第二章地基处理与基础工程

建筑施工技术胡莉萍第一节地基处理及基础工程建筑物应建立在坚硬的地基和基础上，并将建筑物的全部荷载传给地基，对于不符合设计要求的地基应进行人工处理，经满足结构要求为止人工地基处理方法：换土法、重锤夯实、强夯、振冲、砂桩挤密、深层搅拌、堆载预压、化学加固等一、换土法适用范围：当软弱土地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求。而软弱土层的厚度又不很大时。（淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层处理）作法：将基础底面以下处理范围内的软弱土层的部分或全部挖去。然后分层换填强度较大的砂（碎石、素土、灰土、高炉干渣、粉煤灰）或其它性能稳定、无侵蚀性等材料，并压（夯、振）实至要求的密实度为止，这种地基处理的方法称为换填法。按回填材料不同，垫层可分为：砂地基、砂石地基、碎石地基、素土地基、灰土地基、干渣地基和粉煤灰地基等1、砂地基和砂石地基它们是将基础下一定范围内的土层挖去，然后用强度较大的砂或碎石等回填，并经分层夯实至密实，以起提高地基的承载力、减少沉降、加速软弱土层的排水固结、防止冻胀和消除膨胀土的胀缩等作用。适用于处理透水性强的软弱粘性地基不适用湿陷性黄土地基和不透水粘性土地基。1）构造要求：地基有厚度一般不宜大于3m，也不宜小于0.5m，地基的宽度应沿基础两边各放200—300mm.2)材料：宜采用颗粒级配良好，质地坚硬的中砂、粗砂、碎石、石屑或其它工业废料。3）施工要求验槽、清理、检查边坡的稳定，处理低处的孔、沟、井和穴等砂和砂基础底面宜设在同一标高上，按先深后浅的程序进行，分层铺筑时，接头应做成斜坡或阶梯形搭接，每一层错开0.5—1.0m，并夯实人工级配的砂、石材料应按级配拌合均匀，再进行铺填。换土地基应分层铺筑，分层夯实，每一层的厚度不宜超过表2—1的规定。地下水位较高时，应采取排水或降低地下水位的措施，保证基坑干燥。2、强夯地基强夯是法国公司于1969年首创的一种地基加固方法，它通过一般8～30t的重锤和6～30m的落距，对地基土施加很大的冲击能，从而提高地基的强度并降低其压缩性的一种地基的加固方法。可提高地基土的强度、降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性等同时，夯击能还可提高土层的均匀程度，减少将来可能出现的差异沉降。当前，应用强夯法处理的工程范围极为广泛，有工业与民用建筑、仓库、油罐、储仓、公路和铁路路基、飞机场跑道及码头等。总之，强夯法在某种程度上比机械的、化学的和其它力学的加固方法更为广泛和有效。强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。1、机具设备起重机械：150KN以上的履带式起重机、三角起重架或龙门架等夯锤；钢材或钢板外壳内部焊钢筋骨架后浇C30混凝土制成，夯锤底面有圆形和方形。夯锤中宜设置若干个上下贯通的气孔，减少空气阻力。脱钩装置：自动脱钩器由吊环、耳板、销环、吊钩组成。2、施工要求施工前，进行地基勘察和试夯，确定施工的技术参数。强夯前应平整场地，做好排水，按夯点布置测量放线确定夯位。施工时，严格扫按试验确定的参数进行，以各个夯击点数为施工控制值或用试夯后确定的沉降量控制。每一次夯击一遍后，应测量场地平均下沉量，然后用土将夯坑填平，方可进行下一遍夯击。强夯最好在干旱季节进行，强夯施工时应对每一夯击能量、夯击数和每一次沉量等做好记录3、强夯地基质量检验标准强夯地基质量检验标准表2—6的规定四、振冲地基振冲地基：是以起重机吊起振冲器，启动潜水电机带动偏心块，使振冲器产生高频振动，同时开动水泵，通过喷嘴喷射高压水流成孔，然后分批填以砂石骨料形成一根根桩体，桩体与原地基构成复合地基。振冲地基加固原理；一方面是靠振冲器的强力振动使饱和砂层发生液化，砂颗粒重新排列，孔隙减少；另一方面靠振冲器的水平振动力，在加料回填情况下通过填料使砂层挤压加密。振冲地基类型；按加固机理和效果不同可分：振冲置换法和振冲密实法。振冲置换法——适用处理不排水、抗剪强度小于20kpa的粘性土、粉土、饱和黄土及人工填土。振冲密实法——适用处理砂土和粉土等地基。不加填料的振冲密实法只适用处理粘土粒含量小于10%的粗砂、中砂地基。1、机具设备振冲法施工时的主要机具有：振冲器——具有潜水电机的振动器起重机械——起重能力和提升高度应符合施工和安全要求。水泵及供水管道——确保供水压力和供水量加料设备——推车或皮带机控制设备——控制电流操作台2、施工要求现场地进行振冲试验以确定：成孔的水压、水量、成孔速度、填料方法、达到土体密实电流、填料量和留振时间振冲挤密或振冲制桩的施工过程包括：定位、成孔、清孔和振密等1）定位：振冲前，应按设计图定出冲孔中心位置并编号2）成孔和清孔用水压为400—600kPa，水量为200—400L/min，使振冲器以1—2m/min的速度沉入土中，当下沉达到设计深度时，振冲器应在孔底适当停留并减少射水压力，以便排出泥浆进行清孔3）填料和振密方法成孔后，将振冲器提出孔口，从孔口往下填料，然后再下降振冲器至填料中进行振密，待密实电流达到规定的数值将振冲器提出孔口。如此自下而上反复进行直至孔口，成桩操作完成。振冲施工时，桩顶部1米范围内的桩体密实度难以保证，一般应于挖除，另做地基。振冲地基质量检验标准及方法表2—7五、地基局部处理地基局部处理：指在浅基础开挖基槽(坑)的施工中或验槽(坑)时，发现基槽(坑)范围内有洞穴、软弱土层或岩基、墙基等局部异常地基的处理。处理的方法和原则：将局部软弱层或硬物尽可能挖除，回填与天然土压缩性相近的材料，分层夯实；处理后的地基应保证建筑物各部位沉降量趋于一致，以减少地基的不均匀下沉1、软松土坑(填土、墓穴、淤泥)的处理将坑中的软松土、虚土全部挖除，使坑底及四周均见天然土，然后用与坑边天然土层相近的材料分层夯实回填至坑底标高处当坑的范围较小时：常用回填材料有砂、砂砾石、天然土、3∶7或2∶8的灰土。采用天然土分层夯实回填时，每层厚度200mm，如图所示软松土坑范围较大，超过地槽的宽度时，应将该范围内的基槽适当加宽，挖至天然层，将部分基础加深，做成1∶2踏步与两端相接，如图所示对于范围和深度较大的软土坑，由于回填材料与天然地基密实度相差较大，会造成基础不均匀下沉，所以还要考虑加强上部结构的强度，以抵抗地基不均匀沉降而引起的内力。在防潮层下设钢筋混凝土或钢筋砖圈梁当地下水位较高时，可将坑内中软弱的松土挖去后，再用砂土、碎石或钢筋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分层回填2、砖井、枯井、土井的处理方法当井在基槽范围内时，应将井的井圈拆至地槽下1m以上，井内用中砂、砂卵石材料分层夯填处理，在拆除范围内用2∶8或3∶7灰土分层回填夯实至槽底。1—砖井2、回填土3、局部范围内(硬物)的处理当桩基或部分基槽下有基岩、旧墙基、老灰土、压实路面等硬土或坚硬物时，首先在地坑、地槽范围内尽可能地挖除，以免基础局部落在硬物上造成不均匀沉降使上部建筑物开裂。硬土、硬物挖除后，若深度小于1.5m时，可用砂、砂卵石或灰土回填；若长度大于5m时，则将槽底做1∶2踏步灰土垫层与两端紧密连接，然后做落深基础1）当基础一部分落于基岩或硬土层上，一部分落于较弱土层上，基岩表面坡较大时：则应在软土层上采用现场钻孔灌注桩至基岩或在软土部位作混凝土或砌块石支承墙至基岩。或将基础以下基岩凿去，填以中粗砂或土砂混合物。2）当基础一部分落于原土层上，一部分落于回填土地基上时：可在填土部位用现场钻孔灌注桩或钻孔爆扩桩直至原土层，4、橡皮土的处理当地基为粘性土，含水量大且趋于饱和时，如果直接夯打或反复碾压，就容易形成有颤动弹性感的“橡皮土”在地基基础施工中，出现橡皮土的原因有：地下水、地表水、雨水影响、机械碾压出现了橡皮土时，可采用一下几种方法处理：暂停一段时间施工，使橡皮土含水量降低。必要时将上层土翻起进行晾槽，亦可在上面铺垫一层碎石或碎砖后进行夯击，将表土层挤紧。这种方法一般适用于橡皮土情况不是很严重或是天气比较好的季节和地区，但应注意这时地下水应低于基槽底换土。将橡皮土层挖除，然后在槽底适当加深的情况下铺垫一层承载力高、适应设计要求的垫层地基，如砂土或级配砂石垫层等。这种方法常用于工程量不大、工期比较急的工程掺干石灰粉末，将土层翻起来并进行粉碎，均匀掺加消解不久的干石灰粉末。这种方法大多在橡皮土情况比较严重以及气候情况不利，不宜晾槽的情况下采用。使用这种方法应注意石灰不宜消解太早，以免降低石灰与土的胶结作用而降低强度打石桩。将毛石依次打入土中，一直打到打不下去为止，最后在上面满铺厚度50mm的碎石后再夯实，石桩亦称石柱，一般如土深度为1～5m，间距为0.4～0.5m六其它地基加固方法1、水泥土搅拌法：是用于加固饱和粘性土地基的一种新方法。它是利用水泥(或石灰）等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂(浆液或粉体）强制搅拌，由固化剂和软土间所产生的一系列物理-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水泥加固土，从而提高地基强度和增大变形模量。根据施工方法的不同，水泥土搅拌法分为水泥浆搅拌和粉体喷射搅拌两种。前者是用水泥浆和地基土搅拌，后者是用水泥粉或石灰粉和地基土搅拌水泥土搅拌法分为深层搅拌法(以下简称湿法)和粉体喷搅法(以下简称干法)。水泥土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、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。当地基土的天然含水量小于30％(黄土含水量小于25％)、大于70％或地下水的pH值小于4时不宜采用干法。冬期施工时，应注意负温对处理效果的影响。湿法的加固深度不宜大于20m；干法不宜大于15m。水泥土搅拌桩的桩径不应小于500mm2、预压地基预压法是在建筑物建造以前，在建筑场地进行加载预压，使地基的固结沉降基本完成并提高地基土强度的方法（使地基压密、沉降、固结）在饱和软土地基上施加荷载后，孔隙水被缓慢排出，孔隙体积随之逐渐减少，地基发生固结变形。同时随着超静水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，地基土强度就逐渐增长适用于：各类软土地基（天然沉积土层、人工冲填土层）广泛用于冷藏库、油罐、机场跑道、集装箱码头、桥台等沉降要求较低的地基。利用堆载预压法能否满足工程实际效果主要取决于地基土层的固结特性、土层的厚度、预压荷载的大小和预压时间的长短等，使用上受到一定的限制。第二节浅埋式钢筋混凝土基础施工1、条形基础—柱下和墙下钢筋混凝土条形基础（图2—4）1）构造要求：锥形基础、垫层厚度、钢筋要求。2）施工要点：验槽、放钢筋网片、立模板、浇筑混凝土、安装基础插筋、有：条基、独立基础、杯形基础、筏式基础和箱形基础2、独立基础：（图2—3）当建筑物上部采用框架结构或单层排架结构承重，且柱距较大时，基础常采用方形或矩形的单独基础。它是柱下基础的基本形式，常用断面形式有阶梯、锥形、杯形等。它可减少土方工程量，节约基础材料。基础与基础之间无构件连接，整体刚度较差。适用于土质均匀、荷载均匀的骨架结构建筑中。3、杯形基础；常用于钢筋混凝土预制柱基础，基础中预留凹槽，然后插入预制柱，临时固定后，即在四周空隙中灌入细石混凝土杯口形式有：单杯、双杯和高杯基础。（图2—5）1）构造要求：2）施工要点：4、筏式基础：是由钢筋混凝土底板、梁等组成，构造要求：施工要点；5、箱形基础：是由钢筋混凝土底板、顶板、外墙以及一定数量的内墙构成封闭的箱体。构造要求：施工要点：第三节桩基础桩基础:是深基础应用最多的一种基础形式，它由若干个沉入土中的桩和连接桩顶的承台或承台梁组成桩的作用:是将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较强的土层上，或将软弱土层挤密实以提高地基土的承载能力和密实度适用范围：当建筑物荷载较，地基的软弱土层厚度在5米以上，基础不能埋在软弱土层内，或对软弱土层进行人工处理困难和不以经济时采用。1、桩按受力情况分为端承桩和摩擦桩两种端承桩是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩，上部结构荷载主要由岩层阻力承受；施工时以控制贯入度为主，桩尖进入持力层深度或桩尖标高可作参考1—桩2—承台3—上部结构一、桩的分类摩擦桩完全设置在软弱土层中，将软弱土层挤密实，以提高土的密实度和承载能力，上部结构的荷载由桩尖阻力和桩身侧面与地基土之间的摩擦阻力共同承受，施工时以控制桩尖设计标高为主，贯入度可作参考1—桩2—承台3—上部结构2、桩按施工方法分为预制桩和灌注桩预制桩根据沉入土中的方法，可分打入桩、水冲沉桩、振动沉桩和静力压桩等灌注桩是在桩位处成孔，然后放入钢筋骨架，再浇筑混凝土而成的桩。灌注桩按成孔方法不同，有钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、冲孔灌注桩、套管成孔灌注桩及爆扩成孔灌注桩等，应用较广二、静力压桩施工工艺静力压桩是在软土地基上，利用静力压桩机或液压压桩机用无振动的静力将预制桩压入土中的一种沉桩工艺。它适合于软土地基、扩建工程和城市内桩基工程施工。静力压桩是利用无噪声、无振动的静压力将桩压入土中，工作原理：利用压桩架的自重和配重，通过卷扬机牵引，由钢丝绳、滑轮和压梁，将整个桩机的重力(800～1500kN)反压在桩顶上，以克服桩身下沉时与土的摩擦力，迫使预制桩下沉。1、压桩机械设备机械静力压桩机或液压静力压桩机2、钢筋混疑土预制桩的制作钢筋混凝土预制桩：在预制构件厂或施工现场预制，用沉桩设备在设计位置上将其沉入土中，其特点：坚固耐久，不受地下水或潮湿环境影响，能承受较大荷载，施工机械化程度高，进度快，能适应不同土层施工钢筋混凝土预制桩是我国目前广泛采用的一种桩型。钢筋混凝土预制桩有方形实心断面桩和圆柱体空心断面桩钢筋混凝土预制桩施工前，应根据施工图设计要求、桩的类型、成孔过程对土的挤压情况、地质探测和试桩等资料，制定施工方案。其主要内容包括：确定施工方法，选择打桩机械，确定打桩顺序，桩的预制、运输，以及沉桩过程中的技术和安全措施。桩的制作、运输、堆放管桩及长度在10m以内的方桩在预制厂制作，较长的方桩在打桩现场制作制作模板：可以保证桩的几何尺寸准确，使桩面平整挺直；桩顶面模板应与桩的轴线垂直；桩尖四棱锥面呈正四棱锥体，且桩尖位于桩的轴线上；底模板、侧模板及重叠法生产时，桩面间均应涂刷好隔离层，不得粘结钢筋骨架：的主筋连接宜采用对焊；主筋接头配置在同一截面内数量不超过50%；同一根钢筋两个接头的距离应大于30d0并不小于500mm。桩顶和桩尖直接受到冲击力易产生很高的局部应力，桩顶和桩尖钢筋配置应作特殊处理。钢筋骨架制作允许偏差应符合规定混凝土制作：宜用机械搅拌、机械振捣；浇筑混凝土过程中应严格保证钢筋位置正确，桩尖应对准纵轴线，纵向钢筋顶部保护层不宜过厚，钢筋网片的距离应正确，以防锤击时桩顶破坏及桩身混凝土剥落破坏。采用叠层法生产时，上层桩和邻桩浇筑，必须在下层和邻桩的混凝土强度达到设计强度的30%以后才能进行。浇筑完毕后，立即加强养护，防止由于混凝土收缩产生裂缝，养护时间不少于7d钢筋混凝土预制桩起吊：应达到设计强度的70%才可起吊；达到100%设计强度才能运输和打桩。若提前吊运，必须采取措施并经过验算合格方可进行桩在起吊搬运时，必须做到平稳，避免冲击和振动，吊点应同时受力，且吊点位置应符合设计规定。如无吊环，设计又未作规定时，绑扎点的数量及位置按桩长而定，应符合起吊弯矩最小的原则，可按图所示的位置捆绑3、压桩工艺方法1）施工程序：2）压桩方法：3）桩拼接的方法；压桩施工一般采取分节压入、逐段接长的施工方法接桩的方法目前有三种：焊接法、法兰螺栓连接法、浆锚接头法图2—13图2—124、压桩施工要点1）、施工准备场地平整及周边障碍物处理定桩位及埋设水准点依据施工图设计要求，把桩基定位轴线桩的位置在施工现场准确地测定出来，并作出明显的标志。在打桩现场附近设置2～4个水准点，用以抄平场地和作为检查桩入土深度的依据。桩基轴线的定位点及水准点，应设置在不受打桩影响的地方压桩应连续进行，停歇时间不宜太长。严格控制压桩的的终压值：对于纯摩擦桩终压时以设计桩长为控制，对于长度大于21米的端承摩擦型静压桩，应以设计桩长为主，终压力值作为对照，对于设计承载力较高的桩基，终压力值宜尽量接近压桩机满载值，对于长度14—21米的静压桩，应以终压力应达满载值为终压控制条件，三、现浇混凝土桩施工工艺现浇混凝土桩又称灌注桩：直接在桩位上用机械成孔或人工挖孔，在孔内安放钢筋、灌注混凝土而成型的桩灌注桩的施工：成孔—安钢筋—浇筑混凝土与预制桩相比，灌注桩具有不受地层变化限制，不需要接桩和截桩，节约钢材、振动小、噪声小等特点灌注桩按成孔方法分：钻孔灌注桩（泥浆护壁成孔灌注桩、干作业钻孔灌注桩）、沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩、爆扩灌注桩等1、钻孔灌注桩钻孔灌注桩：是利用钻孔机械钻出桩孔，并在孔中放入钢筋笼再浇筑混凝土而成的桩，可分（泥浆护壁成孔灌注桩、干作业钻孔灌注桩）1）泥浆护壁成孔灌注桩：是利用泥浆保护稳定孔壁的机械钻孔方法。它通过循环泥浆将切削碎的泥石渣屑悬浮后排出孔外。适用于地下水较高的地质土层成孔机械：有潜水钻机（适用于粘性土、淤泥、淤泥质及砂土）、冲击钻机、冲抓锥（适用于碎石、砂土、粘性土及风化岩地基）等（1）施工设备（成孔机械）潜水钻：潜水钻机是一种旋转式钻孔机，其防水电机变速机构和钻头密封在一起，由桩架及钻杆定位后可潜入水、泥浆中钻孔。注入泥浆后通过正循环或反循环排渣法将孔内切削土粒、石渣排至孔外潜水钻机成孔示意图如图2—14所示2—14冲击钻成孔冲击钻机：通过机架、卷扬机把带刃的重钻头(冲击锤)提高到一定高度，靠自由下落的冲击力切削破碎岩层或冲击土层成孔(图2—15)冲击钻头形式：有十字形、工字形、人字形等，一般常用十字形冲击钻头(图2—16)图2—15图2—16冲抓锥成孔冲抓锥：(图2—17)锥头上有一重铁块和活动抓片，通过机架和卷扬机将冲抓锥提升到一定高度，下落时松开卷筒刹车，抓片张开，锥头便自由下落冲入土中，然后开动卷扬机提升锥头，这时抓片闭合抓土。冲抓锥整体提升至地面上卸去土渣，依次循环成孔图2—17（2）施工方法泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺流程：测定桩位、埋设护筒、桩机就位、制备泥浆、机械(潜水钻机、冲击钻机等)成孔、泥浆循环出渣、清孔、安放钢筋骨架、浇筑水下混凝土埋设护筒和制备泥浆钻孔前，在现场放线定位，按桩位挖去桩孔表层土，并埋设护筒。护筒高2m左右，上部设1～2个溢浆孔，是用厚4～8mm钢板制成的圆筒，其内径应大于钻头直径200mm。护筒的作用：是固定桩孔位置，保护孔口，防止地面水流入，增加孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导钻头的方向。在钻孔过程中，向孔中注入相对密度为1.1～1.5的泥浆，使桩孔内孔壁土层中的孔隙渗填密实，避免孔内漏水，保持护筒内水压稳定泥浆相对密度大，加大了孔内的水压力，可以稳固孔壁，防止塌孔；通过循环泥浆可将切削的泥石渣悬浮后排出，起到携砂、排土的作用。清孔验孔：是用探测器检查桩位、直径、深度和孔道情况清孔：即清除孔底沉渣、淤泥浮土，以减少桩基的沉降量，提高承载能力泥浆护壁成孔清孔时，对于土质较好不易坍塌的桩孔，可用空气吸泥机清孔，同时不断地补足清水，被搅动的泥渣随气流上涌从喷口排出，直至喷出清水为止排渣：对于稳定性较差的孔壁应采用泥浆循环法清孔或抽筒排渣，清孔后的泥浆相对密度应控制在1.15～1.25浇筑水下混疑土泥浆护壁成孔灌注混凝土的浇筑是在水中或泥浆中进行的，故称为浇筑水下混凝土水下混凝土宜比设计强度提高一个强度等级，必须具备良好的和易性，配合比应通过试验确定水下混凝土浇筑常用导管法(图2—18)浇筑时，先将导管内及漏斗灌满混凝土，其量保证导管下端一次埋入混凝土面以下0.8m以上，然后剪断悬吊隔水栓的钢丝，混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞进入水中图2—18（3）质量要求护筒中心与桩中心偏差不大于50mm，埋入粘土中不小于1m，砂土中不小于1.5m控制泥浆的密度：清除孔底沉渣；水下混凝土应连续进行施工2）干作业钻孔灌注桩干作业成孔一般采用螺旋钻机钻孔。螺旋钻头外径分别为Φ400mm、Φ500mm、Φ600mm，钻孔深度相应为12m、10m、8m。适用于成孔深度内没有地下水的一般粘土层、砂土及人工填土地基，不适于有地下水的土层和淤泥质土（1）施工设备螺旋钻机、钻孔扩机、机动或人工洛阳铲螺旋钻机分履带式和步履式图2—14图2—15动画（2）施工方法钻机就位后，钻杆垂直对准桩位中心，开钻时先慢后快，减少钻杆的摇晃，及时纠正钻孔的偏斜或位移钻孔至规定要求深度后，进行孔底清土。清孔的目的是将孔内的浮土、虚土取出，减少桩的沉降。方法是钻机在原深处空转清土，然后停止旋转，提钻卸土钢筋骨架的主筋、箍筋、直径、根数、间距及主筋保护层均应符合设计规定，绑扎牢固，防止变形。钢筋送入孔内，同时防止泥土杂物掉进孔内。钢筋骨架就位后，应立即灌注混凝土，以防塌孔。灌注时，应分层浇筑、分层捣实，每层厚度50～60cm，不得大于150cm。混凝土强度等级不得低于C15，坍落度一般采用80—100mm（3）质量要求（4）施工中常遇问题及处理：孔壁坍塌：钻孔偏斜：孔底虚土：断桩：2、沉管灌注桩沉管灌注桩：是利用锤击打桩设备或振动沉桩设备，将带有钢筋混凝土的桩尖(或钢板靴)或带有活瓣式桩靴的钢管沉入土中(钢管直径应与桩的设计尺寸一致)，造成桩孔，然后放入钢筋骨架并浇筑混凝土，随之拔出套管，利用拔管时的振动将混凝土捣实，便形成所需要的灌注桩利用锤击沉桩设备沉管、拔管成桩，称为锤击沉管灌注桩；利用振动器振动沉管、拔管成桩，称为振动沉管灌注桩1）锤击沉管灌注桩锤击沉管灌注桩：是采用落锤、蒸气锤或柴油锤将钢管沉入土中成孔，然后灌注混凝土或钢筋混凝土，抽出钢管而成锤击沉管灌注桩适宜于一般粘性土、淤泥质土和人工填土地基，动画（1）施工设备（2）施工方法锤击沉管灌注桩施工要点桩尖与桩管接口处应垫麻(或草绳)垫圈，以防地下水渗入管内和作缓冲层。沉管时先用低锤锤击，观察无偏移后，才正常施打拔管前，应先锤击或振动套管，在测得混凝土确已流出套管时方可拔管桩管内混凝土尽量填满，拔管时要均匀，保持连续密锤轻击，并控制拔管速度，一般土层以不大于1m/min为宜，软弱土层与软硬交界处，应控制在0.8m/min以内为宜在管底未拔到桩顶设计标高前，倒打或轻击不得中断，注意使管内的混凝土保持略高于地面，并保持到全管拔出为止桩的中心距在5倍桩管外径以内或小于2m时，均应跳打施工；中间空出的桩须待邻桩混凝土达到设计强度的50%以后，方可施打图2—以上是单打法(又称一次拔管法)施工：为了提高桩的质量和承载能力，沉管灌注桩常采用复打法施工工艺，复打法：在第一次单打法施工完成并拔管后，清理桩管外壁上和桩孔周围地面上的污泥，立即在原桩位置再次安放桩尖，再作第二次沉管，使未凝固的混凝土向四周挤压扩大桩径，然后灌注第二次混凝土。在同一桩孔内连续进行两次单打，或根据需要进行局部复打。施工时，应保证前后两次沉管轴线重合，并在混凝土初凝之前进行动画（3）质量要求混凝土强度等级应不低于C20，混凝土坍落度应满足要求。当桩的中心距为桩管外径5倍经内时或小于米时，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。控制桩位的偏差：2）振动沉管灌注桩

振动沉管灌注桩采用激振器或振动冲击沉管将钢套管沉入土中成孔而成的灌注桩。其施工过程为：桩机就位、沉管、上料、拔管。振动灌注桩可采用单振法、反插法和复振法施工。单振法(又称一次拔管法)：拔管时，每提升0.5～1.0m，振动5～10s，然后再拔管0.5～1.0m，这样反复进行，直至全部拔出。复振法：在同一桩孔内连续进行两次单打，或根据需要进行局部复打。施工时，应保证前后两次沉管轴线重合，并在混凝土初凝之前进行。反插法：钢管每提升0.5m，再下反插0.3m，这样反复进行，直至拔出3）沉管灌注桩容易出现的质量问题及处理方法（1）断桩：指桩身局部分离或断裂，更为严重的是一段桩没有混凝土，多发生在地面以下软硬土层的交接处，并多数发生在粘性土层中。原因：桩距离太近，相邻桩施工时混凝土还未具备足够的强度，已形成的桩受挤压而断裂处理方法：施工时，控制中心距离不小于4倍桩径；确定打桩顺序和行车路线，减少对新灌注混凝土桩的影响。拔出断桩，略增大桩的截面面积或加箍筋，再重新浇筑混凝土，也可采用跳打法或等已成型的桩混凝土达到50%设计强度后，再进行下根桩的施工（2）瓶颈缩：指桩身的局部直径小于设计要求的现象产生的原因：当在淤泥和软土层沉管时，由于受挤压的土壁产生空隙水压，拔管后便挤向新灌注的混凝土，桩局部范围受挤压形成颈缩当拔管过快或混凝土量少，或混凝土拌和物和易性差时，周围淤泥质土趁机填充过来，也会形成颈缩产生的土层；多数发生在粘土、土质软弱、含水率高，特别是饱和的淤泥或淤泥质软土层中。处理方法：拔管时应保持管内混凝土面高于地面，使之具有足够的扩散压力，混凝土坍落度应控制在50～70mm。拔管时应采用复打法，并严格控制拔管的速度（3）吊脚桩吊脚桩是指桩底部混凝土隔空或松软，没有落实到孔底地基土层上的现象原因：当地下水压力大时，或预制桩尖被打坏，或桩靴活瓣缝隙大时，水及泥浆进入套筒钢管内，或由于桩尖活瓣受土压力，拔管至一定高度才张开，使得混凝土下落，造成桩脚不密实，形成松软层处理方法：为防止活瓣不张开，开始拔管时，可采用密张慢拔的方法，对桩脚底部进行局部翻插几次，然后再正常拔管。桩靴与套管接口处使用性能较好的垫衬材料，防止地下水及泥浆的渗入（4）桩尖进水进泥发生在地下水位高或含水量大的淤泥和粉泥土土层中。产生的原因；钢筋混凝土桩尖与桩管接合处或钢活瓣桩尖闭合不紧密，钢筋混凝土桩尖被打破或钢活瓣桩尖变形所致。处理方法：将桩管拔出，清除管内的泥砂，修整桩尖钢活瓣变形缝隙，用黄砂回填后再重打。当地下水位较高时：沉管至地下水位时，先在桩管内灌入0。5米厚度的水泥砂浆作封底，再灌1米高混凝土增压，然后再下沉桩管。3、人工挖孔灌注桩人工挖孔灌注桩是：采用人工挖掘方法成孔，放置钢筋笼，浇筑混凝土而成的桩基础，也称墩基础。它由承台、桩身和扩大头组成(图2.21)，穿过深厚的软弱土层而直接坐落在坚硬的岩石层上优点：是桩身直径大，承载能力高；施工时可在孔内直接检查成孔质量，观察地质土质变化情况；桩孔深度由地基土层实际情况控制，桩底清孔除渣彻底、干净，易保证混凝土浇筑质量1）、施工设备：电动葫芦、提土桶、潜水泵、鼓风机和输风管、镐头、锹、土筐、照明灯、对讲机等为防止孔壁坍塌和流砂现象发生应做好护壁措施的降排水方案：坍落的支护措施有：现浇混凝土护壁、沉井护壁、喷射混凝土护壁、砖砌体护壁、钢套管护壁、型钢—木板工具式护壁等。2）、人工挖掘成孔护壁方法（1)现浇混凝土护壁法施工：即分段开挖、分段浇筑混凝土护壁，既能防止孔壁坍塌，又能起到防水作用桩孔采取分段开挖，每段高度取决于土壁直立状态的能力，一般0.5～1.0m为一施工段，开挖井孔直径为设计桩径加混凝土护壁厚度护壁施工段，即支设护壁内模板(工具式活动钢模板)后浇筑混凝土，其强度一般不低于C15，护壁混凝土要振捣密实；当混凝土强度达到1MPa(常温下约24h)可拆除模板，进入下一施工段。如此循环，直至挖到设计要求的深度（2)沉井护壁法施工当桩径较大，挖掘深度大，地质复杂，土质差(松软弱土层)，且地下水位高时，应采用沉井护壁法挖孔施工沉井护壁施工是先在桩位上制作钢筋混凝土井筒，井筒下捣制钢筋混凝土刃脚，然后在筒内挖土掏空，井筒靠其自重或附加荷载来克服筒壁与土体之间的摩擦阻力，边挖边沉，使其垂直地下沉到设计要求深度3）、施工工艺按设计图纸放线、定桩位。开挖桩孔土方；支设护壁模板：放置操作平台：浇筑护壁混凝土：拆除模板继续下段施工；排除孔底积水；桩基的钢筋笼桩基混凝土浇筑成型人工灌注柱的混凝土浇筑4、施工中应该注意的几个问题

桩孔中心线平面位置偏差不宜超过20mm，桩的垂直度偏差不得超过1%，桩径不得小于桩设计直径挖掘成孔区内，不得堆放余土和建筑材料，并防止局部集中荷载和机械振动桩基础一定要坐落在设计要求的持力层上，桩孔的挖掘深度应由设计人员根据现场地基土层的实际情况决定人工挖掘成孔应连续施工，成孔验收后立即进行混凝土浇筑人工挖掘成孔过程中，应严格按操作规程施工井面应设置安全防护栏，当桩孔净距小于2倍桩径且小于2.5m时，应间隔挖孔施工钢筋笼制作时，要求主筋沿环向均匀布置，箍筋的直径及间距、主筋的保护层、加劲箍的间距等均应符合设计要求。主筋与箍筋之间宜采用焊接连接。加劲箍应设在主筋外侧，主筋一般不设弯钩，根据施工工艺要求，所设弯钩不得向内圈伸露，以免妨碍施工混凝土搅拌主要检查材料质量与配比计量、混凝土坍落度；灌注混凝土应检查防止混凝土离析的措施、浇筑厚度及振捣密实情况灌注桩各工序应连续施工。钢筋笼放入泥浆后，4h内必须灌注混凝土5、安全措施孔内作业；孔下操作人员必须戴安全帽，孔下有人施工进孔口必须有监护人员，护壁在高出地面150—200，以防杂物进入孔内孔内应设置应急软梯，供人员上下井，各种吊装工具应安全可靠，使用前应检查其安全起吊能力。每天检查井中的有毒有害气体、输气送风设备的完好率，并有足够的安全施工措施。4、爆扩灌注桩1）概念、它是用钻孔或爆扩法成孔，孔底放入炸药，再灌入适量的混凝土，然后引爆，使孔底形成扩大头，此时，孔内混凝土落入孔底空腔内，再放置钢筋骨架，浇筑桩身混凝土而制成的灌注桩。2）施工方法：动画3）质量要求；4）施工中常见问题（1）拒爆；炸药不能爆炸。（2）拒落；混凝土不能落入孔底。（3）回落土；桩孔形成后，由于孔壁土质松散软弱，邻近桩爆扩振动的影响，采用爆扩成孔时孔口处理不当，以及雨水冲刷浸泡等而造成孔壁坍塌而成回落土。（4）偏头；扩孔头不在规定的桩孔位置而偏向一边。四、桩基础的检测与验收1、桩基础的检测：静载试法和动载试验法1）静载试验法：静载试验是根据模拟实际荷载情况，通过静载加压，得到一系列关系曲线，综合评价确定其容许承载力的一种试验方法。它能较好的反映单桩的实际承载力。（1）试验要求：在桩身强度达到设计要求的强度的前提下，待桩身与土体的结合基本稳定，才能进行试验。预制桩和灌注桩在砂类土>10天、粉土的粘性土预制桩>15天，灌注桩＞20天、对于淤泥或淤泥质土预制桩>25天，灌注桩＞30（2）抽样：对于地基基础设计等级为甲级或地基条件复杂，成桩质量可靠性低的灌注桩，应采用静载荷试验方法时行检验，检验桩数不应少于总数的1%，且不应少于3根。桩身质量检验时，抽检数量不少于总数的30%，且不应少于20根。（3）试验方法：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，钻芯法，低应变法，高应变法，声波透射法（动力）等。桩身完整性：反映桩身截面尺寸相对变化、桩身材料密实性和连续性的综合定性指标。桩身缺陷使桩身完整性恶化，在一定程度上引起桩身结构强度和耐久性降低，桩身缺陷是桩身断裂、裂缝、缩颈、夹泥(杂物)、空洞、蜂窝、松散等现象的统称。（4）检测方法及检测目的单桩竖向抗压静载试验：确定单桩竖向抗压极限承载力；判定竖向抗压承载力是否满足设计要求；通过桩身内力及变形测试，测定桩侧、桩端阻力；验证高应变法的单桩竖向抗压承载力检测结果单桩竖向抗拔静载试验：确定单桩竖向抗拔极限承载力；判定竖向抗拔承载力是否满足设计要求；通过桩身内力及变形测试，测定桩的抗拔摩阻力单桩水平静载试验：确定单桩水平临界和极限承载力，推定土抗力参数，判定水平承载力是否满足设计要求；通过桩身内力及变形测试，测定桩身弯矩和挠曲钻芯法：检测灌注桩桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度，判定或鉴别桩底岩土性状，判定桩身完整性类别低应变法：检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别高应变法：判定单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求；检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别；分析桩侧和桩端土阻力声波透射法：检测灌注桩桩身混凝土的均匀性、桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别实例1：单桩竖向抗压静载试验适用于检测单桩的竖向抗压承载力1、仪器设备及其安装为防止加载偏心，千斤顶的合力中心应与反力装置的重心、桩轴线重合，并保证合力方向垂直。加载反力装置的形式在《建筑桩基技术规范》基础上增加了地锚反力装置，对单桩极限承载力较小的摩擦桩可用土锚作反力；对岩面浅的嵌岩桩，可利用岩锚提供反力。试验加载宜采用油压千斤顶。当采用两台及两台以上千斤顶加载时应并联同步工作，且应符合下列规定：采用的千斤顶型号、规格应相同。千斤顶的合力中心应与桩轴线重合。加载反力装置可根据现场条件选择锚桩横梁反力装置、压重平台反力装置、锚桩压重联合反力装置、地锚反力装置锚桩静压实验图堆载实验

加载反力装置应符合并应符合下列规定：加载反力装置能提供的反力不得小于最大加载量的1.2倍应对加载反力装置的全部构件进行强度和变形验算。应对锚桩抗拔力（地基土、抗拔钢筋、桩的接头）进行验算；采用工程桩作锚桩时，锚桩数量不应少于4根，并应监测锚桩上拔量。压重宜在检测前一次加足，并均匀稳固地放置于平台上。压重施加于地基的压应力不宜大于地基承载力特征值的1.5倍，有条件时宜利用工程桩作为堆载支点位移传感器电动油泵千斤顶荷载测量可用放置在千斤顶上的荷重传感器直接测定；或采用并联于千斤顶油路的压力表或压力传感器测定油压，根据千斤顶率定曲线换算荷载。传感器的测量误差不应大于1%，压力表精度应优于或等于0.4级。试验用千斤顶、油泵、油管在最大加载时的压力不应超过规定工作压力的80%。沉降测量宜采用位移传感器或大量程百分表，并应符合下列规定测量误差不大于0.1%，分辨力优于或等于0.01mm。直径或边宽大于500mm的桩，应在其两个方向对称安置4个位移测试仪表，直径或边宽小于等于500mm的桩可对称安置2个位移测试仪表。沉降测定平面宜在桩顶200mm以下位置，测点应牢固地固定于桩身。基准梁应具有一定的刚度，梁的一端应固定在基准桩上，另一端应简支于基准桩上。固定和支撑位移计（百分表）的夹具及基准梁应避免气温、振动及其他外界因素的影响。134256789设备安装示意图1主梁、2横梁、3竹跳板、4沙袋、5千斤顶6百分表、7基准梁、8压力表、9手动油泵2、现场检测

1）为便于沉降测量仪表安装，试桩顶部宜高出试坑地面；为使试验桩受力条件与设计条件相同，试坑地面宜与承台底标高一致。对于工程桩验收检测，当桩身荷载水平较低时，允许采用水泥砂浆将桩顶抹平的简单桩头处理方法。2）、在实际工程桩检测中，因锚桩质量问题而导致试桩失败或中途停顿的情况时有发生为此在试桩前对灌注桩及有接头的混凝土预制桩进行完整性检测，大致确定其能否作锚桩使用。3）、试验加卸载方式：加载应分级进行，采用逐级等量加载；分级荷载宜为最大加载量或预估极限承载力的1/10，其中第一级可取分级荷载的2倍。卸载应分级进行，每级卸载量取加载时分级荷载的2倍，逐级等量卸载加、卸载时应使荷载传递均匀、连续、无冲击，每级荷载在维持过程中的变化幅度不得超过该级增减量的10%。为设计提供依据的竖向抗压静载试验应采用慢速维持荷载法。慢速维持荷载法试验步骤应符合下列规定：每级荷载施加后按第5、15、30、45、60min测读桩顶沉降量，以后每隔30min测读一次。试桩沉降相对稳定标准：每一小时内的桩顶沉降量不超过0.1mm，并连续出现两次（从每级荷载施加后第30min开始，由三次或三次以上每30min的沉降观测值计算）当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，再施加下一级荷载。卸载时，每级荷载维持1h，按第15、15、30、60min测读桩顶沉降量；卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量，维持时间为3h，测读时间为5、15、30min，以后每隔30min测读一次。施工后的工程桩验收检测宜采用慢速维持荷载法。当有成熟的地区经验时，也可采用快速维持荷载法。快速维持荷载法的每级荷载维持时间不得少于1h。当桩顶沉降尚未明显收敛时，不得施加下一级荷载。

4）当出现下列情况之一时，可终止加载：某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的5倍。注：当桩顶沉降能稳定且总沉降量小于40mm时，宜加载至桩顶总沉降量超过40mm。某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h尚未达到稳定标准。已达加载反力装置的最大加载量。已达到设计要求的最大加载量。当工程桩作锚桩时，锚桩上拔量已达到允许值。当荷载–沉降曲线呈缓变型时，可加载至桩顶总沉降量60～80mm；在特殊情况下，可根据具体要求加载至桩顶累计沉降量超过80mm3、检测数据分析与判定检测数据的整理应符合下列规定：确定单桩竖向抗压承载力时，应绘制竖向荷载-沉降（Q-s）、沉降-时间对数（s-lgt）曲线，需要时也可绘制其他辅助分析所需曲线。1）参加统计的试桩结果，当满足其极差不超过平均值的30%时，取其平均值为单桩竖向抗压极限承载力。2）当极差超过平均值的30%时，应分析极差过大的原因，结合工程具体情况综合确定。必要时可增加试桩数量。

3对桩数为3根或3根以下的柱下承台，或工程桩抽检数量小于3根时，应取低值。单桩竖向抗压承载力特征值是按单桩竖向抗压极限承载力统计值除以安全系数2得到的，综合反映了桩侧、桩端极限阻力控制承载力特征值的低限要求。实例2、钻芯法1、适用范围钻芯法适用于检测混凝土灌注桩的桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性，判定或鉴别桩底持力层岩土性状。

2、现场检测每根受检桩的钻芯孔数和钻孔位置宜符合下列规定：桩径小于1.2m的钻１孔，桩径为1.2～1.6m的桩钻2孔，桩径大于1.6m的桩钻3孔。当钻芯孔为一个时，宜在距桩中心10～15cm的位置开孔；当钻芯孔为两个或两个以上时，开孔位置宜在距桩中心0.15～0.25D内均匀对称布置。对桩底持力层的钻探，每根受检桩不应少于一孔，且钻探深度应满足设计要求钻机设备安装必须周正、稳固、底座水平。钻机立轴中心、天轮中心（天车前沿切点）与孔口中心必须在同一铅垂线上。应确保钻机在钻芯过程中不发生倾斜、移位，钻芯孔垂直度偏差≤0.5％。当桩顶面与钻机底座的距离较大时，应安装孔口管，孔口管应垂直且牢固。钻进过程中，钻孔内循环水流不得中断，应根据回水含砂量及颜色调整钻进速度。提钻卸取芯样时，应拧卸钻头和扩孔器，严禁敲打卸芯。每回次进尺宜控制在1.5m内；钻至桩底时，应采取适宜的钻芯方法和工艺钻取沉渣并测定沉渣厚度，并采用适宜的方法对桩底持力层岩土性状进行鉴别。芯样取出后，应由上而下按回次顺序放进芯样箱中，芯样侧面上应清晰标明回次数、块号、本回次总块数（宜写成带分数的形式，如表示第2回次共有5块芯样，本块芯样为第3块）。及时记录孔号、回次数、起至深度、块数、总块数、芯样质量的初步描述及钻进异常情况。对桩身混凝土芯样的描述包括：混凝土钻进深度，芯样连续性、完整性、胶结情况、表面光滑情况、断口吻合程度、混凝土芯是否为柱状、骨料大小分布情况，气孔、蜂窝麻面、沟槽、破碎、夹泥、松散的情况，以及取样编号和取样位置。对持力层的描述包括：持力层钻进深度，岩土