桩基础施工技术课件.ppt

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1、2023/3/12,1,桩基础施工技术,3.3.5 其它灌注桩施工,3.3.4 扩底灌注桩施工,3.3.3 沉管灌注桩施工,3.3.2 钻孔灌注桩施工,3.3.1 预制桩施工,本 节 内 容,3.3.6灌注桩施工质量要求及安全技术,3.3.1 预制桩施工,预制桩施工是将事先在预制构件厂或施工现场制成的桩（钢筋混凝土预制桩、钢桩、木桩），利用相应的打桩设备对准桩位或对准预先钻好的孔将桩沉入到地基的预定设计深度。特点（1）制造质量高、耐久性好；（2）承载力较高且易于保证；（3）施工机械化程度高，进度快，能适应不同土层施工。（4）打桩噪音大、挤土量大、桩径小，地层及桩长受限；（5）接桩难度大，一般用

2、浆锚法接桩较好；（6）钢筋配筋量大、打桩荷载可能比桩身承载能力大。,预制桩施工前，应根据施工图设计要求、桩的类型、成孔过程对土的挤压情况、地质探测和试桩等资料，制定施工方案。其主要内容包括：确定施工方法，选择打桩机械，确定打桩顺序，桩的预制、运输，以及沉桩过程中的技术和安全措施。,一、桩的制作、运输、堆放,（1）桩的制作 管桩及长度在10m以内的方桩在预制厂制作；较长的方桩在打桩现场制作，所用混凝土强度等级不宜低于C30。模板可以保证桩的几何尺寸准确，使桩面平整挺直；桩顶面模板应与桩的轴线垂直；桩尖四棱锥面呈正四棱锥体，且桩尖位于桩的轴线上；底模板、侧模板及重叠法生产时，桩面间均应涂刷好隔离层

3、，不得粘结。,钢筋骨架的主筋连接宜采用对焊；主筋接头配置在同一截面内数量不超过50%；同一根钢筋两个接头的距离应大于30d0并不小于500mm。桩顶和桩尖直接受到冲击力易产生很高的局部应力，桩顶和桩尖钢筋配置应作特殊处理（图片）。钢筋骨架制作允许偏差应符合预制桩钢筋骨架质量检验标准的规定。,预制桩钢筋骨架质量检验标准,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。采用叠层法生产时，上层桩和邻桩浇筑，必须在下层和邻桩的混凝土强度达到设计强度的30%以后才能进行。

4、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。钢筋混凝土预制桩的质量检验标准应符合规定。,钢筋混凝土预制桩的质量检验标准,钢筋混凝土预制桩应达到设计强度的70%才可起吊；达到100%设计强度才能运输和打桩。若提前吊运，必须采取措施并经过验算合格方可进行。桩在起吊搬运时，必须做到平稳，避免冲击和振动，吊点应同时受力，且吊点位置应符合设计规定。如无吊环，设计又未作规定时，绑扎点的数量及位置按桩长而定，应符合起吊弯矩最小的原则。(图片）桩在施工现场的堆放场地必须平整、坚实。堆放时应设垫木，垫木的位置与吊点位置相同，各层垫木应上、下对齐，堆放层数不宜超过4层。,打入法也称锤

5、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。,1、打桩设备及选择,打桩设备包括桩锤、桩架、桩帽与桩垫和动力装置。,二、打入法施工,沉桩设备 沉桩设备由桩锤、桩架、桩帽与桩垫、动力机械等部分组成。1、预制桩 2、桩垫 3、桩帽 4、桩锤 5、桩架,桩锤可选用落锤、汽锤、柴油打桩锤、液压打桩锤。落锤一般由铸铁制成。有穿心锤和龙门锤两种。它利用绳索或钢丝绳通过吊钩借助人力或由卷扬机沿桩架导杆提升到一定高

6、度，然后自由落下击打桩顶使桩沉入土中。(图片)这种沉桩法设备简单、能耗少，但桩顶易损坏，钢绳损伤大且沉桩效率低。参数：锤重0.252.5t，冲击频率625次/min，行程1m。,（1）桩锤,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。(图片)单动气锤：利用蒸气或压缩空气将锤上举一定高度,然后使其排气，锤在重力作用下自由落体冲击桩顶，使桩沉入土中。这种桩锤的冲程可以在额定范围内自行调节，使用于在各种土层打各种类型的预制桩，但必须有气源，而且每次夯击需专人控制排气筏。参数：锤重1.512t，冲击频率2560次/min，行 程11.5m。,双动气锤：锤上升和下降均靠蒸汽或者

7、压缩空气做功实现，可以自动将气源切换到锤上，因此锤下落时加速度大，增加了单次夯击能和冲击频率。这种桩锤的冲程短，基本不可调，冲击频率高，不需专人控制落锤，适合打、拔各种类型的预制桩，但也必须有气源。参数：锤重0.58t，冲击频率30120次/min，行程0.20.5m。,柴油打桩锤利用柴油燃烧爆破的动力推起活塞或缸套,锤在重力作用下冲击桩顶，并伴随柴油爆破的巨大的反冲力，使桩沉入土中。柴油桩锤与桩架、动力设备配套组成柴油打桩机。这种桩锤通常配有专用桩架，冲程能随土的硬度自行调整（土软落距小，土硬落距大），打击能量大，沉桩效率高，燃料消耗少，可适用于打各类预制桩；但不适合于过硬或过软的土层打桩。

8、（图片）参数：锤重28t，冲击频率4080次/min，行程1.52.5m。选择锤重时参考锤重选择表。,锤重选择表,液压打桩锤：利用液压推动密闭在锤壳体内的锤芯活塞上、下移动产生夯击力，使桩沉入土中。这种锤打桩噪音小，能源消耗最小，适合于各种类型的预制桩。参数：锤重210t，冲击频率1530次/min，行程1.21.8m。,桩锤应根据地质条件、桩的类型、桩的长度、桩身结构强度、桩群密集程度以及施工条件等因素来确定，其中尤以地质条件影响最大。当桩锤重大于桩重的的152倍时，沉桩效果较好。,桩架是支持桩身和桩锤，在打桩过程中引导桩的方向及维持桩的稳定，并保证桩锤沿着所要求方向冲击的设备。桩架一般由底

9、盘、导向杆、起吊设备、撑杆等组成。根据桩的长度、桩锤的高度及施工条件等选择桩架和确定桩架高度。桩架高度=桩长桩锤高度滑轮组高起锤移位高度安全工作间隙。桩架用钢材制作，按移动方式有轮胎式、履带式、轨道式等。,(2)桩架,履带式桩架以履带式起重机为主机，配备桩架工作装置而组成。操作灵活，移动方便，适用于各种预制桩和灌注桩的施工。,打桩机械的动力装置是根据所选桩锤而定的。当采用空气锤时，应配备空气压缩机；当选用 蒸汽锤时，则要配备蒸汽锅炉和绞盘。,(3)动力装置,清除地上、地下障碍物，对场地进行平整并做好排水工作。定桩位及埋设水准点 依据施工图设计要求，把桩基定位轴线桩的位置在施工现场准确地测定出来

10、，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。桩基轴线的定位点及水准点应设置在不受打桩影响的地方。接通现场的水、电管线，准备好桩帽、垫衬和送桩设备机具；做好对桩的质量检验。进行打桩试验，以便检验设备和工艺是否符合要求。确定打桩顺序,2、沉桩前的准备工作,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：逐排打、自边缘向中央打、自中央向边缘打和分段打等四种。（图片）当桩的中心距不大于4倍桩的直径或边长时，应由中间

11、向两侧对称施打，或由中间向四周施打，或者分段打设。当桩的中心距大于4倍桩的边长或直径时，可采用上述打法，或逐排单向打设。,打桩顺序的确定,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。,1桩机就位 2吊桩 3打桩4接桩5送桩 6截桩锤击打桩施工录像,3、打桩,打桩机就位时，桩架应垂直平稳，导杆中心线与打桩方向一致。桩开始打入时，应控制锤的落距，采用短距轻击；待桩入土一定深度(12m)稳定以后，再以规定落距施打。桩的施打原则是重锤低击，这样桩锤对桩头的冲击小，回弹也小，桩头不易损坏，大部分能量都用于克服桩身与土的摩阻力和桩尖阻力上，桩能较快地沉入土中。桩入土深度是

12、否已达到设计位置，是否停止锤击，其判断方法和控制原则与桩的类型有关。,(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，必须符合预制桩(钢桩)桩位的允许偏差规定。桩的承载力检验,4、打桩质量要求和测量记录,预制桩(钢桩)桩位的允许偏差,(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。,混凝土预制桩施工记录,在打桩施工过程中会遇见各种各样的问题

13、，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。,5、打桩施工常见问题的分析,(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

14、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。,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

15、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。,6、打桩过程中的注意事项,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

16、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。,7、桩头的处理,静力压桩是在均匀软弱土中利用压桩架（型钢制作）的自重和配重作为压桩反力，通过液压千斤顶将将桩逐节压入土中的一种沉桩方法。参数：静压力4002000kN，配重2055t。优点：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。这种沉桩方法无振动、无噪音、对周围环境影响小，适合在城市中施工。缺点：压桩设备(包括配重)较笨重，存在挤土效应等。,三、静力压桩,（1）静压桩施工工艺,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

17、桩。静压桩施工录像,接桩的方法,接桩的方法有焊接结合、管式结合、硫磺砂浆钢筋结合、管桩螺栓结合等。（图片）接桩后，将第二节桩继续压入土中。每节桩的长度根据压桩架的高度而定，一般高为16m20 m。,（a）焊接结合（b）管式结合（c）硫磺砂浆钢筋结合（d）管桩螺栓结合 1L5010010 2预埋钢管 3预留孔洞 4预埋钢筋 5法兰螺栓连接,（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。

18、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。,四、预制桩的其它施工办法,（一）振动沉桩振动沉桩是利用固定在桩顶部的振动器所产生的激振力，通过桩身使土颗粒受迫振动，使其改变排列组织，产生收缩和位移，这样桩表面与土层间的摩擦力就减少，桩在自重和振动力共同作用下沉人士中（图片）。适用于在粘土、松散砂土及黄土和软土中沉桩，更适合于打钢板桩或钢管桩，或用于沉管灌注桩，同时借助起重设备可以拔桩。效率高，启动、停机操作方便、安全。不适用于砾、卵石夹砂地层和致密的硬粘

19、土层，启动电源大，易烧电机。参数：功率2090kW，振动频率1040HZ。,（二）射水沉桩法,射水法沉桩又称水冲法沉桩，是将射水管附在桩身上，用高压水流束将桩尖附近的土体冲松液化，以减少土对桩端的正面阻力，同时水流及土的颗粒沿桩身表面涌出地面，减少了土与桩身的摩擦力，使桩借自重（或稍加外力）沉入土中射水法沉桩的特点是：当在坚实的砂土中沉桩，桩难以打下或久打不下时，使用射水法可防止将桩打断，或桩头打坏；比锤击法可提高工效24倍，节省时间，加快工程进度。本法最适用于坚实砂土或砂砾石土层上的支承桩，在粘性土中亦可使用。要求距桩底标高11.5m处停止射水，以确保单桩承载力。,（三）预钻孔沉桩法,预钻孔

20、沉桩法是在沉桩部位按设计要求的孔径和孔深先用钻机钻孔，钻出的土体通过湿法或干法排出地面外运，在孔内再插入预制钢筋混凝土桩，然后采用锤击或振动锤打入法，将桩打入设计持力层标高。打桩施工顺序为：先打长桩，后打短桩；先打外围桩，后打中间桩，以防止土体位移对四周建筑物及各种设施造成的影响。,3.3.2 钻孔灌注桩施工,灌注桩施工工艺流程,一、螺旋钻成孔灌注桩,（一）施工准备1、各种资料齐全，且资料验证充分；2、编制好施工组织设计；3、试成孔（新地区施工作，止少2个孔）；4、组织图纸会审；5、做到三通一平；6、测定桩位与地面标高；7、安桩施工设备。,1、工作过程 螺旋钻进是利用螺旋钻具储存和输送钻屑的干

21、式机械回转钻进方法，它不使用冲洗介质，在轴心压力和回转力矩作用下，钻头回转并切削岩土，钻头破碎下来的钻屑沿钻头和钻杆上的螺旋叶片上升到地表排出；或暂时储存在钻头的螺旋叶片的空间内，随钻头一起提到地表清除。,（二）成孔,螺旋钻头外径分别为400mm、500mm、600mm，钻孔深度相应为12m、10m、8m。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、螺旋钻进法类型,长、短螺旋钻进空气螺旋钻进 冲击螺旋钻进振动螺旋钻进 泥浆循环螺旋钻进 取心螺旋钻进

22、跟管螺旋钻进,3、螺旋钻进法的特点,在均质软层(如土层、砂土层)中钻进，可以获得很高的小时效率（最高可达4050m/h）；无冲洗液或稳定液护壁、低噪声、低振动，属于低公害的“绿色”施工法；钻孔成本低；对长螺旋钻进，破碎岩土与排除钻屑同时进行，所以消耗于钻具上的功率较大；成孔直径与深度受钻孔设备限制；遇到粒径大的卵石层时成孔困难。,4、螺旋钻进法的适用条件,地层：适用于填土层、粘性土层、淤泥土层、粉土层、砂土层及卵石层(粒径小于150mm、卵石含量 30%40%)等，采用特殊钻头也可进入强、中风化岩层。钻孔直径和深度：长螺旋钻，目前最大直径为800mm，最大深度为27.5m；短螺旋钻，直径最大可

23、达1.52m，孔深可达30m。,5、螺旋钻具(包括螺旋钻头和螺旋钻杆),螺旋钻头（a）一般地层 可用钻头（b）在软硬不均地层可用钻头（c）遇混凝土块、条石或大卵石时可用钻头,螺旋钻进主要设备,6、施工中注意事项,开钻前应调平钻机，安装导向套；开孔或穿过硬土层分界处时，应慢速回转，控制进尺；不宜过快。钻进应保持钻具工作平稳；采用长螺旋钻具钻至设计探度时，一般应在原处空转排土，然后停止回转提升钻杆，如孔底虚土超过容许厚度，应使用掏土工具清除或用夯实工具夯实孔底；采用短螺旋钻进时，钻进深度控制在钻头长度的2/3左右；钻遇较大卵石、探头石，发生卡钻、夹钻时，不得强行钻进或提升，防止弄断钻杆。应缓慢回转

24、，并同时上下活动，解除卡、夹钻事故。,7、施工质量要求,（1）成孔的深度控制摩擦型桩：纯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持力层深度。当采用锤击或沉管法成孔时，桩管入土深度控制以标高为主，贯入度控制为辅。端承型桩：当采用钻（冲）、挖掘成孔时，必须保证桩孔进入持力层的深度；当采用锤击或沉管法成孔时，沉管入土深度控制以贯入度为主，设计持力层标高对照为辅。,（2）成孔质量桩位允许偏差：50mm；垂直度允许偏差：0.51%；桩位允许偏差：15100mm；孔底沉喳厚度：端承桩50mm；摩擦桩300mm；摩擦端承桩及端承摩擦桩100mm。,（三）制做钢筋笼,钢筋骨架的主筋连

25、接宜采用对焊；主筋接头配置在同一截面内数量不超过50%；同一根钢筋两个接头的距离应大于30d0并不小于500mm。当桩身配筋长度超过10m时，为了便于运输和下笼，钢筋笼宜分段制作。当钢筋笼长度超过4m时，应每隔2m左右设一道 的加劲箍筋（大直径桩可用扁钢条）。加劲箍筋宜设在主筋外侧，主筋一般不设弯钩，根据施工工艺要求所设弯钩不得向内圆伸露，以免妨碍导管工作。钢筋笼当内径应比导管接头处外径大100mm以上。钢筋笼主筋保护层厚度不应小于35mm，水下灌注混凝土保护层厚度不小于50mm。主筋保护层的允许偏差为：水下浇注混凝土桩20mm；非水下浇注混凝土桩10mm。,灌注桩钢筋保护层类型图,为实现钢筋

26、保护层厚度，一般可在主筋外侧绑扎保护层块或焊接钢筋定位器等，每组保护层块46个，沿钢筋笼长度布置间距为36m，每节钢筋笼至少设置两组保护层块；保护块外径比桩孔直径略小。,（四）混凝土的配制与灌注,（1）强度指标 水下灌注不低于C20；干孔灌注不低于C15；沉管桩预制桩尖不低于C30。（2）坍落度指标 水下：180200mm；干孔：80120mm；振动沉管灌注桩：6090mm。（3）配合比指标 水灰比：0.50.6，最大不超过0.65；含砂率：4050%，坍落度100mm,可适当降低;石砂比：（1.21.5）:1，碎石则可增加3%；每m3混凝土水泥用量：干孔灌注不少于380kg，水下不少于420

27、kg。（4）其它：初凝控制在4h以内；每根桩试块数不小于3块；充盈系数1.11.3。,二、钻斗成孔灌注桩,钻斗钻成孔法是20世纪20年代CALWELD(美国)公司改造钻探机械而用于灌注桩施工的方法。是西方发达国家流行的三大成桩施工方法之一。（一）工作过程 这种钻进方法是在钻杆下端连接一个底部带耙齿的筒状钻具（称为钻斗），靠钻具自重和钻机加压力，在回转力矩作用下钻斗回转，切削钻掘地层，并将切削下的钻屑收入斗内，待钻屑装到相当数量后被提到孔外，打开钻斗，卸去土块。然后再将钻斗下入孔内，重复以上过程。,（二）钻斗钻进法的特点,适宜在粘性土中干作业钻成孔；钻进与排渣交替进行，但钻进速度较快，工程造价较

28、低；振动小、噪声低；由于频繁的升降钻斗，导致孔壁不规整，扩孔率较大（1020%）；对稳定液管理十分严格，且竣工后要对稳定液进行处理；在承载地基附近有强承压水时，施工困难。,（三）适用条件,地层：填土层、粘土层、粉土层、淤泥层、砂土层及含有部分卵石、碎石的地层。钻孔直径和深度：目前最大直径达到3000mm，最大深度达到80m。,（四）钻斗钻进主要设备和机具,1、设备：钻斗钻机有履带式、步履式、滚管式和车装式底盘。用于短螺旋钻进的钻孔机均可用于钻斗钻进。2、钻斗：钻斗集破碎岩土和储存钻屑功能于一身。有数十种类型，常用的有锥底式、冲击式、锁定式、底开式、半合式及扩底式等。,a-锥底式钻斗;b-冲击式

29、钻斗;c-闭锁式钻斗;d-底开式钻斗,各种钻斗示意图,3、伸缩钻杆,由于钻进和排渣交替进行，钻斗钻进法采用了一种能够快速升降钻斗的特殊结构的钻杆，国内称之为伸缩钻杆，国外称为凯利杆（Kelly bar）。例如四层伸缩钻杆，其规格为：300/285，246/230，196/185，160/130，总重3500，伸出后长3040m，提起或降下只用45秒。伸缩钻杆有方形和圆管形钻杆两种，方形钻杆制造简单，易应力集中，寿命较圆管形钻杆短。圆管形钻杆按加压情况可分为:摩擦式钻杆;加压式钻杆,（五）施工中注意事项,对稳定液随时检测，严格控制各项指标，为防止稳定液变性，应视具体情况适当增加CMC、硝基腐殖酸

30、钠的含量；防止混凝土、泥砂及多余的水混入稳定液;必须控制钻斗在孔内的升降速度，尤其是在砂土层和砂土与粘土交界处。因为如果升降速度过快（大于1m/s），会造成孔内过大的压力激动，造成塌孔。所以应按孔径的大小及土质情况来调整钻斗的升降速度;为防止孔壁坍塌，应确保孔内水位高出地下水位2 m左右;每个回次都要检查钻斗的侧齿、边齿磨损情况，视磨损情况及时补焊;钻进遇阻时，严禁强力钻进，以免造成卡钻事故。,三、泥浆护壁成孔灌注桩,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

31、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。,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2m左右，上部设12个溢浆孔，是用厚48mm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。,（一）埋设护筒和制备泥浆,在钻孔过程中，向孔中注入相对密度为1.11.5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

32、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。,1、潜水钻机成孔 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。,（二）成孔,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（图片）。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

33、渣随泥浆抽排出孔外。,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(图片)。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(图片)。冲孔前应埋设钢护筒，并准备好护壁材料。,2、冲击钻成孔,冲击钻机就位后，校正冲锤中心对准护筒中心，在冲程0.40.8m范围内应低提密冲，并及时加入石块与泥浆护壁，直至护筒下沉34m以后，冲程可以提高到1.52.0m，转入正常冲击，随时测定并控制泥浆相对密度。施工中，应经常检查钢丝绳损坏情况，卡机松紧程度和转向装置是否灵活，以免掉钻。,冲抓锥(图片)锥头上有一重铁块和活动抓片，通过机架和

34、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。,3、冲抓锥成孔,双绳双鄂板抓斗工作进程（a）-降斗；（b）-闭斗抓土；（c）-满斗提升；（d）-开斗卸土1-鄂板；2-下横梁；3-撑杆；4-上横梁；5-支撑绳；6-开闭绳,冲抓钻进特点 主要不是靠破碎岩土，而是靠抓瓣切入，将部分岩土从整体中分离出来后抓取，切入和抓取同时进行，破碎工作量不

35、大；钻进与排渣交替进行；稳定液护壁，对稳定液的管理较严格；设备、机具和工艺简单，易于掌握；扩孔率较大；,适用条件 地层：在腐植土、淤泥、坚密性粘土、砂土、流砂、松散及软硬相差较大的岩层均可使用。钻孔直径和深度：钻孔直径一般为700l500mm；施工孔深在30m以内。,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

36、环法清孔或抽筒排渣，清孔后的泥浆相对密度应控制在1.151.25。,（三）清孔,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(图片)。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。（施工录像）,（四）浇筑水下混疑土,3.3.3 沉管灌注桩施工,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

37、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(图片)；利用振动器振动沉管、拔管成桩，称为振动沉管灌注桩(图片)。,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。,为了提高桩的质量和承载能力，沉管灌注桩常采用单打法、复打法、翻插法等施工工艺。单打法(又称一次拔管法)：拔管时，每提升0.51

38、.0m，振动510s，然后再拔管0.51.0m，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。翻插法：钢管每提升0.5m，再下插0.3m，这样反复进行，直至拔出。,一、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。锤击沉管灌注桩施工过程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

39、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。,振动沉管灌注桩采用激振器或振动冲击沉管。其施工过程为：桩机就位沉管 上料 拔管,二、振动沉管灌注桩,(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孔隙水压力，拔管后便挤向新灌注的混凝土，桩局部范围

40、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5070mm。拔管时应采用复打法，并严格控制拔管的速度。,三、沉管灌注桩容易出现的质量问题及处理方法,(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

41、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

42、力作用下，桩身扩大而混凝土用量增大所造成的。因此，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。,一、概述（一）工作过程 在已完成的工程孔的基础上，采用不同的方法（特制钻头、爆破、人工挖掘），按设计要求把工程孔（一般为桩基孔）的底部或孔身的某一部位扩大，形成孔身细，孔底部或孔身某一部位粗的扩底桩孔。,3.3.4 扩底灌注桩施工,该施工法研究始于20世纪60年代，日本自1967年开始研究至80年代中叶，已创造出19种扩底施工法，施工扩底灌注桩占全部灌注桩的比例达到80%。我国在20世纪60年代也开始试用扩底

43、灌注桩，1968年浙江建筑科学研究院，在软土地区采用爆破扩底桩。80年代初，开始在钻孔灌注桩中使用。随着振动沉管灌注桩的兴起，施工中采用复打、反插的办法，解决了以往爆扩桩爆扩头难以充实和桩身折断、错位等技术难题，保证了扩底桩施工质量，扩大了爆扩桩使用范围。,1.在同样桩径、桩长情况下，单桩承载力可提高60100%，并能改善桩的抗震性、抗拔性。2.在同等承载力下，可以将长桩改为短桩，减少钻进工作量，加快施工速度，缩短施工周期。3.可以减少承台桩数，减少工作量，节省灌注材料。节约建筑物基础部分投资，一般在钻孔灌注桩中采用扩底法，能节省基础投资50%；在振动沉管灌注桩中采用扩底法，能节省基础投资30

44、%。,（二）扩底桩与普通圆柱桩相比的优点,扩底桩按施工方法不同可分为：1.钻扩桩：采用钻头扩底的方法 2.爆扩桩：采用炸药爆破的方法将孔底扩大，一般与沉管结合使用 3.人工挖孔桩：采用人工挖掘的方法,（三）类型,(四)施工中注意事项,开钻前应调平钻机，安装导向套。开孔或穿过硬土层分界处时，应慢速回转，控制进尺不宜过快。钻进应保持钻具工作平稳。采用长螺旋钻具钻至设计深度时，一般应在原处空转排土，然后停止回转提升钻杆，如孔底虚土超过容许厚度，应使用掏土工具清除或用夯实工具夯实孔底。采用短螺旋钻进时，钻进深度控制在钻头长度的2/3左右。钻遇较大卵石、探头石，发生卡钻、夹钻时，不得强行钻进或提升，防止

45、弄断钻杆。应缓慢回转，上、下活动，解除卡、夹钻事故。,1.钻扩桩施工：宜用于坚硬、硬塑、可塑、软塑状态的粘性土，以及密实、中密、稍密的砂土地基，不宜用于流塑状态的粘性土，松散砂土及碎石地基；扩大头直径为桩身直径的（22.5）倍。2.爆扩桩(爆破扩底)：由于与振动沉管结合，扩大了使用范围，可以适用于各种土层，而且不受地下水位的限制；扩大头直径为桩身直径的（24）倍。3.人工挖孔扩底桩：适用无地下水或地下水较少的粘土、粉质粘土，含少量的砂、砂卵石的粘土层和黄土层；桩身直径800mm以上，孔深20m（国外达70m）以里，扩大头直径为桩身直径的（22.5）倍。,（五）适用条件,对理想扩大头的这种规定是

46、基于以下三个原因:1.扩底桩承受的荷载是由桩的端承力和桩身的侧摩阻力来平衡，而这两个力在桩的受荷过程中是变化的。首先是侧摩阻力起作用，随着荷载的逐渐增加，到最大值时，端承力开始增加，直到端承力也达到很大值时，桩基础产生下沉，桩与桩侧土产生相对位移。对于长桩侧摩阻力的作用是明显的，而短桩则是端承力起主要作用。无论是哪种情况，基础受荷都要沉降，这就在扩大头的斜面处出现“临空面”，造成扩大头上侧的土体塌落，使桩侧摩阻力降低。为减少侧摩阻力的损失，直孔段与扩大头之间的变化不应过急。,（六）理想扩大头的形状和规格尺寸,2.可供扩底的地层是多样的，其中包扩含水层和非含水层，在这种条件下既要考虑土体的稳定性

47、，又要尽可能增大扩大头的直径。3.要在满足混凝土强度的条件下，全面考虑经济效益。,（一）扩底钻头的基本结构,反循环扩底钻头张开方式a-上开式；b-下开式；c-滑降式；d-推出式,二、钻扩桩孔施工技术,水压式扩底钻头,机械式扩底钻头,水压式扩底钻头,机械式扩底钻头,各种钻头形成的扩大头形状,各种钻头形成的扩大头形状A型(底面 V形)；A型(底面V形，斜面钟形)；B型(底面平坦)；C型(底面A、B形并用)；D型(扩底部的角度=0),下开式扩底形成的扩大头接近理想扩底形状。使用上开式钻头时，为减少扩底角值，可以在钻头中心管下部接一前导钻头，扩底同时钻孔也在向下延伸。由于上开式形成的扩底角较大，所以其

48、直径扩大倍数(Ds/d)要受到限制(因为要考虑土体的稳定性)。两种钻头切削扭矩的不同，主要是由于其切削翼板的长度不同。,（二）扩底钻头的评价,干钻扩底时，可以在上开式扩底钻头下部连接贮土筒，收集钻屑。扩底结束后可随钻头一同提出孔外，这种结构还能提高钻头工作时稳定性。从扩底过程来看，下开式扩底钻头在基孔内是由下而上逐层切削孔壁土，钻屑直接掉落孔底，切削具不会产生重复破碎。需要指出的是，带前导钻头有利也有弊。其利，减少扩底角，防止冲洗液对持力层的长时间冲洗，避免了持力层的松动；其弊，钻孔深度不易控制，经常要超深，而且分配到孔底的功率一部分要消耗在前导钻头上。,1.干钻扩底,一般使用上开式带贮土筒的

49、扩底钻头，在扩底过程中钻压可基本保持不变，转速先高后低(在小范围内)。冲洗液护壁扩底时，若使用上开式钻头(一般都带前导钻头)，钻压先低后高；转速同样可在小范围内由高到低的调节；采用大泵量。若使用下开式钻头，钻压可基本保持不变；转速由高到低。反循环清孔时应适当控制泵量，防止冲洗液对孔壁的严重冲刷。,（三）扩底成孔时应注意的事项,2.控制钻进速度:干钻扩底时，因无冲洗液护壁，应该1严格控制钻进速度，以防孔壁坍塌；水下钻进时，采用泥浆护壁，可适当提高钻进速度。3.消除孔底沉渣时，钻头不应靠近持力层上长时间排渣，以防孔径的扩大或持力层的松动。用风力方式排渣时，扬水管应与孔底保持一定距离。,（一）爆扩桩

50、的类型及结构参数 常用型式有单桩、串联桩、并联桩、斜桩等。1.柱桩直径d为300500mm；2.扩大头直径D为（24）d；3.桩的埋深10m；4.桩的最小间距s为（1.51.8）D。,三、爆扩桩施工技术,（二）爆扩原理 埋在介质内的炸药被引爆后，原来一定体积的炸药，在极短的时间内由固体(或液体)状态转变为气体状态，体积增加数百倍甚至上千倍，从而产生很大的压力、冲击力和很高的温度，并在瞬间产生向四周介质辐射的冲击波，沿着辐射方向介质开始受到不同程度的破坏。,（三）爆扩桩施工要点1.采用振动钻孔机成孔，达到桩柱所要求的直径和深度。2.爆扩药包用绳子吊入桩孔底部正中，如孔中有水，可加扎重物，以免浮起