第2章 桩基础工程

1、第2章 桩基础工程2.1 概述2.2 混凝土预制桩施工2.3 混凝土灌注桩施工第2章 桩基础工程2.1 概述n当地质条件较好时，建筑物多采用天然基础，当地质条件较好时，建筑物多采用天然基础，它造价低、施工简便。如果天然浅土层较弱，它造价低、施工简便。如果天然浅土层较弱，可采用机械压实、强夯、堆载预压、深层搅拌、可采用机械压实、强夯、堆载预压、深层搅拌、化学加固等方法进行人工加固，形成人工地基。化学加固等方法进行人工加固，形成人工地基。n如深部土层也软弱，或建筑物的上部荷载较大，如深部土层也软弱，或建筑物的上部荷载较大，或对沉降有严格要求的高层建筑、地下建筑以或对沉降有严格要求的高层建筑、地下建

2、筑以及桥梁基础等，则需采用深基础，桩基础是一及桥梁基础等，则需采用深基础，桩基础是一种常用的深基础形式。种常用的深基础形式。2.1 概述n桩基础的构成：桩基础的构成：由桩由桩和承台组成。和承台组成。 n桩基础的特点：桩基础的特点：承载承载力高、沉降量小而均力高、沉降量小而均匀，能承受竖向力、匀，能承受竖向力、水平力、上拔力、振水平力、上拔力、振动力等，施工速度快、动力等，施工速度快、质量好。质量好。图图2-1 桩基础的构成桩基础的构成1-坚硬土层坚硬土层 2-桩桩 3-承台承台 4-上部结构上部结构5-软弱土层软弱土层2.1.1 桩的类型端承端承型桩型桩 端端 承承 桩桩摩擦摩擦- -端承桩端

3、承桩 摩擦摩擦型桩型桩 摩摩 擦擦 桩桩端承端承- -摩擦桩摩擦桩 1.1.按桩的承载性状分类按桩的承载性状分类图图2-2 端承桩与摩擦桩端承桩与摩擦桩（a）端承型桩；（）端承型桩；（b）摩擦型桩）摩擦型桩2.1.1 桩的类型预制桩预制桩在工厂或施工现场制成的各种形式的桩，在工厂或施工现场制成的各种形式的桩，然后用锤击、静压、振动或水冲沉入等方然后用锤击、静压、振动或水冲沉入等方法打桩入土。法打桩入土。灌注桩灌注桩在施工现场就地成孔，而后再钻孔中放置在施工现场就地成孔，而后再钻孔中放置钢筋笼、灌注混凝土成桩。灌注桩根据成钢筋笼、灌注混凝土成桩。灌注桩根据成孔的方法，又可分为钻孔、挖孔、冲孔及孔

4、的方法，又可分为钻孔、挖孔、冲孔及沉管成孔等方法。沉管成孔等方法。2.2.按桩的施工方法分类按桩的施工方法分类2.2 混凝土预制桩施工n优点：优点：混凝土预制桩能承受较大的荷载混凝土预制桩能承受较大的荷载 ，坚，坚 固耐久、施工速度快，质量易保证，是工程广固耐久、施工速度快，质量易保证，是工程广泛应用的桩型之一。泛应用的桩型之一。n缺点：缺点：造价高，打桩噪音大，污染环境。造价高，打桩噪音大，污染环境。n类型：类型：混凝土实心方桩、预应力混凝土空心管混凝土实心方桩、预应力混凝土空心管 桩。桩。2.1.1预制桩的制作预制桩的制作图图2-3 钢筋混凝土预制桩制作钢筋、模板施工钢筋混凝土预制桩制作钢

5、筋、模板施工 （预制厂制作）（预制厂制作）图图2-4 钢筋混凝土预制桩制作混凝土浇筑（工地现场制作）钢筋混凝土预制桩制作混凝土浇筑（工地现场制作）2.1.1 预制桩的制作n1.1.预制钢筋混凝土桩的制作程序预制钢筋混凝土桩的制作程序n在施工现场进行桩的预制，其程序为：在施工现场进行桩的预制，其程序为：n场地平整、压实场地平整、压实场地地坪作三七灰土或浇筑场地地坪作三七灰土或浇筑混凝土混凝土支模支模绑扎钢筋骨架、安设吊环绑扎钢筋骨架、安设吊环浇浇筑混凝土筑混凝土养护至养护至30%强度拆模强度拆模支间隔桩端支间隔桩端头模板、设隔离层、绑钢筋头模板、设隔离层、绑钢筋浇筑间隔桩混凝浇筑间隔桩混凝土土同

6、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%强度强度起吊起吊达达100%强度后运输强度后运输（视频）（视频）2.1.1 预制桩的制作n2.钢筋混凝土桩的制作要求钢筋混凝土桩的制作要求n1）叠浇法施工，重叠层数取决于地面允许荷载）叠浇法施工，重叠层数取决于地面允许荷载和施工条件，一般不宜超过和施工条件，一般不宜超过4层。层。n2）预制桩的混凝土浇筑，应由桩顶向桩尖连续）预制桩的混凝土浇筑，应由桩顶向桩尖连续进行，严禁中断。进行，严禁中断。n3）上层桩或邻桩的浇筑，必须在下层桩或邻桩）上层桩或邻桩的浇筑，必须在下层桩或邻桩的混凝土达到设计强度的的混凝土达到设计强度的30%以后方可进行。

7、以后方可进行。n4）水平方向可采用间隔施工的方法，但桩与桩）水平方向可采用间隔施工的方法，但桩与桩间应做好隔离层，桩与邻桩、下层桩、底模间的间应做好隔离层，桩与邻桩、下层桩、底模间的接触面不得发生粘结。接触面不得发生粘结。2.1.2 预制桩的起吊、运输 n1.1.预制桩的起吊预制桩的起吊n规范规定：混凝土预制桩须在混凝土强度达规范规定：混凝土预制桩须在混凝土强度达到设计强度的到设计强度的70%方可起吊；达到方可起吊；达到100%方可方可运输和打桩。运输和打桩。图图2-5 吊点设置的原则吊点设置的原则 +MMn吊点设置：应符合吊点设置：应符合 设计要求，应按设计要求，应按正正负弯矩相等原则负弯矩

8、相等原则设设置吊点，如图置吊点，如图2-5所所示。示。2.1.2 预制桩的起吊、运输图图2-6 2-6 桩的合理吊点桩的合理吊点 a a）一点起吊；）一点起吊；b b）单点起吊；）单点起吊；c c）两点起吊；）两点起吊；d d）三点起吊）三点起吊2.1.2 预制桩的起吊、运输n2.2.预制桩的运输预制桩的运输n桩的运输方式有：桩的运输方式有：n短距离运输短距离运输可直接用起重机吊运或桩下垫可直接用起重机吊运或桩下垫滚筒托运；滚筒托运；n长距离运输长距离运输可采用大平板车或轻便轨道平可采用大平板车或轻便轨道平台车运输。台车运输。n混凝土桩在运输中应适当保护，防止桩体撞击混凝土桩在运输中应适当保护

9、，防止桩体撞击而造成桩端、桩体损坏。而造成桩端、桩体损坏。2.1.3 预制桩的堆放n堆放要求：堆放要求：n1 1桩的堆放场地必须平整、坚实，排水畅通；桩的堆放场地必须平整、坚实，排水畅通；n2 2垫木间距应与吊点位置相同，各层垫木应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。位于同一垂直线上。n3 3在现场桩的堆放层数不宜太多。对混凝土在现场桩的堆放层数不宜太多。对混凝土桩，堆放层数不宜超过桩，堆放层数不宜超过4 4层；层；n4 4对不同规格的桩应分别堆放，便于施工。对不同规格的桩应分别堆放，便于施工。2.1.4 预制桩沉桩n预制桩常用的沉桩方法主要有：预制桩常用的沉桩方法主要有：n

10、1.1.锤击法锤击法n2.2.静压法静压法1锤击沉桩n（1 1）锤击沉桩机锤击沉桩机n锤击沉桩机由桩锤、桩架及动力装置三部分组锤击沉桩机由桩锤、桩架及动力装置三部分组成。成。n1）桩锤）桩锤n施工时应根据地质条件、桩的类型、桩身结构施工时应根据地质条件、桩的类型、桩身结构强度、桩的长度、桩群密集程度以及施工条件强度、桩的长度、桩群密集程度以及施工条件等因素选择桩锤，如表等因素选择桩锤，如表2-1。锤锤 型型 锤击动力锤击动力 适用性适用性 优缺点优缺点 优优 点点 缺缺 点点 落落 锤锤重重 力力小型桩工程小型桩工程 构造简单、使构造简单、使用方便用方便 效率低、桩身效率低、桩身易损失易损失

11、柴油锤柴油锤 燃油爆炸燃油爆炸能量能量 （视频）（视频） 适用面广、适用面广、可用于大型混可用于大型混凝土桩和钢管凝土桩和钢管桩等桩等 结构简单、使结构简单、使用方便；不需用方便；不需从外部供应能从外部供应能源源 过软的土中过软的土中会使工作循环会使工作循环中断；中断；污染大污染大 蒸汽锤蒸汽锤 蒸汽动力蒸汽动力 适用面广适用面广 冲击力较大；冲击力较大；无污染无污染 需配备锅炉需配备锅炉设备；设备； 液压锤液压锤 液压作用液压作用 适合水下打桩适合水下打桩 能获得较大的能获得较大的贯入度贯入度 构造复杂、构造复杂、造价高造价高 表表2-1 桩锤的类型及选择桩锤的类型及选择桩锤的选择：桩锤的选

12、择：n用锤击沉桩时，为防止桩受冲击应力过大而损坏，应采用锤击沉桩时，为防止桩受冲击应力过大而损坏，应采用用“重锤轻击重锤轻击”。n重锤低击时，对桩顶的冲量小动量大，大部分能量用于重锤低击时，对桩顶的冲量小动量大，大部分能量用于克服桩身摩擦力与桩尖阻力，桩顶不易被打碎，而且使克服桩身摩擦力与桩尖阻力，桩顶不易被打碎，而且使桩身反弹小，不致使桩身受拉破坏。桩身反弹小，不致使桩身受拉破坏。n如采用轻锤重击，锤击功能很大一部分被桩身吸收，桩如采用轻锤重击，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。当桩锤重大于桩重的不易打入，且桩头容易打碎。当桩锤重大于桩重的1.5倍倍2倍时，能取得较好

13、的效果。倍时，能取得较好的效果。n锤重可根据土质条件、桩的规格等进行选择，如能进行锤重可根据土质条件、桩的规格等进行选择，如能进行锤击应力计算则更为科学。锤击应力计算则更为科学。 1锤击沉桩n2）桩架）桩架n桩架的作用是悬吊桩锤，并为桩锤导向，它还桩架的作用是悬吊桩锤，并为桩锤导向，它还能起吊桩并可在小范围内移动桩位。能起吊桩并可在小范围内移动桩位。n桩架的高度是选择桩架时需考虑的一个重要问桩架的高度是选择桩架时需考虑的一个重要问题。题。n桩架的高度桩架的高度 = 桩长桩长 + 滑轮组高度滑轮组高度 + 桩锤高桩锤高 +桩桩帽高度帽高度 + 起锤移位高度（取起锤移位高度（取1-2m）桩架的类型

14、：n多功能桩架：多功能桩架：n多能桩架的机动多能桩架的机动性和适应性很大，性和适应性很大，水平方向可作水平方向可作360360回转，立回转，立柱可前后倾斜，柱可前后倾斜，可在轨道上行走，可在轨道上行走，但其机构较庞大。但其机构较庞大。图图2-7 2-7 多能桩架多能桩架 n履带式桩架：履带式桩架：n履带式桩架以履带式履带式桩架以履带式起重机为底盘，增加起重机为底盘，增加立柱和斜撑用以打桩立柱和斜撑用以打桩n其性能灵活，移动方其性能灵活，移动方便，可适应各种预制便，可适应各种预制桩施工，目前应用最桩施工，目前应用最多。多。 156234图图2-8 2-8 履带式桩架履带式桩架1-1-桩锤；桩锤；

15、2-2-桩帽；桩帽；3-3-桩；桩；4-4-立柱；立柱；5-5-斜撑；斜撑；6-6-车体车体桩架的类型：1锤击沉桩n（2 2）打桩前的准备工作）打桩前的准备工作n1 1）清除地上、地下的障碍物，平整施工场地；）清除地上、地下的障碍物，平整施工场地；n2 2）定位放线；（桩基轴线的定位点及水准点，）定位放线；（桩基轴线的定位点及水准点，应设置在不受打桩影响的地点，水准点设置不应设置在不受打桩影响的地点，水准点设置不少于少于2 2个。在施工过程中可据此检查桩位的偏差个。在施工过程中可据此检查桩位的偏差以及桩的入土深度）以及桩的入土深度）n3 3）设置供电、供水系统；安装打桩机；）设置供电、供水系统

16、；安装打桩机；n4 4）进行试桩，试桩不得少于）进行试桩，试桩不得少于2 2根。根。1.锤击沉桩n（3 3）确定打桩顺序）确定打桩顺序n打桩顺序影响挤土方向，打桩顺序影响挤土方向，打桩向哪个方向推进，打桩向哪个方向推进，则向哪个方向挤土。则向哪个方向挤土。n在桩距在桩距4 4倍桩径时倍桩径时, ,打打桩顺序对地下土层挤压桩顺序对地下土层挤压状态的影响如图状态的影响如图2-62-6所所示：示：图图2-9 2-9 打桩顺序和土壤挤密状况图打桩顺序和土壤挤密状况图打桩顺序：n根据桩群的密集程度，可选用下述打桩顺序：根据桩群的密集程度，可选用下述打桩顺序： n当桩距当桩距4倍桩径时，可由一侧向单一方向

17、施打，若施倍桩径时，可由一侧向单一方向施打，若施工区毗邻建筑物或地下管线，应由毗邻被保护的一侧工区毗邻建筑物或地下管线，应由毗邻被保护的一侧向另一侧施打。向另一侧施打。n当桩的中心距当桩的中心距4倍桩径时，应采用自中间向两个方向倍桩径时，应采用自中间向两个方向或自中间向四周对称施打，以减少先打入桩对邻桩造或自中间向四周对称施打，以减少先打入桩对邻桩造成的挤压和变位；成的挤压和变位；（a a）逐排打设；（）逐排打设；（b b）自中心向边缘打设（）自中心向边缘打设（c c）自中部向两侧打设）自中部向两侧打设图图2-10 2-10 打桩顺序打桩顺序1.锤击沉桩n（4 4）打桩方法）打桩方法n打桩工艺

18、：打桩工艺：n打桩机就位打桩机就位吊桩、喂桩吊桩、喂桩校正校正锤击沉桩锤击沉桩接桩接桩再锤击沉桩再锤击沉桩送桩送桩收锤收锤切割桩头切割桩头。n（动画）（动画）n打桩施工要点：打桩施工要点：n1 1）在桩锤和桩帽之间应加弹性）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衬垫，桩帽和桩顶周围四周应有5-10mm5-10mm的间隙，以防损伤桩顶。的间隙，以防损伤桩顶。图图2-11 桩头处理桩头处理n2）打桩时，应用导板）打桩时，应用导板夹具或桩箍将桩嵌固在夹具或桩箍将桩嵌固在桩架内，经水平和垂直桩架内，经水平和垂直度校正后将桩锤和桩帽度校正后将桩锤和桩帽压在桩顶，压在桩顶，桩、桩帽、桩、桩帽

19、、桩锤在同一铅垂线上，桩锤在同一铅垂线上，插入土中的垂直度偏差插入土中的垂直度偏差不得超过不得超过0.5%，确保，确保桩能垂直下沉。桩能垂直下沉。打桩施工要点：打桩施工要点：图图2-12 2-12 打桩时垂直度的校正打桩时垂直度的校正n3 3）开始打桩时，应小）开始打桩时，应小落距轻打，待桩入土至落距轻打，待桩入土至一定深度且稳定后，再一定深度且稳定后，再按规定的落距锤击。按规定的落距锤击。n4 4）宜采用）宜采用“重锤低击重锤低击”的打桩方法，落锤或单的打桩方法，落锤或单动汽锤，最大落距不宜动汽锤，最大落距不宜大于大于1m1m，用柴油锤时，用柴油锤时，应使锤跳动正常。应使锤跳动正常。打桩施工

20、要点：打桩施工要点：图图2-13 2-13 打入预制桩打入预制桩- -第一节桩体第一节桩体n5 5）在打桩过程中，）在打桩过程中，遇有贯入度剧变、遇有贯入度剧变、桩身突然发生倾斜、桩身突然发生倾斜、位移或有严重回弹、位移或有严重回弹、桩顶或桩身出现严桩顶或桩身出现严重裂缝或破碎等异重裂缝或破碎等异常情况时，应暂停常情况时，应暂停打桩，及时研究处打桩，及时研究处理。理。打桩施工要点打桩施工要点：图图2-14 2-14 打入预制桩打入预制桩第末节桩体第末节桩体1.锤击沉桩n（5 5）接桩）接桩n混凝土桩的接桩可用焊接、法兰接以及硫磺胶混凝土桩的接桩可用焊接、法兰接以及硫磺胶泥锚接三种方法泥锚接三种

21、方法。 （视频）（视频）a ）焊接；）焊接； b ）法兰接；）法兰接； c ）硫磺胶泥锚接）硫磺胶泥锚接图图 2-15 混凝土预制桩的接桩混凝土预制桩的接桩1 下节桩；下节桩； 2 上节桩；上节桩； 3 桩帽；桩帽； 4 连接角钢；连接角钢；5 连接法兰；连接法兰； 6 预留锚筋孔；预留锚筋孔； 7 预埋锚接钢筋预埋锚接钢筋 1.锤击沉桩n（6 6）送桩）送桩n如桩顶标高低于自然土面，则需用送桩管如桩顶标高低于自然土面，则需用送桩管将桩送入土中时，打桩完成后桩孔应及时将桩送入土中时，打桩完成后桩孔应及时回填或加盖。回填或加盖。n（7 7）打桩记录）打桩记录n打桩工程是隐蔽工程，施工中应做好每根

22、桩的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。观测和记录，这是工程验收时检验质量的依据。1.锤击沉桩n（8）打桩质量控制）打桩质量控制n1）桩的入土深度的控制：）桩的入土深度的控制：n端承型桩端承型桩 以贯入度控制为主，桩尖进入持力层深以贯入度控制为主，桩尖进入持力层深度或桩尖标高可作参考。度或桩尖标高可作参考。n贯入度是指每贯入度是指每1010击桩入土深度的平均值。击桩入土深度的平均值。n最后贯入度是指最后最后贯入度是指最后3 3阵（每阵阵（每阵1010击），桩的平均入土击），桩的平均入土深度。深度。n摩擦型桩摩擦型桩 以桩尖设计标高控制为主，贯入度可

23、作以桩尖设计标高控制为主，贯入度可作参考参考 。n2）桩的垂直偏差不大于）桩的垂直偏差不大于1%。n3）平面位置的允许偏差如表）平面位置的允许偏差如表2-1：（8）打桩质量控制）打桩质量控制基础形式基础形式 允许偏差允许偏差 单排或双排桩的条形桩基单排或双排桩的条形桩基 垂直于条形桩基垂直于条形桩基纵轴线方向纵轴线方向 平行于条形桩基纵平行于条形桩基纵轴线方向轴线方向 100mm 150mm 承台承台桩数为桩数为13根根 100mm 桩数为桩数为416根根 1/3桩径或桩径或1/3边长边长 桩数大于桩数大于16根根 最外边的桩最外边的桩 中间桩中间桩 1/3桩径或桩径或1/3边长边长 1/2桩

24、径或桩径或1/2边长边长 n2）桩的垂直偏差不大于）桩的垂直偏差不大于1%。n3）平面位置的允许偏差如表）平面位置的允许偏差如表2-2：表表2-2 平面位置的允许偏差平面位置的允许偏差1.锤击沉桩n（9）打桩对周围环境的影响）打桩对周围环境的影响n1）打桩挤土，引起周围土体隆起和水平位移；）打桩挤土，引起周围土体隆起和水平位移；n2）噪声及空气污染）噪声及空气污染n3）振动影响）振动影响2.静力压桩n静力压桩是利用静压力将静力压桩是利用静压力将桩压入土中，施工中虽然桩压入土中，施工中虽然仍然存在挤土效应，但没仍然存在挤土效应，但没有振动和噪音，适用于软有振动和噪音，适用于软弱土层和邻近有怕振动

25、的弱土层和邻近有怕振动的建（构）筑物的情况。建（构）筑物的情况。n静力压桩机有机械式和液静力压桩机有机械式和液压式之分，目前使用的多压式之分，目前使用的多为液压式静力压桩机，压为液压式静力压桩机，压力可达力可达5000KN。图图2-16 静力压桩机静力压桩机2.静力压桩n施工要点：施工要点：n1 1）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；也应保证上下接桩的轴线一致；n2 2）压桩一般是分节压入，逐段接长。为此，桩需分节）压桩一般是分节压入，逐段接长。为此，桩需分节预制。当第一节桩压入土中，其上端距地面预制。当第一节

26、桩压入土中，其上端距地面2m2m左右时左右时将第二节桩接上，继续压入。对每一根桩的压入，各将第二节桩接上，继续压入。对每一根桩的压入，各工序应连续进行，接桩时间尽可能的缩短，以避免间工序应连续进行，接桩时间尽可能的缩短，以避免间歇时间过长会由于压桩阻力过大导致发生压不下去的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。事故。 n3 3）如初压时桩身发生较大移位、倾斜；压入过程中桩）如初压时桩身发生较大移位、倾斜；压入过程中桩身突然下沉或倾斜；桩顶混凝土破坏或压桩阻力剧变身突然下沉或倾斜；桩顶混凝土破坏或压桩阻力剧变时，应暂停压桩，及时研究处理。时，应暂停压桩，及时研究处理。2.静力压桩图

27、图2-17 2-17 静力压桩示意图静力压桩示意图2.3 混凝土灌注桩施工n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、灌注混凝土的一种成桩方法。安放钢筋笼、灌注混凝土的一种成桩方法。n特点：特点：能适应土层变化，无需接桩，施工时无能适应土层变化，无需接桩，施工时无振动、无挤压，噪声小。但其施工要求严格，振动、无挤压，噪声小。但其施工要求严格，浇筑混凝土后需有一段养护期，不能立即承受浇筑混凝土后需有一段养护期，不能立即承受荷载。荷载。n灌注桩的施工方法：灌注桩的施工方法：常用的有钻孔灌注桩、挖常用的有钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、套管成孔灌注桩等。孔灌

28、注桩、套管成孔灌注桩等。 2.2.1 干作业成孔灌注桩n干作业成孔灌注桩是用螺旋钻机在桩位处钻干作业成孔灌注桩是用螺旋钻机在桩位处钻孔，然后在孔内放入钢筋笼，再浇筑混凝土孔，然后在孔内放入钢筋笼，再浇筑混凝土成桩。成桩。n螺旋钻机成孔效率高、无振动、无噪音，宜螺旋钻机成孔效率高、无振动、无噪音，宜用于匀质粘土层，亦能穿透砂层，成孔直径用于匀质粘土层，亦能穿透砂层，成孔直径一般为一般为400400600mm600mm，成孔深度在，成孔深度在12m12m以内。以内。n适用于成孔深度内没有地下水的情况，成孔适用于成孔深度内没有地下水的情况，成孔时不必采取护壁措施而直接取土成孔。时不必采取护壁措施而直

29、接取土成孔。 n1.1.成孔机械成孔机械n一般采用螺旋钻机，它由一般采用螺旋钻机，它由主机、滑轮组、螺旋钻杆、主机、滑轮组、螺旋钻杆、钻头、滑动支架、出土装钻头、滑动支架、出土装置等组成。置等组成。 图图2-18 2-18 步履式螺旋钻机步履式螺旋钻机1-1-上底盘；上底盘；2-2-下底盘；下底盘；3-3-回转滚回转滚轮；轮；4-4-行车滚轮；行车滚轮；5-5-钢丝滑轮；钢丝滑轮； 6-6-回转轴；回转轴；7-7-行车油缸；行车油缸；8-8-支架支架 2.2.1 干作业成孔灌注桩2.2.1 干作业成孔灌注桩n2.2.施工方法施工方法n用螺旋钻头切削土体，切下的土随钻头旋转并用螺旋钻头切削土体，

30、切下的土随钻头旋转并沿螺旋叶片上升而排出孔外。沿螺旋叶片上升而排出孔外。n当螺旋钻机钻至设计标高时，在原位空转清土，当螺旋钻机钻至设计标高时，在原位空转清土，停钻后提出钻杆弃土，钻出的土应及时清除，停钻后提出钻杆弃土，钻出的土应及时清除，不可堆在孔口。不可堆在孔口。n钢筋骨架绑好后，一次整体吊入孔内。如过长钢筋骨架绑好后，一次整体吊入孔内。如过长亦可分段吊，两段焊接后再徐徐沉放孔内。亦可分段吊，两段焊接后再徐徐沉放孔内。n钢筋笼吊放完毕，应及时灌注混凝土。灌注时钢筋笼吊放完毕，应及时灌注混凝土。灌注时应分层捣实。应分层捣实。2.2.1 干作业成孔灌注桩图图2-19 2-19 螺旋钻机钻孔灌注桩

31、施工过程螺旋钻机钻孔灌注桩施工过程（a)a)钻机钻孔钻机钻孔 (b)(b)放入钢筋骨架放入钢筋骨架 (c)(c)浇筑混凝土浇筑混凝土（动画）（动画） 干作业成孔灌注桩的施工过程：干作业成孔灌注桩的施工过程：2.2.2 泥浆护壁钻孔灌注桩n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土渣，湿作业而成孔。此方法能够解决施工中地下水湿作业而成孔。此方法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。带来的孔壁塌落，钻具磨损发热及沉渣问题。n泥浆护壁钻孔灌注桩适用于地下水位以下的粘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、碎性土、粉土、砂

32、土、填土、碎 ( 砾砾 ) 石土及风石土及风化岩层；以及地质情况复杂，夹层多、风化不化岩层；以及地质情况复杂，夹层多、风化不均、软硬变化较大的岩层。均、软硬变化较大的岩层。2.2.2 泥浆护壁钻孔灌注桩泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺：泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺：（动画）（动画）2.2.2 泥浆护壁钻孔灌注桩n1.1.埋设护筒埋设护筒n钻孔前，应先在孔口处埋设钻孔前，应先在孔口处埋设护筒，护筒的作用是固定桩护筒，护筒的作用是固定桩孔位置、保护孔口、防止塌孔位置、保护孔口、防止塌孔、增加桩孔内水压。孔、增加桩孔内水压。n护筒由护筒由3mm5mm钢板制成，钢板制成，其内径比钻头直径大其内径比钻头直径大1

33、00mm，埋在桩位处，其顶面应高出埋在桩位处，其顶面应高出地面地面400mm600mm，周围，周围用粘土填实。用粘土填实。图图2-20 2-20 钻孔灌注桩钻孔灌注桩埋设护筒埋设护筒2.2.2 泥浆护壁钻孔灌注桩n2.2.护壁泥浆护壁泥浆n护壁泥浆是由高塑性粘土或膨润土和水拌和的护壁泥浆是由高塑性粘土或膨润土和水拌和的混合物，也可在其中掺入加重剂、分散剂、增混合物，也可在其中掺入加重剂、分散剂、增粘剂和堵漏剂等掺合剂。粘剂和堵漏剂等掺合剂。n泥浆的制备：采用高塑性粘土或膨润土与水拌泥浆的制备：采用高塑性粘土或膨润土与水拌合的泥浆；利用钻削下来的粘性土与水混合自合的泥浆；利用钻削下来的粘性土与水

34、混合自造泥浆。造泥浆。n泥浆的作用：护壁、携碴、冷却和润滑。泥浆的作用：护壁、携碴、冷却和润滑。n泥浆的性能指标泥浆的性能指标: :相对密度、粘度、含砂量等，相对密度、粘度、含砂量等，应符合规定的要求，如注入泥浆的相对密度控应符合规定的要求，如注入泥浆的相对密度控制在制在1.11.1左右，排出泥浆为左右，排出泥浆为1.2-1.41.2-1.4。2.2.2 泥浆护壁钻孔灌注桩n3.3.成孔机械成孔机械n常用的湿作业成孔机械有常用的湿作业成孔机械有回转钻机、冲击钻、潜水回转钻机、冲击钻、潜水钻等，其中回转钻机应用钻等，其中回转钻机应用最多。最多。n回转钻机：回转钻机：是由动力装置是由动力装置带动钻

35、机的回旋装置转动，带动钻机的回旋装置转动，并带动带有钻头的钻杆转并带动带有钻头的钻杆转动，由钻头切削土壤。切动，由钻头切削土壤。切削形成的土渣，通过泥浆削形成的土渣，通过泥浆循环排出桩孔。循环排出桩孔。图图 2-21 2-21 回转钻机回转钻机2.2.2 泥浆护壁钻孔灌注桩n潜水钻机：潜水钻机：是一种旋转是一种旋转式钻孔机械，其动力、式钻孔机械，其动力、变速机构和钻头连在一变速机构和钻头连在一起，加以密封，因而可起，加以密封，因而可以下放至孔中地下水位以下放至孔中地下水位以下进行切削土壤成孔。以下进行切削土壤成孔。n用正循环工艺输入泥浆，用正循环工艺输入泥浆，进行护壁和将钻下的土进行护壁和将钻

36、下的土渣排出孔外。渣排出孔外。 图图 2-22 2-22 潜水钻机潜水钻机 2.2.2 泥浆护壁钻孔灌注桩n冲击钻：冲击钻：主要用于在主要用于在岩土层中成孔，成孔岩土层中成孔，成孔时将冲锥式钻头提升时将冲锥式钻头提升一定高度后以自由下一定高度后以自由下落的冲击力来破碎岩落的冲击力来破碎岩层，然后用掏渣筒来层，然后用掏渣筒来掏取孔内的渣浆。掏取孔内的渣浆。图图 2-23 2-23 冲击钻机冲击钻机 2.2.2 泥浆护壁钻孔灌注桩n4.4.泥浆循环泥浆循环n钻孔过程中应向桩孔内注入泥浆，土渣通过泥钻孔过程中应向桩孔内注入泥浆，土渣通过泥浆循环排出桩孔。浆循环排出桩孔。n根据泥浆循环方式的不同，分为

37、正循环和反循根据泥浆循环方式的不同，分为正循环和反循环。环。n循环方式应根据桩型、钻孔深度、土层情况、循环方式应根据桩型、钻孔深度、土层情况、泥浆排放条件、允许沉渣厚度等进行选择，但泥浆排放条件、允许沉渣厚度等进行选择，但对孔深大于对孔深大于30m的端承型桩，宜采用反循环。的端承型桩，宜采用反循环。2.2.2 泥浆护壁钻孔灌注桩n正循环成孔：正循环成孔：n泥浆由钻杆内部注入，泥浆由钻杆内部注入，并从钻杆底部喷出，并从钻杆底部喷出，携带钻下的土渣沿孔携带钻下的土渣沿孔壁向上流动，由孔口壁向上流动，由孔口将土渣带出流入沉淀将土渣带出流入沉淀池，经沉淀的泥浆流池，经沉淀的泥浆流入泥浆池再注入钻杆，入

38、泥浆池再注入钻杆，由此进行循环。由此进行循环。图图 2-24 2-24 泥浆循环成孔泥浆循环成孔正循环正循环1-1-钻头；钻头；2-2-泥浆循环方向；泥浆循环方向；3-3-沉淀池；沉淀池； 4-4-泥浆池；泥浆池；5-5-泥浆泵；泥浆泵；7-7-水阀；水阀；8-8-钻钻杆；杆；9-9-钻机回旋装置钻机回旋装置 2.2.2 泥浆护壁钻孔灌注桩n反循环成孔：反循环成孔：n是泥浆从钻杆与孔壁是泥浆从钻杆与孔壁间的环状间隙流入钻间的环状间隙流入钻孔来冷却钻头。并由孔来冷却钻头。并由砂石泵在钻杆内形成砂石泵在钻杆内形成真空，使钻下的土渣真空，使钻下的土渣由钻杆内腔吸出至地由钻杆内腔吸出至地面而流向沉淀池

39、，沉面而流向沉淀池，沉淀后再流向泥浆池。淀后再流向泥浆池。图图 2-25 2-25 泥浆循环成孔泥浆循环成孔反循环反循环1-1-钻头；钻头；2-2-泥浆循环方向；泥浆循环方向；3-3-沉淀沉淀池；池；4-4-泥浆池；泥浆池；6-6-砂石泵；砂石泵；7-7-水阀；水阀；8-8-钻杆；钻杆；9-9-钻机回旋装置钻机回旋装置 2.2.2 泥浆护壁钻孔灌注桩n5.清孔清孔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），承载力降低，要清除孔底沉淀物（沉渣等），这个过程称为清孔。这个过程称为清孔。n（1）当孔壁土质较好，不易塌孔

40、时，可用空）当孔壁土质较好，不易塌孔时，可用空气吸泥机清孔，同时注入清水，清孔后泥浆相气吸泥机清孔，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1.1左右；左右；n（2）孔壁土质较差时，宜用泥浆循环清孔，）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清孔后的泥浆相对密度控制在1.15-1.25之间。之间。施工及清孔过程中应经常测定泥浆的相对密度施工及清孔过程中应经常测定泥浆的相对密度。 n6.6.水下浇筑混凝土水下浇筑混凝土n泥浆护壁成孔灌注混凝土的浇筑是在水中或泥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。水下混浆中进行的，故称为浇筑水

41、下混凝土。水下混凝土浇筑常用导管法。凝土浇筑常用导管法。 图图2-26 2-26 水下浇筑混凝土水下浇筑混凝土2.2.2 泥浆护壁钻孔灌注桩2.2.3 沉管灌注桩 n沉管灌注桩是利用锤击打桩法或振动沉桩法，沉管灌注桩是利用锤击打桩法或振动沉桩法，将带有活瓣式桩尖或带有钢筋混凝土桩靴的钢将带有活瓣式桩尖或带有钢筋混凝土桩靴的钢管沉入土中，然后边拔管边灌注混凝土而成。管沉入土中，然后边拔管边灌注混凝土而成。若配有钢筋时，则在浇筑混凝土前先吊放钢筋若配有钢筋时，则在浇筑混凝土前先吊放钢筋骨架。骨架。n沉管灌注桩适用于粘性土、粉土、淤泥质土、沉管灌注桩适用于粘性土、粉土、淤泥质土、砂土及填土；在厚度较

42、大、灵敏度较高的淤泥砂土及填土；在厚度较大、灵敏度较高的淤泥和流塑状态的粘性土等软弱土层中采用时，应和流塑状态的粘性土等软弱土层中采用时，应制定质量保证措施，并经工艺试验成功后方可制定质量保证措施，并经工艺试验成功后方可实施。实施。2.2.3 沉管灌注桩n1.1.桩尖的构造桩尖的构造n钢管下端有两种构造：钢管下端有两种构造：一种是管端带有活瓣一种是管端带有活瓣 桩尖，沉管时，桩尖活桩尖，沉管时，桩尖活瓣合拢，灌注混凝土及瓣合拢，灌注混凝土及拔管时活瓣打开。拔管时活瓣打开。n另一种是开口的，在沉另一种是开口的，在沉管时套以钢筋混凝土预管时套以钢筋混凝土预制桩靴，拔管时，桩尖制桩靴，拔管时，桩尖留

43、在桩底土中。留在桩底土中。a a ）活瓣桩尖；）活瓣桩尖； b b ）桩靴）桩靴图图 2-27 2-27 活瓣桩尖及桩靴活瓣桩尖及桩靴1-1-桩管；桩管；2-2-锁轴；锁轴；3-3-活瓣；活瓣；4-4-桩靴桩靴 n2.2.施工工艺施工工艺n桩机就位桩机就位锤击（振锤击（振动）沉管动）沉管浇筑混凝浇筑混凝土土边锤击（振动）边锤击（振动）边拔管，并继续浇筑边拔管，并继续浇筑混凝土混凝土下钢筋笼、下钢筋笼、继续浇筑混凝土及拔继续浇筑混凝土及拔管管成桩成桩（动画）（动画）图图 2-28 2-28 沉管灌注桩施工过程沉管灌注桩施工过程a a）就位；）就位；b b）沉套管；）沉套管；c c）初灌混凝土；）

44、初灌混凝土；d d放置钢筋笼、灌注混凝土；放置钢筋笼、灌注混凝土；e e）拔管成桩）拔管成桩1 1 一钢管；一钢管； 2 2 一混凝土桩靴；一混凝土桩靴； 3 3 一桩一桩 2.2.3 沉管灌注桩2.2.3 沉管灌注桩n3.3.沉管方法沉管方法n（1 1）锤击沉管）锤击沉管n锤击沉管灌注桩施工时，用桩架吊起钢套管，关闭活锤击沉管灌注桩施工时，用桩架吊起钢套管，关闭活瓣或套入桩靴。套管与桩靴连接处要垫以麻、草绳，瓣或套入桩靴。套管与桩靴连接处要垫以麻、草绳，以防止地下水渗入管内。然后缓缓放下套管，压进土以防止地下水渗入管内。然后缓缓放下套管，压进土中。中。n套管上端扣上桩帽，检查套管与桩锤是否在

45、一垂直线套管上端扣上桩帽，检查套管与桩锤是否在一垂直线上，套管偏斜不大于上，套管偏斜不大于 0.5% 时，即可起锤沉套管。时，即可起锤沉套管。n先用低锤轻击，观察后如无偏移，才正常施打，直至先用低锤轻击，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，检查管内有无泥符合设计要求的贯入度或沉入标高，检查管内有无泥浆或水进入，即可灌注混凝土。浆或水进入，即可灌注混凝土。3.3.沉管方法沉管方法n（2 2）振动沉管）振动沉管n振动沉管灌注桩采用振动锤或振动振动沉管灌注桩采用振动锤或振动 - - 冲击锤沉管，其设备如图冲击锤沉管，其设备如图 2-232-23所示。所示。n施工前，先安装

46、桩机，将桩管下端施工前，先安装桩机，将桩管下端活瓣合起来或套入桩靴，对准桩位，活瓣合起来或套入桩靴，对准桩位，徐徐放下套管，压入土中，勿使偏徐徐放下套管，压入土中，勿使偏斜，即可开动激振器沉管。桩管受斜，即可开动激振器沉管。桩管受振后与土体之间摩阻力减小，同时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，套利用振动锤自重在套管上加压，套管即能沉入土中。管即能沉入土中。 图图2-29 2-29 振动沉管灌振动沉管灌注桩设备注桩设备2.2.3 套管成孔灌注桩n4.4.拔管方法拔管方法n沉管至没计标高后，应立即灌注混凝土，尽量沉管至没计标高后，应立即灌注混凝土，尽量减少间隔时间。套管内混

47、凝土应尽量灌满，然减少间隔时间。套管内混凝土应尽量灌满，然后开始拔管。后开始拔管。n拔管前，应先锤击或振动套管，在测得混凝土拔管前，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。确已流出套管时方可拔管。n拔管要均匀，不宜拔管过高。拔管时应保持连拔管要均匀，不宜拔管过高。拔管时应保持连续密锤低击不停。续密锤低击不停。n拔管浇筑混凝土时，应控制拔管速度，对一般拔管浇筑混凝土时，应控制拔管速度，对一般土层以土层以 1m/min 为宜，在软弱土层和软硬土层为宜，在软弱土层和软硬土层交界处宜控制在交界处宜控制在 0.3-0.8m/min 。2.2.3 套管成孔灌注桩n5.5.复打法与反插法复打

48、法与反插法n（1 1）复打法）复打法n为了提高桩的质量和承载能力，可采用复打灌为了提高桩的质量和承载能力，可采用复打灌注桩。其施工顺序如下：注桩。其施工顺序如下：n在第一次灌注桩施工完毕，拔出套管后，清除在第一次灌注桩施工完毕，拔出套管后，清除管外壁上的污泥和桩孔周围地面的浮土，立即管外壁上的污泥和桩孔周围地面的浮土，立即在原桩位再埋预制桩靴或合好活瓣桩尖第二次在原桩位再埋预制桩靴或合好活瓣桩尖第二次复打沉套管，使未凝固的混凝土向四周挤压扩复打沉套管，使未凝固的混凝土向四周挤压扩大桩径，然后第二次灌注混凝土。大桩径，然后第二次灌注混凝土。 （动画）（动画）2.2.3 套管成孔灌注桩n5.5.复

49、打法与反插法复打法与反插法n（1 1）复打法）复打法n拔管方法与初打时相同。拔管方法与初打时相同。n施工时要注意：前后两次沉管的轴线应复合；施工时要注意：前后两次沉管的轴线应复合；复打施工必须在第一次灌注的混凝土初凝之前复打施工必须在第一次灌注的混凝土初凝之前进行，也有采用内夯管进行夯扩的施工方法。进行，也有采用内夯管进行夯扩的施工方法。n复打法第一次灌注混凝土前不能放置钢筋笼，复打法第一次灌注混凝土前不能放置钢筋笼，如配有钢筋，应在第二次灌注混凝土前放置。如配有钢筋，应在第二次灌注混凝土前放置。 2.2.3 套管成孔灌注桩n5.5.复打法与反插法复打法与反插法n（2）反插法）反插法n反差法施工时，在套管内灌满混凝土后，先振反差法施工时，在套管内灌满混凝土后，先振动再开始拔管，将钢管每提升动再开始拔管，将钢管每提升0.5m，再下沉，再下沉0.3