第三章桩基础的施工

第三节桩基拙的施工常用的施工方法有钻孔灌注法、挖孔灌注法和预制沉桩法等2桩基础工程学习重点：钢筋混凝土预制桩和混凝土灌注桩施工及质量检验标准，对泥浆护壁成孔灌注桩施工过程及方法。学习要求：了解桩基础组成及分类；掌握预制桩施工顺序确定、注意事项、质量事故产生的原因和预防措施；了解静力压桩特点和施工方法；了解泥浆护壁成孔施工过程及工艺原理；掌握沉管灌注桩、大直径人工挖孔灌注桩的施工方法，常见质量事故的预防和处理，安全施工措施；了解预制桩、灌注桩质量检验标准。

一、钻孔灌注桩的施工1、钻孔灌注桩施工应根据土质、桩径大小、入土深度和机具设备等条件选用适当的钻具和钻孔方法2、常使用的钻具有旋转钻、冲击钻和冲抓钻三种类型。3、为稳固孔壁采用孔口埋设护筒和在孔内灌人粘土泥浆，并使孔内液面高出孔外水位，以在孔内形成向外的静压力而起到护壁、固壁作用。现按施工顺序介绍其主要工序如下:(一)准备工作

1.准备场地施工前应将场地平整好，安装钻架进行钻孔。Ａ、当墩台位于无水岸滩时钻架位置处应整平夯实，清除杂物，挖换软土;Ｂ、场地有浅水时，宜采用土或草袋围堰筑岛。Ｃ、当场地为深水或陡坡时，可用木桩或钢筋混凝土桩搭设支架，安装施工平台支承钻机(架)。Ｄ、深水中在水流较平稳时，也可将施工平台架设在浮船上，就位锚固稳定后在水上钻孔。水中支架的结构强度、刚度和般只的浮力、稳定都应事前进行验算。2.埋置护筒护筒的作用是:①固定钻孔位置;②开始钻孔时对钻头起导向作用;③保护孔口防止孔口土层坍塌;④隔离孔内孔外表层水，并保持钻孔内水位高出施工水位以产生足够的静水压力稳固孔壁。护筒制作护筒制作要求坚固、耐用、不易变形、不漏水、装卸方便和能重复使用。一般用木材、薄钢板或钢筋混凝土制成，如图所示。护筒内径应比钻头直径稍大，旋转钻须增大0.1一0.2m，冲击或冲抓钻增大0.2一0.3m护筒护筒埋设可采用1、下埋式(适于旱地埋置）如图2、上埋式(适于旱地或浅水筑岛埋置）如图3、下沉埋设(适于深水埋置）如图埋置护筒时特别应注意下列几点:(1)护筒平面位置应埋设正确，偏差不大于50ｍｍ(2)护筒顶标高应高出地下水位和施工最高水位0.5一2.0m。无水地层钻孔因护壁顶部设有溢浆口，筒顶也应高出地面0.2一0.3m;(3)护筒底应低于施工最低水位(一般低于0.1一0.3m即可)。深水下沉埋设的护筒，应沿导向架借自重、射水、振动或锤击等方法将护筒下沉至稳定深度，入土深度粘性土应达到0.5一lm，砂性土则为3一4m;(4)下埋式及上埋式护筒挖坑不宜太大(一般比护筒直径大0.1一0.6m)，护筒四周应夯填密实的粘土，护筒应埋置在稳固的粘土层中，否则应换填粘土并密实，其厚度一般为0.50ｍ3.制备泥浆在钻孔过程中，孔内应保持一定稠度的泥浆，泥浆在钻孔中的作用是:1、泥浆在孔内产生较大的静水压力，可防止坍孔;2、在钻进过程中，由于钻头的活动，孔壁表面形成一层胶泥，具有护壁作用;3、护壁防止泥浆向孔外土层渗漏，将孔内外水流切断，能稳定孔内水位;4、泥浆比重大，具有挟带钻渣作用，利于钻渣的排出。调制泥浆一般比重以1.1一1.3为宜，在冲击钻进大卵石层时可用1.4以上，粘度为20s，含砂率小于3%在较好的粘性土层中钻孔，也可灌人清水，使钻孔时孔内自造泥浆，达到固壁效果。调制泥浆的粘土塑性指数不宜小于15，粒径大于0.lmm的砂粒不宜超过6%。4.安装钻机或钻架钻架是钻孔、吊放钢筋笼、灌注混凝土的支架。我国生产的定型旋转钻机和冲击钻机都附有定型钻架，其他还有木制的和钢制的四脚架(图3-14)、三脚架或人字扒杆。

钻架在钻孔过程中，成孔中心必须对准桩位中心，钻机(架)必须保持平稳，不发生位移、倾斜和沉陷钻机(架)安装就位时，应详细测量，底座应用枕木垫实塞紧，顶端应用缆风绳固定平稳，并在钻进过程中经常检查。(二)钻机1.钻孔方法和钻具(1)旋转钻进成孔方法：利用钻具的旋转切削体钻进，并在钻进的同时采用循环泥浆的方法护壁排渣，继续钻进成孔。分类：我国现用旋转钻机按泥浆循环的程序不同分为正循环与反循环两种。正循环：在钻进的同时，泥浆泵将泥浆压进泥浆笼头，通过钻杆中心从钻头喷人钻孔内，泥浆挟带钻渣沿钻孔上升，从护筒顶部排浆孔排出至沉淀池，钻渣在此沉淀而泥浆仍进人泥浆池循环使用，如图反循环与正循环程序相反泥浆用泥浆泵送至钻孔内。然后从钻头的钻杆下口吸进，过钻杆中心排出到沉淀池，泥浆沉淀后再循环使用。反循环钻机的钻进和排渣效率高但在接长钻杆时装卸较麻烦，如钻渣粒径超过钻杆内径(一般为120mm)易堵塞管路，则不宜采用。水龙头钻杆钻机回转装置泥浆泵泥浆池沉淀池泥浆循环方向钻头砂石泵钻头新泥浆流向沉淀池水龙头钻杆钻机回转装置泥浆循环方向正循环旋转机有鱼尾锥、圆柱形钻头、刺狠钻头等，

潜水电钻也采用更轻便、高效的潜水电钻，如图所示，钻孔时钻置均经密封后安装在钻头与钻杆之间。适用于较细、软的土层，如各种塑性状态的粘性土、砂土、夹少量粒径小于100-200mm的砂卵石土层，在软岩中也可使用。这种钻孔方法的深度可达100m以上。2.2.2.2成孔

(1)潜水钻机成孔

潜水钻机成孔示意图如图2.12所示。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。潜水钻机成孔排渣有正循环排渣和泵举反循环排渣两种方式，如图2.13所示。

正循环排渣法:在钻孔过程中，旋转的钻头将碎泥渣切削成浆状后，利用泥浆泵压送高压泥浆，经钻机中心管、分叉管送入到钻头底部强力喷出，与切削成浆状的碎泥渣混合，携带泥土沿孔壁向上运动，从护筒的溢流孔排出。泵举反循环排渣法:砂石泵随主机一起潜入孔内，直接将切削碎泥渣随泥浆抽排出孔外。

步履式螺旋钻机2、施工

(1)工艺顺序

平整场地，挖排水沟→定桩位→钻机对位、校垂直→开钻出土→清孔→检查垂直度及虚土情况→放钢筋骨架→浇混凝土。钻孔螺旋钻孔机成桩工艺放入钢筋骨架浇筑混凝土清孔(2)冲击钻进成孔利用钻锥(重为10一35kN)不断地提锥（每次提起4－5ｍ）、落锥反复冲击孔底土层，把土层中泥砂、石块挤向四壁或打成碎渣，钻渣悬浮于泥浆中，利用掏渣筒取出，重复上述过程冲击钻进成孔。主要采用的机具有定型的冲击式钻机(包括钻架、动力、起重装置等)、冲击钻头、转向装置和掏渣筒等冲击钻作业示意图冲击钻进成孔钻头钻头一般是整体铸钢做成的实体钻锥，钻刃为十字形采用高强度耐磨钢材做成，底刃最好不完全平直以加大单位长度上的压重，如图冲击时钻头应有足够的重量，适当的冲程和冲击频率，以使它有足够的能量将岩块打碎。冲击钻冲锥每冲击一次旋转一个角度，才能得到圆形的钻孔，在钻头和提升钢丝绳连接处应有转向装置，以保证冲锥的转动，避免了钢丝绳打结扭断掏渣筒是用以掏取孔内钻渣的工具，用厚30mm左右钢板制作冲击钻孔适用于含有漂卵石、大块石的土层及岩层，也能用于其他土层。成孔深度一般不宜大于50m。(3)冲抓钻进成孔由带离合器的卷扬机操纵，用有冲击和抓土作用的抓土瓣，通过钻架，由带离合器的卷物机操纵，靠冲锥自重冲下使抓土瓣锥尖张开插人土层，然后由卷扬机提升锥头收拢抓土瓣将土抓出弃土后继续冲抓钻进而成孔。冲抓成孔适用于较松或紧密粘性土、砂性土及夹有碎卵石的砂砾土层，成孔深度一般小于30m。钻锥常采用四瓣或六瓣冲抓锥，其构造如图，当收紧外套钢丝绳松内套钢丝绳时，内套在自重作用下相对外套下坠，便使锥瓣张开插人土中。

2.钻孔注意事项在钻孔过程中应防止坍孔、孔形扭歪或孔斜，钻孔漏水、钻杆折断，甚至把钻头埋住或掉进孔内等事故，因此钻孔时应注意下列各点:(1)钻孔过程中，始终要保持孔内外既定的水位差和泥浆浓度，以起到护壁固壁作用，防止坍孔。钻孔注意事项若发现有漏水(漏浆)现象，应找原因及时处理。如为护筒本身漏水或因护筒埋置太浅而发生漏水，应堵塞漏洞或用粘土在护壁周围夯实加固，或重埋护筒;若因孔壁土质松散，泥浆加固孔壁作用较差，应在孔内重新回填粘土，待沉淀后再钻进，以加强泥浆护壁。钻孔注意事项(2)在钻孔过程中，应根据土质等情况控制钻进速度、调整泥浆稠度，以防止坍孔及钻孔偏斜、卡钻和旋转钻机负荷超载等情况发生。(3)钻孔宜一气呵成，不宜中途停钻以避免坍孔，若坍孔严重应回填重钻。(4)钻孔过程中应加强对桩位、成孔情况的检查工作。终孔时应对桩位、孔径、形状、深度、倾斜度及孔底土质等情况进行检验，合格后立即清孔、吊放钢筋笼，灌注混凝土。

(三)清孔及吊装钢筋笼骨架清孔目的:是除去孔底沉淀的钻渣和泥浆,以保证灌注的钢筋混凝土质量，保证桩的承载力。1.抽浆清孔1.抽浆清孔方法：用空气吸泥机吸出含钻渣的泥浆而达到清孔。由风管将压缩空气输进排泥管，使泥浆形成密度较小的泥浆空气混合物，在水柱压力下沿排泥管向外排出泥浆和孔底沉渣，同时用水泵向孔内注水，保持水位不变直至喷出清水或沉渣厚度达到设计要求为止，适用：孔壁不易坍塌的各种钻孔方法的柱桩和摩擦桩。如图用掏渣筒或大锅锥掏清孔内粗粒钻渣，适用于冲抓、冲击、简便旋转成孔的摩擦桩。2.换浆清孔正、反循环旋转钻机可在钻孔完成后（提起10－20ｃｍ）不停钻、不进尺，继续循环换浆清渣（约需要4－8小时）直至达到清理泥浆的要求，适用于各类土层的摩擦桩。钢筋应按设计要求预先焊成钢筋骨架（约6ｍ），整体或分段就位吊人钻孔。钢筋骨架达到设计标高后，即将骨架牢固定位于孔口，立即灌注混凝土。2.2.2.3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，气压为0.5MPa，使管内形成强大高压气流向上涌，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。

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。

成孔质量检查及要求(1)桩的桩位偏差必须符合表2.6的规定，桩顶标高至少要比设计标高高出0.5m。

(2)灌注桩成孔深度的控制要求锤击套管成孔，桩尖位于坚硬、硬塑粘性土、碎石土、中密以上的砂土、风化岩土层时，应达到设计规定的贯入度；桩尖位于其他软土层时，桩尖应达到设计规定的标高。泥浆护壁成孔、应达到设计规定的深度。灌注桩的沉渣厚度：当以摩擦力为主时，不得大于150mm；当以端承力为主时不得大于50mm。

表2.6灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差

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桩基础的中间桩

1泥浆护壁灌注桩

D≤1000mm±50<1D/6，且不大于100D/4，且不大于150D>1000mm±50100+0.01H150+0.01H2套管成孔灌注桩

D≤500mm-20<170150D>500mm1001503人工挖孔桩

混凝土护壁

+50<0.550150钢套管护壁

+50<1100200测绳和测深锤直接测定

3.在混凝土浇注过程中，为了随时掌握钻孔内混凝土顶面的实际高度，可用测绳和测深锤直接测定。测深锤一般用锥形锤，锤底直径15cm左右，高20cm，质量为5kg，外壳可用钢板焊制，内装铁砂配重后密封，如图3-26所示。为保证灌注桩成桩后的质量，现在可用超声波法等进行无损检测。钢筋骨架钢筋骨架吊放前应检查孔底深度是否符合设计要求;孔壁有无妨碍骨架吊放和正确就位的情况。钢筋骨架吊装可利用钻架或另立扒杆进行吊放时应避免骨架碰撞孔壁，并保证骨架外混凝土保护层厚度，应随时校正骨架位置。

钢筋笼主筋的保护层允许偏差：水下灌注混凝土桩为±20mm；非水下灌注混凝土桩为±10mm。

钢筋笼制作、运输、安装过程中，应采取措施防止变形，并应有保护层垫块(或垫管、垫板)。吊放入孔时，应避免碰撞孔壁。灌注混凝土时，应采取措施固定钢筋笼的位置。

表2.7混凝土灌注桩钢筋笼质量检验标准

项序检查项目允许偏差或允许值(mm)检查方法主控项目1主筋间距±10用钢尺量2长度±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±20用钢尺量3直径±2用钢尺量

(四)灌注水下混凝土目前我国多采用直升导管法灌注水下混凝土。

1.灌注方法及有关器具导管法的施工过程如图所示。将导管居中插人到离孔底0.30一0.40m(不能插人孔底沉积的泥浆中)，导管上口接漏斗，在接口处设隔水栓，以隔绝混凝土与导管内水的接触。在漏斗中贮备足够数量的混凝土后，放开隔水栓，贮备的混凝土连同隔水栓向孔底猛落，这时孔内水位骤涨外溢，说明混凝土已灌人孔内。若落下有足够数量的混凝土则将导管内水全部压出，并使导管下口埋人孔内混凝土内1--1.5m深，保证钻孔内的水不可能重新流人导管。图3-24灌注水下混凝土2.对混凝土材料的要求Ａ：为了保证水下灌注混凝土的质量，混凝土的配合比按设计强度的混凝土标号提高20%进行设计;Ｂ：混凝土应有必要的流动性，以坍落度表示，宜在180-220mm范围内;Ｃ：每立方米混凝土用量不少于350kg，水灰比宜用0.5一0.6,并可适当提高含砂率(宜采用40%一50%)使混凝土有较好的和易性;Ｄ：为防卡管，石料适宜粒径为5--30mm，最大粒径不应超过40mm。随着混凝土不断通过漏斗、导管灌人钻孔，钻孔内初期灌注的混凝土及其上面的水或泥浆不断被顶托升高，相应地不断提升导管和拆除导管这时应保持导管的埋人深度为2一4m，最大不宜大于4m，拆除导管时间不超过5min，直至钻孔灌注混凝土完毕。导管是内径0.20---0.40m的钢管，壁厚3---4mm，每节长度为1--2m，最下面一节导管应较长，一般为3--4m。导管两端用法兰盘及螺栓连接，并垫橡皮圈以保证接头不漏水，如图3-25,导管内壁应光滑，内径大小一致，连接牢固，在压力下不漏水隔水栓隔水栓过去常用直径较导管内径小20一30mm的木球、混凝土球、砂袋等，以粗铁丝悬挂在导管上口或近水面处，木球隔水栓如图3-25所示。要求能在管内滑动自如不至卡管，现在也有在漏斗与导管接头处设置活门或铁抽饭等。首批灌注桩的混凝土数量计算为了首批灌注桩的混凝土数量能保证将导管内水全部压出并满足导管初次埋人深度的需要，应计算漏斗应有的最小容量从而确定漏斗的尺寸大小。漏斗和贮料槽最小容量(m3)漏斗顶端应比桩顶(桩顶在水面以下时应比水面)高出至少3m,以保证灌注混凝土最后阶段时，管内混凝土重能满足顶托管外混凝土及其上水压或泥浆重量的需要。式中:H—导管初次埋深加开始时导管底离孔底的间距(m);ｈ：孔内混凝土高度达h时，导管内混凝土柱为与导管外水压平衡所需要高度(m)4、灌注水下混凝土注意事项灌注水下混凝土是钻孔灌注桩施工最后一道带有关键性的工序，其施工质量将严重影响桩的质量，施工中应注意以下几点:

(1)混凝土拌和必须均匀，尽可能缩短运输距离和减小颠簸，防止混凝土离析而发生卡管事故;(2)灌注混凝土必须连续作业，一气呵成，避免任何原因的中断灌注，因此混凝土的搅拌和运输设备应满足连续作业的要求，孔内混凝土上升到接近钢筋笼架底处时应防止钢筋笼架被混凝土顶起;灌注水下混凝土注意事项(3)在灌注过程中，要随时测量和记录孔内混凝土灌注标高和导管入孔长度，以控制和保证导管埋人孔内混凝土有适当的深度，防止导管提升过猛管底提离混凝土面或埋人过浅，而使导管内进水造成断桩夹泥;也要防止导管埋人过深，而造成导管内混凝土压不出或导管被混凝土埋住而不能提升，导致中止浇灌而断桩;(4)灌注的桩顶标高应比设计值预加一定的高度，此范围内的浮浆和混凝土应凿除，以确保桩顶混凝土的质量，预加高度一般为0.5m，深桩应酌情增加。桩身混凝土达到设计强度要求后，按规定检查后方可灌注系梁、盖梁或承台。2.2.5.3混凝土搅拌与灌注(1)

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。(2)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。(3)灌注后，桩顶应高出设计标高0.50m。灌注桩的实际浇筑混凝土量不得小于计算体积。(4)浇筑混凝土时，同一配比的试块，每班不得少于1组；泥浆护壁成孔的灌注桩，每根不得少于1组。(5)混凝土灌注桩的质量检验标准应符合表2.7、表2.8的规定。

表2.8混凝土灌注桩质量检验标准

项序检查项目允许偏差或允许值(mm)检查方法单位数值主控项目1桩位见表2.6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。按基桩检测技术规范4混凝土强度设计要求试件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2.6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2.6井径仪或超声波检测，干施工时用钢尺量，人工挖孔桩不包括内衬厚度项序检查项目允许偏差或允许值(mm)检查方法单位数值一般项目3泥浆面标高(高于地下水位)M0.5~1.0目测4沉渣厚度：端承桩摩擦桩mmmm≤50≤150用沉渣仪或重锤测量5混凝土坍落度：水下灌注干施工mmmm160~22070~100坍落度仪6钢筋笼安装深度mm±100用钢尺量7混凝土充盈系数>1检查每根桩的实际灌注量8桩顶标高mm+30-50水准仪，需扣除桩顶浮浆层及劣质桩体二、挖孔灌注桩的施工适用：无水或少水的较密实的各类土层中，桩的直径(或边长)不宜小于1.4m，孔深一般不宜超过20m。施工：在保证安全的前提下不间断地快速进行。每一桩孔开挖、提升出土、排水、支撑、立模板、吊装钢筋骨架、灌注混凝土等作业都应事先准备好，紧密配合。2.2.4人工挖孔大直径灌注桩大直径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。大直径扩底桩护壁构造示意(一)开挖桩孔

1、一般采用人工开挖，开挖之前应清除现场四周及山坡上悬石、浮土等，排除一切不安全的因素，做好孔口四周临时围护和排水设备。2、孔口应采取措施防止土石掉人孔内，并安排好排土提升设备(卷扬机或木绞车等)，布置好弃土通道，必要时孔口应搭雨棚。开挖桩孔

3、挖孔过程中要随时检查桩孔尺寸和平面位置，防止误差。注意施工安全，下孔人员必须配带安全帽和安全绳，提取土渣的机具必须经常检查。4、孔深超过10m时，应经常检查孔内二氧化碳浓度，如超过0.3%应增加通风措施。5、孔内如用爆破施工，采用浅眼爆破法，且在炮眼附近要加强支护，以防止震坍孔壁。6、桩孔较深时，应采用电引爆，爆破后应通风排烟，经检查孔内无毒后施工人员方可下孔继续开挖。(二)护壁和支撑挖孔桩开挖过程中，开挖和护壁两个工序，必须连续作业，以确保孔壁不坍。应根据地质、水文条件、材料来源等情况因地制宜选择支撑及护壁方法。选择支撑及护壁方法。桩孔较深，土质较差，出水量较大或遇流砂等情况时，宜采用就地灌注混凝土护壁，如图3-27a),每下挖1－2m灌注一次，随挖随支。护壁厚度一般采用0.15－0.20m,混凝土为C15－C20，必要时可配置少量的钢筋，也可采用下沉预制钢筋混凝土圆管护壁。如土质较松散而渗水量不大时，可考虑用木料作框架式支撑或在木框架后面铺架木板作支撑，如图3-27b)。木框架或木框架与木板间应用扒钉钉牢，木板后面也应与土面塞紧。人工挖掘成孔护壁方法施工

(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。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50mm，桩的垂直度偏差不得超过0.5%，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。认真清除孔底浮渣余土，排净积水，浇筑过程中防止地下水流入。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。

(三)排水孔内如渗水量不大，可采用人工排水(手摇木绞车或小卷扬机配合提升);渗水量较大，可用高扬程抽水机或将抽水机吊人孔内抽水。若同一墩台有几个桩孔同时施工，可以安排一孔超前开挖，使地下水集中在一孔排除。(四)吊装钢筋骨架及灌注桩身混凝土

1、孔挖到设计深度后，应检查和处理孔底、孔壁。

2、清除孔壁及孔底浮土，孔底必须平整，符合设计条件及尺寸，以保证桩身混凝土与孔壁及孔底密贴，受力均匀。

3、吊装钢筋骨架及灌注水下混凝土的有关方法及注意事项与钻孔灌注桩基本相同。

4、挖孔桩在挖孔过深(超过15一20m)，或孔壁土质易于坍塌，或渗水量较大的情况下，应慎重考虑，避免不安全事故发生。二、墩基础（即大直径扩底灌注桩）

直径>0.8m。（桩径2.5m、底径5m、承千吨）方法：1)人挖人扩桩；

2)机钻人扩桩,干法；

3)机钻机扩桩,湿法。要求：防塌壁；须降水、通风、通讯、照明。设备：1)风镐、八字护壁；2)钻扩机。施工工艺：护壁挖孔→扩底→放入钢筋笼→浇筑混凝土墩身施工示意图预制桩沉桩方法：锤击法：以桩锤的冲击力将桩打入软土。振动法：以振动桩机带桩振动，减少土与桩间摩阻，沉拔快，适砂土。水冲法：高压射水（桩侧或桩内）冲孔下沉，留1～2m打入或振入。适坚硬土、砂石层。钻孔锤击法：钻孔（留1～2m）、注浆护壁、提钻、插桩、锤击。用于坚硬土层。静力压桩法：80～120t压桩机，适软弱土层。活动压梁油压表桩帽上段桩上段桩锚筋下段桩加压重物底盘轨道导笼口操作平台卷扬机加压钢丝绳滑轮组桩架导向笼静力压桩机构造原理图全液压式静力压桩机压桩示意图1－1三、预制沉桩的施工

(一)桩的预制钢筋混凝土预制桩分实心桩和空心管桩两种。钢筋混凝土空心管桩制作工艺较复杂，一般采用离心成型法在预制厂制造。实心桩可在预制厂制造，但当工地附近没有预制厂时，从远处工厂将桩运往工地往往不经济，宜在工地选择合适的场地进行预制。表2.1预制桩钢筋骨架质量检验标准

项序检查项目允许偏差或允许值(mm)检查方法主控项目1主筋距桩顶距离±5用钢尺量2多节桩锚固钢筋位置±5用钢尺量3多节桩预埋铁件±3用钢尺量4主筋保护层厚度±5用钢尺量一般项目1主筋间距±5用钢尺量2桩尖中心线10用钢尺量3箍筋间距±20用钢尺量4桩顶钢筋网片±10用钢尺量5多节桩锚固钢筋长度±10用钢尺量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。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。钢筋混凝土预制桩质量检验标准应符合表2.2规定。

项序检查项目允许偏差或允许值(mm)检查方法单位数值主控项目1桩体质量检验按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范2桩位偏差见本表用钢尺量3承载力按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范一般项目1砂、石、水泥、钢材等原材料(现场预制时)符合设计要求查出厂质保文件或抽样送检2混凝土配合比及强度(现场预制时)符合设计要求检查称量及查试块记录3成品桩外形表面平整、颜色均匀、掉角深度＜10mm，蜂窝面积小于总面积0.5%直观表2.2钢筋混凝土预制桩的质量检验标准

项序检查项目允许偏差或允许值(mm)检查方法单位数值一般项目4成品桩裂缝(收缩裂缝或起吊、装、堆放引起的裂缝)深度＜20mm，宽度＜0.25mm，横向裂缝不超过边长的一半

裂缝测定仪，该基在地下水有侵蚀地区及锤击数超过500击的长桩不适用

5成品桩尺寸：横截面边长桩顶对角线差桩尖中心线桩身弯曲矢高桩顶平整度

mmmmmmmm±5<10<10<L/1000<2用钢尺量

用钢尺量

用钢尺量,L为桩长用钢尺量

用钢尺量

6电焊接桩：焊缝质量电焊结束后停歇时间上下节点平面偏差节点弯曲矢高

minmm>1.0<10<L/1000秒表测定用钢尺量用钢尺量7硫磺胶泥接桩：胶泥浇筑时间浇筑后停歇时间

minmin<2>7秒表测定秒表测定8桩顶标高

mm±50水准仪9停锤标准

设计要求现场实测或查沉桩记录选择合适的场地进行预制，要注意①场地布置要紧凑，尽量靠近打桩地点，但地势要考虑到防止被洪水所淹;②地基要平整密实，并应铺设混凝土地坪或专设桩台;③制桩材料的进场路线与成桩运往打桩地点的路线，不应互受干扰。预制桩的混凝土必须连续一次浇制完成，宜用机械搅拌和振捣，以确保桩的质量。桩上应标明编号，制作日期，并填写制桩记录。桩的混凝土强度必须大于设计强度的70%时，方可吊运;达到设计标号时方可使用。

钢筋混凝土打入桩的施工一、预制桩的制作、运输和堆放1．制作――应由工厂加工，保证质量要点：叠制≯4层，上下隔离，下层30％再上层；钢筋接长用对焊，接头错开；混凝土由顶至尖连续浇筑，注意养护与保护；预应力管桩离心成型，直径400～500，壁厚80～100，节长8～10m，C60。2、运输

－－防止损坏(1)混凝土强度：

起吊移位――≮70％设计强度

运输、起吊就位――≮100％设计强度一点吊――距顶0.31L(L=5~10m)，

距顶0.29L（L＝11～16m）；

两点吊――距顶、距尖0.207L；(3)吊、运平稳，避免损坏。+M－M(2)合理吊点：（正负弯矩值相等则均小）3．堆放高度不超过四层；地面坚实、平整，垫长枕木；支承点在吊点位置，垫木上下对齐。(二)桩的吊运预制的钢筋混凝土桩由预制场地吊运到桩架内，在起吊、运输、堆放时，都应该按照设计计算的吊点位置起吊(一般吊点应在桩内预埋直径20一25mm的钢筋吊环，或以油漆在桩身标明)，否则桩身受力情况与计算不符，可能引起桩身混凝土开裂。预制钢筋混凝土桩主筋是沿桩长按设计内力配置的，吊运时吊点位置，常根据吊点处由桩重产生的负弯矩与吊点间由桩重产生的正弯矩相等原则确定，这样较为经济。图3-28吊点布置(三)预制桩的施工方法

1.打人法

打人法是靠桩锤的冲击能量将桩打人土中，因此桩径不能太大(在一般土质中桩径不大于0.6m)，桩的人土深度也不宜太深(在一般土质中不超过40m)，否则打桩设备要求较高，而打桩效率很差。打人桩所用的基桩主要为预制的钢筋混凝土桩或预应力混凝土桩。打人桩常用的设备是桩锤和桩架。此外，还有射水装置、桩帽和送桩等辅助设备。1)桩锤常用的桩锤有坠锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油锤及液压汽垫锤等儿种。锤击法是一种较为优越的施工方法，但因噪音高故在市区内难以采用，防音罩是为了防止噪音，用它将整个柴油锤包裹起来，可达到防止噪音扩散和油烟发散的目的。打人桩施工时，应适当选择桩锤重量，桩锤过轻桩难以打下，效率太低，还可能将桩头打坏，所以一般认为应重锤轻打，但桩锤过重，则各机具、动力设备都需加大，不经济。锤重与桩重比值二、打桩设备：1、桩锤——落锤：构简、使便、锤高可调；效率低，桩损大。锤重0.5～1.5t，动力卷扬机、人。柴油锤：(导杆式、筒式)

构简、使便、自供能源、适于中型桩；锤重0.12～6.0t；不适过软过硬土、噪音大、污染，40～80次/分。蒸汽锤：单动－升耗能、自重降，力大慢1.5～15t，25～30次/分；双动式－双向耗能，效率高，0.6～6t；100～200次/分；可打可拔。液压锤：无噪、无污、频率高，复杂、价高。油气二压施力长，贯入度大。

单动汽锤工作原理图双动汽锤工作原理图导杆式柴油锤工作原理图筒式柴油锤工作原理图2、桩架作用：支撑锤桩吊桩就位打桩导向类型（常用）：多功能桩架：机动适应性好；大而装拆运麻烦。履带式桩架：移动方便，适用范围广。 步履式桩架：移动方便，稳定性好,适应性强。履带式桩架多功能桩架3、桩锤选择：（宜重锤低击）类型选择：型号选择：

1）依单桩设计荷载计算冲击能E；

E≥0.025P2）依E及资料初选桩锤重量；

3）验算适用系数K：

K＝[（锤总重M+桩重C

）/E选

]；

（≤5，3.5，2）

4)验算合宜系数：M/C＝1～2三、打桩施工1、准备工作（1）场地准备：清除地上、地下障碍物，平整、压实场地，设置排水沟；（2）放轴线、定桩位、设置水准点（≮2个）；（3）确定打桩顺序：（4）进行打桩试验：≮2根，检验工艺、设备是否符合要求。打桩顺序：1)当桩中心距<4倍桩径时，可：①自中间向四周环绕或放射打；②由中心向两侧对称打；③分段对称打；2)当桩中心距4倍桩径时，可按施工方便顺序打；3)当桩的规格不同时，先大后小，先长后短；4)当桩尖设计标高不同时，先深后浅。避免

入土深度不一，导致不均匀沉降；难打易碎；邻桩移位倾斜。2、打桩工艺：工艺顺序：设置标尺→桩架就位→吊桩就位→扣桩帽、落锤、脱吊钩→低锤轻打→正式打（接桩，截桩，静、动载试验，承台施工）。要点：采用重锤低击，开始要轻打；注意贯入度变化，做好打桩记录（编号、每米锤击数、桩顶标高、最后贯入度…）；如遇异常情况（贯入度剧变；桩身突然倾斜、位移、回弹；桩身严重裂缝或桩顶破碎），暂停施打，与有关单位研究处理。（二）沉桩前的准备工作1．清除地上、地下障碍物，对场地进行平整并做好排水工作。2．放出桩的基准线并定出桩位，在不受打桩影响的适当位置设置水准点，3．接通现场的水、电管线，准备好施工机具；做好对桩的质量检验。4．进行打桩试验，以便检验设备和工艺是否符合要求。5确定打桩顺序打桩顺序一般分为：逐排打、自边缘向中央打、自中央向边缘打和分段打等四种（三）打入桩的施工工艺1．桩机就位2．吊桩3．打桩4．接桩5．送桩6．截桩：3、质量要求：1）满足承载力要求：端承桩－控制最后贯入度为主(参考标高)

摩擦桩－控制沉桩标高为主(参考最后贯入度)2）偏差:

桩位偏差：排桩―偏轴≯100，顺轴≯150mm；

群桩－

≯

1/3桩径或边长；垂直偏差

≯

1%;3）桩不受损：桩顶、桩身不打坏，桩顶下1/3桩长内无水平裂缝。打桩质量要求和测量记录(1)打桩质量要求端承桩最后贯入度不大于设计规定贯入度数值时，桩端设计标高可作参考；摩擦桩端标高达到设计规定的标高范围时，贯入度可作参考。打(压)入桩(预制混凝土方桩、先张法预应力管桩、钢桩)的桩位偏差，必须符合表2.4的规定。桩的承载力检验

表2.4预制桩(钢桩)桩位的允许偏差

项项目允许偏差(mm)1盖有基础梁的桩：

(1)垂直基础梁的中心线

(2)沿基础梁的中心线

100+0.01H150+0.01H2桩数为1～3根桩基中的桩

1003桩数为4～16根桩基中的桩

1/2桩径或边长

4桩数大于16根桩基中的桩：

(1)最外边的桩

(2)中间桩1/3桩径或边长

1/2桩径或边长(2)混凝土预制桩施工记录

打桩工程是隐蔽工程，施工中应做好每根桩的观测和记录，这是工程验收时检验质量的依据。各项观测数据应记入混凝土预制桩施工记录，见表2.5所示。表2.5混凝土预制桩施工记录

打桩施工常见问题的分析在打桩施工过程中会遇见各种各样的问题，例如桩顶破碎，桩身断裂，桩身位移、扭转、倾斜，桩锤跳跃，桩身严重回弹等。发生这些问题的原因有钢筋混凝土预制桩制作质量、沉桩操作工艺和复杂土层等三个方面的原因。工程及施工验收规范规定，打桩过程中如遇到上述问题，都应立即暂停打桩，施工单位应与勘察、设计单位共同研究，查明原因，提出明确的处理意见，采取相应的技术措施后，方可继续施工。

(1)桩顶破碎打桩时，桩顶直接受到桩锤的冲击而产生很高的局部应力，如果桩顶钢筋网片配置不当、混凝土保护层过厚、桩顶平面与桩的中心轴线不垂直及桩顶不平整等制作质量问题都会引起桩顶破碎。在沉桩工艺方面，若桩垫材料选择不当、厚度不足，桩锤施打偏心或施打落距过大等也会引起桩顶破碎。(2)桩身被打断制作时，桩身有较大的弯曲凸肚，局部混凝土强度不足，在沉桩时桩尖遇到硬土层或孤石等障碍物，增大落距，反复过度冲击等都可能引起桩身断裂。(3)桩身位移、扭转或倾斜桩尖四棱锥制作偏差大，桩尖与桩中心线不重合的制作原因，桩架倾斜，桩身与桩帽、桩锤不在同一垂线上的施工操作原因以及桩尖遇孤石等都会引起桩身位移、扭转或倾斜。(4)桩锤回跃，桩身回弹严重选择桩锤较轻，能引起较大的桩锤回跃；桩尖遇到坚硬的障碍物时，桩身则严重回弹。

打桩过程中的注意事项桩机就位后，桩架应垂直平稳，桩帽与桩顶应锁紧牢靠，连接成整体。打桩时，应密切观察桩身下沉贯入度的变化情况。在正常情况下，沉桩应连续施工，打入土的速度应均匀，应避免因间歇时间过长，土的固结作用而使桩难以下沉。

打桩时振动大，对土体有挤压作用，可能影响周围建筑物、道路及地下管线的安全和正常使用，施工过程中要有专人巡视检查，及时发现和处理有关问题。

严禁非施工人员进入打桩现场；对桩机的正常运行、桩架的稳定经常进行检查，严格按操作规程进行施工，确保安全。

桩头的处理

在打完各种预制桩开挖基坑时，按设计要求的桩顶标高将桩头多余的部分截去。截桩头时不能破坏桩身，要保证桩身的主筋伸入承台，长度应符合设计要求。当桩顶标高在设计标高以下时，在桩位上挖成喇叭口，凿掉桩头混凝土，剥出主筋并焊接接长至设计要求长度，与承台钢筋绑扎在一起，用桩身同强度等级的混凝土与承台一起浇筑接长桩身。二、沉管灌注桩1.特点：能在土质差，地下水位很高时施工。2.施工方法：锤击沉入钢管法振动沉入钢管法3.工艺顺序：

桩靴、钢管就位→沉管→检查管内有无砂、水→放入钢筋骨架→浇灌混凝土、提管。4.要点：

防止钢管内进入泥浆、水；灌满混凝土后再随拔管、随灌、并轻打或振动；防止缩径、断桩及吊脚桩。2.2.3.1锤击沉管灌注桩

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，其施工过程见图2.20所示。就位沉入浇筑成型边拔边浇放入钢筋笼继续浇筑钢筋混凝土桩尖钢管活瓣桩尖在沉管灌注桩施工过程中，对土体有挤密作用和振动影响，施工中应结合现场施工条件，考虑成孔的顺序。间隔一个或两个桩位成孔；在邻桩混凝土初凝前或终凝后成孔；一个承台下桩数在5根以上者，中间的桩先成孔，外围的桩后成孔。

提高桩承载力的方法锤击沉管灌注桩：单打法——单打法(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。复打法——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。单振法——灌满混凝土后，每原位振动5～10s，再上拔0.5～1m。复振法——同复打法；反插法——单振法拔管时，每上拔0.5～1m，向下反插0.3～0.5m。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。2.2.3.3沉管灌注桩容易出现的质量问题及处理方法

(1)颈缩颈缩：指桩身的局部直径小于设计要求的现象。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。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。(2)断桩断桩：指桩身局部分离或断裂，更为严重的是一段桩没有混凝土。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。采用跳打法或等已成型的桩混凝土达到60%设计强度后，再进行下根桩的施工。(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)混凝土灌注过量:

如果灌桩时混凝土用量比正常情况下大1倍以上，这可能是由于孔底有洞穴，或者在饱和淤泥中施工时，土体受到扰动，强度大大降低，在混凝土侧压力作用下，桩身扩大而混凝土用量增大所造成的。施工前应详细了解现场地质情况，对于在饱和淤泥软土中采用沉管灌注桩时，应先打试桩。若发现混凝土用量过大时，应与设计单位联系，改用其他桩型。

2.1.4静力压桩

静力压桩是利用无噪声、无振动的静压力将桩压入土中，常用于土质均匀的软土地基的沉桩施工。静力压桩(图2.8)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。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(图2.9)、法兰螺栓连接法、硫磺浆锚法(图2.10)。

（一）静力压桩的施工工艺施工程序为：测量定位→压桩机就位→吊桩、插桩→桩身对中调直→静压沉桩→接桩→再静压沉桩→送桩→终止压桩→截桩。（二）施工注意事项1．压桩施工时应随时注意使桩保持轴心受压，接桩时也应保证上下接桩的轴线一致，并使接桩时间尽可能地缩短，否则，间歇时间过长会由于土体固结导致发生压不下去的事故。2．当桩接近设计标高时，不可过早停压，否则，在补压时也会发生压不下去或压入过少的现象。3．压桩过程中，当桩尖碰到夹砂层时，压桩阻力可能突然增大，可采取停车再开。忽停忽开的办法，使桩有可能缓慢下沉穿过砂层。如果工程中有少量桩确实不能压至设计标高而相差不多时，可以采取截桩的办法。三、爆扩灌注桩步骤：成孔→放炸药→灌砂及压爆混凝土→引爆成扩大头→检查→置筋→灌筑混凝土。炸药用量：依扩大头径及土质而定，可用计算、试验、查表三法。内容：爆桩孔爆扩