第2章地基处理与桩基工程

第2章

地基处理与桩基工程Ⅰ基坑验槽及地基加固处理Ⅱ混凝土预制桩施工Ⅲ混凝土灌注桩施工1

【教学要求】了解基坑验槽和地基加固的方法，掌握地基加固的原理和拟定加固方案的原则；了解预制桩的构造，掌握锤击沉桩、静力沉桩、振动沉桩和射水沉桩的施工方法；了解各类灌注桩的工艺原理和施工要点。了解桩基工程质量控制和检测验收的方法。

【教学重点】预制桩的沉桩方法、沉桩顺序、贯入度控制和质量控制方法，灌注桩常见质量问题的原因及预防、处理方法。

【教学难点】预制桩沉桩施工质量控制；灌注桩常见质量问题的预防及处理方法。第2章地基处理与桩基工程2Ⅰ基坑验槽及地基加固处理

1基坑验槽

2地基加固处理3第2章地基处理与桩基工程1基坑验槽当基坑（槽）挖至设计标高后，应组织勘察、设计、监理、施工方和业主代表共同检查坑底土层是否与勘察、设计资料相符，是否存在填井、填塘、暗沟、墓穴等不良情况，这称为验槽。

验槽的方法以观察为主，辅以夯、拍或轻便勘探。Ⅰ基坑验槽及地基加固处理基坑验槽基坑验槽41.1观察验槽观察验槽的内容包括：

⑴检查基坑(槽)的位置、断面尺寸、标高和边坡等是否符合设计要求。⑵检查槽底是否已挖至老土层(地基持力层)上，是否继续下挖或进行处理。⑶对整个槽底土进行全面观察：土的颜色是否均匀一致；土的坚硬程度是否均匀一致，有无局部过软或过硬；土的含水量情况，有无过干过湿；在槽底行走或夯拍，有无振颤现象或空穴声音等。挖掘探查拉线检查1基坑验槽5夯、拍验槽是用木夯、蛙式打夯机或其他施工工具对干燥的基坑进行夯、拍（对潮湿和软土地基不宜夯、拍，以免破坏基底土层），从夯、拍声音判断土中是否存在土洞或墓穴。对可疑迹象，应用轻便勘探仪进一步调查。1.2夯、拍验槽

观察验槽应重点注意柱基、墙角、承重墙下受力较大的部位。仔细观察基底土的结构、孔隙、湿度、含有物等，并与设计勘察资料相比较，确定是否已挖到设计的土层。对于可疑之处应局部下挖检查。1基坑验槽61.3轻便勘探验槽轻便勘探验槽是用钎探、轻便动力触探、手摇小螺纹钻、洛阳铲等对地基主要受力层范围的土层进行勘探，或对上述观察、夯或拍发现的异常情况进行探查。基坑底层基土质量钎探检查1基坑验槽7轻、重型动力触探仪动力、静力触探一体履带车系统地基钎探施工现场地基钎探施工现场1.3轻便勘探验槽82

地基加固处理当结构的荷载较大，地基土质又较软弱(强度不足或压缩性大)，不能作为天然地基时，可采取人工加固处理的方法改善地基性质，提高承载力、增加稳定性，减少地基变形和基础埋置深度。Ⅰ基坑验槽及地基加固处理2.1地基加固的原理92.1地基加固的原理

“将土质由松变实”，“将土的含水量由高变低”，即可达到地基加固的目的。工程实践中的各种加固方法均是从这一加固原理出发。2.1.1

地基加固原理地基碾压加固10提高软弱地基的强度、保证地基的稳定性；降低软弱地基的压缩性、减少基础的沉降；防止地震时地基土的振动液化；消除特殊土的湿陷性、胀缩性和冻胀性。2.1.2

地基处理的目的坚实稳定的建筑地基在可靠地基上建造的基础2.1地基加固的原理11

⑴软弱地基包括：淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基。2.1地基加固的原理

2.1.3地基处理的对象

⑵特殊土地基包括：软土、湿陷性黄土、膨胀土、红粘土和冻土等地基。吹填土的施工现场淤泥质土湿陷性黄土膨胀土122.1.4

地基加固处理的综合措施拟定地基加固处理方案时，应考虑地基与上部结构共同工作的原则，从地基处理、建筑和结构设计、施工方案方面均采取相应措施，绝不能单纯对地基进行处理。其具体措施有：⑴改变建筑体形，简化建筑平面；⑵调整荷载差异；⑶合理设置沉降缝；⑷采用轻型结构、柔性结构；⑸加强房屋的整体刚度；⑹偏心荷载较大时，对基础进行移轴处理；⑺施工中正确安排施工顺序和施工进度。2.1地基加固的原理13

地基加固处理的方法很多，归纳起来为：“挖”、“填”、“换”、“夯”、“压”、“挤”、“拌”七个字。

2地基加固处理2.2

地基加固的方法

“挖”

当软弱土层的厚度不大时，挖去软土层将基础置于承载力大的基岩或坚硬的土层中，最为经济。

挖去厚度不大的软土层14

“填”

当软土层较厚、承载力或变形又与建筑地基要求的差距不大时，可在软土层上直接回填一定厚度的好土，以提高地基持力层的承载力，减小软土层的承压力。在软土层上回填好土2.2地基加固的方法15软土层较厚时，将基础下面一定范围内的软土挖去,代之以人工填筑的垫层作持力层。采用砂石、三合土(石灰、黏土和细砂)、矿渣、素土等材料换土的地基分别称为砂石地基、三合土地基、粉煤灰地基。“换”

——

换填法

砂石地基施工

砂石垫层剖面图2.2地基加固的方法16利用打夯工具或机具夯击土壤，排出土壤中的水分,加速土壤的固结，提高土壤的密实度和承载力。“夯”——夯实法

平板振动夯进行地基夯实冲击夯进行软土压实施工2.2地基加固的方法17点击动画平板振动夯点击动画冲击夯是一种较常采用的地基处理方法,它是用起重机械将大吨位夯锤(一般不小于8t)起吊到高处(一般不小于6m)后，自由落下，对土体进行强力夯实。强夯施工中2.2地基加固的方法强夯适用于粘性土、湿陷性黄土及人工填土地基的加固。但强夯产生的振动对已建成或在建的建筑物有影响时，不得采用。强夯法施工强夯可提高地基土的强度，降低土的压缩性，改善土的抗液化条件。18点击动画强夯地基吊起夯锤自动脱钩装置起重机配三角架起吊夯锤下落瞬间起重机配龙门架起吊夯坑2.2地基加固的方法19夯锤一般重10～40t，大吨位锤通常采用钢板外壳内灌混凝土，也可用局部钢板浇筑混凝土组合锤。锤底面积宜按土的性质确定，锤底静压力值可取25～40KPa。夯锤中宜设置若干上下贯通的气孔，可减小夯锤起吊时的吸力（夯锤吸力可达3倍锤重）。夯锤上气孔长园柱夯锤短园柱夯锤园锥形夯锤园柱形夯锤高宽比过大，容易偏锤，要慎用园锥形夯锤底面积小，会形成很深的夯坑2.2地基加固的方法20在夯坑内回填块、碎石，强行夯入并排开软土，形成砂石桩与软土的复合地基，称之为强夯置换（或动力置换、强夯挤淤）。强夯置换2.2地基加固的方法强夯置换施工碎石被夯入深坑中起出并清理夯锤21利用压实机械碾压地基土壤，使地基压实排水固结。也可采用预压固结法，即先在地基范围的地面上，堆置重物预压一段时间，使地基压密，以提高承载力，减少沉降量。

“压”——

预压法—排水固结法

排水固结法水平排水体竖向排水体塑料排水带排水系统加压系统降低地下水法真空法堆载法砂垫层袋装砂井普通砂井电渗法2.2地基加固的方法22⑴堆载预压法

在饱和软土地基上施加荷载后，孔隙水被缓慢排出，孔隙体积随之减少，地基发生固结变形，土体的密实度和强度提高。

加载预压

堆载预压法包括加压系统和排水系统。

加水预压2.2地基加固的方法23是在软土地基表面先铺设砂垫层、埋设垂直排水竖井，再用不透气的封闭膜使之与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通过埋设的排水竖井，用真空装置进行抽气。抽气使地表砂垫层及排水竖井内形成负压，使土体内部与排水竖井之间形成压力差。压差作用下土体中的孔隙水不断由排水竖井排出，从而使土体固结。⑵真空预压法

2.2地基加固的方法24真空预压和降水预压是在负超静水压力下排水固结，又称为负压固结。按照竖向排水体的不同，真空预压法又可分为普通砂井、袋装砂井和塑料排水带。袋装砂井施工袋装砂井施工机械袋装砂井埋设完毕袋装砂井2.2地基加固的方法25点击动画袋装砂井施工袋装砂井埋设完毕2.2地基加固的方法26插板机在进行塑料排水带施工272.2地基加固的方法塑料排水带埋设完毕28真空预压法—覆盖封闭膜29真空预压法—排气进行时30真空预压法的新发展低位真空预压法高真空击密法覆水真空预压法覆水真空预压法2.2地基加固的方法312.2地基加固的方法32吹填施工软弱的吹填地基点击动画吹填施工原理吹填工程是指用挖泥船挖泥后，然后通过管线把泥舱中泥沙水混合物，排放到近海或沿江洼地，将淤泥填垫排除其中的水分，使洼地上升达到一定高度，使之具有可利用价值的工程。

用带桩靴的工具式桩管打入土中，挤压土壤形成桩孔，拔出桩管再在桩孔中灌入砂石或石灰、素土、灰土等填充料进行捣实。其原理是挤密土壤、排水固结，提高地基的承载力，俗称“挤密桩”。包括碎(砂)石桩、石灰桩、灰土桩、CFG桩等。“挤”——深层挤密法施工完的灰土桩灰土桩施工现场2.2地基加固的方法33⑴CFG桩CFG桩又称水泥粉煤灰碎石桩。由长螺旋钻机或振动沉管桩机成孔，将碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和灌注成桩。CFG桩的适用范围很广，在砂土、粉土、粘土、淤泥质土、杂填土等地基均有大量成功的实例。CFG桩破桩头施工现场CFG桩施工现场CFG桩和桩间土通过褥垫层形成CFG桩复合地基

2.2地基加固的方法34又称振冲碎石桩，是用振动或冲击荷载将底部装有活瓣式桩靴的桩管挤入地层，在软弱地基中成孔后，再将碎石从桩管投料口处投入桩管内，然后边击实、边上拔桩管，形成密实碎石桩，并与桩间土体形成复合地基。⑵挤密碎石桩碎石桩施工流程图边击实、边拔管碎石桩施工全景2.2地基加固的方法35点击动画振冲碎石桩施工干法振冲碎石桩-底部给料2.2地基加固的方法振冲碎石桩施工待验收的碎石桩36“拌”——化学(注浆)加固法是指用旋喷法或深层搅拌法加固地基。原理是利用高压射流切削土壤，旋喷浆液(水泥浆、水玻璃、丙凝等)，搅拌浆土，使浆液和土壤混合，凝结成坚硬的柱体或土壁。⑴深层搅拌桩深层搅拌机定位启动后，叶片旋转切削土壤，下沉至设计深度后缓慢提升搅拌机，同时喷射水泥浆与软粘土强制拌和，待搅拌机提升到地面时再原位下沉提升搅拌一次，使浆土均匀混合形成水泥土桩。深层搅拌桩施工工艺流程图2.2地基加固的方法37SMW工法桩

SMW工法桩是深层搅拌桩的一项新工艺，以多轴型钻掘搅拌机钻掘，在钻头处喷出水泥系强化剂与地基土反复混合搅拌，各施工单元之间采取重叠搭接施工，在水泥土混合体未结硬前插入H型钢或钢板作为应力补强材，形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体。2.2地基加固的方法38点击动画深层搅拌桩施工清除钻头上的余泥形成一道地下连续墙型钢补强材导沟三轴型钻掘搅拌机

水泥浆液钻杆2.2地基加固的方法39⑵高压旋喷桩是利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻至设计深度，将水泥浆液由喷嘴向四周高速喷射切削土层，同时将旋转的钻杆徐徐提升,浆液与土体在高压射流作用下充分搅拌混合，形成连续搭接的水泥加固体。高压旋喷桩施工旋喷法施工流程图2.2地基加固的方法40单管旋喷的成桩直径较小，为获得大直径截面的桩，可分别采用二重管旋喷（二根同心管分别喷水、喷浆），或三重管旋喷（三根同心管分别喷水、喷气、喷浆）。喷浆方式有旋喷、定喷和摆喷三种，可分别获得柱状、壁状和块状加固体。高压旋喷施工示意图2.2地基加固的方法41高压旋喷设备及机具滑撬式旋喷钻机履带式旋喷钻机高压注浆泵单重管喷具双重管喷具三重管喷具灰浆搅拌机泥浆泵2.2地基加固的方法42

旋喷法可用于处理软弱地基，也可用于桩、地下连续墙、挡土墙、深基坑支护结构的施工和防管涌、流砂的技术措施。2.2地基加固的方法43高压旋喷工程钻机GZB-40C型高压注浆泵柱状旋喷桩加固地基2.2地基加固的方法44Ⅱ混凝土预制桩施工1混凝土预制桩的制作

2预制桩的沉桩施工3预制桩的沉桩质量控制4预制桩头的截桩45第2章地基处理与桩基工程桩的分类

桩基础由桩和承台组成：按承载性状分端承桩磨擦桩端承桩磨擦端承桩端承磨擦桩磨擦桩桩基础构造示意图Ⅱ混凝土预制桩施工46钢筋混凝土预制桩有实心桩(RC桩)和预应力管桩(PC管桩)两种：●实心桩常为边长250～550mm的方形断面，一般在施工现场预制，单根桩的最大长度，取决于打桩架的高度，长度不宜超过30m。打30m以上的桩需考虑接桩，即整体分段预制、打桩过程中逐段接长；

●管桩一般为外径400～500mm的空心园柱形截面，壁厚80～100mm,在工厂采用“离心法”制成，分节长度8～10m，法兰连接。

管桩多采用先张法预应力工艺。预应力钢筋混凝土管桩Ⅱ混凝土预制桩施工471混凝土预制桩的制作

⑴现场制作混凝土预制桩一般采用“间隔重叠法”生产，桩与桩间用塑料薄膜或隔离剂隔开，邻桩与上层桩的混凝土须待邻桩与下层桩的混凝土达到设计强度的30%以后方可进行；重叠层数不超过四层、层与层间之间涂刷隔离剂。1.1钢筋混凝土方桩的预制第一层预制方桩制作完毕预制方桩的间隔生产Ⅱ混凝土预制桩施工48

⑵桩中钢筋应位置准确，主筋连接宜采用对焊，主筋接头位置应相互错开，相邻两根主筋接头截面的距离应大于35d，并不小于500mm；桩顶、桩尖一定范围内不留接头。桩身钢筋绑扎1.1钢筋混凝土方桩的预制桩尖钢筋构造桩端钢筋构造49

⑶桩尖对准纵轴线、桩顶平面和接桩端面应平整。

⑷现场分段预制桩时，应整体支模、纵向主筋先通长铺设，再在分段处切断；分段长度应考虑桩架有效高度、场地条件、装卸和运输能力，并避免桩尖接近硬持力层或桩尖处于硬持力层中接桩。⑸预制桩的混凝土强度等级不低于C30，预应力混凝土桩的混凝土强度等级不低于C40，纵向钢筋的保护层厚度不宜小于30mm；锤击预制桩的粗骨料粒径宜为5～40mm。⑹混凝土应机拌机捣、由桩顶向桩尖连续浇筑捣实，严禁中断，养护不少于7天。料斗布料入模混凝土振捣密实表面拍实压光1.1钢筋混凝土方桩的预制50桩的混凝土强度达到设计强度等级的70%方可起吊，如需提前起吊，应进行强度和抗裂度验算。1.2预制桩的起吊

吊点应设在设计规定之处，设计无规定时，应按吊桩弯距最小的原则确定吊点位置。见右图：预制桩的装车运输1混凝土预制桩的制作511.3

预制桩的运输、堆放

⑴桩运输时的混凝土强度应达到设计强度的100%。⑵打桩时桩宜随打随运，以避免二次搬运。⑶桩的堆放场地须平整坚实，垫木间距应与吊点位置相同，各层垫木应在同一垂直面上，层数不超过四层，不同规格的桩应分别堆放。⑷运桩和堆放的桩尖方向应符合吊升的要求,以免临时再需将桩调头。1混凝土预制桩的制作预制桩的堆放522

预制桩的沉桩施工预制桩的沉桩施工方法有锤击法、静力压桩法、振动法和水冲法。锤击法Ⅱ混凝土预制桩施工静力压桩法振动法53

打桩设备包括桩锤、桩架和动力设备。

2.1.1桩锤

2.1锤击法

⑴落锤

——构造简单、施工方便，锤重一般0.5～1.5t，用卷扬机拉升施打，可随意调整落锤高度。速度慢、效率低、对桩身损伤大。

⑵汽锤

——利用蒸汽或压缩空气为动力进行锤击。有单动和双动之分，单动式汽锤锤重3～15t，锤击频率40～60次/min，落距短、速度快、效率高、适宜打各类桩；双动式汽锤锤重0.6～3.5t，锤击频率100～135次/min，可打斜桩、水下打桩和拔桩。目前已较少使用。2预制桩的沉桩施工54

⑶柴油锤——构造简单、施工方便，有导杆式和筒式两种，锤重2～7.2t，由于噪音、振动和空气污染等公害，在城市施工日益受到限制，不适用硬土和软土中打桩；

⑷液压打桩锤

——无噪音、冲击频率高，并适合水下打桩，是理想的冲击式打桩设备，但构造复杂、造价较高。国内最大的D180筒式柴油锤HHP系列液压打桩锤点击动画柴油锤2.1锤击法55柱锤的选择锤击法沉桩施工，桩锤选择是关键。首先应根据施工条件选择桩锤的类型，然后决定锤重，一般锤重大于桩重的1.5～2倍时效果较为理想（桩重大于2t

时可采用比桩轻的锤，但不宜小于桩重的75%）。施工中应“重锤轻击”(锤的重量大而落距小)，这样桩极易打入土中，不会打坏桩头，也不会产生桩身回跃(回弹)；桩锤过轻时，则会出现“轻锤高击”，极易损坏桩头，桩也难以打入土中。2.1锤击法562.1.2

桩架桩架是支持桩身和桩锤、在打桩过程中引导桩的方向的设备。常用的桩架有多功能桩架和履带式桩架。

⑴多功能桩架：由立柱、斜撑、回转工作台、底盘及传动机构组成。优点：机动性和适应性较大，水平方向可作3600回转，立柱可倾斜，可适应各种预制桩和灌注桩；缺点：机构庞大，组装拆迁较麻烦。2.1锤击法57⑵履带式桩架

以履带式起重机为底盘，加装立柱及传动机构用以打桩。性能灵活，移动方便，适应各类预制桩或灌注桩的施工。2.1锤击法582.1.3

打桩前的施工准备工作

清除地上或地下障碍物

→平整场地→定位放线→通电、通水

→安设打桩机。

①桩基轴线的定位点应设置在不受打桩影响处；②每个桩位打一个小木桩；③打桩地区附近设置不少于2个水准点，供施工过程中检查桩位的偏差和桩的入土深度。注意：打桩前对桩管进行检查2.1锤击法592.1.4

打桩顺序直接影响打桩速度和打桩质量，应综合桩距大小、桩机性能、工程特点和工期要求综合考虑。

⑴由一侧向单一方向打(逐排打)：桩的就位和起吊方便，打桩效率高，但土壤向一个方向挤压，桩距≥4倍桩径时，土壤的挤压影响可忽略不予考虑，小于4倍桩径时可产生桩身倾斜或浮桩，应考虑跳打或变换打桩顺序；

⑵自中间向两个方向打：适宜大面积的桩群；

⑶自中间向四周打：适宜大面积的桩群。2.1锤击法60注意：

对标高不一的桩应遵循“先深后浅”的原则；对不同规格的桩，应遵循“先大后小、先长后短”的原则。点击动画锤击法沉桩2.1锤击法612.1.5打桩方法⑴桩插入土中时的垂直度偏差不超过0.5%，固定桩锤和桩帽,使桩、桩帽、桩锤在同一铅垂线上，确保桩能垂直下沉。⑵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，始可转入正常施打。⑶打桩过程中，如遇桩身倾斜、桩位位移、贯入度剧变、桩顶或桩身严重裂缝或破碎等异常情况，应暂停打桩，处置后再行施工。桩身定位2.1锤击法62⑷采用送桩法将桩顶标高低于地面的桩送入土中时，桩与送桩杆应在同一轴线上，拔出送桩杆后，桩孔应及时回填。安装送桩杆送桩施打桩已打入地面以下2.1锤击法632.1.6

多节桩的接桩常用接桩方法有焊接、法兰连接或硫磺胶泥锚接。前二种方法适用于各类土层，后一种适用于软土层。焊接接桩：钢板宜用低碳钢，焊条宜用E43，先四角点焊固定，再对称焊接；法兰接桩：钢板和螺栓亦宜用低碳钢并紧固牢靠；硫磺胶泥锚接桩的硫磺胶泥配合比应通过试验确定。焊接接桩2.1锤击法642.2静力压桩静力压桩是利用静压力将桩压入土中，施工中无振动、无噪音，但存在挤土效应。适用于软弱土层和邻近有怕振动的建（构）筑物的情况。当存在厚度大于2m的中密砂夹层时，不宜采用静力压桩。

静力压桩机有机械式和液压式之分，目前使用的多为液压式静力压桩机，压力可达7000kN。2预制桩的沉桩施工65静力压桩多采用分段预制、分节压入、逐段接长。当下节桩压入土中后上端距地面0.8～1m时接长上节桩，继续压入。每根桩的压入、接长应连续。

初压时如桩身发生较大移位、倾斜，压入过程中桩身突然下沉或倾斜，桩顶混凝土破坏或压桩阻力剧变时，应暂停压桩，及时研究处理。静力压桩的分节压入、接长静力压桩施工现场2.2静力压桩66桩机就位吊起管桩静力压桩GZY700D全液压高效静力压桩机点击动画静力压桩2.2静力压桩672.3

振动沉桩振动法是将振动锤吊至预制桩顶上，将桩头套入与振动箱连接的桩帽或液压夹桩器内夹紧，振动锤产生的激振力通过桩身带动土体振动，使土颗粒间的摩擦力大大减小，桩在自重和机械力作用下沉入土中。振动法沉桩设备构造简单、使用方便、效率较高。适用于沉钢板桩、钢管桩及长度在15m内的细长钢筋混凝土预制桩，在砂土中效率最高，粘土中略差。DZM100液压振动锤2预制桩的沉桩施工68二台桩锤联动打钢管桩DZJ135振动桩锤白马河特大桥振动沉桩2.3振动沉桩69世界最大的液压振动锤APE公司在大直径超重钢圆筒和混凝土圆筒振沉设备方面居于世界领先地位。最大的APE600型振动锤偏心力矩为230kg.m，激振力为4830KN。APE600型振动锤APE600锤构造APE600型振动锤4台联动在美国奥克兰-旧金山大桥沉桩施工2.3振动沉桩702.4

射水沉桩射水沉桩法往往与锤击（或振动）法同时使用。在砂夹卵石层或坚硬土层中，一般以射水为主，锤击或振动为辅；在粉质粘土或粘土中，一般以锤击或振动为主，射水为辅，并控制射水时间和水量。水压与流量根据地质条件、沉桩机具、沉桩深度和射水管直径、数目等因素确定，通常在沉桩施工前经过试桩选定。

下沉空心桩，一般用单管桩内射水，当下沉较深或土层较密实，可用锤击或振动配合射水；下沉实心桩，将射水管对称装在桩身两侧，并可沿桩身上下自由移动，以便在任何高度上射水冲土。2预制桩的沉桩施工71吊插桩时要注意及时引送射水胶管，防止拉断或脱落；桩插正立稳后，压上桩帽桩锤，开始桩主要靠自重下沉，用较小水压控制桩身缓慢下沉，并注意控制和校正桩身垂直度。下沉渐趋缓慢时，可开锤轻击。沉至一定深度（8～10m）已能保持桩身垂直度后，可逐步加大水压和锤的冲击动能。注意：

不论采取何种射水施工方法，在沉至距设计标高1~1.5m时，应停止射水，拔出射水管，用锤击或振动沉桩至设计深度，以保证桩的承载力。射水沉桩施工要点2.4射水沉桩722.5

水中沉桩桥梁施工常需进行水下沉桩。当河流水浅时，可搭设施工便桥或脚手架安置桩架进行水中沉桩施工。当河流较宽较深时，可采用：⑴先筑围堰后沉桩法：临近河岸、水不深的桩可采用。

⑵先沉桩后筑围堰法：适用较深水中沉桩。先沉桩后吊放钢吊箱围堰先沉桩后筑钢板桩围堰2预制桩的沉桩施工73在较深较宽的江面上使用专用沉桩船进行水中沉桩。⑶沉桩船沉桩金塘大桥钢管桩沉桩施工多功能打桩船2.5水中沉桩74点击动画围堰施工⑷用吊箱围堰施工水中桩基在深水中修筑高桩承台，可采用吊箱围堰法拼装水上工作平台,进行沉桩施工和承台混凝土浇筑。其施工程序是：

近岸边水上拼装吊箱围堰→吊箱围堰水上浮运→下沉→插打外围堰定位桩→固定吊箱围堰→插打桩基→灌注水下封底混凝土→抽水并拆除送桩→灌注承台混凝土→灌注墩身混凝土2.5水中沉桩753

预制桩的沉桩质量控制⑴桩的垂直偏差应控制在1%以内，平面位置的偏差，单排桩不大于100mm，多排桩为1/2～1个桩的直径或边长。⑵承受轴向荷载的磨擦桩的入土深度控制，以标高为主，贯入度为参考；按标高控制的桩，桩顶标高的允许误差为±50mm。

⑶端承桩的入土深度以最后贯入度控制为主，标高作为参考。

⑷如遇桩顶位移或上升涌起、桩身倾斜、桩头击碎严重、桩身断裂、沉桩达不到设计标高等严重情况时，应暂停施工，采取相应措施处理后方可继续施打。Ⅱ混凝土预制桩施工764预制桩头的截桩

承台施工前要按承台底标高对已验收合格的预制桩进行截桩处理，截去高出的桩身混凝土，剔出桩身受力主筋锚入承台内。截桩施工应防止对桩身的过大震动和破坏。预应力管桩加焊锚固钢筋截桩作业中截桩后浇注混凝土垫层点击动画截桩Ⅱ混凝土预制桩施工77Ⅲ混凝土灌注桩施工

1干作业成孔灌注桩

2泥浆护壁成孔灌注桩

3沉管灌注桩

4人工挖孔灌注桩

5钢筋笼吊放

6地下连续墙78第2章地基处理与桩基工程混凝土灌注桩的施工特点灌注桩直接在桩位上成孔，然后在孔内灌注混凝土而成。

该工艺能适应地层的变化、无需接桩、施工时无振动、无挤压、噪音小，适用于建筑物密集区。Ⅲ混凝土灌注桩施工施工后需要一定的养护期，不能立即承受荷载791

干作业成孔灌注桩适用于成孔深度内无地下水的一般粘性、砂土及人工填土，勿需护壁，成孔深度8～20m、成孔直径300～600mm，不宜用于地下水位以下的各类土及淤泥质土。常用螺旋钻机成孔，亦可用洛阳铲成孔。

成孔原理：电动机带动钻杆转动，使螺旋叶片旋转削土，土随螺旋叶片上升排出孔外。Ⅲ混凝土灌注桩施工801.1

孔底清理

钻至设计深度后进行孔底清理，方法是只钻不进、空转清土、提钻卸土。

可在钻杆上换装扩孔刀片，扩底直径为桩身直径的2.5～3.5倍，在设计要求位置形成葫芦桩或扩底桩。孔底虚土厚度：磨擦力为主的桩不大于300mm，端承力为主的桩不大于100mm；1.2

桩身或桩底扩孔钢筋笼宜一次绑好，吊入孔内时注意勿碰孔壁，钢筋骨架过长时，可分段吊放，逐段焊接。混凝土应分层连续浇筑，分层厚度不大于1.5m。1.3

施工要点1干作业成孔灌注桩81长螺旋钻机成孔施工长螺旋钻机钻头长螺旋钻机成孔近景点击动画螺旋钻成孔1干作业成孔灌注桩822

泥浆护壁成孔灌注桩

泥浆护壁成孔是用泥浆保护孔壁、防止塌孔和排出土渣而成孔，不同土质和地下水位高低都适用。多用于含水量高的软土地区。

成孔机械有回转钻机、潜水钻机、冲击钻等，其中以回转钻机应用最多。

回转钻机是由动力装置带动有钻头的钻杆转动，由钻头切削土壤。切削形成的土渣，通过泥浆循环排出桩孔。根据泥浆循环方式的不同，分为正循环回转钻机和反循环回转钻机。2.1

成孔机械及工艺2.1.1

回转钻机成孔Ⅲ混凝土灌注桩施工83正循环回转钻机成孔时泥浆由钻杆内部注入,从钻杆底部喷出，携带钻下的土渣沿孔壁向上经孔口带出并流入沉淀池，沉淀后的泥浆流入泥浆池再注入钻杆，由此进行循环。步履式正反循环冲击钻机2.1成孔机械及工艺点击动画正循环成孔84反循环回转钻机成孔时泥浆由钻杆与孔壁间的间隙流入钻孔，由砂石泵在钻杆内形成真空，使钻下的土渣由钻杆内腔吸出至地面而流向沉淀池，沉淀后再流入泥浆池。反循环工艺的泥浆上流的速度较高，排放土渣的能力强。GW-40型全液压钻机GW-35B型钻机FGZ反循环回转钻机点击动画反循环成孔2.1成孔机械及工艺852.1.2

潜水钻机成孔潜水钻机是一种旋转式钻孔机械，其动力、变速机构和钻头连在一起，加以密封，因而可以下放至孔中地下水位以下进行切削土壤成孔。用正循环工艺输入泥浆，进行护壁和将钻下的土渣排出孔外。KQ系列潜水工程钻孔机2.1成孔机械及工艺862.1.3

冲击钻成孔冲击钻主要用于在岩土层中成孔，成孔时将冲锥式钻头提升一定高度后以自由下落的冲击力来破碎岩层，然后用掏渣筒来掏取孔内的渣浆。冲击钻成孔作业冲击锥掏碴筒2.1成孔机械及工艺87点击动画冲击钻成孔2.2.1泥浆的作用泥浆具有保护孔壁、防止塌孔、排出土渣及冷却与润滑钻头的作用。钻进中，护壁泥浆与钻孔的土屑混合，边钻边排出携带土屑的泥浆；当钻孔达到规定深度后，运用泥浆循环进行孔底清渣。2.2护壁泥浆2.2.2泥浆的组成

是由高塑性粘土或膨润土和水拌合的混合物，也可掺入加重剂、分散剂、增粘剂及堵漏剂等掺合剂。泥浆一般在现场制备，有些粘性土在钻进过程中可形成适合护壁的浆液，则可利用其作为护壁泥浆，即“自造泥浆”。2泥浆护壁成孔灌注桩泥浆池882.3

施工程序及方法

2.3.1

埋设钢护筒在杂填土或松软土层中钻孔时，应在桩位处埋设钢护筒，以起定位、保护孔口、维持水头等作用。其内径应比钻头大100mm，埋入土中不少于1m。2.3.2

泥浆注入粘土中可采用清水钻进、自造泥浆护壁；砂土中钻进则应注入制备泥浆，注入泥浆密度控制在1.1左右，排出泥浆密度宜为1.2～1.4。钻进过程中，应保持护筒内泥浆水位高于地下水位。2泥浆护壁成孔灌注桩插打钢护筒89

2.3.3

第一次清孔：钻孔达到设计标高后应进行清孔。以原土造浆的钻孔可用“射水法”，即钻杆只转不进（空转），待泥浆密度降至1.1左右；注入制备泥浆的钻孔则应采用“换浆法”清孔，至换出的泥浆密度小于1.15时方为合格。

2.3.5

第二次清孔：在钢筋笼和导管安放后、水下混凝土浇灌前进行，在导管顶部安放泵及皮笼，用泵将泥浆压入导管内，再从孔底沿着导管外置换沉渣。第二次清孔标准是：孔深达到设计要求，沉渣厚度在100mm以内。2.3施工程序及方法2.3.4

吊放钢筋笼及导管90

2.3.6水下浇灌混凝土：1

安放导管2

导管就位3

料斗贮料4连续浇注5提升导管泥浆护壁成孔的缺点：施工现场环境污染严重2.3施工程序及方法912.4钻孔灌注桩常见问题的处置钻进过程中如发现排出的泥浆中不断出现气泡或泥浆液面突然下降，这表示有孔壁坍陷迹象。

预防及处理措施：护筒周围用粘土填封密实，钻进过程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比重，控制钻进速度和空转时间；孔壁坍陷时应保持孔内泥浆液位并加大泥浆比重以稳孔护壁。如孔坍陷严重，应提出钻具立即回填粘土，待孔壁稳定后再钻。2.4.1孔壁塌陷2泥浆护壁成孔灌注桩922.4.1钻孔偏斜钻进过程中钻杆不垂直、土层软硬不均或碰到孤石都会引起钻孔偏斜；预防措施是钻机安装时对导架进行水平和垂直校正，发现钻杆弯曲时应及时更换，遇软硬土层应低速钻进；出现钻杆偏斜时可提起钻头，上下反复扫钻几次。如纠正无效，应于孔中局部回填粘土至偏孔处0.5m以上，稳定后再重新钻进。2泥浆护壁成孔灌注桩回转钻机的钻头扩底灌注桩设备933

沉管灌注桩

沉管灌注桩是利用锤击打桩法或振动沉管法将带有钢筋混凝土桩靴(或活辨式桩尖)的钢桩管沉入土中，然后边拔管边灌注混凝土而成。用锤击沉桩设备沉管时称为“锤击沉管灌注桩”利用激振器的振动沉管时，称为“振动沉管灌注桩”Ⅲ混凝土灌注桩施工94立管→对准桩位套入桩靴、压入土中→检查→低锤轻击→检查有无偏移→正常施打至设计标高→第一次浇灌混凝土→边拔管、边锤击、边继续浇灌混凝土→安放钢筋笼、继续浇灌混凝土至桩顶设计标高。3.1.1

施工程序3.1锤击沉管灌注桩混凝土预制桩靴点击动画锤击沉管3沉管灌注桩953.1.2

就位用桩架吊起桩管，关闭桩尖活瓣或对准预设在桩位处的预制混凝土桩靴，套入桩靴。然后缓缓放下套管，压进土中。桩管上端扣上桩帽，检查桩管与桩锤是否在同一垂直线上，桩管偏斜不大于0.5%时，即可起锤沉管。先低锤轻击，观察如无偏移方可正常施打，直至符合设计要求的贯入度或标高。3.1.3

沉管关闭桩管活瓣桩尖桩管套入混凝土桩靴3.1锤击沉管灌注桩963.1.4

混凝土浇灌检查桩管内有无泥浆或水进入，即可灌注混凝土。第一次浇灌混凝土时桩管内应尽量灌满，拔管过程中应向桩管内继续浇灌混凝土，并使桩管内混凝土保持略高于地面。3.1.5

拔管在混凝土灌满桩管后，拔管即可进行。一边拔管、一边锤击，拔管的速度要均匀，一般土层以1m/min为宜，软弱土层以0.3～0.8m/min为宜。倒打拔管的速度，单动汽锤不得少于50次/min，自由落锤不少于40次/min。在管底未拔至桩顶设计标高时，倒打和轻击不得中断。3.1锤击沉管灌注桩97⑴跳打法

桩的中心距小于4倍桩管外径或小于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%后方可施打。

为提高桩的质量和承载能力，可采用复打来扩大灌注桩的桩径。方法是：在第一次浇筑混凝土完毕、拔出桩管，消除管外壁上的污泥和桩孔周围地面的浮土，立即在原桩位再设预制桩靴或合好S桩尖活瓣，第二次复打沉入桩管，使未凝固的混凝土向四周挤压扩大桩径，然后再浇筑第二次混凝土。⑵复打法点击动画复打法沉桩锤击沉管灌注桩的特殊施工方法有跳打法、复打法。3.1锤击沉管灌注桩3.1.6特殊施工方法983.2

振动沉管灌注桩

振动沉管采用振动锤或振动冲击锤沉管，利用桩机强迫振动频率与土的自振频率相同时产生的共振而沉管。沉桩前，将桩管下端活瓣合拢或套入桩靴，对准桩位，徐徐放下桩管压入土中，勿使偏斜，即可开动激振器沉管。桩管受振后与土体之间摩阻力减小，同时利用振动锤自重在桩管上加压，桩管即能沉入土中。振动沉管灌注桩可采用单打法、反插法和复打法施工。点击动画振动沉管灌注桩3沉管灌注桩99在沉入土中的桩管内灌满混凝土，开动激振器振动5～10s后开始拔管，边振边拔；每拔0.5～1m，停拔振动5～10s，如此反复，直到桩管全部拔出。一般土层内拔管速度宜为1.2～1.5m/min，在软弱土层中宜为0.6～0.8m/min。3.2.1单打法在桩管内灌满混凝土后，先振动再开始拔管，每次拔管高度0.5～1.0m，向下反插深度0.3～0.5m。如此反复进行，直至桩管全部拔出地面。反插法能增大桩的截面，提高桩的承载能力，适宜在较差的软土地基上应用。3.2.2反插法要求与锤击灌注桩相同。3.2.3复打法3.2振动沉管灌注桩100振动灌注桩的适用范围除与锤击灌注桩相同外,并适用于稍密及中密的碎石土地基。

沉管灌注桩的关键必须严格控制最后两个两分钟的贯入度，其值按设计要求、或试桩数据和当地施工经验确定。3.2振动沉管灌注桩1013.3沉管灌注桩常见问题的处置

⑴断桩检查：露出地面的桩体可用目测观察，桩体在地下2～3m范围内断裂，用手或脚轻摇会有浮振的感觉，深处的断桩可采用动测法检测。3.3.1断桩3沉管灌注桩

⑵防止断桩的措施：主要是控制桩的中心距大于4倍桩径,合理安排打桩施工顺序和桩架行走路线，采用跳打法和控制时间法使桩身混凝土终凝前避免振动和扰动，认真控制拔管速度。⑶断桩的处理：断桩一经发现，应将断桩拔去，清理桩孔