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1、第二章 深基础工程及地基处理11/13/20221在土建、交通、水利工程中，当天然的地基在土建、交通、水利工程中，当天然的地基的强度和变形不能满足工程要求时，需要对地基的强度和变形不能满足工程要求时，需要对地基进行人工处理，以满足工程建设的需要，保证建进行人工处理，以满足工程建设的需要，保证建筑安全可靠。地基处理方法众多，对每一个具体筑安全可靠。地基处理方法众多，对每一个具体的工程往往都有其特殊性。常用的地基处理方法的工程往往都有其特殊性。常用的地基处理方法有：排水固结法，振密、挤密法，置换及拌入法，有：排水固结法，振密、挤密法，置换及拌入法，灌浆法，加筋法和托换法等灌浆法，加筋法和托换法等,
2、当作为地基的土层当作为地基的土层软弱，建筑物对其变形与稳定要求较高时，就必软弱，建筑物对其变形与稳定要求较高时，就必须采用深基础。常见的深基础有：桩基础，沉井须采用深基础。常见的深基础有：桩基础，沉井基础，沉箱基础，地下连续墙等基础，沉箱基础，地下连续墙等述概11/13/2022211/13/20223桩基础的分类：桩基础的分类：按桩身材料分类主要有混凝土桩及钢桩，也有按桩身材料分类主要有混凝土桩及钢桩，也有采用木、组合材料的桩采用木、组合材料的桩 桩按承载性状可分为摩擦型桩和端承型桩，桩按承载性状可分为摩擦型桩和端承型桩，前者又分为摩擦桩、端承摩擦桩；后者又分为端前者又分为摩擦桩、端承摩擦桩
3、；后者又分为端承桩、摩擦端承桩。摩擦桩在极限承载力状态下，承桩、摩擦端承桩。摩擦桩在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力承受；端承摩擦桩桩顶荷载桩顶荷载由桩侧阻力承受；端承摩擦桩桩顶荷载则主要由桩侧阻力承受。端承桩在极限承载力状则主要由桩侧阻力承受。端承桩在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端阻力承受；态下，桩顶荷载由桩端阻力承受；摩擦端承桩桩摩擦端承桩桩顶荷载则主要由桩端阻力承受。顶荷载则主要由桩端阻力承受。11/13/20224桩按成桩时挤土状况可分为非挤土桩、部分挤土桩桩按成桩时挤土状况可分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩。和挤土桩。沉管法、爆扩法施工的灌注桩、打入（或静压）的实沉管法、爆扩法
4、施工的灌注桩、打入（或静压）的实心混凝土预制桩、闭口钢管桩或混凝土管桩心混凝土预制桩、闭口钢管桩或混凝土管桩 属于挤属于挤土桩。土桩。冲击成孔法、钻孔压注法施工的灌注桩、预钻孔打入冲击成孔法、钻孔压注法施工的灌注桩、预钻孔打入式预制桩、混凝土式预制桩、混凝土 管桩、管桩、HH型钢桩、敞口钢管桩等型钢桩、敞口钢管桩等属属 于部分挤土桩；干作业法、泥浆护壁法、套管护于部分挤土桩；干作业法、泥浆护壁法、套管护壁法施工的灌注桩属非挤土桩。壁法施工的灌注桩属非挤土桩。11/13/20225 按桩的施工方法，可分为预制桩和灌注桩两类。按桩的施工方法，可分为预制桩和灌注桩两类。预制桩预制桩:在工厂或施工现场
5、制成的各种形式的桩，用在工厂或施工现场制成的各种形式的桩，用沉桩设备将桩打入、压入或振入土中，或有的用沉桩设备将桩打入、压入或振入土中，或有的用高压水冲沉入土中。高压水冲沉入土中。灌注桩灌注桩:根据成孔方法的不同分为挖孔、钻孔、冲孔根据成孔方法的不同分为挖孔、钻孔、冲孔灌注桩，沉管灌注桩和爆扩桩等。灌注桩，沉管灌注桩和爆扩桩等。11/13/202262.1预制混凝土桩施工2.1.12.1.1桩的预制、起吊、运输、堆放桩的预制、起吊、运输、堆放n n1 1桩的预制桩的预制场地压实、平整场地压实、平整场地地坪作三七灰土场地地坪作三七灰土或浇筑混凝土或浇筑混凝土支模支模绑扎钢筋骨架、安设吊绑扎钢筋骨
6、架、安设吊环环浇筑混凝土浇筑混凝土养护至养护至3030设计强度拆模设计强度拆模支间隔端头模板、刷隔离剂、绑钢筋支间隔端头模板、刷隔离剂、绑钢筋浇筑间浇筑间隔桩混凝土隔桩混凝土同法间隔制作第二层桩同法间隔制作第二层桩养护至养护至70%70%设计强度起吊设计强度起吊达达100%100%设计强度后运输。设计强度后运输。n n2 2桩的起吊桩的起吊桩在起吊和搬运时，必须平稳，并且不得损坏。桩在起吊和搬运时，必须平稳，并且不得损坏。吊点应符合设计要求，一般吊点的设置如下图吊点应符合设计要求，一般吊点的设置如下图所示。所示。11/13/20227桩的吊点位置图桩的吊点位置图11/13/20228n n3
7、3 桩的运输桩的运输打桩前，桩从制作处运到现场前备打桩，并打桩前，桩从制作处运到现场前备打桩，并应根据打桩顺序随打随运以避免二次搬运。桩应根据打桩顺序随打随运以避免二次搬运。桩的运输方式，在运距不大时，可用起重机吊运；的运输方式，在运距不大时，可用起重机吊运；当运距较大时，可采用轻便轨小平台车运输。当运距较大时，可采用轻便轨小平台车运输。n n4 4桩的堆放桩的堆放堆放桩的地面必须平整、坚实，垫木间距应堆放桩的地面必须平整、坚实，垫木间距应与吊点位置相同，各层垫木应位于同一垂直线与吊点位置相同，各层垫木应位于同一垂直线上，堆放层数不宜超过上，堆放层数不宜超过4 4层。不同规格的桩，应层。不同规
8、格的桩，应分别堆放。分别堆放。11/13/202292.1.22.1.2打桩设备打桩设备n n1 1多能桩架多能桩架11/13/202210n n2 2履带式桩架履带式桩架11/13/2022112.1.32.1.3锤击沉桩施工方法锤击沉桩施工方法n n1 1桩锤桩锤桩锤是对桩施加冲击，将桩打入土中的主要桩锤是对桩施加冲击，将桩打入土中的主要机具。机具。桩锤主要有落锤、蒸汽锤、柴油锤和液压锤桩锤主要有落锤、蒸汽锤、柴油锤和液压锤目前应用最多的是柴油锤。用锤击沉桩时，为目前应用最多的是柴油锤。用锤击沉桩时，为防止桩受冲击应力过大而损坏，力求采用防止桩受冲击应力过大而损坏，力求采用“重锤重锤轻击轻
9、击”。如采用轻锤重击，锤击功能很大一部分。如采用轻锤重击，锤击功能很大一部分被桩身吸收，桩不易打入，且桩头容易打碎。锤被桩身吸收，桩不易打入，且桩头容易打碎。锤重可根据土质、桩的规格等参考下表进行选择，重可根据土质、桩的规格等参考下表进行选择，如能进行锤击应力计算则更为科学。如能进行锤击应力计算则更为科学。1.51.52 2倍桩倍桩重。若桩重大于重。若桩重大于2T2T时，锤可轻于桩，但不小于时，锤可轻于桩，但不小于7575桩重桩重 11/13/202212锤锤型型柴油锤柴油锤202025253535454560607272锤的动力性能锤的动力性能冲击部分重冲击部分重t t2.02.02.52.
10、53.53.54.54.56.06.07.27.2总重总重t t4.54.56.56.57.27.29.69.615.015.018.018.0冲击力冲击力kNkN 200020002000200025002500250025004000400040004000500050005000500070007000700070001000010000常用冲程常用冲程mm1.82.31.82.3桩的截面桩的截面混凝土预制桩的混凝土预制桩的边长或直径边长或直径cmcm2532535 53540354040454045455045505055505555605560钢管桩的直径钢管桩的直径cmcm4040
11、606090909010090100锤重选择表锤重选择表11/13/202213n n2沉桩前的准备工作n n(1)清除地上、地下障碍物，对场地进行平整并做好排水工作。n n(2)放出桩的基准线并定出桩位，在不受打桩影响的适当位置设置水准点。n n(3)接通现场的水、电管线，准备好施工机具；做好对桩的质量检验。n n(4)进行打桩试验，以便检验设备和工艺是否符合要求。n n(5)确定打桩顺序11/13/20221411/13/202215n n3 3锤击沉桩施工方法锤击沉桩施工方法n n打桩机就位后，将桩锤和桩帽吊起，然后吊打桩机就位后，将桩锤和桩帽吊起，然后吊桩并送至导杆内，垂直对准桩位缓缓
12、送下插入土桩并送至导杆内，垂直对准桩位缓缓送下插入土中，垂直度偏差不得超过中，垂直度偏差不得超过0.5%0.5%，然后固定桩帽和，然后固定桩帽和桩锤，使桩、桩帽、桩锤在同一铅垂线上，确保桩锤，使桩、桩帽、桩锤在同一铅垂线上，确保桩能垂直下沉。在桩锤和桩帽之间应加弹性衬垫，桩能垂直下沉。在桩锤和桩帽之间应加弹性衬垫，桩帽和桩顶周围四周应有桩帽和桩顶周围四周应有510mm510mm的间隙，以防损的间隙，以防损伤桩顶。伤桩顶。11/13/202216打桩开始时，锤的落距应较小（0.50.8米），待桩入土至一定深度（12米）且稳定后，再按要求的落距锤击。用落锤或单动汽锤打桩时，最大落距不宜大于1m，用
13、柴油锤时，应使锤跳动正常。在打桩过程中，遇有贯入度剧变、桩身突然发生倾斜、移位或有严重回弹、桩顶或桩身出现严重裂缝或破碎等异常情况时，应暂停打桩，及时研究处理。11/13/202217 如桩顶标高低于自然土面，则需用送桩管将桩送如桩顶标高低于自然土面，则需用送桩管将桩送入土中时，桩与送桩管的纵轴线应在同一直线上，入土中时，桩与送桩管的纵轴线应在同一直线上，拔出送桩管后，桩孔应及时回填或加盖。拔出送桩管后，桩孔应及时回填或加盖。多节桩的接桩，可用焊接或法兰锚接。目前焊接多节桩的接桩，可用焊接或法兰锚接。目前焊接接桩应用最多。接桩的预埋铁件表面应清洁，上、接桩应用最多。接桩的预埋铁件表面应清洁，上
14、、下节桩之间如有间隙应用铁片填实焊牢，焊接时下节桩之间如有间隙应用铁片填实焊牢，焊接时焊缝应连续饱满，并采取措施减少焊接变形。接焊缝应连续饱满，并采取措施减少焊接变形。接桩时，上、下节桩的中心线偏差不得大于桩时，上、下节桩的中心线偏差不得大于10mm10mm，节点弯曲矢高不得大于节点弯曲矢高不得大于11桩长。桩长。11/13/202218n n 打桩质量控制打桩质量控制n n允许偏差范围允许偏差范围P89P89页页n n停锤条件：桩尖进入一般土层时，以控制桩端设停锤条件：桩尖进入一般土层时，以控制桩端设计标高为主，贯入度作参考。计标高为主，贯入度作参考。n n桩尖进入坚硬等土层时，以贯入度控制
15、为主，桩桩尖进入坚硬等土层时，以贯入度控制为主，桩端设计标高可作参考。端设计标高可作参考。n n(6)(6)打桩对环境的影响（土体隆起，浮桩）措施：打桩对环境的影响（土体隆起，浮桩）措施：预钻孔，桩架具备钻孔捶击双功能，设置排水设预钻孔，桩架具备钻孔捶击双功能，设置排水设施，设隔离板桩或地下连续墙，挖防震沟，限制施，设隔离板桩或地下连续墙，挖防震沟，限制打桩速度，加强观测。打桩速度，加强观测。n n(7)(7)打桩过程中，应做好沉桩记录，以便工程验打桩过程中，应做好沉桩记录，以便工程验收。收。11/13/202219n n4打入桩的施工工艺n n（1）桩机就位n n（2）吊桩n n（3）打桩n
16、 n（4）接桩n n（5）送桩n n（6）截桩11/13/20222011/13/202221n n 打桩过程中常遇到的问题打桩过程中常遇到的问题由于桩要穿过构造复杂由于桩要穿过构造复杂的土层，所以在打桩过程中要随时注意观察，凡发的土层，所以在打桩过程中要随时注意观察，凡发生贯入度突变、桩身突然倾斜、移位或有严重回弹、生贯入度突变、桩身突然倾斜、移位或有严重回弹、桩顶或桩身出现严重裂缝或破碎等应暂停施工，及桩顶或桩身出现严重裂缝或破碎等应暂停施工，及时与有关单位研究处理。时与有关单位研究处理。n n44施工中常遇到的问题是：施工中常遇到的问题是：n n(1)(1)桩顶、桩身被打坏：与桩头钢筋设
17、置不合理、桩顶、桩身被打坏：与桩头钢筋设置不合理、桩顶与桩轴线不垂直、混凝土强度不足、桩尖通过桩顶与桩轴线不垂直、混凝土强度不足、桩尖通过过硬土层、锤的落距过大、桩锤过轻等有关。过硬土层、锤的落距过大、桩锤过轻等有关。n n(2)(2)桩位偏斜：当桩顶不平、桩尖偏心、接桩不正、桩位偏斜：当桩顶不平、桩尖偏心、接桩不正、土中有障碍物时都容易发生桩位偏斜，因此施工时土中有障碍物时都容易发生桩位偏斜，因此施工时应严格检查桩的质量并按施工规范的要求采取适当应严格检查桩的质量并按施工规范的要求采取适当措施，保证施工质量。措施，保证施工质量。n n 11/13/202222n n(3)(3)桩打不下：施工
18、时，桩锤严重回弹，贯入度突然桩打不下：施工时，桩锤严重回弹，贯入度突然变小，则可能与土层中夹有较厚砂层或其他硬土层变小，则可能与土层中夹有较厚砂层或其他硬土层以及钢渣，孤石等障碍物有关。当桩顶或桩身已被以及钢渣，孤石等障碍物有关。当桩顶或桩身已被打坏，锤的冲击能不能有效传给桩时，也会发生桩打坏，锤的冲击能不能有效传给桩时，也会发生桩打不下的现象。有时因特殊原因，停歇一段时间后打不下的现象。有时因特殊原因，停歇一段时间后再打，则由于土的固结作用，桩也往往不能顺利地再打，则由于土的固结作用，桩也往往不能顺利地被打入土中。所以打桩施工中，必须在各方面作好被打入土中。所以打桩施工中，必须在各方面作好准
19、备，保证施打的连续进行。准备，保证施打的连续进行。n n(4)(4)一桩打下邻桩上升：桩贯入土中，使土体受到一桩打下邻桩上升：桩贯入土中，使土体受到急剧挤压和扰动，其靠近地面的部分将在地表隆起急剧挤压和扰动，其靠近地面的部分将在地表隆起和水平移动，当桩较密，打桩顺序又欠合理时，土和水平移动，当桩较密，打桩顺序又欠合理时，土体被压缩到极限，就会发生一桩打下，周围土体带体被压缩到极限，就会发生一桩打下，周围土体带动邻桩上升的现象。动邻桩上升的现象。11/13/2022232.1.42.1.4静压力桩施工静压力桩施工静力压桩是利用静压力将桩压入土中，施工静力压桩是利用静压力将桩压入土中，施工中虽然仍
20、然存在挤土效应，但没有振动和噪音，适中虽然仍然存在挤土效应，但没有振动和噪音，适用于软弱土层和邻近有怕振动的建（构）筑物的情用于软弱土层和邻近有怕振动的建（构）筑物的情况。况。静力压桩机有机械式和液压式之分，目前使用的静力压桩机有机械式和液压式之分，目前使用的多为液压式静力压桩机，压力可达多为液压式静力压桩机，压力可达5000kN5000kN，如下，如下图示。图示。11/13/202224n n静力压桩是在均匀软弱土中利用压桩架（型钢制作）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，通过卷扬机的牵引传到桩顶，将桩的自重和配重，通过卷扬机的牵引传到桩顶，将桩逐节压入土中的一种沉桩
21、方法。这种沉桩方法无振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，适合在城市中施动、无噪音、对周围环境影响小，适合在城市中施工。工。n n压桩施工时应随时注意使桩保持轴心受压，接桩时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，并使接桩时间尽可也应保证上下接桩的轴线一致，并使接桩时间尽可能的缩短，否则，间歇时间过长会由于压桩阻力过能的缩短，否则，间歇时间过长会由于压桩阻力过大导致发生压不下去的事故。当桩接近设计标高时，大导致发生压不下去的事故。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不可过早停压，否则，在补压时也会
22、发生压不下去或压入过少的现象。或压入过少的现象。11/13/202225n n压桩过程中，当桩尖碰到夹砂层时，压桩阻力可能压桩过程中，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。多时，可以采取截去桩顶的办法。n n压桩与打桩相比，
23、由于避免了锤击应力，桩的混压桩与打桩相比，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，同时要求就可以，因而桩的断面和配筋可以减小，同时压桩引起的桩周土体和水平挤动也小得多，因此压压桩引起的桩周土体和水平挤动也小得多，因此压桩是软土地区一种较好的沉桩方法。桩是软土地区一种较好的沉桩方法。11/13/2022261操纵室；2电气控制台；3液压系统；4导向架；5配重；6夹持装置；7吊桩把杆；8支腿平台；9横向行走与回转装置；10纵向行走装置；11桩液压式静力压桩机液压式静力压桩机11/13/
24、202227液压式静力压桩机液压式静力压桩机11/13/2022282.22.2混凝土、钢筋混凝土灌注桩施工混凝土、钢筋混凝土灌注桩施工灌注桩是直接在桩位上就地成孔，然后在孔内灌注桩是直接在桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋笼并灌注混凝土而成。灌注桩能适应各安放钢筋笼并灌注混凝土而成。灌注桩能适应各种地层，无需接桩，施工时无振动、无挤土、噪种地层，无需接桩，施工时无振动、无挤土、噪音小，宜在建筑物密集地区使用。但其操作要求音小，宜在建筑物密集地区使用。但其操作要求严格，施工后需较长的养护期方可承受荷载，成严格，施工后需较长的养护期方可承受荷载，成孔时有大量土渣或泥浆排出。根据成孔工艺不同，孔时
25、有大量土渣或泥浆排出。根据成孔工艺不同，分为干作业成孔的灌注桩、泥浆护壁成孔的灌注分为干作业成孔的灌注桩、泥浆护壁成孔的灌注桩、套管成孔的灌注桩和爆扩成孔的灌注桩等。桩、套管成孔的灌注桩和爆扩成孔的灌注桩等。灌注桩施工工艺近年来发展很快，还出现夯扩沉灌注桩施工工艺近年来发展很快，还出现夯扩沉管灌注桩、钻孔压浆成桩等一些新工艺管灌注桩、钻孔压浆成桩等一些新工艺（钻孔、（钻孔、人工挖孔、冲孔、套管成孔、爆扩成孔）人工挖孔、冲孔、套管成孔、爆扩成孔）11/13/2022292.2.12.2.1泥浆护壁成孔灌注桩泥浆护壁成孔灌注桩泥浆护壁成孔是用泥浆保护孔壁并排出土渣泥浆护壁成孔是用泥浆保护孔壁并排出
26、土渣而成孔。泥浆护壁钻孔灌注桩适用于地下水位以而成孔。泥浆护壁钻孔灌注桩适用于地下水位以下的粘性土、粉土、砂土、填土、碎下的粘性土、粉土、砂土、填土、碎(砾砾)石土石土及风化岩层；以及地质情况复杂，夹层多、风化及风化岩层；以及地质情况复杂，夹层多、风化不均、软硬变化较大的岩层，冲孔灌注桩除适应不均、软硬变化较大的岩层，冲孔灌注桩除适应上述地质情况外，还能穿透旧基础、大孤石等障上述地质情况外，还能穿透旧基础、大孤石等障碍物，但在岩溶发育地区应慎重使用。碍物，但在岩溶发育地区应慎重使用。11/13/202230n n钻孔过程中应向桩孔内注入泥浆，泥浆的作用是将钻孔过程中应向桩孔内注入泥浆，泥浆的作
27、用是将土中空隙渗填密实，避免孔内漏水，同时泥浆比水土中空隙渗填密实，避免孔内漏水，同时泥浆比水重，也加大了护筒内水压，对孔壁起到支撑作用，重，也加大了护筒内水压，对孔壁起到支撑作用，因而可以防止塌孔。另外，泥浆还能起到携碴、冷因而可以防止塌孔。另外，泥浆还能起到携碴、冷却机具和切土润滑等作用。泥浆的制备通常在挖孔却机具和切土润滑等作用。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、粘度、拌和形成泥浆。泥浆的
28、性能指标如相对密度、粘度、含砂量、含砂量、PHPH值、稳定性等要符合规定的要求。泥浆值、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。能使用当地材料。n n根据泥浆入孔的方向不同，可将湿作业成孔工艺分根据泥浆入孔的方向不同，可将湿作业成孔工艺分为正循环回转钻机成孔和反循环回转钻机成孔两种为正循环回转钻机成孔和反循环回转钻机成孔两种施工方法。施工方法。11/13/202231n n1 1正循环成孔设备简单，操作方便，工艺成熟，正循环成孔设备简单，操作方便，工艺成熟，当孔深不太深，孔径小于当孔深不太深，孔径小于
29、 800cm800cm时钻进效率高。当时钻进效率高。当桩径较大时，钻杆与孔壁间的环形断面较大，泥浆桩径较大时，钻杆与孔壁间的环形断面较大，泥浆循环时返流速度低，排碴能力弱。如使泥浆返流速循环时返流速度低，排碴能力弱。如使泥浆返流速度增大到度增大到0.20m/s0.35m/s0.20m/s0.35m/s，则泥浆泵的排量需很大，则泥浆泵的排量需很大，有时难以达到，此时不得不提高泥浆的相对密度和有时难以达到，此时不得不提高泥浆的相对密度和粘度。但如果泥浆相对密度过大，稠度大，难以排粘度。但如果泥浆相对密度过大，稠度大，难以排出钻碴，孔壁泥皮厚度大，影响成桩和清孔。出钻碴，孔壁泥皮厚度大，影响成桩和清
30、孔。11/13/202232n n2 2反循环成孔是泥浆从钻杆与孔壁间的环状间隙反循环成孔是泥浆从钻杆与孔壁间的环状间隙流入钻孔，来冷却钻头并携带沉碴由钻杆内腔返流入钻孔，来冷却钻头并携带沉碴由钻杆内腔返回地面的一种钻进工艺。由于钻杆内腔断面积比回地面的一种钻进工艺。由于钻杆内腔断面积比钻杆与孔壁间的环状断面积小得多，因此，泥浆钻杆与孔壁间的环状断面积小得多，因此，泥浆的上返速度大，一般可达的上返速度大，一般可达2 2m/sm/s3m/s3m/s多，是正循多，是正循环工艺泥浆上返速度的数十倍，因而可以提高排环工艺泥浆上返速度的数十倍，因而可以提高排碴能力，保持孔内清洁，减少钻碴在孔底重复破碴能
31、力，保持孔内清洁，减少钻碴在孔底重复破碎的机会，能大大提高成孔效率。这种成孔工艺碎的机会，能大大提高成孔效率。这种成孔工艺是目前大直径成孔施工的一种有效的先进的成孔是目前大直径成孔施工的一种有效的先进的成孔工艺，因而应用较多。工艺，因而应用较多。11/13/202233n n泥浆循环排渣可分为正循环排渣和反循环排渣法。11/13/202234n n钻孔达到要求的深度后为防止灌注桩沉降加大、钻孔达到要求的深度后为防止灌注桩沉降加大、承载力降低，要清除孔底沉淀物（沉渣等），这个承载力降低，要清除孔底沉淀物（沉渣等），这个过程称为清孔。当孔壁土质较好，不易塌孔时，可过程称为清孔。当孔壁土质较好，不易
32、塌孔时，可用空气吸泥机清孔，同时注入清水，清孔后泥浆相用空气吸泥机清孔，同时注入清水，清孔后泥浆相对密度应控制在对密度应控制在1.11.1左右；孔壁土质较差时，宜用泥左右；孔壁土质较差时，宜用泥浆循环清孔，清孔后的泥浆相对密度控制在浆循环清孔，清孔后的泥浆相对密度控制在1.151.251.151.25之间。施工及清孔过程中应经常测定泥浆之间。施工及清孔过程中应经常测定泥浆的相对密度。的相对密度。n n 11/13/202235泥浆护壁成孔灌注桩施工现场泥浆护壁成孔灌注桩施工现场泥浆护壁成孔灌注桩施工现场泥浆护壁成孔灌注桩施工现场11/13/202236 n n3 3泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺泥
33、浆护壁成孔灌注桩施工工艺埋设护筒埋设护筒护筒作用是固定桩孔位置，保护孔口，防止塌孔，增加护筒作用是固定桩孔位置，保护孔口，防止塌孔，增加桩孔内水压。桩孔内水压。泥浆制备泥浆制备护壁泥浆是由高塑性粘土或膨润土和水拌合的混合物，护壁泥浆是由高塑性粘土或膨润土和水拌合的混合物，还可在其中掺入其他掺合剂，如加重剂、分散剂、增粘剂还可在其中掺入其他掺合剂，如加重剂、分散剂、增粘剂及堵漏剂等。作用是护壁；携砂；冷却；润滑。及堵漏剂等。作用是护壁；携砂；冷却；润滑。成孔方法成孔方法泥浆护壁成孔灌注桩成孔方法有冲击钻成孔法泥浆护壁成孔灌注桩成孔方法有冲击钻成孔法a a、冲、冲抓锥成孔法抓锥成孔法b b和潜和潜
34、 水电钻成孔法水电钻成孔法c c三种三种(下图）。下图）。11/13/202237baac11/13/202238 安放钢筋笼安放钢筋笼 浇注水下混凝土浇注水下混凝土浇注水下混凝土不能将混凝土直接倾倒于水中。因为浇注水下混凝土不能将混凝土直接倾倒于水中。因为当混凝土直接与水接触穿过水层时，骨料和水泥很快将产当混凝土直接与水接触穿过水层时，骨料和水泥很快将产生分离，骨料很快沉入水底，而水泥在较长时间内处于悬生分离，骨料很快沉入水底，而水泥在较长时间内处于悬浮状态，当其下沉时，已凝结硬化。因此水下混凝土的浇浮状态，当其下沉时，已凝结硬化。因此水下混凝土的浇注，必须在与周围环境水隔离的条件下进行。水
35、下混凝土注，必须在与周围环境水隔离的条件下进行。水下混凝土浇筑的方法很多。最常用的是导管法。导管法采用的主要浇筑的方法很多。最常用的是导管法。导管法采用的主要机具有：导管、漏斗和储料斗、机具有：导管、漏斗和储料斗、隔水塞。隔水塞。11/13/202239n n4 4湿作业成孔灌注桩施工中容易发生的质量问题及湿作业成孔灌注桩施工中容易发生的质量问题及处理方法是：处理方法是：n n(1).(1).塌孔塌孔n n在成孔过程中或成孔后，有时在排出的泥浆中在成孔过程中或成孔后，有时在排出的泥浆中不断出现气泡，有时护筒内的水位突然下降，这是不断出现气泡，有时护筒内的水位突然下降，这是塌孔的迹象。其形成原因
36、主要是土质松散、泥浆护塌孔的迹象。其形成原因主要是土质松散、泥浆护壁不好、护筒水位不高等所致。如发生塌孔，应探壁不好、护筒水位不高等所致。如发生塌孔，应探明塌孔位置，将砂和粘土（或砂砾和黄土）混合物明塌孔位置，将砂和粘土（或砂砾和黄土）混合物回填到塌孔位置回填到塌孔位置1m2m1m2m，如塌孔严重，应全部回填，如塌孔严重，应全部回填，等回填物沉积密实再重新钻孔。等回填物沉积密实再重新钻孔。n n(2).(2).缩孔缩孔n n是指孔径小于设计孔径的现象。是由于塑性土是指孔径小于设计孔径的现象。是由于塑性土膨胀造成的，处理时可反复扫孔，以扩大孔径。膨胀造成的，处理时可反复扫孔，以扩大孔径。11/1
37、3/202240n n(3)(3)斜孔斜孔n n桩孔成孔后发现较大垂直偏差，是由于护筒倾斜和位移、桩孔成孔后发现较大垂直偏差，是由于护筒倾斜和位移、钻杆不垂直、钻头导向部分太短、导向性差、土质软硬不一、钻杆不垂直、钻头导向部分太短、导向性差、土质软硬不一、或遇上孤石等原因造成。斜孔会影响桩基质量，并会造成施或遇上孤石等原因造成。斜孔会影响桩基质量，并会造成施工上的困难。处理时可在偏斜处吊住钻头，上下反复扫孔，工上的困难。处理时可在偏斜处吊住钻头，上下反复扫孔，直至把孔位校直；或在偏斜处回填砂粘土，待沉积密实后再直至把孔位校直；或在偏斜处回填砂粘土，待沉积密实后再钻。钻。n n 根据不同的成孔工
38、艺，湿作业成孔钻孔直径约根据不同的成孔工艺，湿作业成孔钻孔直径约500mm2000mm500mm2000mm，钻孔深度可达，钻孔深度可达60m60m。n n 钻孔灌注桩混凝土标号一般不低于钻孔灌注桩混凝土标号一般不低于C15C15，骨料不宜大，骨料不宜大于于30mm30mm。混凝土的坍落度，当水下灌注时，以。混凝土的坍落度，当水下灌注时，以18cm20cm18cm20cm为宜，在干土层桩孔中灌注时，以为宜，在干土层桩孔中灌注时，以8cm10cm8cm10cm为宜。为了改为宜。为了改善混凝土的和易性，可在其中掺入减水剂和粉煤灰等掺和料。善混凝土的和易性，可在其中掺入减水剂和粉煤灰等掺和料。所用水
39、泥标号不宜低于所用水泥标号不宜低于425425号，每立方米混凝土的水泥用量号，每立方米混凝土的水泥用量不小于不小于350kg350kg。11/13/2022412.2.22.2.2干作业成孔灌注桩干作业成孔灌注桩在软塑土层，含水量大时，可用疏纹叶片钻在软塑土层，含水量大时，可用疏纹叶片钻杆，以便较快地钻进。在可塑或硬塑粘土中，或杆，以便较快地钻进。在可塑或硬塑粘土中，或含水量较小的砂土中应用密纹叶片钻杆，缓慢地含水量较小的砂土中应用密纹叶片钻杆，缓慢地均匀地钻进。操作时要求钻杆垂直，钻孔过程中均匀地钻进。操作时要求钻杆垂直，钻孔过程中如发现钻杆摇晃或难钻进时，可能是遇到石块等如发现钻杆摇晃或难
40、钻进时，可能是遇到石块等异物，应立即停机检查。钻进速度应根据电流值异物，应立即停机检查。钻进速度应根据电流值变化及时调整。在钻进过程中，应随时清理孔口变化及时调整。在钻进过程中，应随时清理孔口积土，遇到塌孔、缩孔等异常情况，应及时研究积土，遇到塌孔、缩孔等异常情况，应及时研究解决。适用于地下水位较低、在成孔深度内无地解决。适用于地下水位较低、在成孔深度内无地下水的土质，勿需护壁可直接取土成孔。下水的土质，勿需护壁可直接取土成孔。目前常用螺旋钻机成孔，亦有用洛阳铲成孔的。目前常用螺旋钻机成孔，亦有用洛阳铲成孔的。11/13/2022422.2.32.2.3套管成孔灌注桩套管成孔灌注桩n n1 1
41、工艺流程工艺流程套管成孔灌注桩是利用锤击打桩法或振动沉套管成孔灌注桩是利用锤击打桩法或振动沉桩法，将带有钢筋混凝土桩靴（又叫桩尖）或桩法，将带有钢筋混凝土桩靴（又叫桩尖）或带有活瓣式桩靴的钢套管沉入土中，然后边拔带有活瓣式桩靴的钢套管沉入土中，然后边拔管边灌注混凝土而成。若配有钢筋时，则在浇管边灌注混凝土而成。若配有钢筋时，则在浇筑混凝土前先吊放钢筋骨架。利用锤击沉桩设筑混凝土前先吊放钢筋骨架。利用锤击沉桩设备沉管、拔管时，称为锤击沉管灌注桩；利用备沉管、拔管时，称为锤击沉管灌注桩；利用激振器的振动沉管、拔管时，称为振动沉管灌激振器的振动沉管、拔管时，称为振动沉管灌注桩。注桩。11/13/20
42、2243n施工工艺主要包括：n就位沉钢管放钢筋笼浇筑混凝土拔钢管11/13/202244n n桩靴桩靴n n桩靴可分为钢筋混凝土预制桩靴和活瓣式桩靴两桩靴可分为钢筋混凝土预制桩靴和活瓣式桩靴两种种。11/13/202245 活瓣桩尖活瓣桩尖1桩管；2锁轴；3活瓣 沉管灌注桩施工过程沉管灌注桩施工过程a）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11/13/20224611/13/20224711/13/202248n n2 2沉管的方法沉管的方法锤击灌注桩施工时，用桩架吊起钢套管，锤击灌注桩施工时，用桩架吊起钢套管，关闭活瓣或对准预先设在桩位处的预制混凝土关闭活
43、瓣或对准预先设在桩位处的预制混凝土桩靴，套入桩靴。套管与桩靴连接处要垫以麻、桩靴，套入桩靴。套管与桩靴连接处要垫以麻、草绳，以防止地下水渗入管内。然后缓缓放下草绳，以防止地下水渗入管内。然后缓缓放下套管，压进土中。套管上端扣上桩帽，检查套套管，压进土中。套管上端扣上桩帽，检查套管与桩锤是否在同一垂直线上，套管偏斜不大管与桩锤是否在同一垂直线上，套管偏斜不大于于0.5%0.5%时，即可起锤沉套管。先用低锤轻击，时，即可起锤沉套管。先用低锤轻击，观察后如无偏移，才正常施打，直至符合设计观察后如无偏移，才正常施打，直至符合设计要求的贯入度或沉入标高，并检查管内有无泥要求的贯入度或沉入标高，并检查管内
44、有无泥浆或水进入，即可灌注混凝土。套管内混凝土浆或水进入，即可灌注混凝土。套管内混凝土应尽量灌满，然后开始拔管。拔管要均匀，不应尽量灌满，然后开始拔管。拔管要均匀，不宜拔管过高。拔管时应保持连续密锤低击不停。宜拔管过高。拔管时应保持连续密锤低击不停。11/13/202249 振动沉管振动沉管振动灌注桩采用振动锤或振动冲击锤沉管，振动灌注桩采用振动锤或振动冲击锤沉管，其设备见下图。施工前，先安装好桩机，将桩其设备见下图。施工前，先安装好桩机，将桩管下端活瓣合起来或套入桩靴，对准桩位，徐管下端活瓣合起来或套入桩靴，对准桩位，徐徐放下套管，压入土中，勿使偏斜，即可开动徐放下套管，压入土中，勿使偏斜，
45、即可开动激振器沉管。桩管受振后与土体之间摩阻力减激振器沉管。桩管受振后与土体之间摩阻力减小，同时利用振动锤自重在套管上加压，套管小，同时利用振动锤自重在套管上加压，套管即能沉入土中即能沉入土中 11/13/202250沉管灌注桩设备沉管灌注桩设备 1滑轮组；2振动器；3漏斗；4桩管；5；枕木6 机架；7 吊斗；8拉索；9架底；10卷扬机11/13/202251沉管灌注桩沉管灌注桩11/13/202252n n套管成孔灌注桩又称为打拔管灌注桩。套管成孔灌注桩又称为打拔管灌注桩。(图示图示)是利用一根与是利用一根与桩的设计尺寸相适应的钢管，其下端带有桩尖。采用锤击或桩的设计尺寸相适应的钢管，其下端
46、带有桩尖。采用锤击或振动的方法将其沉入土中，然后将钢筋笼放入钢管内，再灌振动的方法将其沉入土中，然后将钢筋笼放入钢管内，再灌注混凝土，并随灌随将钢管拔出，利用拔管时的振动将混凝注混凝土，并随灌随将钢管拔出，利用拔管时的振动将混凝土捣实。土捣实。n n锤击沉管时采用落锤或蒸汽锤将钢管打入土中。振动沉管时锤击沉管时采用落锤或蒸汽锤将钢管打入土中。振动沉管时是将钢管上端与振动沉桩机刚性连接，利用振动力将钢管打是将钢管上端与振动沉桩机刚性连接，利用振动力将钢管打入土中。入土中。n n3 3拔管的方法，根据承载力的要求不同，可分别采用单打法，拔管的方法，根据承载力的要求不同，可分别采用单打法，复打法和反
47、插法复打法和反插法 n n(1)(1)单打法，即一次拔管法。拔管时每提升单打法，即一次拔管法。拔管时每提升0.5M0.5M1.0m1.0m，振动，振动5S5S10S10S后，再拔管后，再拔管0.5m0.5m1.0m1.0m，如此反复进行，直，如此反复进行，直到全部拔出为止。到全部拔出为止。n n(2).(2).复打法复打法在同一桩孔内进行两次单打，或根据要求在同一桩孔内进行两次单打，或根据要求进行局部复打。第一次不放钢筋笼进行局部复打。第一次不放钢筋笼n n 11/13/20225311/13/202254n n().).反插法，将钢管每提升反插法，将钢管每提升0.5m0.5m，再下沉，再下沉
48、0.3m0.3m，（或提升（或提升1m1m，下沉，下沉0.5m0.5m）,如此反复进行，直至拔如此反复进行，直至拔离地面。此种方法，在淤泥层中可消除缩颈现象，离地面。此种方法，在淤泥层中可消除缩颈现象，但在坚硬土层中易损坏桩尖，不宜采用。但在坚硬土层中易损坏桩尖，不宜采用。n n钢管下端有两种构造，一种是开口，在沉管时套以钢管下端有两种构造，一种是开口，在沉管时套以钢筋混凝土预制桩尖，拔管时，桩尖留在桩底土中；钢筋混凝土预制桩尖，拔管时，桩尖留在桩底土中；另一种是管端带有活瓣另一种是管端带有活瓣 桩尖，其构造如桩尖，其构造如图示图示，沉管，沉管时，桩尖活瓣合拢，灌注混凝土及拔管时活瓣打开时，桩
49、尖活瓣合拢，灌注混凝土及拔管时活瓣打开。11/13/202255n n4 4常出现的质量问题：常出现的质量问题：n n(1).(1).灌注桩混凝土中部有空隔层或泥水层、桩身不灌注桩混凝土中部有空隔层或泥水层、桩身不连续：是由于钢管的管径较小，混凝土骨料粒径过连续：是由于钢管的管径较小，混凝土骨料粒径过大，和易性差，拔管速度过快造成。预防措施，应大，和易性差，拔管速度过快造成。预防措施，应严格控制混凝土的坍落度不小于严格控制混凝土的坍落度不小于5cm5cm7cm7cm，骨料粒，骨料粒径不超过径不超过3cm3cm，拔管速度不大于，拔管速度不大于2m/min2m/min，拔管时应，拔管时应密振慢拔。
50、密振慢拔。n n(2).(2).缩颈：是指桩身某处桩径缩减，小于设计断面。缩颈：是指桩身某处桩径缩减，小于设计断面。产生的原因是在含水率很高的软土层中沉管时，土产生的原因是在含水率很高的软土层中沉管时，土受挤压产生很高的空隙水压，拔管后挤向新灌的混受挤压产生很高的空隙水压，拔管后挤向新灌的混凝土，造成缩颈。因此施工时应严格控制拔管速度，凝土，造成缩颈。因此施工时应严格控制拔管速度，并使桩管内保持不少于并使桩管内保持不少于2m2m高的混凝土，以保证有足高的混凝土，以保证有足够的扩散压力，使混凝土出管压力扩散正常。够的扩散压力，使混凝土出管压力扩散正常。n n 11/13/202256n n(3)