变截面及异形灌注桩

第五节变截面及异形灌注桩1钻孔扩底桩概述钻孔扩底桩是在用各种回转钻机正常成孔后，用专门的扩底钻头将其底部扩大，然后下设钢筋笼、浇筑混凝土所形成的灌注桩。钻孔扩底桩的上部呈圆柱形，底部呈圆台形。在桩基设计中，为了增加单桩的桩端承载力，采用扩底桩是一种经济有效的方法。钻孔扩底灌注桩的扩底方法可分为正循环钻扩底法、反循环钻孔扩底法和螺旋钻孔扩底法三种。反循环钻孔扩底法适用于可塑至硬塑状态的粘性土、粉土、中密至密实砂土和碎石土层；螺旋钻孔扩底法适用于地下水位以上的一般粘性土、红粘土、粉土、湿陷性黄土和密实的砂土层。正循环钻孔时的泥浆上返流速较小，故只适合在细颗粒地层中扩孔，且扩孔直径较小。装有硬质合金滚刀的扩孔钻头也可在基岩中扩孔（见图8-5-4）。扩底直径为桩径的1.5〜3.0倍，最大扩底直径为4m。桩底扩大头的边坡线与垂直线间的夹角一般不大于14°,即边坡坡度不小于4：1。钻孔扩底桩施工具有以下特点：①只有在稳定地层才能进行扩底；②可以进行单节扩底和多节扩底；③必须使用专门的扩底钻头；④一般钻孔深度较浅。设备和机具钻机扩底方法依赖于回转钻进方法，故其使用的钻机与前述回转钻进所用的钻机相同。当采用液压扩孔钻头时，需要增加配套的液压系统。扩底钻头目前国内外扩底钻头的类型较多；按扩底刀具的驱动力不同，可分为自重式、油压下开式、滑降式、推出式式、水压式三大类；按扩底刀具的开闭方式不同，有上开式、等类型（见图8-5-1）。下开式、滑降式、推出式(c)(a)(b)开闭(d)图(c)(a)(b)开闭(d)图8-5-1扩底钻头开闭方式示意图（a）上开式；（b）下开式；（c）滑降式；（d）推出式（1）自重式扩底钻头自重式扩底钻头由导向套、导向轴、上盘、下盘、限位盘、翼片、连杆、销轴等部83

件组成；导向套与钻杆相连，连杆和扩孔翼片分别与导向套和导向轴铰接；导向轴可在导向套内上下滑动，从而带动扩孔翼片横向伸缩（见图8-5-2）。扩孔钻头下降时，导向轴和下盘在自重作用下下移，翼片收拢；下盘接触孔底后，钻杆在重力作用下向下推压导向套，从而迫使翼片张开。边张开翼片边旋转即可实现扩孔。提升钻具时，在下盘自重作用下翼片又可自动收回。这类扩孔钻头结构简单，操作方便，但只能用于孔底扩孔，不能进行多节扩孔，且遇阻、遇图8-5-2自重式扩孔钻头图8-5-3图8-5-2自重式扩孔钻头图8-5-3油压式扩孔钻头（2）油压式扩底钻头油压式扩底钻头由中心管、双向油缸、翼板、连杆等部件组成。它靠油压千斤顶活塞杆的伸缩带动扩孔刀具张开或收拢。这类扩孔钻头的精度高，可施工多节扩底桩；但结构复杂，加工困难，成本较高（见图8-5-3）。（3）水压式扩底钻头水压式扩底钻头的结构与油压式扩底钻头相似，它是靠钻孔冲洗液的压力推动活塞下移来实现扩孔刀具的张开；扩孔完毕后靠弹簧的拉力收拢扩刀。图8-5-4基岩扩底滚刀钻头1.3扩底施工要点图8-5-4基岩扩底滚刀钻头1.3.1正、反循环钻孔桩扩底（1）扩底钻头的最大扩孔直径应与设计扩底直径一致。当采用自重式扩底钻头时，翼片张开后的高度和坡度还必须与设计扩底形状一致。（2）下扩底钻头之前应检查扩底钻头翼板的张开和收拢是否灵活。（3）扩底钻头下到孔底后，应先保持空转不进尺，然后逐渐张开扩刀切土扩底。（4）扩底速度不宜过快，并注意控制钻机扭矩在钻头强度允许的范围内。（5）扩底时应保持泥浆循环，并适当调高泥浆的密度和粘度，泥浆流量应与排渣量相适应，正循环排渣流量不宜小于120m3/h；扩底转速一般为10r/min〜20r/min。（6）扩底完毕后，应继续空转和循环泥浆一段时间，以清除孔底沉渣。（7）粘土、粉土、碎石层扩孔可采用一般刮刀扩孔钻头，卵石和岩石地层应采用84

滚刀扩孔钻头扩孔。1.3.2螺旋钻孔桩扩底（1）螺旋钻孔扩底桩由桩身、扩大头和桩根组成，如图8-5-5所示。由于螺旋钻孔是干作业，扩孔时的钻渣不能及时排出，故必须在钻孔底部留出一段暂存扩孔钻渣的空间，不能将扩大头置于桩的最底端。（2）用螺旋钻具钻完桩孔后，提出螺旋钻具，将扩底工具下至设计深度的持力层中进行扩底，形成扩大头空腔，扩底时切下的渣土集中到下部的桩根空腔内。（3）再把带有取土装置的螺旋钻具下到桩根部位旋转，将集中在此处的渣土取出，清底后再钻深100mm，桩根应不留虚土。（4）扩底应分次进行，每次剥土量应根据桩根空腔体积确定，满腔后将扩底工具提出，再下螺旋钻具取土。（5）扩底位置和形状，应在钻机设专门标志线进行检查。（6）遇漂石应暂停扩底，待用其他方法取出漂石后图8-5-5螺旋钻孔扩底桩构造图8-5-5螺旋钻孔扩底桩构造2钻孔挤扩桩基本原理钻孔挤扩桩也称多分支承力盘灌注桩，简称DX桩。它是在普通钻孔灌注桩基础上发展起来的一种新型变截面桩。钻孔挤扩桩是在钻（冲）孔完成后，向孔内下入专用的挤压扩孔装置，通过地面液压站控制该装置扩张和收缩，在孔壁的不同深度和部位挤压出多个三角形岔腔和（或）环状沟槽，然后放入钢筋笼、灌注混凝土形成的一种在桩身上带有多个分支和多个承力盘的“狼牙棒”形灌注桩。这种桩由桩身、分支、承力盘组成，并共同承载（见图8-5-6）。挤扩桩的特点（1）单桩承载力高。挤扩桩的单桩承载力由桩身承载力和多个分支、承力盘承载力组成，与圆柱形灌注桩相比，承载面积和与基土的作用范围增大很多；其每1m3混凝土的平均图8-5-6挤扩桩示意图1一桩身；2—分支；3一承力盘;4一被挤密的土承载力大于图8-5-6挤扩桩示意图1一桩身；2—分支；3一承力盘;4一被挤密的土85的抗水平推切和抗拔能力。(2)节省材料。在同等承载力情况下，桩长仅为普通灌注桩的1/2〜1/3,可节省30%左右的材料。(3)在成型分支和承力盘时，施工机具对桩周土体有压密作用，改善了基土的性质，提高了地基的强度和稳定性，增大了摩阻力和端承力，使地基成为复合地基，能更好地发挥桩土共同承载的作用。(4)在挤扩施工的过程中，可进一步了解地层的厚薄、软硬情况；从而可正确选择持力层位置和调整挤扩设计，保证单桩承载力充分满足设计要求。(5)可对直孔部分的成孔质量(孔径、孔深及垂直度的偏差等)进行第二次定性检测。(6)施工速度快，成本低；可缩短工期30%,节省资金20%〜30%。(7)适应性强。可在多种土层中成桩，不受地下水位的限制，承载力适用范围大。(8)施工机械化程度高，无振动，无噪音，操作维修方便，劳动强度低。适用范围挤扩桩主要适用于第四纪土层较厚，以粘性土为主的土层，也可在粉土、砂土、黄土、残积土层中应用；但要求土层有一定的承载力，容易挤压成形，因此不适合于淤泥质土、较密实的中粗砂层、卵砾石层及液化砂土层。泥浆护壁、干作业及重锤捣扩成孔灌注桩均可利用挤扩工艺提高其承载力。当桩身为长螺旋钻成孔桩时，适用桩径为300mm〜600mm,桩长最大可达31.5m；当桩身为泥浆护壁成孔桩时，适用桩径为400mm〜800mm,桩长最大可达43m。挤扩直径与桩身直径之比为1.8〜2.6。下列情况不能采用挤扩桩：①有深厚的淤泥及淤泥质粘土层，在桩长范围内无适合挤扩的土层；②基岩埋深较浅，地表下的软土层较薄，或两者之间虽有硬土层，但其厚度过小；③由于有承压水而无法成直孔时。构造与布置挤扩灌注桩的造型、尺寸、分支与承力盘的数量根据上部建筑物的荷载、结构形式、地质情况及所使用的挤扩器具而定经，地质报告中的土质分层必须准确。通常一个挤扩过程可沿桩径方向挤扩出2〜4个对称的岔腔，腔内灌注混凝土后即成为桩身的分支。每层分支的数量有2个、2n个、3个、3n个等形式。承力盘由多个不同方向的分支连接而成，挤扩工具和方法相同；当采用三臂挤扩装置施工时，需经过7个挤扩过程，挤压出21个岔腔连通成环状腔体，灌注混凝土后即形成桩径局部扩大的承力盘。按分支和承力盘的布置不同，挤扩桩有多节分支、多节承力盘和分支与承力盘组合等类型。不同桩径的分支、承力盘间距可按表8-5-1采用。承力盘之间及承力盘与分支之间的间距不宜小于2D,分支之间的间距不宜小于1.5D(D为承力盘与分岔的直径)，一般为2m左右，上下节分支的方向应错开。挤扩灌注桩的最小中心距一般取(1.5〜2.3)D或D+1m。挤扩灌注桩采用C20或C25混凝土，钢筋笼长度不小于桩长的1/2,配筋率为0.4%〜0.6%,主筋用①12〜①16,箍筋用①8〜①10,间距100〜200mm，另设加强箍筋。86表8-5-1 不同桩径的分支与承力盘间距项次桩径d(mm)分支与承力盘的间距（中距）1①4263d〜6d2①6004d〜5d3①8003d〜4d注：当地质条件较好时，间距也可适当减小。分支与承力盘的设置原则（1）承力盘应设置在可塑〜硬塑状态的粘性土、或中密〜密实状态的粉土中，底承力盘也可设置在中密〜密实状态的卵砾石层、强风化岩或残积土层的上层面上。设置承力盘的硬土层厚度宜大于3d（d为桩身直径），且各承力盘下2d深度范围内不应有软弱下卧层。（2）分支的作用：①作为竖向承载力的补充；②增加桩的整体刚度；③在桩身上部的较硬土层中设置分岔以增加对水平荷载的抗力；④当某些地层设承力盘可能引起塌孔时可改设分支，因挤扩次数减少且各岔腔互不连通。设置分支时的地层选择原则基本上与承力盘相同，但设置分支的硬土层厚度宜大于2d,且各分支以下1d深度范围内不得有软弱下卧层。挤扩装置挤扩桩的直孔施工设备与钻孔灌注桩相同，根据工程情况采用潜水钻机、正循环钻机、反循环钻机、冲击钻机、螺旋钻机、旋挖钻机均可。挤扩装置是挤扩桩的专用施工设备，下面以DX型挤扩装置为例介绍其结构和性能。DX型挤扩装置的组成和技术性能DX型挤扩装置由机头、联接器、电脑液压控制系统及车载系统等组成，如健-5-7所示。机头由双单向液压油缸装置、三岔挤扩弓压臂、液压定位装置、液压旋转装置、压力传感器、角度传感器、位移传感器等组成。如图8-5-8所示。联接器包括油管、钢丝绳和自动解力装置，起到柔性连接的作用。DX型挤扩装置主要技术性能见表8-5-2。DX型挤扩装置特性①在挤扩过程中，双向液压油缸相对位移，3个弓压臂在呈伞形张开时，其外端点只作水平运动而无上下运动，可保证孔壁被挤压处上下受力一致，压坑不会垮塌或掉土；在孔底挤扩时，可切换阀门，使双向油缸变为单向油缸，将孔底虚土压实。②在挤扩过程中，三岔式弓压臂的上下表面形状使三个压坑表面成“屋脊”状而不塌孔，并保证弓压臂挤扩后能顺利回位。③当桩身较长时，挤扩装置与吊车之间采用钢丝绳柔性连接；当桩较短时可采用半刚性连接。④液压定位装置可保证挤扩装置在对中状态下工作。⑤液压定位、旋转装置可连续重复实施挤扩f回位f旋转f定位f挤扩f回位动作，自动完成3n岔腔或环状空腔成型。87

⑥压力、角度和位移传感器能准确反映挤扩装置作用在地层上的压力、挤扩角度、挤扩深度、旋转角度和桩孔深度，从而能够全面了解工作情况和挤扩效果，便于控制施工质量。⑦电脑自控液压系统可对挤扩装置进行全自动控制并自动记录挤扩过程的参数值。⑧挤扩装置的三个弓压臂为等角度布置，工作时三个方向同时受力，受力均匀，工作稳定。图8-5-7DX型挤扩装置车载系统1-挤扩装置图8-5-7DX型挤扩装置车载系统1-挤扩装置2-控制系统3-泵站4-履带式起重机5-油管6-钢丝绳1-三岔挤括弓压臂2-双单向液压油泵3-旋转装置4-定位装置5-油管6-钢丝绳7-液压传感器表8-5-2 DX型挤扩装置主要技术性能设备型号参数 —...98-400型98-600型适应挤扩的直孔直径(mm)400〜600600〜800弓压臂收回最小尺寸(mm)380580弓压臂伸出最大尺寸(mm)10801550弓压臂宽度(mm)130〜160200〜240挤扩最大尺寸时两壁夹角(°)7070液压系统额定工作压力(MPa)2525油缸推力(kN)12562266油泵流量(L/min)36.763电机功率(kW)18.53788挤扩桩施工方法施工程序挤扩桩的直孔成孔、清孔、钢筋笼制作安装及混凝土浇筑方法与一般灌注桩相同，分支和承力盘的挤扩施工程序如下：(1)采用泥浆护壁或干作业钻成直孔，成孔后进行第一次孔底沉渣清理；(2)用吊车将挤扩装置放入孔中；(3)按设计位置，自上而下依次挤扩形成分岔及环状承力盘腔体；(4)移走挤扩装置；(5)检查钻孔孔形、分岔与盘腔体的位置与尺寸，第二次清理孔底沉渣；(6)下设钢筋笼；(7)下设混凝土浇筑导管，浇筑水下混凝土；(8)，拔出导管、护筒，成桩；操作要点及注意事项(1)对一般粘性土，油压控制在6MPa〜7MPa；对坚硬密实砂土为20MPa〜25MPa。(2)若无自动旋转、定位装置，可在压完一个分支后，用短钢管插入分支器上部连接管上的插孔内旋转一定的角度，在同一高程上继续挤压下一个分支。(3)挤扩施工可能造成孔壁局部变形和孔底沉渣增加，所以挤扩之后一定要修整孔壁和进行第二次清孔。(4)由于挤扩施工对地层要施加很大的侧压力，故当桩距小于3.5倍桩径时，应采用间隔跳打的施工方法，以免造成塌孔和影响桩身质量。(5)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，浇筑过程中应严格控制坍落度，并勤活动导管插捣混凝土。(6)施工中如发现地质变化、承载力不够时，应根据具体情况加深主桩或增加分支、承力盘的数量。3锤击扩底灌注桩基本原理锤击扩底灌注桩又称夯扩灌注桩，它是在锤击沉管灌注桩的基础上加以改进，增加了一根与外桩管长度基本相同的内夯管，以代替混凝土预制管靴与外管同步打入设计深度，采用锤击的方式挤压孔底的混凝土和地基，在桩底形成扩大头的一种桩型。由于增大了桩端支承面积，挤密了桩端土，使桩的承载力有较大幅度的提高；同时桩身混凝土在内夯管的压力作用下成型，使桩身质量得以保证。特点及适用范围夯扩灌注桩主要有以下特点：(1)单桩承载力高，一般可达1100kN。(2)可消除一般灌注桩易出现的缩颈、裂缝、不密实、回淤等缺陷，质量可靠。(3)工艺合理，经济实用，工程造价比一般混凝土灌注桩降低30%〜40%。(4)施工设备简单，上马快，操作方便。夯扩灌注桩适用于一般粘性土、粉土、黄土、淤泥质土；也可用于有地下水的情况；89可在20层以下的高层建筑基础中应用。夯扩灌注桩的桩径一般为300mm〜400mm，最大桩长为20m。机具设备夯扩桩施工设备是由沉管灌注桩施工设备改装而成，主要有机架、桩锤、外管、内夯管、行走机构等组成部分。另配2台2t慢速卷扬机作拔管用。机架有井式、门式和桅杆式等形式；桩锤一般采用柴油锤，柴油锤又有导杆式和筒式之分。常用的DD型柴油桩锤有1.8、2.5、4.0t等规格，多用1.8t的桩锤。行走机构一般为走管式，少数为走轨式和履带式。外管一般用直径325mm或377mm无缝钢管。内夯管直径一般为219mm,壁厚10mm；内管长度比外管短100mm〜200mm，土质较好、地下水位较低时取小值，反之取大值。内管顶部带有直径大于外管直径的环形盖板，沉管时用以带同外管一起下沉。内夯管底端可采用封闭锥底，也可采用封闭平底。施工工艺施工程序（见图8-5-8）（1）在桩位处按要求放置厚度100mm〜200mm的同等级干硬性混凝土。（2）将内外管套叠对准孔位同步打入土中至设计深度。（3）拔出内夯管，向外管内灌入第一批混凝土，高度为H。（4）将内夯管放回外管内压在混凝土面上，将外管拔起h高度（h<H=，一般为0.6m〜1.0m。（5）用桩锤通过内夯管将外管内的混凝土挤出管外，直至外管底端接近设计桩底深度，形成扩大的端部。如需第二次夯扩，则重复（3）〜（5）步骤。（6）拔出内夯管，在外管内灌入第二批混凝土，直至桩身所需要的高度。（7）放入钢筋笼，插入内夯管紧压管内的混凝土，边压边徐徐拔起外管。（8）将双管同步拔出地面，则成桩过程完毕。图8-5-8夯扩灌注桩施工程序图a—内外管同步夯入土层；b一提出内管，浇注第一批混凝土；c一插入内管提升外管；d一夯扩；e—提出内管，灌注第二批混凝土；f一插入钢筋笼和内管；g一拔出内外管成桩。90

施工要点(1)沉管过程中，外管封底可采用干硬性混凝土或无水混凝土，经夯击形成阻水、阻泥管塞，其高度一般为100mm。当无地下水时，也可不采取上述封底措施。(2)桩的长度较大或需配置钢筋笼时，桩身混凝土宜分段灌注；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。(3)施工前应进行试成桩，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，经核实后作为施工控制的依据。(4)桩端扩大头进入持力层的深度不小于3m；当采用2.5t锤施工时，每根桩的夯击次数应不少于50锤，当不能满足此锤击数时，须再投料一次。(5)夯扩桩混凝土配合比应按设计强度等级确定；混凝土的坍落度，扩大头部分宜为1cm〜3cm,桩身部分宜为10cm〜14cm。(6)夯扩桩的桩端入土深度应以设计桩底标高和锤击贯入度进行双标准控制，一般情况应以贯入度控制为主，以设计标高控制为辅。(7)施工时应按下面的顺序施打：①可采用横移退打的方式，自中间向两端对称进行，或自一侧向单一方向进行；②根据基础设计标高，按先深后浅的顺序进行；③根据桩的规模，按先大后小、先长后短的顺序进行；④当持力层埋深起伏较大时，按深度分区进行施工。桩端扩大头平均直径计算(图8-5-9)一次夯扩:D1一次夯扩:D1=d0H+H+h—C—C⑵二次夯扩：d2二d0r 2h； 1 2 (G)式中：D］、D2——第一、二次夯扩扩大头的平均直径；d0——外管内径；H1、H2——第一、二次夯扩工序中外管内混凝土灌注高度；A、h2——第一、二次夯扩工序中外管上拔高度，可取h『H1/2,h2=H2/2；a—外管内灌注第一批混凝土；b一外管拔起a—外管内灌注第一批混凝土；b一外管拔起h高度并插入内夯管;c一内夯管夯扩在桩底形成大头914异形截面灌注桩4.1概述异形截面灌注桩是指非圆截面灌注桩，如条形桩、丁字桩、工字桩、十字桩等。这是一种在泥浆护壁条件下，用专用挖槽机械成孔，然后整体下设钢筋笼并浇筑混凝土形成的大型灌注桩。异形截面桩是地下连续墙技术在桩基工程中的应用，它适用于各种建筑物，能适应各种承载力要求。最简单的异形截面桩是条形桩，其截面宽度为0.6m〜1.2m,截面长度为2.2m〜7.0m,最小长宽比为2.0,最大长宽比可达10.0以上。其他截面形状均由条形截面变换而来，但并非几个条形桩的简单拼凑，而是整个截面的钢筋和混凝土均须连成一体。异形截面灌注桩的截面形式、布置和结构见图8-5-10和图8-5-11。图8-5-10异形截面桩的布置及截面形式a—图8-5-10异形截面桩的布置及截面形式a—条形桩平行布置；b—条形桩辐射形布置；c—工字形独桩；d—十字形独桩图8-5-11北京地铁某车站的十字形截面灌注桩我们知道在面积一定的情况下，圆的周长最小，正方形较大，长方形更大。在桩基工程中，在使用同样数量的混凝土条件下，长方形的桩能获得更大的侧面积以及侧面摩阻力，提高了摩擦桩的承载力。用异形桩代替圆桩，如保持承载力不变，则可节约10%〜30%的混凝土，施工效率提高5〜10倍；如保持截面积不变，则桩周面积和桩侧摩阻承载力可增加1.2〜2.5倍。此外，矩形断面的抗弯刚度比圆形断面大，而且在两个互相垂直的方向上具有不同的抗弯刚度。我们可以利用这一特性，合理布置条桩的位置和方向，既可保证工程安全，又可节省混凝土，降低工程造价。天津某科贸大厦原设计为圆桩方案，后改为条桩方案，两方案的对比情况见表8-5-3。92表8-5-3 条桩和圆桩技术经济指标对比表类别根数断面(m)效桩长m混凝土量m3单桩承截力kN单位混凝土承载力kN/m工期条桩542.5X0,6241944750(〜8500292-3611台抓斗31天圆桩182①0.824218422001836台钻机30天异形截面桩的布置和结构形式可根据具体条件和实际需要灵活掌握。用1〜4根条桩代替多根圆桩可减少承台尺寸，提高整体刚度和水平承载力。大直径圆桩可用多根条桩代替；也可用多翼单桩(十字桩、工字桩等)代替，可做成一柱一桩形式，在承载力和抗弯刚度相同的情况下，同样可以节省大量的材料和费用。条桩结构简单，容易施工；多翼桩结构紧凑，整体性较好，可根据具体情况选择。在满足使用要求的前提下，应尽量采用条桩。异形截面灌注桩适用于除漂石层外的各种土层，特别适用于较密实的粘性土、粉土、砂土和碎石土层，也可以嵌入风化基岩。桩的截面积一般为1.5m3〜12.0m3,桩周长度一般为6m〜20m,最大成桩深度可达50m以上。异形截面桩主要用作建筑物、桥梁和其他结构物的大型桩基础，也可用作大型抗滑桩和大型挡土、防冲排桩。到目前为止，我国仅条桩就已建成2000多根，浇注水下混凝土约8万m3,约相当于直径0.8m的圆桩7000多根。最大条桩断面积已达8.4m2,深度已达到53.2m。北京新建的几条高速路和城市快速路都使用了很多条桩。施工特点(1)在泥浆护壁条件下用专用履带式挖槽机械成孔，机械化程度高，施工安全，移机灵活。(2)以长条形孔为施工单元，一次成孔面积大，施工速度快。(3)常用抓斗挖槽机成孔，对地层的适应能力较强；泥浆不循环，泥浆的用量和对环境的污染均较小。(4)桩孔的宽度与挖槽机具的规格性能有关，桩孔的长度和形状可根据需要灵活变换。(5)钢筋笼的形状和结构复杂、重量大，对制作安装设备、技术有较高的要求。(6)当桩孔面积较大时，浇筑混凝土需要下设多根导管，混凝土浇筑强度较大，组织管理工作较复杂。(7)需用现浇少筋混凝土导墙代替圆桩施工的孔口护筒。(8)与圆桩相比，孔壁的稳定性较差；在松散地层中，多翼桩的拐角处容易坍塌。施工机具异形截面灌注桩的施工机具与地下连续墙的施工机具基本相同(详见本篇第八章)，主要包括成孔机具、清孔机具、泥浆拌制处理机具、钢筋笼制作安装机具和混凝土搅拌浇筑机具，其中关键的设备是成槽机具。成槽宜采用抓斗挖槽机，抓斗挖槽机的适应能力较强，施工速度快，布置移动方便；93

实际工程中多用抓斗挖槽机成槽。条形桩也可用多头反循环回转钻机或钢丝绳冲击钻机成槽；但前者只适用于细颗粒地层，后者的施工速度太慢。单头的正、反循环回转钻机均不适于成槽施工，但可用于配合抓斗挖槽机施工，如打导孔、局部扩孔等。抓斗挖槽机有钢丝绳抓斗、液压抓斗、导板抓斗、长导杆抓斗、短导杆抓斗等类型；其中以斗体能够转向的短导杆抓斗最适用；在施工截面复杂的桩孔时，此类抓斗在履带吊主机不移动的情况下，斗体可以左右转动，既可抓横向槽孔，又可抓纵向槽孔。常用的抓斗挖槽机由履带式吊车和斗体两大部分组成，两者之间以钢丝绳相连接；斗体由导向装置、开闭斗装置、纠偏装置和斗壳组成。通过更换斗壳，一台抓斗挖槽机可用于多种宽度槽孔的成槽施工。当用抓斗挖槽机成槽时，须另配潜水砂石泵等清孔机具；抓斗本身不能彻底清除孔底沉积物，也不能进行换浆。当地层中有粒径较大的卵石或漂石时，应配备质量3t〜5t的凿石重锤；必要时重锤还可用于破碎基岩。施工方法导墙异形截面灌注桩施工前必须修筑导墙。导墙一般为少筋混凝土结构，断面有矩形、梯形、L形、倒L形等形式，高度1.5m〜2.0m,厚度0.2m〜0.5m,间距大于设计孔宽100mm左右，混凝土强度等级不低于C15,上下各布①16〜①18钢筋3〜5根；具体断面形式和结构尺寸根据桩型、地质条件和孔深而定。单桩的所有导墙必须连成整体，导墙的端部伸出桩孔端部以外的长度应不小于1.0m。导墙顶部应高出地面10cm左右。导墙的结构和强度应能单独承受最大施工荷载，在孔口发生局部坍塌时，导墙不得严重变形或垮塌。导墙应坐落在原地层上，当表层地基较松软时，修筑导墙之前应进行加固处理。导墙两侧应回填粘土并夯实。图8-5-12导墙的截面形式条形桩图8-5-12导墙的截面形式条形桩图8-5-13异形截面桩导墙平面结构图94成孔施工（1）条形桩成孔条桩的截面尺寸宜在现有施工设备的可选择范围内确定，成孔机具的宽度应与条桩的宽度一致。条桩用抓斗或多头钻成孔时，单桩的平面长度一般与抓斗的开度（抓斗张开后两侧斗齿间距）或多头钻的一次成孔长度相等。用多头钻成孔时桩孔两端呈弧线形；用抓斗成孔时桩孔两端可呈弧线形，也可呈直线形，视斗壳形状而定。条桩可一次成孔，施工较简单，主机不用移动位置就可自上而下连续挖至设计深度，故应用较多。当桩孔设计长度大于成孔机具长度不多时，可对成孔机具稍作改装；相差较多时，成孔机具须两次以上移位挖掘才能成孔，但又不能一面临空掘进；故必须采用地下连续墙的成槽方法，将桩孔分成几个单孔，先施工主孔（奇数号孔），后施工副孔（偶数号孔），最后连通成要求长度的槽形孔。由多个单孔组成的桩孔可用抓斗挖槽机、冲击钻机施工，而不宜用多头钻施工。当用抓斗施工时，主孔的长度与抓斗的开度相等，副孔长度应小于抓斗开度，以便于抓斗施工；也不可太小，否则施工相邻主孔时会向副孔方向偏斜；副孔长度一般为抓斗开度的1/2〜3/4。由于上述工艺条件，使条桩平面长度的选择范围受到限制；必要时，可用冲击钻机或回转钻机先钻圆形主孔（也称“导孔以采用“两钻一抓”或“三钻两抓”的方法形成桩孔；这样既便于调整桩孔长度，又提高了抓斗的工作效率，且可控制孔斜，特别适用于抓斗不能单独成槽的坚硬地层；只是施工程序和施工设备较多。条形桩的成孔方法及施工程序如图8-5-14所示。当采用冲击钻机单独施工条形桩孔时，桩孔的长度不受限制；因为采用“钻劈法”成槽，主孔是直径与桩宽相等的圆形孔，副孔可大可小。在含卵石和漂石较多的地层中成孔能充分发挥冲击钻机的优势；但在细颗粒地层中冲击钻机的工效相对较低，且孔壁的平整度较差。ba图8-5-14条形桩成孔方法及程序示意图a.ba图8-5-14条形桩成孔方法及程序示意图a.一抓成孔；b.三抓成孔；c.三钻两抓成孔；I一主孔；II—副孔；1—抓斗；2一冲击钻头95（2）十字形桩成孔十字形截面灌注桩是“一柱一桩”基础中应用较多的桩型，多采用抓斗施工。十字形桩孔由两个垂直交叉的条形孔组成，条形孔的长度一般与抓斗的开度相等（2.2m〜3.0m）,以便于施工。两条桩孔的施工宜采用分层交替掘进法（图8-5-15b）；如采用抓完一条再抓另一条的方法，则第二条施工时上部容易抓空；因为两条孔是连通的，不等斗壳完全闭合，斗中渣土就全部落到第一条孔中去。为了便于同时掘进两条十字交叉的孔，应选用斗体能转向的抓斗挖槽机，以避免主机频繁移动。a.分条成孔法b.分层交替掘进成孔法a.分条成孔法b.分层交替掘进成孔法图8-5-15十字形桩成孔方法当十字桩的翼展尺寸大于抓斗开度不多或地层较硬（如有粒径较大的卵石）时，可先在两条桩孔的两端钻圆形导孔，然后再分层交替抓中间部分，即用“四钻两抓”法成孔（见图8-5-16）。如十字桩的翼展尺寸大于抓斗开度较多，则可采用“五钻四抓”法成孔，即在十字桩中心和各翼的端部各钻一导孔（中心孔宜大于外侧孔），然后用抓斗抓挖各导孔之间的部分（见图8-5-17）。图8-5-16十字桩四钻两抓成孔法抓挖各导孔之间的部分（见图8-5-17）。图8-5-16十字桩四钻两抓成孔法施工顺序：1.打导孔一2.分层抓副孔a b c图8-5-17大型十字桩五钻四抓成孔法a-打导孔；b-抓副孔；c-修整成孔（3）其他截面桩成孔其他异型截面桩的桩孔均由若干个条形孔连通而成，用抓斗施工须两次以上移位才能成孔。安排施工顺序时应遵循的原则是：要么两边斗齿同时着地，要么两边斗齿同时临空。如：丁字形桩孔应先抓竖向孔后抓横向孔；工字形桩孔应抓完两条横向孔后再抓96竖向孔，不能先抓竖向孔再抓横向孔，更不能按横f竖f横的顺序施工。如果单用抓斗无法按上述原则排序时(如拐角形桩孔)，可用先打导孔的方法来解决。(4)漂石层和基岩中成孔抓斗在漂石层和基岩中掘进困难，容易发生偏孔、卡斗事故，事先必须详细了解地质情况，并选择采用以下措施：①在浇筑导墙以前，挖除已知的漂石、孤石或进行钻孔预爆。②用冲击钻机先钻导孔，采用“两钻一抓”方法成孔；在钻