施工手册(第四版)第七章地基处理与桩基工程7-2-7 混凝

'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 2．转向装置与钻头的联结处脱开预防掉钻头，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“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 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（≯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． （桩管下沉沉不到设计要求的深度）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．护壁厚度不宜太大，尽量减轻自重，在护壁内适当配φ 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10@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，填砂砾封堵深井截面大小不一或扭曲1．挖孔时未每节对中量测桩中心轴线及半径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。'