地基处理与基础工程浙工院02

2023/9/212.3桩基础施工2023/9/22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2.3桩基础施工2023/9/23二、预制桩施工1.常见的施工方法（1）锤击法（2）振动法（3）水冲法（4）静力压桩法2.3桩基础施工2023/9/24

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)。2.3桩基础施工2023/9/252.3桩基础施工2023/9/262.3桩基础施工2023/9/272.3桩基础施工2023/9/282.3桩基础施工2023/9/292.3桩基础施工2023/9/2102.3桩基础施工2023/9/211接桩2.3桩基础施工2023/9/212接桩2.3桩基础施工2023/9/213截桩2.3桩基础施工2023/9/2142.3桩基础施工2023/9/215

施打顺序打桩顺序直接影响到桩基础的质量和施工速度，应根据桩的密集程度(桩距大小)、桩的规格、长短、桩的设计标高、工作面布置、工期要求等综合考虑，合理确定打桩顺序。根据桩的密集程度，打桩顺序一般分为逐段打、自中部向四周打和由中间向两侧打三种，如图2.7所示。当桩的中心距不大于4倍桩的直径或边长时，应由中间向两侧对称施打(图2.7(c))，或由中间向四周施打(图2.7(b))。当桩的中心距大于4倍桩的边长或直径时，可采用上述两种打法，或逐排单向打设(图2.7(a))。2.3桩基础施工2023/9/216根据基础的设计标高和桩的规格，宜按先深后浅、先大后小、先长后短的顺序进行打桩。2.3桩基础施工2023/9/217

锤击法施工工艺

打入法也称锤击法，是利用桩锤落到桩顶上的冲击力来克服土对桩的阻力，使桩沉到预定的深度或达到持力层的一种打桩施工方法。锤击沉桩是混凝土预制桩常用的沉桩方法，它施工速度快，机械化程度高，适用范围广，但施工时有冲撞噪声和对地表层有振动，在城区和夜间施工有所限制。打桩设备及选择

打桩设备包括桩锤、桩架和动力装置。2.3桩基础施工2023/9/218

桩锤

桩锤可选用落锤、汽锤、柴油打桩锤和振动锤。落锤一般由铸铁制成。有穿心锤和龙门锤两种，重0.2～2t。它利用绳索或钢丝绳通过吊钩由卷扬机沿桩架导杆提升到一定高度，然后自由落下击打桩顶(如图2.4)。汽锤是以高压蒸汽或压缩空气为动力的打桩机械，有单动汽锤和双动汽锤两种(如图2.5)

。2.3桩基础施工2023/9/2192.3桩基础施工2023/9/2202.3桩基础施工2023/9/221柴油打桩锤（动画）利用燃油爆炸来推动活塞往返运动进行锤击打桩，柴油桩锤与桩架、动力设备配套组成柴油打桩机。振动锤是利用机械强迫振动，通过桩帽传到桩上使桩下沉。锤重选择应根据地质条件、工程结构、桩的类型、密集程度及施工条件等参考。2.3桩基础施工2023/9/2222.3桩基础施工2023/9/2233.预钻孔锤击法锤击法施工遇到砂层及砂卵石层较厚难以打入时，或在城市建筑密集区施工，为减少对周围的影响，可以采用先钻孔后打桩的方法。2.3桩基础施工2023/9/224

三、灌注桩施工灌注桩：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。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为泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩、螺旋（干作业）钻孔灌注桩、爆扩灌注桩等。

2.3桩基础施工2023/9/225

1.泥浆护壁成孔灌注桩（动画）泥浆护壁成孔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，适用于有地下水和无地下水的土层。成孔机械有潜水钻机、冲击钻机、冲抓锥等。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。

2.3桩基础施工2023/9/226

(1)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0.3m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。

2.3桩基础施工2023/9/227

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。

2.3桩基础施工2023/9/228(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。2.3桩基础施工2023/9/2292.3桩基础施工2023/9/230

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:（动画）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:（动画）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。2.3桩基础施工2023/9/2312.3桩基础施工2023/9/232

2)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2.14)。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2.15)。冲孔前应埋设钢护筒，并准备好护壁材料。

2.3桩基础施工2023/9/2332.3桩基础施工2023/9/234

3)冲抓锥成孔冲抓锥(图2.16)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。冲抓锥成孔施工过程、护筒安装要求、泥浆护壁循环等与冲击成孔施工相同。适用于松软土层(砂土、粘土)中冲孔，但遇到坚硬土层时宜换用冲击钻施工。

2.3桩基础施工2023/9/2352.3桩基础施工2023/9/236（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。2.3桩基础施工2023/9/237(4)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2.17)。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。

2.3桩基础施工2023/9/2382.3桩基础施工2023/9/2392.螺旋钻孔灌注桩

（动画）螺旋钻孔灌注桩施工过程如图2.11所示。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。利用螺旋钻叶片出土，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。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。2.3桩基础施工2023/9/2402.3桩基础施工2023/9/241螺旋钻机2.3桩基础施工2023/9/242螺旋钻机2.3桩基础施工2023/9/2432.3桩基础施工2023/9/244

施工中常遇见问题及处理（1）孔壁坍塌（2）转孔偏斜（3）孔底虚土（4）断桩2.3桩基础施工2023/9/2453、沉管灌注桩（动画）

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(图2.18)；利用振动器振动沉管、拔管成桩，称为振动沉管灌注桩(图2.19)。2.3桩基础施工2023/9/246a）活瓣桩尖；b）桩靴

图2-16活瓣桩尖及桩靴

1一桩管；2一锁轴；3一活瓣；4—桩靴

2.3桩基础施工2023/9/247a）就位；b）沉套管；c）初灌混凝土；d）放置钢筋笼、灌注混凝土；e）拔管成桩

图2-17沉管灌注桩施工过程

1一钢管；2一混凝土桩靴；3一桩2.3桩基础施工2023/9/2482.3桩基础施工2023/9/2492.3桩基础施工2023/9/250振动沉管2.3桩基础施工2023/9/251

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。2.3桩基础施工2023/9/252套管成孔灌注桩易产生的质量问题及处理①断桩：

断桩一般发生在地面以下软硬土层的交接处，并多数发生在粘性土。砂石和松土中很少出现。产生断桩的主要原因有：桩距过小，受邻桩施打时挤土造成的影响；软硬土层间传递水平力大小不同，对桩产生剪应力；混凝土终凝不久，强度弱，受振动和外力扰动；拔管时速度过快，混凝土来不及下落，周围的土迅速回缩，形成断桩。避免断桩的措施有：布桩不宜过密，桩间距宜大于3.5倍桩径；合理制定打桩顺序和桩架行走路线以减少振动的影响；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。如已查出断桩，应将断桩段拔出，将孔清理干净后，略增大面积或加上箍筋后，再重新浇筑混凝土。2.3桩基础施工2023/9/253②缩颈（动画）

缩颈的桩又称瓶颈桩，桩身局部直径小于设计直径。产生的主要原因是：在含水率很高的软土层中沉桩管时，土受挤压产生很高的空隙水压，拔管后挤向新灌的混凝土而造成桩径截面缩小；拔管速度过快，混凝土流动性差或混凝土装入量少，混凝土出管时扩散差也造成缩颈现象。预防措施：施工时每次应向桩管内尽量多装混凝土，使之有足够的扩散压力；严格控制拔管速度。处理方法是：若桩轻度缩颈，可采用反插法，局部缩颈可采用半复打法，桩身多处缩颈可采用复打法。2.3桩基础施工2023/9/254③吊脚桩：（动画）

是指桩底部混凝土隔空或混凝土中混进泥砂而形成松软层。其形成的原因是预制桩尖质量差，沉管时被破坏，泥砂、水挤入桩管。处理方法：将桩管拔出，纠正桩尖或将砂回填桩孔后重新沉管④桩尖进入水泥

桩尖与桩管结合处或钢活瓣桩尖闭合不紧密，桩尖被打破或是钢活瓣桩尖变形等所致。处理方法：将桩管拔出，清除管内泥沙，修整桩尖钢活瓣变形缝，用黄砂回填桩孔后再重打2.3桩基础施工2023/9/2554、人工挖孔灌注桩人工挖孔灌注桩是指机孔采用人工挖掘方法进行成孔，然后安放钢筋笼，浇筑混凝土而成的桩。特点是设备简单;无噪声、无振动、不污染环境，对施工现场周围原有建筑物的影响小;施工速度快，可按施工进度要求决定同时开挖桩孔的数量，必要时各桩孔可同时施工，土层情况明确，可直接观察到地质变化，桩底沉渣能清除干净，施工质量可靠。其缺点是人工耗最大，开挖效率低，安全操作条件差l等。2.3桩基础施工2023/9/256施工设备一般可根据孔径、孔深和现场具体情况加以选用，常用的有:电动葫芦、提土捅、潜水泵、鼓风机和输风管、镐、锹、土筐、照明灯、对讲机及电铃等。施工工艺(1)按设计图纸放线、定桩位。(2)开挖桩孔土方。(3)支设护壁模板。(4)放置操作平台。(5)浇筑护壁混凝土。(6)拆除模板继续下段施工(7)排出孔底积水，浇筑桩身棍凝土2.3桩基础施工2023/9/257质量要求(1)必须保证桩孔的挖掘质量。(2)桩的平面位置，垂直度要求(3)钢筋笼要求(4)混凝土性能安全措施人工挖孔桩的施工安全应予以特别重视。孔下操作人员必须戴安全帽;孔下有人时孔口必须有监护人员;护壁要高出地面150～200mm；使用的电葫芦、吊笼等应安全可靠并配有自动卡紧保险装置；每日开工前必须检测井下的有毒有害气体；桩孔开挖深度超过10m时，应有专门向井下送风的设备。2.3桩基础施工2023/9/2582.3桩基础施工2023/9/2595、爆扩灌注桩（动画）适用于地下水位以上的黏性土、黄土、碎石土以及风化岩地基。爆扩灌注桩(简称爆扩桩)是用钻孔或爆扩法成孔，孔底放人炸药，再灌入适量的混凝土，然后引爆，使孔底形成扩大头，此时，孔内混凝土落人孔底空腔内，再放置钢筋骨架，浇筑桩身混凝土而制成的灌注桩。2.3桩基础施工2023/9/260施工工艺：成孔→检查修理桩孔→安放炸药包→注入压爆混凝土→引爆→检查扩大头→安放钢筋笼→浇注桩身混凝土→成桩养护质量要求(1)桩孔平面位移允许偏差:(2)桩孔垂直度允许倾斜:(3)桩身直径允许偏差施工中常见问题(1)拒爆(2)拒落(3)回落土(4)偏头2.3桩基础施工2023/9/261四、桩基检测与验收（一）桩基检测成桩的质量检验有两类基本方法，一类是静载荷试验法，另一类为动测法。⑴静载试验法①试验目的及方法静载试验的目的：模拟实际荷载情况，采用接近于桩的实际工作条件，通过静载加压，得出一系列关系曲线，确定单桩的极限承载力，综合评定确定其允许承载力，作为设计依据；或对工程桩的承载力进行抽样检验和评价。荷载试验有多种，通常采用的是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。2.3桩基础施工2023/9/262②试验要求预制桩在桩身强度达到设计要求的前提下，对于砂类土，不应少于7天；对于粉土和粘性土，不应少于15天；对于淤泥或淤泥质土，不应少于25天，待桩身与土体的结合基本趋于稳定，才能进行试验。灌注桩应在桩身混凝土强度达到设计等级的前提下，对砂类土不少于10天；对一般粘性土不少于20天；对淤泥或淤泥质土不少于30天，才能进行试验。在同一条件下的试桩数量不宜少于总桩数的1%，且不应少于3根，工程总桩数在50根以内时不应少于2根。2.3桩基础施工2023/9/263

⑵动测法

动测法，又称动力无损检测法，是检测桩基承载力及桩身质量的一项新技术，作为静载试验的补充。①与静载试验比较

一般静载试验可直观地反映桩的承载力和混凝土的浇筑质量，数量可靠。但试验装置复杂笨重，装、卸、操作费工费时，成本高，测试数量有限，并且易破坏桩基。动测法试验，仪器轻便灵活，检测快速；单桩试验时间仅为静载试验的1/50左右；数量多，不破坏桩基，相对也较准确，可进行普查；费用低，单桩测试费约为静载试验的1/30左右，可节省静载试验错桩、堆载、设备运输、吊装焊接等大量人力、物力。目前，国内用动测法的试桩工程数目，已占工程总数