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1、桩基础工程概述桩基础工程概述学习重点：桥梁施工混凝土灌注桩施工工艺及质量检验标准，对灌注桩施工过程容易出现的问题及预防、处理措施。学习要求：v了解桩基础组成及分类；v掌握预制桩施工顺序确定、注意事项、质量事故产生的原因和预防措施；了解静力压桩特点和施工方法；v了解泥浆护壁成孔施工过程及工艺原理；v掌握沉管灌注桩、大直径人工挖孔灌注桩的施工方法，常见质量事故的预防和处理，安全施工措施；v了解预制桩、灌注桩质量检验标准。桩基础是深基础应用最多的一种基础形式，它由若干个沉入土中的桩和连接桩顶的承台或承台梁组成。桩的作用是将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较强的土层上，或将软弱土层挤密实以提高地基土的
2、承载能力和密实度。桩按受力情况分为端承桩和摩擦桩两种(图图2.1)2.1)v端承桩是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩，上部结构荷载主要由岩层阻力承受；施工时以控制贯入度为主，桩尖进入持力层深度或桩尖标高可作参考。v摩擦桩完全设置在软弱土层中，将软弱土层挤密实，以提高土的密实度和承载能力，上部结构的荷载由桩尖阻力和桩身侧面与地基土之间的摩擦阻力共同承受，施工时以控制桩尖设计标高为主，贯入度可作参考。（部分认为可增加端承摩擦桩、摩擦端承桩2种）桩按施工方法分为预制桩和灌注桩v预预制制桩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；v灌注灌注桩桩是在桩位处成孔，然后放入钢筋
3、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。2.1 2.1 钢筋混疑土预制桩施工钢筋混疑土预制桩施工钢钢筋筋混混凝凝土土预预制制桩桩：在预制构件厂或施工现场预制，用沉桩设备在设计位置上将其沉入土中，其特点：坚固耐久，不受地下水或潮湿环境影响，能承受较大荷载，施工机械化程度高，进度快，能适应不同土层施工。钢筋混凝土预制桩是我国目前广泛采用的一种桩型（高速公路桥梁主要采用钻孔灌注桩）。钢筋混凝土预制桩有方形实心断面桩和圆柱体空心断面桩。钢筋混凝土预制桩施工前，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
4、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。2 2.1.1.1.1 施工准备施工准备 场地平整及周边障碍物处理 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，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。桩帽、垫衬和送桩设备机具准备 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。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
5、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，不得粘结。2.1.2 2.1.2 桩的制作、运输、堆放桩的制作、运输、堆放 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(如图图2.22.2所示)应作特殊处理。钢筋骨架制作允许偏差应符合表表2.1的规定。表2.1 预制桩钢筋骨架质量检验标准 项序检查项目允许偏差或允许值(mm)检查方法 主控项目1主筋距桩顶距离 5用钢尺量2多节桩锚固钢筋
6、位置 5用钢尺量3多节桩预埋铁件 3用钢尺量4主筋保护层厚度 5用钢尺量一般项目1主筋间距 5用钢尺量2桩尖中心线 10用钢尺量3箍筋间距 20用钢尺量4桩顶钢筋网片 10用钢尺量5多节桩锚固钢筋长度 10用钢尺量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。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
7、符合表表2.2的规定。项序检查项目允许偏差或允许值(mm)检查方法 单位数值主控项目1桩体质量检验 按基桩检测技术规范 按基桩检测技术规范 2桩位偏差 见本表 用钢尺量3承载力 按基桩检测技术规范 按基桩检测技术规范 一般项目1砂、石、水泥、钢材等原材料(现场预制时)符合设计要求 查出厂质保文件或抽样送检 2混凝土配合比及强度(现场预制时)符合设计要求检查称量及查试块记录 3成品桩外形 表面平整、颜色均匀、掉角深度10mm，蜂窝面积小于总面积0.5%直观 表2.2 钢筋混凝土预制桩的质量检验标准 项序检查项目允许偏差或允许值(mm)检查方法 单位数值一般项目4成品桩裂缝(收缩裂缝或起吊、装、堆
8、放引起的裂缝)深度20mm，宽度0.25mm，横向裂缝不超过边长的一半 裂缝测定仪，该基在地下水有侵蚀地区及锤击数超过500击的长桩不适用 5成品桩尺寸：横截面边长 桩顶对角线差 桩尖中心线 桩身弯曲矢高 桩顶平整度 mmmmmmmm5 1010L/10001.010L/1000秒表测定用钢尺量 用钢尺量 7硫磺胶泥接桩：胶泥浇筑时间 浇筑后停歇时间 minmin7秒表测定秒表测定8桩顶标高 mm50 水准仪 9停锤标准 设计要求现场实测或查沉桩记录 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
9、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，可按图图2.3所示的位置捆绑。2.1.3 2.1.3 打入法施工打入法施工 打打入入法法也称锤击法，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。锤锤击击沉沉桩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。2.1.3.1 2.1.3.1 打桩设备及选择打桩设备及选择 打桩设备包括桩锤桩锤、桩架桩架和
10、动力装置动力装置。(1)(1)桩锤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0.22t。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(如图如图2.42.4)。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(如图如图2.52.5)。柴油打桩锤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表表2.32.3选用。表2.3 锤重选择表 锤
11、 型 柴 油 锤(t)202535456072锤的动力性能 冲击部分重(t)2.02.53.54.56.07.2总 重(t)4.56.57.29.615.018.0冲击力(kN)200020002500250040004000500050007000700010000常用冲程(m)1.82.3桩 的 边长或直径 预制方桩、预应力管桩的边长或直径(cm)253535404045455050555560钢管桩直径(cm)40609090100持力层粘性土粉土 一般进入深度(m)121.52.5232.53.53435静力触探比贯入阻力Ps平均值(MPa)345555砂土一般进入深度(m)0.510
12、.51.5121.52.5232.53.5标准贯入击数N(未修正)1525203030404045455050锤的常用控制贯入度(cm/10击)233548设计单桩极限承载力(kN)4001208001600250040003000500050007000700010000(2)(2)桩桩架架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+滑轮组高桩架用钢材制作，按移动方式有轮胎式、履带式、轨道式等。履带式桩架(图
13、图2.62.6)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。(3)(3)动力装置动力装置 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。2.1.3.2 2.1.3.2 打桩顺序的确定打桩顺序的确定 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设、自中部向四周打设和由中间向两侧打设三种，如图图2.7所示。v当桩的中心距不大于4
14、倍桩的直径或边长时，应由中间向两侧对称施打(图图2.7(2.7(c)c)，或由中间向四周施打(图图2.7(2.7(b)b)。v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(图图2.7(2.7(a)a)。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。2.1.3.3 2.1.3.3 打桩打桩打桩机就位时，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
15、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。2.1.3.4 2.1.3.4 打桩质量要求和测量记录打桩质量要求和测量记录(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，必须符合表表2.42.4的规定。桩的承载力检验 表2.4 预制桩(钢桩)桩位的允许偏差 项项 目允 许 偏 差(mm)1 盖有基础梁的桩：(1)垂直基础梁的中心线 (2)沿基础梁的中心线 100+
16、0.01H 150+0.01H 2桩数为13根桩基中的桩 1003桩数为416根桩基中的桩 1/2桩径或边长 4桩数大于16根桩基中的桩：(1)最外边的桩(2)中间桩1/3桩径或边长 1/2桩径或边长(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，见表表2.52.5所示。表2.5 混凝土预制桩施工记录 2.1.3.5 2.1.3.5 打桩施工常见问题的分析打桩施工常见问题的分析在打桩施工过程中会遇见各种各样的问题，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
17、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。(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
18、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。2.1.3.6 2.1.3.6 打桩过程中的注意事项打桩过程中的注意事项桩机就位后，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，沉桩应连续施工，打入土的速度应均匀，应避免因间
19、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。2.1.3.7 2.1.3.7 桩头的处理桩头的处理 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，与承台钢筋绑扎在一起，用桩身同
20、强度等级的混凝土与承台一起浇筑接长桩身。2.1.4 2.1.4 静力压桩静力压桩 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(图图2.82.8)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(8001500kN)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(图图2.9)、法兰螺栓连接法、硫磺浆锚法(图图2.10)。2.2 2.2 混疑土灌注桩施工混疑土灌注桩施工灌灌注注桩桩：直接在桩位上用机械成孔或人工挖孔，在孔内安放钢筋
21、、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钻孔灌注桩、沉管灌注桩、干作业钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩等。2.2.1 2.2.1 干作业钻孔灌注桩干作业钻孔灌注桩 干作业钻孔灌注桩施工过程如图图2.112.11所示。干作业成孔一般采用螺旋钻机钻孔。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
22、偏斜或位移。钻孔至规定要求深度后，进行孔底清土。清孔的目的是将孔内的浮土、虚土取出，减少桩的沉降。方法是钻机在原深处空转清土，然后停止旋转，提钻卸土。钢筋骨架的主筋、箍筋、直径、根数、间距及主筋保护层均应符合设计规定，绑扎牢固，防止变形。用导向钢筋送入孔内，同时防止泥土杂物掉进孔内。钢筋骨架就位后，应立即灌注混凝土，以防塌孔。灌注时，应分层浇筑、分层捣实，每层厚度5060cm。2.2.2 2.2.2 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
23、、冲抓锥等。钻孔工艺流程2.2.2.1 2.2.2.1 埋设护筒和制备泥浆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。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。2.2
24、.2.2 2.2.2.2 成孔成孔 (1)潜水钻机成孔潜水钻机成孔 潜水钻机成孔示意图如图图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。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，如图图2.13所示。v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。v泵举反循环排渣法:砂石泵随主机一起潜入孔内，直接将
25、切削碎泥渣随泥浆抽排出孔外。(2)冲击钻成孔冲击钻成孔 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(图图2.142.14)。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(图图2.152.15)。冲孔前应埋设钢护筒，并准备好护壁材料。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。(3)
26、冲抓锥成孔冲抓锥成孔冲抓锥(图图2.162.16)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。2.2.2.3 2.2.2.3 清孔清孔 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
27、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1.151.25。2.2.2.4 2.2.2.4 浇筑水下混疑土浇筑水下混疑土 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，其量保证导管一次埋入混凝土面以下1m以上，然后剪断
28、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。水下混凝土浇筑灌注柱首灌混凝土数量计算 钻孔桩所需首批混凝土数量应能满足导管初次埋置深度（1.0）的需要，其混凝土参考数量可按下式计算（如图所示）：V（d2/4）h1（D2/4）HCHC=h2+h3式中：V首批混凝土所需数量，m3；d导管内径，m；D井孔直径，m；HC首批混凝土在孔内的高度，m；h2导管初次埋置深度，m；h21.0m；h3导管底端至钻孔孔底距离，取0.4m。h1井孔混凝土面高度达到HC时，导管内混凝土柱的高度，m；而 h1=wHw/C其中：H井孔内混凝土面以上水或泥浆深度，；孔内水或泥浆的容重，；混凝土的容重，。由
29、于孔径的不均匀，该式计算出首批混凝土数量后，需根据现场孔内情况适当增大混凝土量。塌孔的预防和处理塌孔的预防和处理坍孔的表征时孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷明显增加等。（1）坍孔的原因1泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮。2未及时补浆（或水）或河水、潮水上涨，或孔内出现承压水或钻孔通过砂砾等强透水层，孔内水流失等造成孔内水头高度不够。3护筒埋置太浅，下端口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软，或钻机直接接触在护筒上，由于振动使孔口坍塌，扩展成较大坍孔。4在松软砂层中钻进进尺太快。5吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。（2）坍孔的预防和处
30、理1在松散粉砂土和流砂中钻进时，应控制进尺速度，选用较大相对密度、黏度、胶体率的泥浆或高质量泥浆。2汛期或潮汐地区水位变化过大时，应采取升高护筒，增高水头。3发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并填回钻孔，重新埋设护筒再钻。4如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填砂或粘土混合物到坍孔处以上1-2m，如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进。5吊入钢筋笼时应对准孔中心竖直插入，严禁触及孔壁。斜孔的预防和处理斜孔的预防和处理（1）斜孔原因1钻孔中遇有较大的孤石或探头石。2在有倾斜的软硬地层交界处，岩面倾斜处钻进；或者粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头受力不均。3钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、
31、位移。（2）斜孔的预防和处理1安装组钻机时要使底座水平、起重滑轮缘、护筒中心三者在一条竖直线上，并经常检查校正。2在有倾斜的软、硬地层钻进时，应控制进尺，低速钻进，或回填片石冲平后再钻进。扩孔和缩孔的预防和处理扩孔和缩孔的预防和处理扩孔比较多见，一般表现为局部的孔径过大。在地下水呈运动状态，土质松散地层处或钻头摆动过大，易于出现扩孔，扩孔发生原因同坍孔相同，轻则为扩孔，重则为坍孔。若只是孔内局部发生坍塌而扩孔，钻孔仍能走到设计深度则不必处理。若因扩孔后继续坍塌影响钻进，应按坍孔事故处理。缩孔即孔径超常缩小，一般表现为钻机钻进时发生卡钻，提不出钻头或者提钻异常困难的迹象。缩孔原因有两种：一种是钻
32、头焊补不及时，严重磨耗的钻头往往钻出较设计桩径稍小的孔；另一种是由于地层中有软塑土（俗称橡皮土），遇水膨胀后使孔径缩小。为防止缩孔，前者要及时补修磨损的钻头，后者要使用失水率小的优质泥浆护壁并须快速钻进，并复钻二、三次；或者使用卷扬机吊住钻头上下、左右反复扫孔以扩大孔径，直至使缩孔部位达到设计孔径要求为止。防止钢筋笼上浮措施防止钢筋笼上浮措施钢筋笼上浮主要原因是由于混凝土表面接近钢筋笼底口，导管底口在钢筋笼底口以下3m至以上1m时，混凝土灌注的速度过快，使混凝土下落冲出导管底口向上反冲，其顶托力大于钢筋笼的重力所制。为防止钢筋笼上浮，当导管底口在钢筋笼底口以下3m至以上1m之间，且混凝土表面在
33、钢筋笼底部上下1m之间时，应放慢混凝土浇筑速度，具体措施为：（1）改善混凝土的流动性能、初凝时间及灌注工艺等等方面；（2）适当减少钢筋笼下端的箍筋数量，可以减少混凝土向上的顶托力；（3）在钢筋笼顶施加竖向的约束，如将钢筋笼顶部钢筋接长，焊于护筒顶部，一方面阻止钢筋笼上浮，另一方面可悬挂住钢筋笼，以保证钢筋笼的垂直度；（4）在孔底设置直径不小于主筋的12道加强环形筋，并以适当数量的牵引力筋牢固地焊于钢筋笼的底部；（5）发现钢筋笼上浮之后，应立即停止灌注混凝土，查明原因及程度。如钢筋笼上浮不严重，则检查钢筋笼底及导管底的准确位置，拆除一定数量的导管，使导管底升至钢筋笼底上方后恢复灌注；如上浮严重，
34、应立即通过吸渣等方式清理已灌注的混凝土，另行处理。卡管处理措施卡管处理措施在灌注过程中，混凝土在导管中下不去，称为卡管。卡管有两种情况：一是封底时隔水栓卡管；二是由于混凝土本身的原因，如塌落度过小、流动性差、夹有大卵石、拌合不均匀，以及混凝土离析、导管接缝漏水、粗骨料集中等等。处理办法为：（1）用长杆冲捣管内混凝土，用吊绳抖动导管，或在导管上安装附着式振捣器；（2）、如混凝土仍不下落，则须将导管连同管内的混凝土提出钻孔进行清理修整，然后重新吊装导管，重新灌注；（3）当灌注时间已久，孔内首批混凝土已凝固，导管内又堵塞有混凝土，此时应将导管拔出，废掉桩孔，将混凝土钻挖吸出，再以粘土参砂砾回填，待回
35、填土沉实后，重新钻孔成桩导管进水处理措施导管进水处理措施主要原因（1）首批混凝土储量不足，或虽然混凝土储量已够，但导管底口距孔底的间距过大，混凝土下落后不能埋设导管底口，以致泥水从底口进入。（2）导管接头不严，接头间橡皮垫被导管高压气囊挤开，或焊缝破裂，水从接头或焊缝中流入。（3）导管提升过猛，或测深出错，导管底口超出原混凝土面，底口涌入泥水。预防和处理方法为避免发生导管进水，事前要采取相应措施加以防御。万一发生，要当即查明事故原因，采取以下处理方法：（1）若是上述第一种原因引起的，应立即将导管提出，将散落在孔底的混凝土拌合物用反循环钻机的钻杆通过泥浆泵吸出。（2）若是第二、三种原因引起的，应
36、视具体情况，拔换原管重下新管；或用原导管插入续灌，但灌注前均应将进入导管内的水和沉淀土用吸泥和抽水的方法吸出。（3）若混凝土面在水面以下不很深，未初凝时，可于导管底部设置防水塞（应使用混凝土特制），将导管重新插入混凝土内（导管侧面再加重力，以克服水的浮力）。埋管处理措施埋管处理措施（1）导管无法拔出称为埋管，其原因是：导管埋入混凝土过深，或导管内混凝土已初凝使导管与混凝土间摩阻力过大，或因提管过猛将导管拉断。（2）预防办法：应按前述要求严格控制埋管深度一般不得超过6m；在导管上端安装附着式振捣器，拔管前或停灌时间较长时，均应适当振捣，使导管周围的混凝土不致过早地初凝；首批混凝土掺入缓凝剂，加速
37、灌注速度；导管接头螺栓事先应检查是否稳妥；提升导管时不可猛拔（3）若埋管事故已发生，初时可用链滑车、千斤顶试拔。如仍拔不出，凡属并非混凝土初凝流动性损失过大的情况，可插入一直径稍小的护筒至已灌混凝土中，用吸泥机吸出混凝土表面泥渣；派人下水至混凝土表层，在水下将导管齐混凝土面切断；拔出小护筒，重新下导管灌注。此桩灌注完成后，上下断层间，应采取补强措施。2.2.3 2.2.3 沉管灌注桩沉管灌注桩 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
38、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(图图2.182.18)；利用振动器振动沉管、拔管成桩，称为振动沉管灌注桩(图图2.192.19)。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。v间隔一个或两个桩位成孔；v在邻桩混凝土初凝前或终凝后成孔；v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。v单打法(又称一次拔管法)：拔管时，每提升0.51.0m，振动510s，然后再拔管0.51.0m，这样反复进行
39、，直至全部拔出。v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。v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。2.2.3.1 2.2.3.1 锤击沉管灌注桩锤击沉管灌注桩 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，其施工过程见图图2.22.20 0所示。锤击沉管灌注桩施工要点：v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。v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。v桩管内混凝土尽量填满，拔
40、管时要均匀，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。v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。v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。2.2.3.2 2.2.3.2 振动沉管灌注桩振动沉管灌注桩 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：v桩机就位v沉管 v上料 v拔管2.2.3.3 2.2.3.3 沉管灌注桩容易出现的质量问题及处理方法沉管灌注桩容易出现的
41、质量问题及处理方法 (1)颈缩v颈缩：指桩身的局部直径小于设计要求的现象。v当在淤泥和软土层沉管时，由于受挤压的土壁产生空隙水压，拔管后便挤向新灌注的混凝土，桩局部范围受挤压形成颈缩。v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。v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。(2)断桩 v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。v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。v处理方法：施工时，控制
42、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，再进行下根桩的施工。(3)吊脚桩 v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。v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。v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
43、 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。2.2.4 2.2.4 人工挖孔大直径灌注桩人工挖孔大直径灌注桩 大直径灌注桩是采用人工挖掘方法成孔，放置钢筋笼，浇筑混凝土而成的桩基础，也称墩基础。它由承台、桩身和扩大头组成(图图2.212.21)，穿过深厚的软弱土层而直接坐落在坚硬的岩石层上。优点是桩身直径大，承载能力高；施
44、工时可在孔内直接检查成孔质量，观察地质土质变化情况；桩孔深度由地基土层实际情况控制，桩底清孔除渣彻底、干净，易保证混凝土浇筑质量。2.2.4.1 2.2.4.1 人工挖掘成孔护壁方法施工人工挖掘成孔护壁方法施工 坍落的支护措施有现浇混凝土护壁、沉井护壁、喷射混凝土护壁等。(1)现浇混凝土护壁法施工 v即分段开挖、分段浇筑混凝土护壁，既能防止孔壁坍塌，又能起到防水作用。v桩孔采取分段开挖，每段高度取决于土壁直立状态的能力，一般0.51.0m为一施工段，开挖井孔直径为设计桩径加混凝土护壁厚度。v护壁施工段，即支设护壁内模板(工具式活动钢模板)后浇筑混凝土，其强度一般不低于C15，护壁混凝土要振捣密
45、实；当混凝土强度达到1MPa(常温下约24h)可拆除模板，进入下一施工段。如此循环，直至挖到设计要求的深度。(2)沉井护壁法施工 v当桩径较大，挖掘深度大，地质复杂，土质差(松软弱土层)，且地下水位高时，应采用沉井护壁法挖孔施工。v沉井护壁施工是先在桩位上制作钢筋混凝土井筒，井筒下捣制钢筋混凝土刃脚，然后在筒内挖土掏空，井筒靠其自重或附加荷载来克服筒壁与土体之间的摩擦阻力，边挖边沉，使其垂直地下沉到设计要求深度。2.2.4.2 2.2.4.2 施工中应该注意的几个问题施工中应该注意的几个问题 桩孔中心线平面位置偏差不宜超过50mm，桩的垂直度偏差不得超过0.5%，桩径不得小于桩设计直径。挖掘成
46、孔区内，不得堆放余土和建筑材料，并防止局部集中荷载和机械振动。桩基础一定要坐落在设计要求的持力层上，桩孔的挖掘深度应由设计人员根据现场地基土层的实际情况决定。人工挖掘成孔应连续施工，成孔验收后立即进行混凝土浇筑。认真清除孔底浮渣余土，排净积水，浇筑过程中防止地下水流入。人工挖掘成孔过程中，应严格按操作规程施工。井面应设置安全防护栏，当桩孔净距小于2倍桩径且小于2.5m时，应间隔挖孔施工。2.2.5 2.2.5 灌注桩施工质量要求及完全技术灌注桩施工质量要求及完全技术 灌注桩施工质量检查包括成孔及清孔、钢筋骨架制作及安放、混凝土搅拌及灌注等三个施工过程的质量检查。施工前应对水泥、砂、石子、钢材等
47、原材料进行检查，对施工组织设计中制定的施工顺序、监测手段也应进行检查。2.2.5.1 2.2.5.1 成孔质量检查及要求成孔质量检查及要求(1)桩的桩位偏差必须符合表表2.6的规定，桩顶标高至少要比设计标高高出0.5m。(2)灌注桩成孔深度的控制要求v锤击套管成孔，桩尖位于坚硬、硬塑粘性土、碎石土、中密以上的砂土、风化岩土层时，应达到设计规定的贯入度；桩尖位于其他软土层时，桩尖应达到设计规定的标高。v泥浆护壁成孔、干作业成孔，应达到设计规定的深度。v灌注桩的沉渣厚度：当以摩擦力为主时，不得大于150mm；当以端承力为主时不得大于50mm。表2.6 灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差 序号成 孔
48、 方 法 桩径允许偏差(mm)垂直度允许偏差(%)桩位允许偏差(mm)13根、单排桩基垂直中心线方向和群桩基础的边桩 条形桩基沿中心线方向和群桩基础的中间桩 1泥浆护壁灌注桩 D1000mm 50 1000mm50 100+0.01H150+0.01H2套管成孔灌注桩 D500mm-20500mm1001503干作业成孔灌注桩-201701504人工挖孔桩 混凝土护壁+50 0.550150钢套管护壁+501检查每根桩的实际灌注量 8桩顶标高 mm+30-50水准仪，需扣除桩顶浮浆层及劣质桩体 2.2.5.4 2.2.5.4 施工验收资料施工验收资料桩基施工验收应包括下列资料：(1)工程地质勘
49、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。(2)经审定的施工组织设计、施工方案及执行中的变更情况。(3)桩位测量放线图，包括工程桩位线复核签证单。(4)桩孔、钢筋、混凝土工程施工隐蔽记录及各分项工程质量检查验收单及施工记录。(5)成桩质量检查报告。(6)单桩承载力检测报告。(7)基坑挖至设计标高的桩位竣工平面图及桩顶标高图。2.2.5.5 2.2.5.5 桩基础工程安全技术桩基础工程安全技术(1)桩基础工程施工区域，应实行封闭式管理，进入现场的各类施工人员，必须接受安全教育，严格按操作规程施工，服从指挥，坚守岗位，集中精力操作。(2)按不同类型桩的施工特点，针对不安全因素
50、，制定可靠的安全措施，严格实施。(3)对施工危险区域和机具(冲击、锤击桩机，人工挖掘成孔的周围，桩架下)，要加强巡视检查，对于有险情或异常情况时，应立即停止施工并及时报告，待有关人员查明原因，排除险情或加固处理后，方能继续施工。(4)打桩过程中可能引起停机面土体挤压隆起或沉陷，打桩机械及桩架应随时调整，保持稳定，防止意外事故发生。(5)加强机械设备的维护管理，机电设备应有防漏电装置。本本 章章 小小 结结(1)桩基础是一种常用的深基础形式，当天然地基上的浅基础沉降量过大或地基承载力不能满足设计要求时，宜采用桩基础。明确工程地质勘察是桩基础设计与施工的重要依据。(2)锤击沉桩施工速度快，机械化程