基坑工程施工技术

第4章基坑工程施工技术同济大学浙江学院张广兴讲师14.1概述4.2土方工程与基坑降水施工4.3大放坡开挖施工4.4水泥土墙围护施工4.5土钉墙围护施工4.6钢板桩围护施工4.7钻孔灌注桩围护施工4.8地下连续墙施工第4章基坑工程施工技术24.1概述

基坑工程施工是一个综合性的岩土工程难题，施工工艺的变化，挖土次序的位置变化、支撑和留土时间的变化都对施工成败有直接影响。因此，需要合理的施工方法与监测手段。

根据土层条件和周边环境，基坑开挖分为

无支护开挖、支护开挖、逆作法开挖、综合法支护开挖。3围护(挡土)结构类型放坡（无围护）排桩支护（钻孔、挖孔灌注桩、钢板桩围护墙水泥土墙围护结构土钉墙支护地下连续墙4567

基坑工程施工主要包括基坑围护体系施工和土方开挖，是一项综合性很强的系统工程，它要求岩土工程和结构工程技术人员密切配合。84.2土方工程与基坑降水施工土方工程一般包括场地平整、基坑开挖、土方回填压实等工作。4.2.1施工机械

场地整平压实机械：推土机、压路机

土方挖掘机械：反铲挖掘机、抓铲挖掘机土方装运机械：自卸式运输车土方回填压实机械：推土机、压路机、夯实机。9反铲挖掘机是应用最为广泛的土方挖掘机械，具有操作灵活、回转速度快等特点。1.反铲挖掘机10反铲挖掘机坑内单机挖土11坑边定点挖土栈桥平台定点挖土12反铲挖掘机栈桥道路定点挖土13不分层多机挖土14坑内分层多机挖土15基坑定点挖土与坑内挖掘机配合挖土16

抓铲挖掘机主要用于基坑定点挖土，对于开挖深度较大的基坑，抓产挖掘机比反铲挖掘机定点挖土适用性更强。2.抓铲挖掘机1718抓铲挖掘机坑边定点挖土19抓铲挖掘机与反铲挖掘机配合挖土204.2.2土方开挖方法

基坑开挖前应根据工程地质与水文地质资料、结构和支护设计文件、环境保护要求、施工场地条件、基坑平面形状、基坑开挖深度等编制土方开挖施工方案。遵循“分层、分段、对称、平衡、限时”和“先撑后挖、限时支撑、严禁超挖”的原则。214.2.3基坑降水措施土方边坡稳定与地下水有密切联系，在地下水的浸泡下土体抗剪强度下降，同时土体还会受到浮力和渗透力的作用，边坡容易失稳导致滑坡。对于细砂和粉砂土层的边坡，地下水常常导致流砂和管涌。粘土层则可能出现基坑隆起。221.流砂、管涌和基坑突涌1）水力梯度水头差与渗流路径的比值。2）动水压力地下水的渗流对土单位体积内的骨架产生的压力，方向为地下水的渗流方向，大小为水重度与水力梯度的乘积。

233）流砂当渗流自下而上，动水压力等于或大于土的浮重度时，土粒之间的压力消失，土粒处于悬浮状态，会随水流动的现象4）管涌较大的水力梯度作用下，细土粒在粗土粒之间的孔隙中发生紊流运动而随水流走，导致土体结构的破坏而失去稳定的现象

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5）基坑突涌256）防止措施

设置防水帷幕：打设板桩，施工止水帷幕使渗流长度增加、减小水力梯度采用水下开挖：使水头差、水力梯度减小降低地下水位：消除动水压力262.降水措施271）明沟排水明沟排水是在基坑(槽)内设置排(截)水沟和集水井，用抽水设备将地下水从集水井内排走，以达到疏干基坑内地下水的目的。28对于不会出现流砂和管涌的土层浅基坑，如粘土或粗大砾石层，可以采用明沟排水法。明沟排水需要设置集水井和排水边沟，采用的抽水设备为水泵。明排法由于设备简单，被广泛使用。29边沟和集水井

302）人工降低地下水位

人工降低地下水位，是防止流砂和管涌现象十分有效的方法。在各种深度的基坑中都适用，被广泛采用。人工降低地下水位的方法有：轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点及深井泵等。31轻型井点降水井点降水是利用井(孔)在基坑周围同时抽水，把地下水位降低到基坑底面以下的降水方法。井点降水常适用于粉砂、砂土地基降水。

32井点降水设备33井点施工井点系统的施工包括井点成孔、井点埋设、抽水设备安装以及使用等。成孔→投砂→下管→灌滤层→封井。1)成孔施工可选用水冲法和钻孔法。

水冲法成孔：利用高压水流冲开泥土，冲孔管依靠自重下沉。砂性土需水流压力0.4~0.5MPa，粘性土中冲孔所需水流压力0.6~0.7MPa。

钻孔法成孔：适用于坚硬地层或近点紧靠建筑物，一般采用长螺旋钻机施工。34水冲法352）成孔达到设计深度后，应尽快减低水压、拔出冲孔管，向孔内沉入井点管并在井点管外壁与孔壁之间快速回填滤料（粗砂、砾砂）。3）回填滤料施工完成后，在距地表约1m深度内，采用黏土封口捣实以防止漏气。4）井点管埋设完毕后，采用弯连管（通常为塑料软管）分别将井点管连接到集水总管上。3637喷射井点喷射井点间距一般取2~3m，井管埋设与轻型井点相似，冲孔直径约40~60cm，基坑宽度小于10m时，可采用单排井点。38管井井点管井井点法是沿基坑外围每隔一定距离设置一个管井，每个管井单独用一台水泵不断抽水，从而降低地下水位。管井间距可达10~50m。39深井降水深井泵的最大特点是将水泵放在井管中，依靠水泵的扬程将深处的地下水送到地面上，降水深度可达30-40m或更大。40电渗井点414.3大放坡开挖施工4.3.1大放坡开挖施工的概念不采用支撑形式采用直立或放坡施工又叫放坡基坑开挖424.3.2主要设计内容1.边坡稳定性计算2.防止边坡失稳的措施3.流砂、管涌、基坑突涌4.降水措施43441.边坡稳定性计算1）边坡失稳的破坏形式较均质粘性土：近似圆弧的滑动面无粘性土或有明显分界的土层：近似平面的滑移452）边坡失稳破坏的原因

受荷：地震、打桩、车辆行驶和爆破等导致水平侧向压力增加动、静水压力的作用：地下水位上升导致水平侧向水压力和渗流压力增加土体抗剪强度降低：水的作用；蠕变；受荷引起的砂土液化3）边坡稳定性计算依照土力学理论和施工经验46基坑边坡坡度的确定47482.防止边坡失稳的措施边坡修坡：坡顶卸土、减小坡度和台阶放坡设置边坡护面：配筋混凝土，主要是减少水的影响边坡坡脚抗滑加固：抗滑桩、旋喷法、分层注浆法和深层搅拌法49505152基坑边坡坡脚抗滑加固534.4水泥土墙施工4.4.1水泥土墙的定义

水泥土墙是利用水泥材料为固化剂，采用特殊的拌合机械(如深层搅拌和高压旋喷机)在地基土中就地将原状土和固化剂强制拌合，经过一系列的物理化学反应，而形成具有一定强度、整体性和水稳定性的加固土圆柱体，将其相互搭接，连续成桩形成具有一定强度和整体结构的水泥土墙，用以保证基坑边坡的稳定。

544.4.2水泥土墙的特点水泥土墙的优点1.是施工时振动小，无侧向挤压，对周围影响小。2.最大限度利用原状土，节省材料。3.由于水泥土墙采用自立式。不需加支撑，所以开挖较方便。4.水泥土加固体渗透系数比较小，墙体有良好的隔水性能。5.水泥土墙工程造价较低，当基坑开挖深度不大时，其经济效益更为显著。

水泥土墙的缺点1.水泥土墙体的材料强度比较低，不适于支撑作用，所以其位移量比较大。2.墙体材料强度受施工因素影响导致墙体质量离散性比较大。55

4.4.3水泥土墙的适用条件水泥土墙较适用于软土地区，如淤泥质土、含水量较高的黏土、粉质黏土、粉质土等。对以上各类土基坑深度不宜超过6m；对于非软土基坑挖深可达10m。564.4.4水泥土的加固机理水泥土搅拌法分为：湿法（浆喷法）和干法（粉喷法）湿法的加固原理：利用水泥或石灰等材料做固化剂，通过特制的深层搅拌机将液体的固化剂送入土中与土拌和，固化剂与土产生一系列物理化学反应，使土硬结成一整体，成为一个桩体，其强度视掺入的水泥量而定。干法的加固原理：将干水泥粉或石灰粉用专用机具吹送入搅动破坏的土中，与土拌和形成加固体。干法施工质量不易保证。5758支护结构

——

水泥土挡墙59支护结构——水泥土挡墙60支护结构——水泥土挡墙

61支护结构——水泥土挡墙

624.4.5水泥土搅拌桩的施工施工机械施工工艺

水泥土墙施工要点

63施工机械——主机

646566

67

68施工工艺

69一般的施工工艺流程（两次喷浆、二次搅拌）施工准备→桩机就位→预搅下沉→（制备水泥浆）→提升喷浆搅拌→沉钻复搅→重复提升喷浆搅拌→桩机移位→清洗707172水泥土墙检测施工质量可通过施工记录、强度试验和轻便触探进行间接或直接的判断。1．成桩施工期的质量检查包括原材料质量，力学性能，掺入比的检查等。成桩时逐根检查桩位，桩底标高，桩顶标高，桩身垂直度，喷浆提升速度，外掺剂掺量，喷浆均匀程度，搭接长度及搭接施工的间歇时间等。

2．施工记录施工记录是现场隐蔽工程的实录，反映施工工艺执行情况和旌工中发生的各种问题。施工记录应详尽、如实进行并由专人负责。用施工前预定的施工工艺进行对照，可以判断施工操作是否符合要求。对施工中发生的如停电、机械故障、断浆等问题通过分析记录，可判断事故处理是否得当。

733．强度检验施工操作符合预定工艺要求的情况下，桩身的强度是否滞足设计要求，是质量控制的关键。要求在施工后一周内进行开挖检查或采用钻孔取芯等手段检查成桩质量，若不符合设计要求应及时调整施工工艺。水泥土墙在设计开挖龄期应采用钻孔取芯法检测墙身完整性，钻芯数量不宜少于总桩数的2％，且不应少于5根；并根据设计要求取样进行单轴抗压强度试验。4．基坑开挖期的检测观察桩体软硬、墙面平整度和桩体搭接及渗漏情况，如不符合设计要求，应采取必要的补救措施。74SMW工法型钢水泥土搅拌墙，通常称为SMW工法（SoilMixedWall），是一种在连续套接的三轴水泥土搅拌桩内插入型钢形成的复合挡土隔水结构。即利用三轴搅拌桩钻机在原地层中切削土体，同时钻机前端低压注入水泥浆液，与切碎土体充分搅拌形成隔水性较高的水泥土柱列式挡墙，在水泥土浆液尚未硬化前插入型钢的一种地下工程施工技术。75SMW工法的特点1、对周围环境影响小；2、防渗性能好；3、环保节能；4、适用土层范围广（填土、淤泥质土、粘性土、粉土、砂性土、饱和黄土等）；5、工期短，投资省。767778SMW工法施工工艺1.三轴水泥土墙施工顺序7980跳槽式单侧挤压式先行钻孔套打式812.SMW施工工艺流程82测量放线，开挖沟槽

83设置导向定位型钢

84

搅拌桩机就位，校正水平与垂直度85搅拌桩成桩86

型钢吊起就位，校正垂直度87插入型钢

88型钢固定893.型钢插入和拔除施工型钢表面处理1）型钢表面应进行清灰除锈，并在干燥条件下，涂抹经过加热融化的减摩剂。2）浇筑冠梁时，埋设在冠梁中的型钢部分必须用油毡等硬质隔离材料将其与混凝土隔开，以利型钢的起拔回收。90型钢插入1）型钢的插入宜在搅拌桩施工结束后30min内进行，插入前必须检查其直线度，接头焊缝质量，并满足设计要求。2）型钢的插入必须采用牢固的定位导向架，必要时可采用经纬仪校核型钢插入时的垂直度。3）型钢插入严禁采用多次重复起吊型钢，并松钩下落的插入方法。914）当型钢插入到设计标高时，用吊筋将型钢固定，溢出的水泥土必须进行处理，控制到一定标高以便进行下道工序施工。5）待水泥搅拌桩硬化到一定程度后，将吊筋与沟槽定位型钢撤除。92型钢拔除1）型钢回收应在主体地下结构施工完成，地下室外墙与搅拌墙之间回填密实后方可进行。2）型钢拔除回收时，根据环境保护要求可采用跳拔，限制日拔除型钢数量等措施，并及时对型钢拔出后形成的空隙注浆填充。9394954.5土钉墙施工4.5.1土钉墙的定义

土钉墙(土钉支护、喷锚支护)是由密集的土钉群、被加固的原位土体、喷射混凝土面层及必要的防水系统组成的。969798991001011024.5.2土钉墙支护的作用机理土钉依靠与土体之间的界面粘结力或摩擦力，使土钉沿全长与周围土体紧密连结成为一个整体，形成一个类似于重力挡土墙结构，抵抗墙后传来的土压力和其他荷载，从而保证开挖面的安全。103104

土钉墙破坏时明显带有平移和转动性质，类似于重力式挡土墙。破坏形式有内部稳定破坏（局部破坏）和外部整体稳定破坏（滑移和倾覆）。105土钉塌方:地基强度不足106土钉事故1074.5.3

土钉墙支护的特点及适用范围优点：土钉与坑壁土通过注浆体、喷射混凝土面层形成复合土体，提高边坡稳定性及承受坡顶荷载的能力；设备简单；施工不需单独占用场地；造价低；振动小，噪声低。108缺点：在淤泥、松砂或砂卵石中施工困难；土体内富含地下水时施工困难。在市区内或基坑周围有需要保护的建筑物时，应慎用土钉墙。

109适用范围：土钉墙适合于地下水位以上或经排水措施后的杂填土、黏土、粉土、黄土及弱胶结的砂性土。土钉墙不宜使用于软土和腐蚀性土。土钉墙支护时基坑深度不宜超过12m。1104.5.4

土钉墙的基本结构

土钉墙由土钉、面层及必要的防排水系统组成，其结构参数与土体特性、地下水状况、支护面角度、周边环境、使用年限、使用要求等因素相关。1111、土钉类型

钻孔注浆型：先用钻机等机械设备在土体中钻孔，成孔后置入杆体（一般采用HRB335带肋钢筋），然后沿全长注水泥浆。

直接打入型：在土体中打入钢管、角钢等型钢、钢筋、毛竹、圆木等，不再注浆。

打入注浆型：在钢管中部及尾部设置注浆孔成，直接打入土中后压灌水泥浆形成土钉。1122、层面及连接件层面：面层通常采用钢筋混凝土结构，混凝土一般采用喷射工艺而成，也采用现浇，或用水泥砂浆代替混凝土。连接件：连接件是面层的一部分，主要连接面层与土钉以及土钉与土钉之间。

连接方式有钉头筋连接、垫板连接两类。

土钉之间连接一般采用加强筋。1131141153、防排水系统地下水对土钉墙的施工及长期工作性能有着重要影响，土钉墙要设置防排水系统。1161174.5.5土钉墙设计土钉墙设计内容包括：(1)确定土钉的平面和剖面尺寸及分段施工高度；(2)确定土钉布置方式和间距；(3)确定土钉直径、长度、倾角及在空间的方向；(4)确定钢筋类型、直径及构造；(5)注浆配方设计，注浆方式、浆体强度指标；(6)喷射混凝土面层设计及坡顶防护措施；(7)土钉抗拔力验算；(8)进行内部与外部整体稳定性分析；(9)变形预测及可靠性分析；(10)施工图设计及说明书；(11)现场监测和质量控制设计。1184.5.6土钉墙施工1．土钉墙施工流程开挖工作面→修整坡面→喷射第一层混凝土→土钉定位→钻孔→清孔→制作、安装土钉→浆液制备、注浆→加工钢筋、绑扎钢筋网→安装泄水管→喷射第二层混凝土→养护→开挖下一层工作面→重复以上工作直到完成。1192.开挖工作面土钉墙工作面的开挖应采用自上而下，分层分段的方法进行，每层开挖深度应按土钉竖向设计间距，且保证土体能够完全自立而不被破坏，一般控制在1-2m范围内。开挖长度一般不大于10m。1203.修整坡面开挖时应尽量较少对坡面的扰动，开挖后由工人配合对坡面进行修整，清除坡面上虚土。坡面平整度的允许偏差为±20mm。墙面坡度一般不宜大于1：0.1。1214.喷射第一层混凝土对修整后的边壁立即喷上一层薄的砂浆或混凝土，待凝结后再进行钻孔，混凝土层厚度大于80mm。1225.土钉成孔

根据地质条件、周边环境、设计参数、工期要求、工程造价等综合选用适合的成孔机械设备及方法。

钻孔注浆土钉成孔方式可分为人工洛阳铲掏孔及机械成孔，机械成孔有回转钻进、螺旋钻进、冲击钻进等方式。

打入式土钉可分为人工打入及机械打入。123土钉成孔前，应按设计要求定出孔位并作出标记和编号。孔距允许偏差±100mm。孔深允许偏差±50mm，孔径允许偏差±5mm，成孔倾角偏差不大于±5％。

成孔过程中应做好成孔记录，按土钉编号逐一记载取出的土体特征、成孔质量、事故处理等。

钻孔后要进行清孔检查，对于孔中出现的局部渗水塌孔或掉落松土应立即处理。成孔后应及时安设土钉钢筋并注浆。1246．土钉设置

1）土钉钢筋置入土钉钢筋置入孔中前，应先设置定位支架，保证钢筋处于钻孔的中心部位，支架沿钉长的间距约为2～3m左右。

2）土钉长度土钉长度一般为开挖深度的0.5～1.2倍。125

3）土钉直径土钉的钢筋直径一般为16～32mm，用Ⅱ级或Ⅲ级螺纹钢筋；成孔孔径根据成孔方法确定，人工成孔时，孔径一般为70～120mm；机械成孔时，孔径一般为100～120mm，也可用到150mm。也可采用Ф48钢管用空压机压入土中形成锚杆并向管内外注浆形成锚杆桩支护土钉墙。

1264）土钉间距

一般工程多取土钉的水平间距和竖向间距在1.0～1.5m，最大为2.Om，视土钉墙高度、坡度和土质条件决定。各层土钉的布置可用矩形或梅花形，也可根据不同性质土层的分布，每层土钉采用不同间距。

5）土钉倾角

土钉倾角取决于注浆钻孔工艺与土体分层特点等多种因素，一般为5º～20º。1271287．土钉注浆土钉置入孔中后，可采用重力、低压(0.4～0.6MPa)或高压(1～2MPa)方法注浆填孔。水平孔必须采用低压或高压方法注浆。压力注浆时应在钻孔口部设置止浆塞，注满后保持压力3～5min，重力注浆以满孔为止，但在初凝前补浆1～2次。一般选用水泥浆，也可用水泥砂浆。水泥浆水灰比宜为0.5，水泥砂浆配合比宜为l：1～1：2，水灰比0.38～0.45129

8．绑扎钢筋网喷射混凝土面层应配置钢筋网，钢筋直径宜为6～l0mm，最常用的为6mm。钢筋网的钢筋间距宜为150～300mm。钢筋网片可用焊接或绑扎而成，网格允许误差±10mm。钢筋网铺设时每边的搭接长度应不小于一个网格边长或200mm，如为搭焊则焊长不小于网筋直径的10倍。土钉与面层钢筋要有效连接，一般设加强钢筋或承压钢板等构造措施，与土钉钢筋焊接或用螺栓连接。1301311329．喷混凝土面层在喷射混凝土前，面层内钢筋片应牢固固定在边壁上并符合规定的保护层厚度要求。钢筋网可用插入土中的钢筋固定，在混凝土喷射下应不出现位移。喷射混凝土强度等级不宜低于C20，面层厚度一般80～l00mm。

13310．开挖下一层当上层土钉注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的70％后方可开挖下层土方及下层土钉施工。1344.6钢板桩围护施工4.6.1钢板桩的定义钢板桩是一种带锁口或钳口的型钢，靠锁口或钳口相互连接咬合，形成连续的钢板桩墙，用来挡土和挡水。1351364.6.2

钢板桩的特点及适用范围

钢板桩作为建造水上、地下构筑物或基础，施工中的围护结构。

优点：具有强度高，结合紧密、不漏水性好，施工简便，速度快，可减少基坑开挖土方量，对临时工程可以多次重复使用等特点，因而广泛用于地下深基础作防水、围堰，坑壁支撑。缺点：钢板桩施工可能会引起相邻地基的变形和产生噪声振动，对周围环境影响很大，在人口密集、建筑密度很大地区使用受到限制.

137138广州新光大桥钢板桩围堰工程1394.6.3钢板桩的截面形式1404.6.4钢板桩支护结构施工1.施工准备1）钢板桩内边线距离地下结构外墙面800-1200mm，平面布置应尽量平直，避免不规则转角。2）钢板桩打入前，应将桩尖处的凹槽底口封闭，锁口应涂油脂。用于永久性工程时应涂红丹防锈漆。1413）围檩支架安装围檩支架形式：平面上分为单面和双面。立面上分为单层、双层和多层，第一层围檩距地面50cm。一般常用单层双面围檩支架，围檩桩间距一般为2.5-3.5m，双面围檩之间净距以比两块钢板桩的组合宽度大8-10mm为宜。支架可用H型钢、工字钢、槽钢和木材。1421434）沉桩设备的选择冲击式打桩机：沉桩打桩力大，具有机动、可调节特性，施工快捷，但应选择合适的打桩锤及桩帽，以防止钢板桩桩头受损。（有噪音和振动）振动打桩机：施工速度较快；如需拔桩时，效果更好；相对冲击打桩机施工的噪音小；在施工净空受限时可以使用；不宜损坏桩顶；操作简单；对硬土层贯入性能较差。静压桩机：静压桩机没有振动和噪声，特别适用于粘性土，在硬土地区可采用辅助措施沉桩。1445）转角桩的制作

由于板桩墙构造的需要，常要配备改变打桩轴线方向的特殊形状的钢板桩。一般是把工程所用的钢板桩从背面中线处切断，再根据所选择的截面进行焊接或铆接组合而成或采用转角桩。1452.钢板桩打入沉桩布置方式一般有三种：单桩打入法、双层围檩法、屏风法。146单桩打入法:

这种方法是以一块或两块钢板为一组，从一角开始逐块插打，直至工程结束。该法施工简便，可以不停顿地打，桩机行走路线短，速度快，但单块打入易向一边倾斜，误差积累不易纠正，墙面平直度难控制。

147双层围檩法:是在地面上一定高度处离轴线一定距离，先筑起双层围檩架，而后将板桩依次在围檩中全部插好，待四角封闭合拢后，再逐渐按阶梯状将板桩逐块打至设计标高。这种打法能保证板桩墙的平面尺寸、垂直度和平整度，但施工复杂，不经济，施工速度慢，封闭合拢时需要异形桩。

148屏风法:

是用单层围檩每10-20块钢板桩组成一个施工段，插入土中一定深度成较短的屏风墙，然后先将两端1-2块钢板桩打入，严格控制其垂直度，用电焊固定在围墙上，其余钢板桩按顺序呈阶梯状打入，如此逐组进行，直至工程结束。这种方法能防止板桩过大的倾斜和扭转，能减少打入的累计倾斜误差，可实现封闭合拢。由于施工分段施打，不影响临近钢板桩施工，但插桩的自立高度大，要采取措施保证墙的稳定和操作安全。

1493.钢板桩的拔除为了降低施工费用，在基坑回填后，一般都要拔除钢板桩，以便重复使用。拔除时应设法减少拔桩带土，对于封闭式钢板桩墙，拔桩的开始点离开桩角5根以上，必要时还可间隔拔除。拔桩顺序一般与打设顺序相反。

150拔桩要点：1）拔桩时，可先用振动锤将钢板桩锁扣振活以减小土的粘附，然后边振边拔。2）对较难拔出的板桩，可先用柴油锤将桩打下100-300mm，再与振动锤交替振打、振拔。3）有时为及时回填拔桩后的土孔，当把板桩拔至基础底板以上500mm左右时，可暂停引拔，振动锤振动几分钟，尽量让土孔填实一部分。4）对引拔阻力较大的钢板桩，可采用间歇振动法，每次振动15min，振动锤连续工作不超过1.5h。

1514、桩孔处理对于拔桩产生的桩孔，需及时回填以减少对临近建筑物等设施和地下管线的影响。常用的处理方法有振动法、填入和灌注法。也有在采用振拔法时回灌水，边振边拔并回填砂子。1524.7钻孔灌注桩围护施工

4.7.1钻孔灌注桩的定义

钻孔灌注桩是利用钻孔机在桩位成孔，然后在桩孔内放入钢筋骨架再灌混凝土而成的就地灌注桩。常用的施工方法根据地质条件的不同可分为干作业成孔灌注桩和泥浆护壁成孔灌注桩。1531541551564.7.2钻孔灌注桩特点及适用范围

优点在于它能在各种土质条件下施工，具有无振动、对土体无挤压等优点。施工工艺简单，成本较低，平面布置灵活。

缺点是防渗和整体性较差。一般适用于中等深度（6-10m）的基坑围护，近年来也应用于开挖深度20m以内的基坑。当需要隔离地下水时，需要另行设置隔水帷幕。1571581591604.7.3干作业成孔灌注桩利用螺旋钻机在桩位上钻孔，然后在孔中放入钢筋笼，再浇筑混凝土成桩。

适用范围：地下水以上的填土层、粘性土层、粉土层、砂土层和粒径不大的砾砂层。

1611．干作业螺旋成孔施工机械设备步履式螺旋钻机1622.施工工艺平整场地→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。钻孔清孔放入钢筋骨架浇筑混凝土螺旋钻孔机成桩工艺1633.施工要点

①软塑土层、含水量大－用疏纹叶片钻杆；可塑、硬塑粘土，含水量较小的砂土－用密纹叶片钻杆；②及时灌注混凝土，防止孔壁坍塌；③浇混凝土时放护筒，混凝土坍落度5～9cm。

1644.质量要求

①偏差要求：位置偏差≯70～150mm；垂直度偏差≯1％②孔底虚土厚度：端承桩≯50mm；摩擦桩≯150mm。③避免出现缩径和断桩1654.7.4泥浆护壁钻孔灌注桩泥浆护壁钻孔灌注桩（MudProtectionPoredPiles）是采用孔内泥浆循环保护孔壁的湿作业成孔灌注桩。它能够解决施工中地下水带来的孔壁塌落、钻具磨损发热及沉渣问题。1661.钻孔桩成孔方法1671）冲击钻成孔示意图168

2)冲抓锥成孔法如下图，锥头内有重铁块和活动抓片，下落时松开卷扬机刹车，抓片张开，锥头自由下落冲入土中，然后开动卷扬机拉升锥头，此时抓片闭合抓土，将冲抓锥整体提升至地面卸土，依次循环成孔。169

3)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、反循环工艺输入泥浆，进行护壁和将钻下的土渣排出孔外。1—钻头；2—潜水钻机；3—电缆；4—护筒；5—水管；6—滚轮支点；7—钻杆；8—电缆盘；9—卷扬机；10—控制箱

1702.泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺171(1)放样定位首先由测量人员根据控制点放出各桩位，并在桩位中心打一根短钢筋作标记。(2)钻机就位、对中孔位

就位前，先平整场地，铺好枕木并用水平尺校正，保证钻机平稳、牢固。移机就位后应认真调整水平度、垂直度，使转盘中心与桩孔中心在一条垂线上，并在钻进过程中要经常复检、校正。

172(3)埋设护筒护筒的作用是固定钻孔位置，保护孔口，提高孔内水位，防止地面水流入，增加孔内静水压力以维护孔壁稳定，并兼作钻进导向，护筒设置方法如下：1)护筒一般为4～8mm钢钣，水上桩基施工时应根据护筒长度增加钢钣的厚度，其内径应大于钻头直径，当用回转钻时，宜大于lOOmm；当用冲击钻和潜水电钻时，宜大于200mm，在护筒上部开设1～2个溢浆孔；2)护筒埋设深度根据土质和地下水位而定，在黏性土中不宜小于1.Om，在砂土中不宜小于1.5m，其高度尚应满足孔内泥浆面高度的要求；3)埋设护筒时，在桩位打入或挖坑埋入，一般宜高出地面300～400mm，或高出地下水位1.5m以上使孔内泥浆面高于孔外水位或地面，并使孔内水头经常稳定以利护壁；4)护筒埋设应准确、稳定，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm。

173（4）泥浆的制备与处理泥浆的制备通常在挖孔前搅拌好，钻孔时输入孔内；有时也采用向孔内输入清水，一边钻孔，一边使清水与钻削下来的泥土拌和形成泥浆。泥浆的性能指标如相对密度、黏度、含砂量、pH值、稳定性等要符合规定的要求。泥浆的选料既要考虑护壁效果，又要考虑经济性，尽可能使用当地材料。泥浆的制备应符合下列要求：174175(5)钻孔1)正循环正循环法是泥浆通过钻管送至孔底后，与钻孔产生的泥渣搅拌混合，然后经由钻管与孔壁之间的空腔上升并排出孔外，混有大量泥渣的泥浆水经沉淀、过滤并适当处理后，可重复使用。正循环施工答泥浆上返速度慢，排渣能力弱。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176正循环钻进常见故障及处理a.钻孔坍塌：原因是地层压力不平衡、松散或含水丰富等。处理方法：可加大泥浆的比重、黏度来增加泥浆柱的压力，必要时也可把黏土投入塌孔孔段，捣实重钻以保护孔壁。b.在黏土层中钻进缓慢、蹩泵：原因是泥浆黏度过大或泵量过小，造成糊钻或泥包钻头。处理方法：降低泥浆黏度或直接把清水泵入孔内，以钻具空转来清理孔底泥块，必要时应提钻清理泥包钻头。1772)反循环

反循环的钻孔施工，由钻杆内腔高速回流地面泥浆池，由于泥浆上返速度快，排渣能力强，孔底水力流场合理，钻头始终处于新鲜土层或岩层面上切削破碎，成孔效率高，排渣能力强，对孔壁的冲刷作用小，在孔壁上形成的泥波相对较薄，成孔质量好。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178179反循环钻进操作要点

a.砂石泵起动后，待形成正常反循环后，才能开动钻机慢速回转，下放钻头至孔底。开始钻进时，应先轻压慢转，至钻头正常工作后，逐渐增大转速，调整钻压，并避免钻头吸水口堵水。b.钻进时应认真观察进尺情况和砂石泵的排水出渣情况，排量减少或出水含钻渣较多时，应控制给进速度，防止因循环液比重太大而中断反循环。c.应根据不同的地层情况、桩孔直径、砂石泵的合理排量和经济钻速来选择和调整钻进参数。

180181d.在砂砾、砂卵、卵砾石地层钻进时，为防止钻渣过多，卵砾石堵塞管路，可采用减少钻压或间断给进的方法来控制钻进速度。e.加接钻杆时，应先停止钻进，将钻具提离孔底80～100mm，维持冲洗液循环1～2min，以清洗孔底并将管道内的钻渣携出排净，然后停泵加接钻杆。

182f.钻进时如孔内出现坍孔、涌砂等异常情况，应立即将钻具提离孔底，控制泵量，保持冲洗液循环，吸除坍塌物和涌砂；同时向孔内输送性能符合要求的泥浆，保持水头压力以抑制涌砂和垮孔；恢复钻进后，控制泵排量不宜过大，避免吸垮孔壁。g.钻进达到要求孔深停钻时，应维持冲洗液正常循环，清除孔底沉渣至返出冲洗液的钻渣含量符合规程。提钻时应注意操作轻稳，防止钻头拖刮孔壁，并向孔内补充适量冲洗液，稳定孔内水头高度。

183(6)钢筋笼制作及吊装

吊起钢筋笼，垂直缓慢地放入孔内，利用上部架立筋将第一段钢筋笼暂时固定在钻机上。然后吊起第二段钢筋笼，对准位置后，将接头用电焊连接。

184185186187制作要求1)尺寸允许偏差：主筋间距±10mm；箍筋间距±20mm；钢筋笼直径±10mm；钢筋笼长度±100mm；主筋弯曲度<1％；钢筋笼弯曲度≤1％。分段制做的钢筋笼，其接头宜采用焊接或机械式接头（钢筋直径大于20mm），每节钢筋笼的保护层垫块不得少于两组，每组四个，在同一截面的圆周上对称焊上。主筋混凝土的保护层厚度不应小于30mm，水下灌注桩主筋混凝土保护层厚度不应小于50mm。1882)焊接要求分段制做的钢筋笼，主筋搭接焊时，在同一截面内的钢筋接头不得超过主筋总数的50％，主筋的焊接长度，双面焊为4～5d，单面焊为8～10d。箍筋的焊接长度一般为箍筋直径的8～10倍，接头焊接只允许上下迭搭，不允许径向搭接。189钢筋笼的吊放1)钢筋笼的顶端应设置2～4个起吊点。钢筋笼直径大于1200mm，长度大于6m时，应采取措施对起吊点予以加强，以保证钢筋笼在起吊时不致变形。2)吊放钢筋笼入孔时应对准孔位，保持垂直，轻放、慢放入孔。入孔后应徐徐下放，不得左右旋转。若遇阻碍应停止下放；查明原因进行处理。严禁高提猛落和强制下入。3)钢筋笼吊放入孔位置容许偏差应符合下列规定：钢筋笼中心与桩孔中心：±10mm钢筋笼定位标高：±50mm190钢筋笼的吊放4)钢筋笼过长时宜分节吊放，孔口焊接。分节长度应按孔深、起吊高度和孔口焊接时间合理选定。孔口焊接时，上下主筋位置应对正，保持钢筋笼上下轴线一致。5)钢筋笼全部下入孔后，应检查安放位置并做好记录。符合要求后，可将主筋点焊于孔口护筒上或用铁丝牢固绑于孔口，以使钢筋笼定位，防止钢筋笼因自重下落或灌注混凝土时往上窜动造成错位。

191钢筋笼的吊放6)桩身混凝土灌注完毕，达到初凝后即可解除钢筋笼的固定，以使钢筋笼随同混凝土收缩，避免固结力损失。7)采用正循环或压风机清孔，钢筋笼入孔宜在清孔之前进行，若采用泵吸反循环清孔，钢筋笼入孔一般在清孔后进行。若钢筋笼入孔后未能及时灌注混凝土，停隔时间较长，致使孔内沉渣超过规定要求，应在钢筋笼定位可靠后重新清孔。192(7)下导管清孔钢筋笼安入完毕后，即可下导管,清孔。193194195

清孔标准是孔内沉渣厚度要达到设计和规范要求，清孔就算完成；清孔后的沉渣厚度，端承桩不得大于50mm，摩擦桩不得大于150mm。清孔结束后，应立即进行水下砼的灌注工作。

以原土造浆的钻孔，清孔可用射水法，同时钻具只转不进，待泥浆相对密度降到1.1左右即认为清孔合格；注入制备泥浆的钻孔，采用换浆法清孔，至换出泥浆的