2人工挖孔桩的施工1．施工准备1)根据设计施工图和地质勘察资料，对挖孔作业的整体可行性做出正确判断。对穿越砂层、淤泥层的挖孔作业可能会出现的诸如流砂、涌水、涌泥等现象，以及抽水可能引起的环境影响作一次经验性评估，并且针对性地制定有效的技术和安全防范措施。若遇溶洞或持力层中有软夹层的地质现象，勘察资料应按每桩位或每柱位处设一勘察孔，且孔深一般应达到挖孔桩孔底以下3倍桩径的要求，提供各种勘察数据，以便指导施工。2)平整场地、设置排水沟、集水井和沉淀池。场地应排水畅通，从桩孔抽出的水，要经过处理才允许外排。3)调查场地四周环境，对场地四周建筑物，尤其是危房、天然地基上的楼房及地下管线进行详细调查，并采取防范措施。4)编制施工组织设计，组织施工图会审。5)测量放线与开孔挖孔桩工程基线、高程、坐标控制点及桩轴线的测放方法和要求，一般与其他桩型施工相同，但挖孔桩桩径较大，桩数较少，一项工程的桩位放样一般是一次性完成，而且往往与开孔相结合。6)检查施工设备，进行安全技术交底。施工单位技术负责人员应带领机械，电气技术人员和安全人员逐孔全面检查各项施工准备，确保机电设备完好，符合安全使用标准。向现场施工操作人员进行详细的安全和技术交底，使安全管理在思想、组织和措施上全部得到落实。7）安全措施：挖孔桩安全问题包括地下挖土人员安全及已挖孔口安全围护等。121 122 2．成孔作业1）开孔开孔是指在现场地面上修筑第一节孔圈护壁，或称为护肩。开孔前，应从桩中心位置向桩外引出四个桩中轴线控制点并加以固定。当现场地面灌注混凝土垫层时，应将控制点引到垫层上，经复核无误后，在桩径圆圈内开始挖土；安装护壁模板；复核护壁模板直径、中心点位置无误后，灌注护壁混凝土。第一节孔圈护壁的中心点与设计轴线的偏差不得大于20mm；二正交直径的差异不大于50mm；井圈顶面应比场地高出150～200mm，壁厚比下面井壁厚100～150mm，以阻挡地面水流入孔内，防止地面上的泥土、石块和杂物进入孔内，并增大孔壁抵抗下沉的能力。第一节护壁筑成后，再将桩孔中轴线控制点引回至护壁上，并进一步复核无误后，作为确定地下各节护壁中心的测量基准点。同时用水准仪把相对水准标高标定在第一节孔圈护壁上，作为确定桩孔深度和桩顶标高的依据。123 2)分节挖土和出土挖土次序是先挖中间部分，后挖周边，允许尺寸误差不超过30mm。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。为防止扩底时扩大头处的土方坍塌，宜采取间隔挖土措施，留4～6个土肋条作为支撑，待灌注混凝土前再挖除。我国大多数挖桩，采用外壁为直立式的护壁形式，护壁内侧沿桩长为锯齿形，而护壁外侧的直径上下一样。在土质较好的条件下，一节桩孔的高度通常为90cm左右。一节桩孔的土方挖完后，应用长度为桩径加二倍护壁厚的竹杆在桩孔上下作水平转动，保证桩孔质量。桩孔开挖包括灌注护壁混凝土。开挖工作应连续进行，否则孔底及四周土体经水浸泡易发生坍塌。挖孔桩成孔示意见图8-36所示。挖孔时应注意桩位放样准确，在桩外设定位龙门板。当桩净距小于2倍桩径并且小于2.5m时，应间隔开挖。124 3)安装护壁钢筋和护壁模板挖孔桩护壁模板一般做成通用模板，模板用角钢作骨架，钢板做面板，模板之间用螺栓联接。模板高度通常为1.0m。拼装时，最后两块模板的接缝宜放一木条，以便于拆模。护壁厚度按计算确定，也可按经验确定，一般为100～150mm。大直径桩的护壁厚度可达200～300mm。土质较好的小直径桩护壁可不放钢筋，但当设计要求放置钢筋或挖土遇软弱土层时应加设钢筋，然后才能安装护壁模板。护壁中的水平环向钢筋不宜太多，竖向钢筋端部宜弯成发夹式的钩并拧入至设计挖土面内一定深度，以便与下一节护壁中的钢筋相联结。模板安装后应检查其直径是否符合设计要求，并保证任何二正交直径的误差不大于50mm，其中心位置可通过孔口设置的轴线标记安放的十字架，在十字架交叉点悬吊锤球的方法来确定。要求桩孔的垂直偏差不大于桩长的0.5％；符合要求后，可用木楔打入土中稳定模板，防止浇捣混凝土时发生移动。125 4)灌注护壁混凝土外壁为直立式的护壁，其形状是上部厚下部薄，上节护壁的下部应嵌在下节护壁的上部混凝土中。灌注混凝土前，可在模板顶部放置钢脚手架或半圆形的钢平台作临时性操作平台。灌注混凝土时宜在桩孔内抽干水的情况下进行，并宜使用早强剂。振捣不宜用振捣器，可用手锤敲击模板和用棍棒反复插捣来捣实混凝土。5)修筑半圆护壁应遵守下列规定a.护壁的厚度、拉结钢筋、配筋及混凝土的强度等级应符合设计要求。b.上、下节护壁的搭接长度不得小于50mm。c.桩孔开挖后应尽快灌注护壁混凝土，宜当天连续施工完毕。d.护壁混凝土应保证密实，根据土层渗水情况使用速凝剂。e.护壁模板一般应在24h之后拆除，正常情况是在第二天下节桩孔土方挖完后进行。f.拆模板后若发现护壁有蜂窝、漏水现象，应马上加以堵塞或导流，并及时补强，防止桩孔外侧之水夹带泥砂流入孔内造成事故。g.同一水平上的井圈任意直径的极差不得大于50mm。126 6)桩孔抽水有些挖孔桩工地，地下水位较高，在成孔作业中需要不断地抽水，而大量抽水又容易发生流砂和坍塌，还会引起附近地面下沉、房屋开裂，所以成孔作业时抽水，需要有丰富经验的施工人员和操作工人来进行把握。当地下水较丰富时，应分批进行开挖，每批数量不可太少，也不可太多，且孔位宜均匀分布。在第一批桩孔开挖时，应选一、二根桩挖得深一些，使其起集水井作用。第二批桩孔开挖时，可利用第一批未灌混凝土的桩孔进行抽水，以后抽水可依此类推。桩孔内抽水宜连续进行，以避免地下水位频繁涨落而引起桩孔四周土体颗粒流失加速，造成护壁外面出现空洞，引起护壁下沉脱节。在连续抽水时，一定要十分留意和观察孔内和地面上的变化，以避免孔内发生流砂和坍孔，孔外房屋开裂下沉。当抽水影响邻近建(构)筑物基础及发生地面下沉时，应立即在建筑物附近设立灌水管，或利用已经开挖但未完成的桩孔进行灌水，以保持水压平衡与土体稳定。当大量抽水仍未能顺利进行挖孔作业时，应采取以下有效措施，如灌浆、做止水围护墙等，以减少地下水的渗透，降低因抽水造成的影响等。7)验底和扩孔当挖孔至设计标高时，应及时通知监理、建设、设计单位和质检部门对孔底土质进行鉴定。孔底不应积水，终孔后应清理好护壁上的淤泥和孔底残渣、积水，进行隐蔽工程验收，验收合格后，应立即封底和灌注混凝土。127 3．安装钢筋笼挖孔桩一般配置钢筋笼，钢筋笼的钢筋直径、长度等由设计计算而定。其制作要求应符合下列规定：1)钢筋笼外径应比设计孔径小140mm左右；2)钢筋笼在制作、运输和安装过程中，应采取措施防止变形；3)钢筋笼的主筋保护层不宜小于70mm，其允许偏差为±2.0mm；4)吊放钢筋笼人孔时，不得碰撞孔壁，灌注混凝土时应采取措施固定钢筋笼位置；5)钢筋笼需分段连接时，其连接焊缝及接头数量应符合国标的规定。直径小于1.4m的挖孔桩钢筋笼的安装，一般是先在施工现场绑扎成形；直径大于1.4m的挖孔桩的钢筋笼，一般是在桩孔内安装绑扎，此时笼的箍筋全是圆环形而非螺旋形。非通长的钢筋笼，可用角铁将其悬挂在护壁上，桩身混凝土可由孔底一直浇到桩顶；也可待桩身混凝土灌注到笼底标高时才安装钢筋笼再继续灌注混凝土。128 4．灌注桩身混凝土灌注桩身混凝土的方法应根据桩孔内渗水量及渗水的分布来选定。当孔内无水时可采用干灌法；当孔内渗水量较大时应采用导管法灌注水下混凝土。1)干灌法（Drypouringmethod）干灌法灌注桩身混凝土时，必须通过溜槽；当高度超过3m时，应用串桶，串桶末端离孔底高不宜大于2m。混凝土宜采用插入式振捣，泵送混凝土时可直接将混凝土泵的出料口移入孔内投料。2)水下灌注法（Underwaterpouringmethod）采用导管直径为25～30cm，桩孔内水面应略高于桩外的地下水位。开灌前，储料斗内的混凝土必须有一定的量，足以将导管底端一次性埋入水下的混凝土达0.8m以上的深度。不论干灌法或水下灌注法，均应留置试块，每根桩不得少于一组。在灌注桩身混凝土时应注意：混凝土要垂直灌入桩孔内，并应连续分层灌注，每层厚度不超过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以上分层捣实。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，可在混凝土中掺入水泥量0.25％的减水剂，增加坍落度使之密实，但桩上部钢筋部位仍应用振捣器振捣密实。必须注意，当地下有承压水时，要注意在灌注过程中始终抽干地下水，防止混凝土的离析现象的发生。桩身混凝土的养护，当桩顶标高比自然场地标高低时，在混凝土灌注12h后进行湿水养护；当桩顶标高比场地标高高时，混凝土灌注12h后应覆盖草袋，并湿水养护，养护时间不得少于7d。129 130 131 8.9挤扩支盘灌注桩施工132 133 挤扩支盘灌注桩由桩身、底盘、中盘、顶盘及数个分支所组成。根据土质情况，在硬土层中设置分支或承力盘。分支和承力盘是在普通圆形钻孔中用专用设备通过液压挤扩而形成的。在支、盘挤成空腔同时也把周围的土挤密。经过挤密的周围土体与腔内灌注的钢筋混凝土桩身、支盘紧密的结合为一体，发挥了桩土共同承力的作用，提高了桩的侧摩阻力和端承力，从而使桩承载力大幅度增加。经测算承力盘的面积约为主桩载面的4～7倍，如把各盘和各分支的面积加起来，其总和约为主桩截面的10～20倍。134 135 136 137 138 139 140 141 142 8.10大直径薄壁筒桩施工振动沉模现浇大直径混凝土薄壁筒桩（vibrationcast-in-placethin-walledpipepile）（下文简称薄壁筒桩）的软土地基加固技术主要优点是造价相对较低、施工速度快、加固处理深度不受限制，适宜各种地质条件，可明显增加路基的稳定性、提高桩土地基的抗水平力。振动沉模现浇大直径混凝土薄壁筒桩技术适用于各种结构物的大面积地基处理。如多层及小高层建筑物地基处理；高速公路、市政道路的路基处理；大型油罐及煤气柜地基处理；污水处理厂大型曝气池、沉淀池基础处理；江河堤防的地基加固等。但大直径筒桩桩身质量不易保证，竖向承载力相对较低。143 144 145 146 147 148 149 8.11水泥搅拌桩施工水泥搅拌桩是采用水泥或水泥砂浆为固化剂，通过特别的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，产生一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的完整桩体。水泥搅拌桩按照水泥喷入土中的方式又分为水泥浆喷搅拌桩和水泥粉喷搅拌桩。水泥搅拌桩通常设计水泥掺入量为15%左右，可以根据地质条件掺入专用的早强剂石膏和减水剂等。150 8.11.1深层水泥搅拌桩1.深层水泥搅拌桩的特点与适用范围搅拌桩具有如下特点：1）施工中将固化剂和原土就地拌合，最大限度的利用了原土的承载力。2）施工时无震动、无噪声，不挤土，对周围已有建筑物的影响较小。3）渗透性小，能防渗止水，所以在基坑支护中做止水帷幕桩。4）间距可大可小，布置比较灵活。5）比较经济且施工速度快。水泥搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。对无工程经验的地区，必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。151 152 153 8.12碎石桩施工在软弱地基中采用一定的方式成孔并向孔中填入碎石，在地基中形成一根碎石柱体，称为碎石桩。碎石桩又有振冲碎石桩和注水冲击碎石桩。154 155 156 157 8.13桩端桩侧后注浆施工技术桩端桩侧压力注浆（basepressuregrouting）是指在钻孔挖孔和冲孔等各种形式的灌注桩灌注前在桩身预埋注浆管和注浆头，成桩一定时间后用高压注浆泵先清水开塞然后向桩端或桩侧注水泥浆的一种施工技术。这些水泥浆通过渗透、填充、置换、压密、劈裂及固结等物理化学形式的共同作用，固化了桩土界面泥皮及改善桩端(侧)土体的物理力学性质，使桩端阻力和桩侧阻力得到不同程度的提高，从而减少群桩的沉降。158 159 160 161 162 163 164 165 8.13.2注浆材料的性能和选择1.注浆材料的分类注浆材料按照其组成成分，可以分为化学类浆液和非化学类浆液。化学类浆液又分为水玻璃类和有机高分子类。非化学类浆液分为水泥类、黏土类、膨润土类和砂浆。桩端注浆一般使用水泥浆。166 167 168 169 170 171 172 173 8.14桩基工程事故的处理对策对桩基工程事故首先要对原设计资料、地质报告、打桩记录、挖土情况、监理情况、测试报告进行详细的综合分析并召开专家论证会。分析产生桩基事故的原因，确定原有桩的承载力，并提出今后补救处理的措施确保处理工程的长久安全。174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 8.15桩基工程预决算桩基工程属于基本建设内容中的单位工程（土建工程）中的分部工程（打桩工程）。桩基工程预算是根据桩基工程施工图，按照地区性工程预算定额和间接费用取费标准编制出的桩基工程费用文件，它是决定工程造价，实行招标和签订承包合同的重要基础，它是施工单位内部实行经济承包、核算的依据。184 185 186 8.16桩基工程施工监理工程建设监理是指监理的执行者，依据建设行政法规和技术标准，综合运用法律、经济、行政和技术的手段，对工程建设参与者的行为和他们的职责权利进行必要的协调与约束，保障工程建设有序地进行，达到工程建设项目取得最大投资效益的目的。桩基工程施工监理是工程建设监理的重要组成部分，因此它遵循工程建设监理的一般原则，服从整个工程项目的技术要求和进度要求，为上部结构提供合格的桩基础。但同时桩基施工监理又具有自身的特点，采用与上部结构监理不完全相同的方法，执行自身特定的相关规范规程。187 188 思考题8-1桩基工程施工前的调查与准备工作主要包括哪三部分？桩基施工前的调查内容主要是什么？桩基工程施工组织设计的内容包括哪些？桩基础施工前应做哪些准备工作？8-2预应力管桩的特点及适用范围?预应力混凝土管桩的制作方法？预应力管桩如何沉桩？预应力管桩施工中的常见问题与处理对策？8-3预制混凝土方桩的施工过程主要包括哪四个方面？预制混凝土方桩的现场制作程序及要求？混凝土预制桩的起吊、运输和堆放方法及要求？混凝土预制桩的沉桩主要有哪两种方法？具体施工过程是怎样的？施工中有哪些要求？特殊沉桩方法有哪几种？8-4钢管桩和H型钢桩的特点及适用范围？各自的施工方法及施工中常见的问题有哪些？8-5沉管灌注桩按照沉管工艺可分为哪三种？各自的施工设备、施工流程、施工特点及应用范围有哪些？8-6钻孔灌注桩一般分为哪两种？各自的适用条件、施工设备、施工流程是什么？什么是正循环与反循环施工法？分别适用于什么条件？泥浆护壁钻孔灌注桩对泥浆性能有哪些要求？水下灌注混凝土有哪些注意事项？泥浆护壁钻孔灌注桩施工中质量问题有哪些？如何处理？8-7人工挖孔桩的特点及适用范围？人工挖孔桩的施工流程？人工挖孔桩施工注意要点？189 8-8挤扩支盘灌注桩的特点？挤扩支盘灌注桩工艺流程？挤扩支盘灌注桩施工注意要点？8-9大直径薄壁筒桩的特点有哪些？现浇薄壁筒桩施工机具设备？振动沉模现浇薄壁筒桩施工工艺？施工过程中存在的问题及解决办法？8-10深层水泥搅拌桩与高压喷射注浆桩各有哪些特点和适用范围？工艺流程有哪些？8-11碎石桩的适用地层与施工工艺流程？8-12桩端压力注浆的目的？桩侧、桩底后注浆的施工工艺？注浆材料的性能和选择？常见的注浆事故有哪些？如何处理？8-13桩基工程事故主要有哪些？有哪些处理对策？树根桩和锚杆静压桩怎样施工？8-14桩基工程费用由哪几部分组成？打桩工程预算定额由哪几部分组成？桩基工程预算方法？8-15桩基工程监理的特点？桩基工程的质量监理的三个阶段？各个阶段的内容？验收阶段的监理工作主要包括什么？190'