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1、强 夯 压 实,砖墙基础,第二章 桩基础工程,学习目标：掌握预制桩的制作、起吊、运输、堆放等施工方法，了解打桩机具，掌握打桩顺序、方法，了解打桩队邻近建筑物和地下管线带来的影响，了解灌注桩的种类、特点和适用范围，掌握钻孔灌注桩、沉管灌注桩和人工挖孔桩的施工方法、质量要求及措施和施工中应注意的问题,第二章 桩基础工程第一节 预制桩施工第二章 混凝土灌注桩,概述一、桩基础的工作特点桩基础的作用是将上部结构较大的荷载通过桩穿过软弱土层传递到较深的坚硬土层上，以解决浅基础承载力不足和变形较大的地基问题。,二、桩基础的组成：桩身与承台工程中的桩基础，往往由数根桩组成，桩顶设置承台，把各桩连成整体，并将上
2、部结构的荷载均匀传递给桩。,三、桩的分类：1、按承台位置的高低分高承台桩基础低承台桩基础,2、按承载性质不同端承桩是指穿过软弱土层并将建筑物的荷载通过桩传递到桩端坚硬土层或岩层上。桩侧较软弱土对桩身的摩擦作用很小，其摩擦力可忽略不计。摩擦桩是指沉入软弱土层一定深度通过桩侧土的摩擦作用，将上部荷载传递扩散于桩周围土中，桩端土也起一定的支承作用，桩尖支承的土不甚密实，桩相对于土有一定的相对位移时，即具有摩擦桩的作用。,3、按施工方法的不同：预制桩打入、压入、高压水冲入、振入或者旋入。主要使用：锤击打入和静力压桩灌注桩钻孔、冲孔、沉管桩、人工挖土桩及爆破桩等。, 2.1 预制桩施工,预制桩：包括混凝
3、土预制桩、钢桩两种。 混凝土预制桩常用的有钢筋混凝土实心方桩、预应力混凝土空心管桩。 钢桩有钢管桩、H型钢桩、其他异性钢桩。 沉桩方法有锤击沉桩、振动沉桩和静力沉桩等。,2.2.1钢筋混凝土预制桩施工,预制方桩,预应力管桩,施工准备(1)场地平整及周边障碍物处理 施工现场要夯实平整，按照地势应有2的排水坡度，并设置排水明沟，保持场地干燥，以利于施工机械进场作业。 打桩过程中振动大，土体受到急剧的挤压，会引起土体的隆起或水平位移，也会危及周围建筑物、道路和地下管道的安全。打桩施工前，应与城市管理等部门联系，说明原因及可能危害情况，提出具体要求和方案。（2）定桩位及埋设水准点 依据施工图设计要求，
4、把桩基定位轴线桩的位置在施工现场准确地测定出来，并作出明显的标志。在打桩现场附近设置24个水准点，用以抄平场地和作为检查桩入土深度的依据。在正式打桩前，应对桩基的水准点、轴线和桩位的尺寸及位置复查一次。桩位的放线允许误差：群桩20mm,单排桩10mm。（3）桩帽、,2.1.1 预制桩的制作,场地应平整、坚实，不得产生不均匀沉降：采用并列法、间隔法、叠浇法和翻模法，叠浇层数4层，上下层及邻桩之间应做好隔离层，混凝土的浇筑应待下层或邻桩设计强度达到30以上方可进行；桩所用混凝土强度等级不宜低于C30;预应力桩不宜低于C40； 桩的纵向钢筋配筋率：锤击沉桩不宜小于0.8%，静力压桩不宜小于0.6%；
5、桩顶范围内的箍筋应加密，并设置钢筋网片；主筋位置必须正确，保护层不得过厚；钢筋接长用对焊，接头错开；同根钢筋接头间距大于35d。混凝土由桩顶至桩尖连续浇筑，严禁中断； 注明编号及制作日期，标明绑扎位置。,同时：桩的表面应平整、密实，吊角深度小于10mm，蜂窝、麻面小于0.5%表面积。收缩裂缝深度不大于20mm，宽度不大于0.25mm，横向的裂缝不得超过边长的一半。桩顶与桩尖不得有蜂窝、麻面、裂缝和掉角。,钢筋混凝土预制桩的质量检验标准,2.1.2 预制桩的起吊、运输、堆放,预制桩的起吊,混凝土强度： 起吊移位 70设计强度； 运输、打桩 100设计强度。运输： 合理设置吊点：正负弯矩值基本相等
6、。,2. 预制桩运输,3. 预制桩堆放,堆放地点应平整坚实，排水通畅；垫木间距应与吊点位置相同，各层垫木应位于同一垂直线上；堆放层数不宜过多，一般不宜超过4层，空心管桩不宜超过3层；避免二次搬运。,吊、运平稳，避免损坏。当运距不大时，可采用滚筒、卷扬机等拖动桩身运输；当运距较大时可采用小平台车运输。运输过程中支点应与吊点位置一致。,（三）钢管桩的制作、起吊、运输和堆放钢管桩桩端有开口型和闭口型两种。,钢管桩不加桩靴直接开口打入，入土后有大量土体涌入钢管内，当涌入桩内的土达到一定高度后，因挤密就把桩口封死，产生封闭效应，所以受力方面和闭口相似。,钢管桩：承载力高、重量轻、刚度好、装卸方便。单是但
7、易腐蚀。开口的钢管桩在打入过程中土的挤出量小，对相邻桩体和其它建筑物等的影响亦小，因而在软土地区密集的城市中心施工中较常用。钢管桩搬运时应防止因碰撞而造成桩端、桩体损坏或弯曲变形。堆放时，应按规格、材质分别堆放，堆放高度不宜太高，防止受压变形。一般900的钢管桩不宜超过3层，600的钢管桩不宜超过4层，400的钢管桩不宜超过5层。管桩两侧用木楔塞牢防止滚动。起吊时：两点起吊。,为了防止在打桩过程中损坏桩尖，桩端可做补强处理。图a为开口型补强措施，即用焊接圆环对桩端作增厚处理和焊接十字肋对桩端作加强处理两种方法。图b为闭口型桩端处理方式，一般给桩端穿上桩靴。分别是平底型、尖端型和下端缩小型的封闭
8、式桩靴。,为了防止把桩头打坏，桩头也应设补强措施。分别采用补强环、补强环加十字肋和补强板三种补强方法,2.1.3 预制桩沉桩,（1）打桩机械,打桩机具主要包括桩锤、桩架和动力装置三个部分。桩锤是对桩施加冲击力，将桩打入土中的机具；桩架的作用是将桩吊到打桩位置，并在打桩过程中引导桩的方向，保证桩锤能沿要求的方向冲击；动力装置包括驱动桩锤及卷扬机用的动力设备。,1.锤击沉桩的施工方法：利用桩锤的冲击动能使桩沉入土中的方法锤击沉桩的特点：速度快，机械化程度高，适用范围广； 施工时产生噪音、振动、土体挤压,施工中常见的桩锤有落锤、蒸汽锤（单动汽锤、双动汽锤）、柴油打桩锤和液压锤。,落锤 是指桩锤用人力
9、或机械拉升，然后自由落下，利用自重夯击桩顶。 优缺点： 构造简单、使用方便、冲击力大，能随意调整落距，但锤打速度慢，效率较低、桩身易损失。 落锤重量一般为 0.51.5 t ，重型锤可达数吨 适用范围 适宜打各种桩；粘土、含砾石的土和一般土层均可使用。,优缺点： 构造简单、落距短，对设备和桩头不易损坏，打桩速度及冲击力较落锤大，效率较高。适用范围 适于打各种桩。,B. 单动汽锤,单动汽锤工作原理图,利用蒸汽或压缩空气的压力将锤头上举，然后由锤的自重向下冲击沉桩。只在上升时耗用动力，下降靠自重；,双动汽锤工作原理图,C. 双动汽锤,利用蒸汽或压缩空气的压力将锤头上举及下冲，增加夯击能量。,优缺点
10、： 冲击次数多、冲击力大、工作效率高，可不用桩架打桩，但需锅炉或空压机，设备笨重，移动较困难。 适用范围 适宜打各种桩，便于打斜桩；使用压缩空气时可在水下打桩；可用于拔桩。,D. 柴油锤：分为导杆式、活塞式、管式（筒式）,利用燃油爆炸，推动活塞，引起锤头跳动。,优缺点： 附有桩架、动力等设备，机架轻、移动便利、打桩快、燃料消耗少，有重量轻和不需要外部能源等优点。适用范围 最宜用于打木桩、钢板桩；不适于在过硬或过软的土中打桩。,导杆式柴油锤 工作原理图,E. 振动桩锤,利用偏心轮引起激振，通过刚性连接的桩帽传到桩上。,优缺点： 沉桩速度快，适应性大，施工操作简易安全，能打各种桩并帮助卷扬机拔桩。
11、 适用范围 适宜于打钢板桩、钢管桩、钢筋混凝土和土桩；宜用于砂土，塑性粘土及松软砂粘土；在卵石夹砂及紧密粘土中效果较差。,JZZ75振动桩机，功率43.5kW，最大沉桩直径0.50m，最大沉桩深度31m，适用于振动沉管灌注桩施工。,F. 液压桩锤,利用液压推动密闭在锤壳内的芯锤活塞柱，令其往返实现夯击,优缺点： 噪音低、无油烟、能耗省、冲击频率高、沉桩效果好。可用于水下打桩,在选择打桩机具时，应根据地基土壤的性质、工程的大小、桩的种类、施工期限、动力供应条件和现场情况确定。桩锤类型确定后要确定锤重，一般来说 锤比桩重较合适。防止桩身受到过大冲击应力，应选用重锤低击。可参考表2-1来选取。,2.
12、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（沿轨道行驶的） ：机动适应性好；大、装拆运麻烦。 履带式桩架（装在履带底盘上） ：移动方便，适用范围广。 滚筒式式桩架：移动方便，稳定性好,适应性强。桩架高度 = 桩长 + 桩锤高度 + 桩帽高度 + 滑轮组高度 + （12m）的起锤工作余地,履带式桩架,多功能桩架,3、桩帽及衬垫提高打桩效率，保护桩锤和防止桩顶破坏应在桩顶设置桩帽、衬垫4、送桩器：当桩顶设计标高低于地表时，要将桩打至设计标高，称为送桩。一般由钢管制作。,（二）打桩前的准备工作1、清理障碍物，平整场地打桩前，应认真处理高空、地上和地下障碍物，如地下管线、旧
13、有基础、树木杂草等。此外打桩前应对现场周围（一般10米以内）的建筑物作全面检查，如有危房或危险构筑物，必须预以加固，不然由于打桩振动，可造成倒塌。,2、材料、机具的准备， 接通水电源3、进行打桩试验又叫沉桩试验。沉桩前应作数量不少于2根桩的打桩工艺试验，用以了解桩的贯入度，持力层强度、桩的承载力，以及施工过程中遇到的各种问题和反常情况等。没有打过桩的地方先打试桩是必要的，通过实践来校核拟定设计方案，确定打桩方案，保证质量措施和打桩技术要求。因此试桩必须细致地进行，根据地质勘探钻孔资料，选择桩位以能代表工程所处的地质条件，打试桩时，要做好详细的施工记录，画出各土层深度、打入各土层的锤击次数，最后
14、精确的测量贯入度。,贯入度：是指在地基土中用重力击打桩体时，贯入体进入土中的深度。（一般指每10击的平均贯入度不大于规定值）,4、确定打桩顺序打桩时，由于桩对土体的挤密作用，先打入的桩被后打入的桩水平挤推而造成偏移和变位或被垂直挤拔造成浮桩；而后打入的桩难以达到设计标高或入土深度，造成土体隆起和挤压，截桩过大。所以，群桩施工时，为了保证质量和进度，防止周围建筑物破坏，打桩前根据桩的密集程度、桩的规格、长短以及桩架移动是否方便等因素来选择正确的打桩顺序。常用的打桩顺序一般有下面几种：自两侧向中间打逐排打设自中间向四周打自中间向两侧打,采用逐排打设，则土体向一个方向挤压，使地基土挤压的程度不均匀。
15、这样可能使桩打入深度逐渐减少，会引起建筑物产生不均匀沉降。自两侧向中间打，则中间部分的土层挤压密实，使桩不易打入，并且打中间各桩时，已打的外侧各桩可能受挤压而升起。根据施工经验，打桩的顺序，以自中部向四周打，自中间向两侧打为最好。但桩距大于或等于四倍桩直径时，则打桩顺序关系不大，可采用由一侧向单一方向施打的方式（逐排打设）。这样，桩架单方向移动，打桩效率高。,为减少挤土影响，确定沉桩顺序的原则应入下：a、从中间向四周沉设，由中及外；b、从靠近现有建筑物最近的桩位开始沉设，由近及远；c、先沉设入土深度深的桩，由深及浅；d、先沉设断面大的桩，由大及小。e、先沉设长度大的桩，由长及短。顺序确定后，还
16、需考虑桩架是往后“退打桩”还是向前“顶打桩”。当打桩地面标高接近桩顶设计标高时，打桩后实际上每根桩还会高出地面。这是由于桩尖持力层的标高不可能完全一致。而预制桩又不能设计成各不相同的长度，因此桩顶高出地面是不可避免的。在此情况下，桩架只能采取往后退行打桩的方法。由于往后退行，桩不能事先将桩布置在地面，只能随打桩随运桩。如打桩后桩顶的实际标高在地面以下时，桩架则可以采取往前顶打的方法。此时只要场地允许，所有的桩都可以事先布置好，避免桩的场内二次搬运,5、抄平放线，定桩位，设标尺在沉桩现场或附近区域，应设置数量不少于2个的水准点，以作抄平场地标高和检查桩的入土深度之用。根据建筑物的轴线控制桩，按设
17、计图纸要求定出桩基础轴线（偏差值应20mm）和每个桩位（偏差值应10mm）。定桩位的方法，是在地面上用小木桩或撒白灰点标出桩位（当桩较稀时使用），或用设置龙门板拉线法定出桩位（当桩较密时使用）。其中龙门板拉线法可避免因沉桩挤动土层而使小木桩移动，故能保证定位准确。同时也可作为在正式沉桩前，对桩的轴线和桩位进行复核之用。打桩施工前，应在桩架或桩侧面设置标尺，以观测、控制桩的入土深度。,（三）打桩1、定锤吊桩桩机就位后，先将桩锤和桩帽吊起，其锤底高度应高于桩顶，并固定在桩架上，以便进行吊桩。 吊桩是用桩架上的滑轮组和卷扬机将桩吊成垂直状态送人龙门导杆内。桩提升离地时，应用拖拉绳稳住桩的下部，以免撞
18、击桩架和临近的桩。桩送人导杆内后要稳住桩顶，先使桩尖对准桩位，扶正桩身，然后使桩插入土中。桩就位后，在桩顶放上桩垫，套上桩帽，桩帽上放人锤垫后降下桩锤轻轻压住桩帽。桩锤底面，桩帽上、下面和桩顶都应保持水平。桩锤、桩帽和桩身中心线应在同一直线上，尽量避免偏心。桩插入土时应校正其垂直度，偏差不超过05；在桩的自重和锤重作用下，桩沉入土中一定深度而达到稳定，这时应再校正一次垂直度，即可进行打桩。,2、打桩打桩开始时，应先采用小的落距（0.50.8m）作轻的锤击，使桩正常沉入土中约12m后，经检查桩尖不发生偏移，再逐渐增大落距至规定高度，继续锤击，直至把桩打到设计要求的深度。打桩有“轻锤高击”和“重锤
19、低击”两种方式。这两种方式，如果所做的功相同，而所得到的效果却不相同。轻锤高击，所得的动量小，而桩锤对桩头的冲击力大，因而回弹也大，桩头容易损坏大部分能量均消耗在桩锤的回弹上，故桩难以入土。相反，重锤低击，所得的动量大，而桩锤对桩头的冲击力小，因而回弹也小，桩头不易被打碎，大部分能量都可以用来克服桩身与土壤的摩阻力和桩尖的阻力，故桩很快入土。此外，又由于重锤低击的落距小，因而可提高锤击频率，打桩效率也高，正因为桩锤频率较高，对于较密实的土层，如砂土或粘性土也能较容易地穿过，所以打桩宜采用“重锤低击”。,（四）打桩质量控制：贯入度、设计标高、偏差1、桩端位于一般土层时（摩擦桩），以控制桩端设计标
20、高为主，贯入度作参考。2、桩端达到坚硬、硬塑的粘性土、碎石土、中密以上的粉土和砂土或风化岩等土层时，应以贯入度控制为主，桩端进入持力层深度或桩尖标高作参考。3、若贯入度已达到而桩端标高未达到时，应继续锤击3阵，其每阵10击的平均贯入度不应大于规定的数值。（五）打桩控制贯入度的计算打预制钢筋混凝土桩的设计质量控制，通常是以贯入度和设计标高两个指标来检验，打桩贯入度的检验，一般是以桩最后10击的平均贯入度应该小于或等于通过荷载试验（或设计规定）确定的控制数值，当无试验资料或设计规定时，控制贯入度可以按以下动力公式计算：,（六）打桩验收要求1、桩打入后，桩位的允许偏差应符合建筑地基基础工程施工质量验
21、收规范GB502022002的规定。桩顶标高的允许偏差为50mm，+100mm；斜桩倾斜度的偏差不得大于倾斜角正切值的15%（倾斜角系指桩的纵向中心线与铅垂线间夹角）。,2、施工结束后应对承载力进行检查。桩的静荷载试验根数应不少于总根数的1%，且不少于3根；当总桩数少于50根时，应不少于2根；当施工区域地质条件单一，又有足够的实际经验时，可根据实际情况由设计人员酌情而定。3、桩身质量应进行检验，对多节打入桩不应小于桩总数的15%，且每个柱子承台不得少于1根。4、由工厂生产的预制桩应逐根检查，工厂生产的钢筋笼应抽查总量的10%，但不少于5根。5、现场预制成品桩时，应对原材料，钢筋骨架、混凝土强度
22、进行检查；采用工厂生产的成品桩时，进场后应作外观及尺寸检查，并应附相应的合格证、复验报告。6、施工中应对桩体垂直度、沉桩情况、桩顶完整状况、桩顶质量等进行检查，对电焊接桩、重要工程应作10%的焊缝探伤检查。,7、对长桩或总锤击数超过500击的锤击桩，必须满足桩体强度及28d龄期的两项条件才能锤击。8、施工结束后，应对承载力及桩体质量做检验。施工手册49、打入桩桩基工程的验收通常应按两种情况进行：当桩顶设计标高与施工场地标高相同时，应在打桩完毕后进行；当桩顶设计标高低于施工场地标高需送桩时，则在每一根桩的桩顶打至场地标高；应进行中间验收，待全部桩打完，并开挖到设计标高后，再作全面验收。,桩基工程
23、验收时应提交下列资料：工程地质勘察报告、桩基施工图、图纸会审纪要、设计变更单及材料代用通知单等；经审定的施工组织设计、施工方案及执行中的变更情况；桩位测量放线图，包括工程桩位线复核签证单；成桩质量检查报告；单桩承载力检测报告；基坑挖至设计标高的基桩竣工平面图及桩顶标高图。承台工程验收时应提交下列资料：承台钢筋、混凝土的施工与检查记录；桩头与承台的锚筋、边桩离承台边缘距离、承台钢筋保护层记录；承台厚度、长宽记录及外观情况描述等。,(六)接桩当桩的长度较大时，由于桩架高度以及制作运输等条件限制，往往需要分段制作和运输，沉桩时，分段之间就需要接头。一般混凝土预制桩接头不宜超过2个，预应力管桩接头不宜
24、超过4个，应避免在桩尖接近硬持力层或桩尖处于硬持力层中时接桩。桩的接头应有足够的强度，能传递轴向力、弯矩和剪力，接桩方法有：法兰连接、焊接法及浆锚法。前二者适用于各类土层，后者适用于软土层。1、焊接法连接如图为焊接法接桩节点构造。当桩沉至操作平台时，在下节桩上端部焊接4个638长150mm的短角钢，这四个短角钢与桩的主筋焊在一起，然后把上节桩吊起，在其下端把四个638长150mm的短角钢焊在主筋上，最后把上下两桩对准用4根角钢或扁钢焊接，使之成为一个整体图216。,2、浆锚法接桩可以采用硫磺胶泥或环氧树脂作为胶结剂的接桩工艺，接桩速度快。如图所示，在上节桩的下端伸出钢筋，长度为15倍的钢筋直径
25、，下节桩的上端设预留锚筋孔，孔径为2.5d ，孔深大于15d ，一般取15d+30mm。接桩时，把上节桩伸出的4根锚筋，插入下节桩的预留孔中，孔内灌满硫蟥胶泥并热铺于桩的顶面，厚度约为12cm，胶泥灌注时间不得超过2分钟，然后将两节桩压紧，胶泥很快冷却硬化，只需停510分钟，就可继续锤击沉桩。浆锚法施工工艺：接桩时，首先把上节桩对准下节桩，使四根锚筋插入锚筋孔，下落上节桩身，使其结合紧密，然后将桩上提约20mm，（以四根锚筋不脱离锚筋孔为度），此时安好施工夹箍（由四块板内侧用人造革包裹40mm厚的树脂海绵块而成），将熔化的硫蟥胶泥注满锚筋孔和接头平面上（厚12cm），然后下落上节桩，当硫蟥胶泥
26、冷却并拆除夹箍后，方可继续沉桩。,3、法兰连接主要用于混凝土管桩在预制桩时，在桩的端部设置法兰，需接桩时用螺拴把它们连在一起，这种方法，施工简便，速度快。主要用于混凝土管桩。但法兰盘制作工艺复杂，用钢量大。,打桩质量通病及防治：表2-3,2.静力压桩,静力压桩是在均匀软弱土中利用压桩架（型钢制作）的自重和配重，通过卷扬机或者液压系统施加压力，将桩逐节压入土中的一种沉桩方法。这种沉桩方法无振动、无噪音、对周围环境影响小，桩顶不易损坏，沉桩精度高适合在城市中施工。,静力压桩机：有顶压式、箍压式、和前压式,静力压桩机构造原理图,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
27、,导笼口,操作平台,卷扬机,加压钢丝绳滑轮组,桩架导向笼,吊装、就位（静力压桩）,焊缝连接,压桩过程中，当桩尖碰到夹砂层时，压桩阻力可能突然增大，甚至超过压桩能力而使桩机上抬。这时可以最大的压桩力作用在桩顶，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，可以采取截去桩顶的办法。,压桩与打桩相比:,由于避免了锤击应力，桩的混凝土强度及其配筋只要满足吊装弯矩和使用期受力要求就可以，因而桩的断面和配筋可以减小;压桩引起的挤土也小的多，因此压桩是软土地区一种较好的沉桩方法。,四 预制桩施工对周围环境的影响及预防措施,1.噪音：音源控制、遮
28、挡防护、控制打桩时间2.振动：3.土体挤压影响及防护 a 预钻孔沉桩法 b 合理安排打桩顺序和工艺 c 采用排水措施降低超空隙谁压力 d 设防挤、防振沟 e设防挤防渗墙,混凝土灌注桩是直接在施工现场桩位上成孔，然后放人钢筋笼再浇筑混凝土而成桩。与预制桩相比，具有施工噪声低，振动小、挤土影响小、无需接桩等优点。但成桩工艺复杂，施工速度较慢，质量影响因素较多。不能立即承载，冬季施工困难。根据成孔工艺的不同分为：钻孔灌注桩、冲孔灌注桩、沉管灌注桩、爆扩成孔灌注桩和人工挖孔灌注桩。 灌注桩成孔的控制深度应符合下列要求： (1)摩擦型桩。摩擦桩以设计桩长控制成孔深度；端承摩擦桩必须保证设计桩长及桩端进入
29、持力层深度；当采用锤击沉管法成孔时，桩管人土深度控制以标高为主，以贯人度为辅。(2)端承型桩。当采用钻(冲)、挖掘成孔时，必须保证桩孔进入设计持力层深度；当采用锤击沉管法成孔时，沉管深度控制以贯人度为主，设计持力层标高为辅。,第二节：混凝土灌注桩施工,一、钻孔灌注桩施工 (一)钻孔机械设备：全叶螺旋钻孔机，回转钻孔机，潜水钻机，钻扩机，全套管钻机。1全叶螺旋钻孔机用于地下水位以上的粘土、粉土、中密以上的砂土或人工填土土层的成孔，成孔孔径为300mm800mm，钻孔深度812m。配有多种钻头，以适应不同的土层.,全叶式螺旋钻机,2回转钻孔机最大钻孔直径可达25 m，钻进深度可达50100 m，适
30、用于碎石类土、 砂土、粘性土、粉土、强风化岩、软质与硬质岩层等多种地质条件。 3潜水钻机 潜水钻机(图217、218)适用于粘性土、粘土、淤泥、淤泥质土、砂土、强风化岩、软质岩层，不宜用于碎石土层中。,4钻扩机,5全套管钻机 该机由法国贝诺特公司首先开发和研制而成，故又称为“贝诺特钻机”，它在成孔和混凝土浇筑过程中完全依靠套管护壁。钻孔直径最大可达25m，钻孔深度可达40m，拔管能力最大达到5 000 kN。 全套管钻机按结构形式可分为两大类：整机式和附着式，全套管钻孔机施工具有以下优点： (1)除了岩层以外，任何土层均适用； (2)挖掘时可确切地分清持力层土质，因此可随时确定混凝土桩的深度；
31、 (3)在软土中，由于有套管护壁，不会引起塌方； (4)可钻斜孔，用于斜桩。 不足之处是：机身庞大沉重，套管上拔时所需反力大，由于套管的摆动使周围地基扰动而松散。,砼灌注桩的过程控制,成孔,清渣,放置钢筋笼,灌注砼,（二）、钻孔灌注桩施工工艺,钻孔灌注桩,干式作业成孔,湿式作业成孔,螺旋钻机,工程地质回转钻机或潜水钻机,人工挖孔灌注桩,砼护圈,钢套管护圈,钢支撑和波纹细板护圈,沉管灌注桩,锤击式,振动式,夯扩灌注桩,冲抓成孔灌注桩,沉管灌注桩设备改造而成（钻扩机）,用冲抓锤或冲抓斗泥浆护壁下成孔,(二）钻孔灌注桩施工工艺1干作业成孔灌注桩施工：主要适用于北方地区和地下水位低的土层；(1)施工工
32、艺流程：场地清理测量放线定桩位桩机就位钻孔取土成孔清除孔底沉渣成孔质量检查验收吊放钢筋笼浇筑孔内混凝土。 (2)施工注意事项。开始钻孔时，应保持钻杆垂直、位置正确，防止因钻杆晃动引起孔径扩大及增多孔底虚 土。发现钻杆摇晃、移动、偏斜或难以钻进时，应提钻检查，排除地下障碍物，避免桩孔偏斜和钻具损坏。钻进过程中，应随时清理孔口粘土，遇到地下水、塌孔、缩孔等异常情况，应停止钻孔，同有关单位研究处理。钻头进入硬土层时，易造成钻孔偏斜，可提起钻头上下反复扫钻几次，以便削去硬土。若纠正无效，可在孔中局部回填粘土至偏孔处05 m以上，再重新钻进。成孔达到设计深度后，应保护好孔口，按规定验收，并做好施工记录。
33、孔底虚土尽可能清除干净，可采用夯锤夯击孔底虚土或进行压力注水泥浆处理，然后快吊放钢筋笼，并浇筑混凝土。混凝土应分层浇筑，每层高度不大于15m。,3. 施工,钻孔,放入钢筋骨架,浇筑混凝土,清孔,2泥浆护壁成孔灌注桩施工 泥浆护壁成孔灌注桩是利用泥浆护壁，钻孔时通过循环泥浆将钻头切削下的土渣排出孔外而成孔，而后吊放钢筋笼，水下灌注混凝土而成桩。成孔方式： 有正(反)循环回转钻成孔、 正(反）循环潜水钻成孔、 冲击钻成孔、 冲抓锥成孔、 钻斗钻成孔等。,泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺流程如下：,(1)测定桩位。平整清理好施工场地后，设置桩基轴线定位点和水准点，根据桩位平面布置施工图，定出每根桩的位置，
34、并做好标志。施工前，桩位要检查复核，以防被外界因素影响而造成偏移。,(2)埋设护筒。护筒的作用是：护筒的作用是固定桩 孔位置，防止地面水流入，保护孔口，增高桩孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导钻头方向。护筒用48mm厚钢板制成，内径比钻头直径大100200 mm，顶面高出地面040.6 m，上部开1一2个溢浆孔。埋设护筒时，先挖去桩孔处表土，将将护筒埋 入土中，其埋设深度，在粘土中不宜小于1 m，在砂土中不宜小于15 m。其高度要满足孔内泥浆液面高度的要求，孔内泥浆面应保持高出地下水位1 m以上。采用挖坑埋设时，坑的直径应比护筒外径大0810m。护筒中心与桩位中心线偏差不应大于50 mm，对位后
35、应在护筒外侧填人粘土并分层夯实。,(3)泥浆制备。泥浆的作用是护壁、携砂排土、切土润滑、冷却钻头等，其中以护壁为主。浆制备方法应根据土质条件确定：在粘土和粉质粘土中成孔时，可注入清水，以原土造浆，排渣泥浆的密度应控制在1113gcm3；在其他土层中成孔，泥浆可选用高塑性(Ip17)的粘土或膨润土制备；在砂土和较厚夹砂层中成孔时，泥浆密度应控制在1113 gcm3；在穿过砂夹卵石层或容易塌孔的土层中成孔时，泥浆密度应控制在1315 gcm3。施工中应经常测定泥浆密度，并定期测定粘度、含砂率和胶体率。泥浆的控制指标为粘度1822s、含砂率不大于8、胶 体率不小于90，为了提高泥浆质量可加入外掺料，
36、如增重剂、增粘剂、分散剂等。施工中废弃的泥浆、泥渣应按环保的有关规定处理。,（1）泥浆的作用,护壁作用携渣作用冷却和润滑作用,（2）泥浆的成分,护壁泥浆通常有：制备泥浆、自成泥浆、半自成泥浆。,膨润土泥浆的主要成分有：膨润土水外加剂：分散剂、增粘剂、加重剂、防漏剂,(4)成孔方法 回转钻成孔。按排渣方式不同分为正循环回转钻成孔适用于填土、淤泥、粘土、粉土、砂土等地层，对于卵砾石含量不大于15、粒径小于10 mm的部分砂卵砾石层和软质基岩及较硬基岩也可使用桩孔直径不宜大于1 000 mm，钻孔深度不宜超过40 m。,反循环回转钻成孔由钻机回转装置带动钻杆和钻头回转切削破碎岩土，利用泵吸、气举、
37、喷射等措施抽吸循环护壁泥浆，挟带钻渣从钻杆内腔抽吸出孔外的成孔方法。,泵吸反循环是直接利用砂石泵的抽吸作用使钻杆的水流上升而形成反循环；喷射反循环是利用射流泵设出的高速水流产生负压使钻杆内的水流上升而行程反循环；气举反循环是利用送人压缩空气使水循环，钻杆内水流上升速度与钻杆内外液柱重度差有关，随孔深增大效率增加。当孔深小于50m时，宜选用泵吸或射流反循环；当孔深大于50m时，宜采用气举反循环。,潜水钻成孔：同样适用泥浆护壁成孔，其出渣方式分为： 正循环与反循环,1 一滑轮； 2 一主杆； 3 一拉索； 4 一斜撑； 5 一卷扬机； 6 一垫木； 7 一钻头,主要用于在岩土层中成孔，成孔时将冲锥
38、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,冲抓锥头,冲击钻成孔。抓孔,（5)清孔。当钻孔达到设计要求深度并经检查合格后，应立即进行清孔目的是清除孔底沉渣以减少桩基的沉降量，提高承载能力，确保桩基质量。清孔方法有真空吸泥渣法、射水抽渣法、换浆法和掏渣法。清孔应达到如下标准才算合格：一是对孔内排出或抽出的泥浆，用手摸捻应无粗粒感觉，孔底500mm以内的泥浆密度小于125gcm3(原土造浆的孔则应小于11gcm3)；二是在浇筑混凝土前，孔底沉渣允许厚度符合标准规定，即端承桩50mm，摩擦端承桩、端承摩擦桩100mm，摩擦桩300mm。,(6)吊放钢筋笼。
39、 清孔后立即安放钢筋笼、浇筑混凝土。钢筋笼主筋净距必须大于3倍的骨料粒径，加劲箍宜设在主筋外侧，钢筋保护层厚度不应小于35mm(水下混凝土不得小于50 mm)。可在主筋外侧安设钢筋定位器，以确保保护层厚度。为了防止钢筋笼变形，可 在钢筋笼上每隔2m设置一道加强箍，并在钢筋笼内每隔3 4m装一个可拆卸的十字形临时加劲架。垂直、缓慢放入，防止碰壁。 (7)水下浇筑混凝土。泥浆护壁成孔灌注桩的水下混凝土浇筑常用导管法，混凝土强度等级不低于C20，坍落度为1822cm。所用设备有金 属导管、承料漏斗和提升机具等。,导管一般用无缝钢管制作，直径为200300 mm，每节长度为23m，最下一节为脚管，长度
40、不小于4m，各节管用法兰盘和螺栓连接。承料漏斗利用法兰盘安装在导管顶端，其容积应大于保证管内混凝土所必须保持的高度和开始浇筑时导管埋置深度所要求的混凝土的体积。隔水栓(球塞)用来隔开混凝土与泥浆(或水)，可用木球或混凝土圆柱塞等，其直径宜比导管内径小2025mm。用35 mm厚的橡胶圈密封，其直径宜比导管内径大56mm。,浇筑时，用提升机具将承料漏斗和导管悬吊起来后，沉至孔底，往导管中放隔水栓，隔水栓用绳子或铁丝吊挂，然后向导管内灌一定数量的混凝土，并使其下口距地基面约300 mm，立即迅速剪断吊绳(水深在10m以内可用此法)、或让球塞下滑至管的中部或接近底部再剪断吊绳，使混凝土靠自重推动球塞
41、下落，冲向基底，并向四周扩散，球塞被推出管后，混凝土则在导管下部包围住导管，形成混凝土堆，这时可把导管再下降至基底100200mm处，使导管下部能有更多的部分埋入首批浇筑的混凝土中。然后不断地将混凝土通过承料漏斗浇入导管内，管外混凝土面不断被挤压上升。随着管外混凝土面的上升，相应地逐渐提升导管。导管应缓缓提升，,每次200mm左右，严防提升过度，务必保证导管下端埋人混凝土中的深度不少于规定的最小埋置深度；一般情况下，在泥浆中浇混凝土时，导管最小埋置深度不能小于1m，适宜的埋置深度为24m，但也不宜过深，以免混凝土的流动阻力太大，易造成堵管。混凝土浇筑过程应连续进行，不得中断。混凝土浇筑的最终标
42、高应比设计标高高出05 m。,（8）常见工程质量事故及处理方法 泥浆护壁成孔灌注桩施工时常易发生孔壁坍塌，斜孔、孔底隔层、夹泥、流砂等孔壁坍塌 指成孔过程中孔壁土层不同程度坍落。主要原因是提升下落冲击锤、掏渣筒或钢筋骨架 时碰撞护筒及孔壁；护筒周围未用粘土紧密填实，孔内泥浆液面下降，孔内水压降低等造成塌孔。塌孔处理方法：一是在孔壁坍塌段用石子粘土投入，重新开钻，并调整泥浆容重和液面高度；二是使用冲孔机时，填入混合料后低锤密击，使孔壁坚固后，再正常冲击。,偏孔 指成孔过程中出现孔位偏移或孔身倾斜。偏孔的主要原固是桩架不稳固，导杆不垂直或土层软硬不均。对于冲孔成孔，则可能是由于导向不严格或遇到探头
43、石及基岩倾斜所引起的。处理方法为：将桩架重新安装牢固，使其平稳垂直：如孔的偏移过大；应填入石子粘土， 重新成孔；如有探头石，可用取岩钻将其除去或低锤密击将石击碎；如遇基岩倾斜，可以投入 毛石于低处，再开钻或密打。,孔底隔层 指孔底残留石渣过厚，孔脚涌进泥砂或塌壁泥土落底。造成孔底隔层的主要原因是清孔不彻底，清孔后泥浆浓度减少或浇筑混凝土、安放钢筋骨架时碰撞孔壁造成塌孔落土。主要 防止方法为：做好清孔工作，注意泥浆浓度及孔内水位变化，施工时注意保护孔壁。,夹泥或软弱夹层指桩身混凝土混进泥土或形成浮浆泡沫软弱夹层。其形成的主要原因是浇筑混凝土时孔壁坍塌或导管口埋入混凝土高度太小，泥浆被喷翻，掺入混
44、凝土中。防治措施是经常注意混馄凝土表面标高变化，保持导管下口埋入混凝土表面标高变化，保持导管下口埋入混凝土下的高度，井应在钢筋笼下放孔内4小时内浇筑混凝土。流砂指成孔时发现大量流砂涌塞孔底。流砂产生的原因是孔外水压力比孔内水压力大，孔壁土松散流砂严重时可抛入碎砖 石、粘土，用锤冲入流砂层，防止流砂涌入。,二、沉管灌注桩施工又叫套管成孔灌注桩依据使用桩锤和成桩工艺不同，分为锤击沉管灌注桩、振动沉管灌注桩、静压沉管灌注桩、振动冲击沉管灌注桩和沉管夯扩灌注桩等。使用锤击式桩锤或振动式桩锤将带有桩尖的钢管沉人土中，造成桩孔，然后放人钢筋笼、浇筑混凝土，最后拔出钢管，形成所需的灌注桩,(一)锤击沉管灌注
45、桩施工 锤击沉管灌注桩的机械设备由桩管、桩锤、桩架、卷扬机滑轮组、行走机构组成。锤击沉管桩适用于一般粘性土、淤泥质土、砂土和人工填土地基，但不能在密实的砂砾石、漂石层中使用。它的施工程序一般为：定位埋设混凝土预制桩尖桩机就位锤击沉管灌注混凝土边拔管、边锤击、边继续灌注混凝土(中间插入吊放钢筋笼)成桩。,就位,沉入,浇筑,成型,边拔边浇,放入钢筋笼继续浇筑,缩颈桩,施工时，用桩架吊起钢桩管，对准埋好的预制钢筋混凝土桩尖。桩管与桩尖连接处要垫以麻袋、草绳，以防地下水渗入管内。缓缓放下桩管，套人桩尖压进土中，桩管上端扣上桩帽，检查桩管与桩锤是否在同一垂直线上，桩管垂直度偏差05时即可锤击沉管。先用低
46、锤轻击，观察无偏移后再正常施打，直至符合设计要求的沉桩标高，并检查管内有无泥浆或进水，即可浇筑混凝土。管内混凝土应尽量灌满，然后开始拔管。凡灌注配有不到孔底的钢筋笼的桩身混凝土时，第一次混凝土应先灌至笼底标高，然后放置钢筋笼，再灌混凝土至桩顶标高。第一次拔管高度应控制在能容纳第二次所需灌人的混凝土量为限，不宜拔得过高。在拔管过程中应用专用测锤或浮标检查混凝土面的下降情况。,拔管速度要均匀，对一般土层以1 mmin为宜，在软弱土层及软硬土层交界处宜控制在03 0.8mmin为宜。采用倒打拔管时，桩锤的冲击频率为：单动汽锤不得少于50次min，自由落锤轻击不得少于40次min。在管底未拔至桩顶设计
47、标高之前，倒打和轻击不得中断。 锤击沉管桩混凝土强度等级不得低于C20，每立方米混凝土的水泥用量不宜少于300Kg。混凝土坍落度在配钢筋时宜为80100 mm，无筋时宜为6080 mm。碎石粒径在配有钢筋时不大于25mm，无筋时不大于40mm。预制钢筋混凝土桩尖的强度等级不得低于C30。混凝土充盈系数(实际灌注混凝土体积与按设计桩身直径计算体积之比)不得小于10，成桩后的桩身 混凝土顶面标高应至少高出设计标高500 mm。,当桩较稀疏时(中心距大于35倍桩 径或2m)，可采用连打方法；当桩较密集 时(中心距小于等于35倍桩径或2 m)， 为防止断桩现象应采用跳跃施打的方法，中间空出的桩应待邻桩
48、混凝土达到设计强度等级的 50以上方可施打；对于土质较差的饱和淤泥质土，可采用控制时间的连打方法，即必须在邻桩混凝土终凝前，将影响范围内(中心距小于等于35倍桩径或2m)的桩全部施工完毕。 锤击沉管灌注桩适用于一般粘土、淤泥质土、砂土、人工填工等。,复打般在下列情况下应用：复打桩.exe 1设计要求扩大桩的直径，增加桩的承载力，减少桩的数量，减少承台面积等。 2施工中处理工程问题和质量事故。例如怀疑或发现有缩径、吊脚，夹泥等缺陷或持力层起伏不平，个别桩由于桩管长度所限达不到设计规定的进入持力层深度，以致使贯入度不符合要求，作为补救措施而采用复打法。复打法示意图如图2-23所示。 复打法是在第一
49、次单打将混凝土浇筑到桩顶设计标高后，清除桩管外壁上污泥和孔周围地面上的浮土，立即在原桩位上再次安放桩尖，进行第二次沉管，使第一次未凝固的混凝土向四周挤压密实，将桩径扩大，然后第二次浇筑混凝土成桩。 复打施工时，桩管中心线应与初打(单打)中心线重合；第一次灌注的混凝土应接近自然地面标高；复打前应清除桩管外壁污泥；必须在第一次(单打)灌注混凝土初凝前，完成复打工作；复打以一次复打为宜；钢筋笼在第二次沉管后吊放。,复打法全复打、半复打和局部复打之分。如果缺陷在下半段，则第一次混凝土浇筑到半桩长，另加lm，开始复打。如果缺陷在上半段，则第一次浇筑混凝土到顶后，将桩管打入1/2桩长，再第二次灌注混凝土。
50、对于饱和淤泥或淤泥质软土则宜采用全桩长复打法,(二)振动、振动冲击沉管灌注桩施工 振动、振动冲击沉管灌注桩是利用振动桩锤(又称激振器)、振动冲击锤将桩管沉人土中，然后灌注混凝土而成。这两种灌注桩与锤击沉管灌注桩相比，更适合于稍密及中密的砂土地基施工。 振动灌注桩可采用单打法、反插法或复打法施工。单打法是一般正常的沉管方法，它是将桩管沉人到设计要求的深度后，边灌混凝土边拔管，最后成桩。适用于含水量较小的土层，且宜采用预制桩尖。桩内灌满混凝土后，应先振动510 s，再开始拔管，边振边拔，每拔0510m停拔振动510s，如此反复进行，直至桩管全部拔出。拔管速度在一般土层内宜为1215mmin，用活瓣
