第二章深基础工程

第二章深基础工程当作为地基的土层比较软弱，建筑物对其变形与稳定要求较高时，必须采用深基础。常见的深基础有：桩基础，墩基础，沉箱基础，地下连续墙等。

预备知识补充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承载能力和密实度。

桩的类型：

1.按桩受力分类摩擦型桩摩擦桩端承摩擦桩端承型桩端承桩摩擦端承桩摩擦桩——在极限承载力下，桩顶荷载由桩侧阻力承受；端承摩擦桩——在极限承载力下，桩顶荷载

主要由桩侧阻力承受；端承桩——在极限承载力下，桩顶荷载由桩端阻力承受；摩擦端承桩——在极限承载力下，桩顶荷载

主要由桩端阻力承受。

2.桩按施工方法分类

预制桩

木桩混凝土桩混凝土方桩预应力混凝土管桩钢桩钢管桩H型钢桩灌注桩干作业成孔人工挖孔螺旋钻钻孔洛阳铲成孔泥浆护壁成孔回转钻机成孔潜水钻机成孔套管成孔锤击成孔振动锤成孔3.按成桩时挤土状况分类：可分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩。爆扩法施工的灌注桩、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属于挤土桩。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、混凝土管桩、H型钢桩、敞口钢管桩等属于部分挤土桩；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。2.1钢筋混凝土预制桩特点：坚固耐久，不受地下水位高低变化的影响，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。类型：方形实心断面桩和圆柱体空心断面桩。桩的预制管桩及长度在10m以内的桩在预制厂制作，较长的桩在打桩现场制作。混凝土预制方桩多数是在施工现场预制，亦可在预制厂生产；混凝土预应力管桩则均在工厂生产。2.1.1桩的预制、起吊、运输、堆放

1、截面：方桩的截面边长多为200~450mm；管桩直径一般300~800mm，常用的为400~600mm２、长度：单根桩或多节桩的单节长度应根据桩架高度、制作条件、运输能力等确定。工厂制作——不超过12m；现场预制——一般在27m内。３、混凝土强度等级：

不宜低于C30（静压法沉桩时不宜低于C20）４、桩身配筋：锤击沉桩的纵向钢筋配筋率不宜小于0.8%；静压桩不宜小于0.4%；桩顶一定范围内的箍筋应加密，并设置钢筋网片。桩主筋应根据桩截面大小确定，一般为4～8根，直径为12～25mm；桩顶和桩尖处的配筋应加强。预制桩箍筋直径为6～8mm，间距不大于200mm。

叠浇法制作方桩（为节省场地）

重叠层数：取决于地面允许荷载和施工条件，一般不宜超过4层。

场地要求：场地应平整、坚实，不得产生不均匀沉降。

隔离剂：桩与桩间应做好隔离层，桩与邻桩、底模间的接触面不得发生粘结。

浇筑时间：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30%后方可进行。混凝土浇筑：应由桩顶向桩尖连续进行，严禁中断，并应防止一端的砂浆积聚过多。桩的起吊与运输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，可按图2.3所示的位置捆绑。桩的预制先后次序应与打桩次序对应。吊点位置确定：按吊点间跨中正弯距与吊点处负弯矩相等的原则来确定。20～30米的桩，一般采用3点吊装。

桩的堆放

1.堆放桩的地面必须平整、坚实；

2.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；

3.堆放层数不宜超过4层；

4.不同规格的桩，应分别堆放。

桩的运输打桩前，需将桩从制作处运至现场堆放或直接运至桩架前以备打入土中。一般情况下，应根据打桩顺序和速度随打随运，这样可以减少二次搬运。运输方式：当运距不大时，可在桩下面垫以滚筒（桩与滚筒之间应放有托板），用卷扬机拖动桩身前进；当运距较大时，可采用轻便轨道小平台车运输。沉桩前的准备工作处理障碍物；平整场地、抄平放线；设置供水供电系统；确定打桩顺序；沉桩机械设备的进场安装以及桩的供应等。处理障碍物打桩前，应认真处理高空、地上和地下的障碍物，否则将带来不良后果。此外，打桩前应对现场周围（一般10m以内）的建筑物作全面检查。平整场地在打桩机移动的路线上，应作适当平整。场地平整范围，一般为建筑物基线以外4～6m以内的整个区域；或者根据打桩机行驶路线的需要而进行平整。地面坡度不得大于1％。要修好运输道路。抄平放线在打桩现场或附近需设置水准点，数量不宜少于两个，用以抄平场地和检查桩的入土深度。要根据建筑物的轴线控制桩，定出桩基础的每个桩位，其偏差不得超过20mm。2.1.2锤击沉桩——重锤轻击定义：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，也称打入桩。优点：施工速度快，机械化程度高，适用范围广。缺点：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。

打桩机具

打桩设备包括：桩锤桩架动力装置。

桩锤锤型锤击动力适用性优缺点优点缺点落锤重力小型桩工程构造简单、使用方便效率低、桩身易损失坏柴油锤

燃油爆炸能量适用面广、特别适用于大型混凝土桩和钢管桩等结构简单、使用方便；不需从外部供应能源过软的土中会使工作循环中断；污染大蒸汽锤

蒸汽动力适用面广冲击力较大；无污染需配备锅炉设备；液压锤液压作用适合水下打桩能获得较大的贯入度构造复杂、造价高桩架

作用：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。

组成：一般由底盘、导向杆、起吊设备、撑杆等组成。桩架的形式多能桩架：

机动性和适应性很大，水平方向可作360°回转，立柱可前后倾斜，可在轨道上行走，但其机构较庞大。

履带式桩架：

履带式桩架以履带式起重机为底盘，增加立柱和斜撑用以打桩。其性能灵活，移动方便，可适应各种预制桩施工，目前应用最多。履带式桩架1-桩锤；2-桩帽；3-桩；4-立柱；5-斜撑；6-车体

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。打桩顺序

打桩顺序影响挤土方向，打桩向哪个方向推进，则向哪个方向挤土。根据桩群的密集程度，可选用下述打桩顺序：

a）由一侧向单一方向进行；b）由中间向两个方向进行；c）由中间向四周进行当桩的中心距不大于4倍桩的直径或边长时，应由中间向两侧对称施打或由中间向四周施打。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.

减小后施工的桩对先施工的桩的影响:根据设计标高及桩的规格，

应遵循以下原则：宜先深后浅、先大后小、先长后短锤击打入预制桩打桩方法

打桩机就位后，将桩锤和桩帽吊起，然后吊桩并送至导杆内，垂直对准桩位缓缓送下插入土中，垂直度偏差不得超过0.5%，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5~10mm的间隙，以防损伤桩顶。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(1～2m)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。

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。打桩质量要求和测量记录A、打桩质量要求端承桩以控制贯入度为主，桩尖进入持力层深度或桩尖设计标高可作参考；摩擦桩桩尖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2.4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+0.01H150+0.01H2桩数为1～3根桩基中的桩

1003桩数为4～16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B、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，见下表所示。补充：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、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。补充：预应力管桩相关注意事项在前期的工程勘察时，应要求勘察单位适当增加勘探孔的数目，减小勘探孔之间的间距，尽可能表明场地土内孤石的分布情况，查明坚硬岩土层的分布和岩层标高变化情况。在持力层标高变化较大，持力层为坚硬岩层时，桩基础施工时应适当降低终压力。另外，为避免桩头碎裂，可考虑在桩端加设钢板桩尖。“孤石”或“中微风化坚硬夹层”面比较平整或者说桩端与“孤石”或“中微风化坚硬夹层”的接触面较平整时，此时压桩机的油压表读数会“骤升”，继续施压桩身一般不会再下沉，管桩一般不会发生脆断。（桩长较短，压桩力较大时除外）此种情况下桩身完整性一般较好，承载能力一般不会受到影响。桩端遇“孤石”或“中微风化坚硬夹层”时，桩端可能会连续、均匀的持续碎裂，碎裂的桩身混凝土在桩底位置附近不断堆积、挤密，最终在桩底形成一个承载面，压桩的终压力一般可以满足设计要求。这类桩其承载能力受到一定削弱，其影响大小应视具体情况考虑。一般认为此类桩为可利用的工程桩，但必须有可靠的补强措施。孤石”或“中微风化坚硬夹层”面倾斜度较大时，此时在压桩力不大的情况下，管桩桩底沿坚硬而倾斜的岩面迅速滑移、折断，此时桩身会有较大震动，有较大的“异响”，压桩机的油压表读数“突降”，桩身骤然下沉较多，可以判定桩身已断裂；此种情况下，管桩承载能力受到较大削弱，一般按“废桩”考虑。静力压桩利用静压力将桩压入土中，施工中无振动、无噪音，但存在挤土效应。适用于软弱土层和邻近有怕振动的建（构）筑物的情况。当存在厚度大于2m的中密砂夹层时，不宜采用静力压桩。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7000kN。当下节桩压入土中后上端距地面0.8～1m时接长上节桩，继续压入。每根桩的压入、接长应连续。初压时如桩身发生较大移位、倾斜，压入过程中桩身突然下沉或倾斜，桩顶砼破坏或压桩阻力剧变时，应暂停压桩，及时研究处理。接桩接桩的方法主要有两种，一为焊接法接桩，一为浆锚法接桩。每节桩之间的连接可采用角钢帮焊、法兰盘连接和硫磺胶泥锚固接等形式。2.2混凝土及钢筋混凝土灌注桩灌注桩：直接在桩位上用机械成孔或人工挖孔，在孔内安放钢筋笼、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泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩、干作业钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩等。

2.2.1泥浆护壁成孔灌注桩

泥浆护壁成孔：用成孔机械成孔，在成孔过程中由泥浆保护孔壁并排出土渣。适用范围：不论地下水位高或低的土层皆适用。多用于含水量高的软土地区。泥浆作用：具有保护孔壁、防止塌孔、排出土渣以及冷却与润滑钻头的作用。泥浆一般需专门配制，当在粘土中成孔时，也可用孔内钻渣原土自造泥浆。

泥浆性能要求膨润土泥浆的性能指标项次项目性能指标检验方法1相对密度1.05~1.25泥浆密度计2黏度18-25s500/700mL漏斗法3含砂率<4%含砂量计4胶体率>98%量杯法5失水量<30mL/30min失水量仪6泥皮厚度2~3mm/30min失水量仪7静切力1min2~3Pa10min5~10Pa静切力计8稳定性<0.03g/cm2

9pH值7-9PH试纸补充：泥浆性能指标的测定相对密度：当工地上没有泥浆相对密度计，可用一口杯，先称其质量设为m1，再装清水称其质量设为m2，再倒掉水，装满泥浆并擦去杯周溢出的泥浆，称其质量为m3，则有：黏度：采用标准漏斗黏度计。用量杯分别量取200ml与500ml泥浆，用滤网滤去大砂粒，将泥浆700ml均注入漏斗，然后使泥浆从漏斗流出，充满500ml量杯所需要的时间（s）。校正方法：漏斗中注入700ml清水，流出500ml，所需时间应是15s，如偏差超过1s，则测定泥浆时应该校正。含砂率：用含砂率计测定。将调制好的泥浆50ml倒入含砂率计然后再倒入450ml清水，将仪器口塞紧后摇动1min，使泥浆与水混合均匀，再将仪器竖直静放3min，仪器下端沉淀物的体积乘2就是含砂率。胶体率（%）：将100ml的泥浆放入干净量杯中，用玻璃板盖上，静置24h后，以100ml-（水+沉淀物）ml的值即为胶体率。失水量与泥皮厚：用一张120x120mm的滤纸，置于水平玻璃板上，中央画一直径30mm的圆圈，将2ml的泥浆滴于圆圈中心，30min后，量算湿润圆圈的半径减去泥浆坍平成为泥饼的半径（mm），算出的结果（mm）代表失水量。在滤纸上量出的泥饼厚度即泥皮厚。泥皮越平坦、越薄泥浆质量越好。成孔机械：潜水钻机、冲击钻机、冲抓锥等。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。测定桩位根据设计图纸对桩位进行放线，严格控制桩位精度，是保证桩基础施工质量的前提条件。所有桩点一次性全部测放、复核，每天对预钻进桩点进行二次复核检查，确保桩位准确，桩点放线偏差应≤10mm,采用4根木桩加钉小钉（即定位桩）十字法定位，并防止车辆、机械、人员等碾压、踩踏移位、破坏。埋设护筒护筒：用4～8mm厚钢板制作，内径应大于钻头直径100～200mm，上部宜开设1～2个溢浆孔。护筒作用：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。埋设护筒时，保证其准确、牢固、稳定，倾斜率≤5‰。检查并控制护筒中心与桩中心点的偏差不得大于50mm，护筒与坑壁之间用粘土填实，必要时在面层铺设20mm厚水泥砂浆，以防漏水。埋设深度：在粘性土中不宜小于1.0m；砂土中不宜小于1.5m，护筒顶面应高于地面0.4～0.6m，并应保持孔内泥浆面高出地下水位1.0m以上，受水位涨落影响或水下施工的灌注桩，护筒应加高加深，保证泥浆面高出最高水位线1.5m以上。在正式施钻前，复核检查每一个桩中心与护筒中心偏差值，控制其在规范或设计要求范围内。桩机就位

桩机就位时，精心调平，保证钻头中心与桩位中心相重合，偏差≤20mm；垂直度偏差＜1%，并确保成孔机械在整个钻孔过程中的稳定性，避免其产生前倾和侧倾，以至影响桩孔的垂直度。为此，对于土质软弱的施工现场需要对地面进行适当的加固处理，并适当加大承重枕木的面积。成孔钻孔机具及工艺的选择，应根据桩型、钻孔深度、土层情况、泥浆排放及处理等条件综合确定。端承为主的结构桩，地基土中含有碎石土、砂卵石、土层较坚硬及风化岩比较多，则适宜选用冲击机成孔方式，即冲孔桩；若利用桩身与土层的摩擦力进行承载，例如某些临时性的基坑支护桩等，在砂土、淤泥质土、粘性土等土层比较厚时，可选用潜水钻机成孔方式施工，即钻孔桩。

(1)潜水钻机成孔

潜水钻机成孔示意图如图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。正循环排渣法：泥浆由钻杆内部注入，并从钻杆底部喷出，携带钻下的土碴沿孔壁向上流动，由孔口将土碴带出流入沉淀池，经沉淀的泥浆流入泥浆池再注入钻杆，由此进行循环。特点：排渣能力比较弱,钻进速度较慢,钻具的磨损也比较大，但工艺比较简单,容易操作,正循环钻机的价格也比较便宜。适用：粘土、亚粘土、淤泥质土层、粉砂、卵砾石层、基岩。泵举反循环排渣法：泥浆由钻杆与孔壁间的环状间隙流入钻孔，然后由砂石泵在钻杆内形成真空，使钻下的土渣由钻杆内腔吸出至地面而流向沉淀池，沉淀后再流入泥浆池。特点：泥浆上流的速度较高，排放渣土的能力强大。操作不当容易引起塌孔埋钻,而且反循环钻机价格比较高。适用：同正循环。

(2)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2.14)。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2.15)。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0.4～0.8m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3～4m以后，冲程可以提高到1.5～2.0m，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。

冲孔桩开始施工桩定位，图中的孔为超前钻的孔在原先已经支护的地面上冲孔成桩，容易冲到锚杆和锚索，造成钢筋笼下不去

(3)冲抓锥成孔冲抓锥(图2.16)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。

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，对土质较好不易坍塌的桩孔，可用空气吸泥机，使管内形成强大高压气流向上涌，同时不断补足清水，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1.15～1.25。孔底沉渣可用重锤法或沉渣仪检测。重锤法是依据手感来判断沉渣表面位置，然后凭测锤重量夯入沉渣的厚度作为测量值。重锤法要求经验丰富，否则测量误差较大。沉渣仪是利用测试探头和仪表量测。孔底沉渣厚度指标应符合规定：端承桩≤50mm,摩擦端承桩、端承摩擦桩≤300mm。安放钢筋骨架钢筋笼制作：制作时，箍筋与主筋隔点点焊；预制环形保护层垫块纵向设置间距5～6m一组，一组不少于4档，沿钢筋笼周围均匀分布，距笼顶2m另加设1道。垫块环径即为保护层厚度。环形垫块可以减少孔壁的刮伤及增加钢筋保护层的均匀性。

钢筋笼的吊运：为了防止钢筋笼在吊运过程中发生纵横向不可自动复原的变形，要采用临时加强刚度的措施。一般采用体直、质轻、便于安装的杉木杆，安装时注意杉木杆的大头朝上且吊运绳索连同钢筋、杉木杆一起捆绑，并要逐一检查保护层垫块是否完好、数量足够。钢筋笼的安放：钢筋笼竖直对准孔口中心后，要缓缓下放，两段钢筋笼孔口焊接时，要保证其稳定性，下放到位后，检查并控制笼顶标高偏差值在±100mm以内，然后再用吊杆安置牢固，严防下落和灌注混凝土时上浮。钢筋笼上浮的几种可能原因

钻孔底部泥渣清理不符合要求。当钻孔深度达到设计标高后，孔内沉渣过深，桩底的泥块也没有完全搅碎和冲出孔外，就将钻头、钻杆卸掉，安装导管。在浇注桩基水下混凝土时，混凝土将沉渣、泥块一起向上顶起，而泥块在混凝土的冲击作用下将钢筋笼整体托起，造成钢筋笼子的上浮。

浇注混凝土过快。现在很多钻孔灌注桩设计的钢筋笼子都是半笼，（笼子比桩身短几米或十几米）当混凝土面接触到钢筋笼子时，如果继续快速浇筑混凝土，则钢筋笼子在上泛的混凝土的冲击作用下整体上浮。

没有调整好混凝土的塌落度。

一般水下浇注桩基的混凝土塌落度应控制在18~22cm，浇筑桩基的混凝土都要求有很好的和易性与流动性。否则混凝土的和易性和流动性不好，浇筑桩基将是十分困难的，先浇筑的混凝土已经快要凝固成整体，而将钢筋笼子整体托起，从而引起其上浮。防止钢筋笼上浮的方法

防止桩底泥渣、泥块过多的方法是：在钻孔深度达到设计标高时，不要立即停止钻机转动，而是要空转一段时间，这期间泥浆坑内的泥浆与孔内的泥浆要不间断的循环，并且要注意，泥浆坑内的泥浆不能太稀，密度要不小于1.2，如果孔底有砂还要进行涝砂工作，待泥浆调均匀、泥块搅碎，方可进行下一道工序的施工，即拔钻杆和安装浇注水下混凝土的导管。施工半笼的桩基：当浇筑的混凝土接触到钢筋时，要将浇注混凝土的速度适当放缓，待浇筑的混凝土高度高出钢筋笼子底面1~2米时，再加快混凝土的浇注速度，这时桩中的混凝土已经将钢筋笼子裹住，钢筋笼子将不会再上浮。控制混凝土的塌落度与连续性浇筑。如施工现场搅拌的混凝土，要根据搅拌机的规格、型号，满足规定的搅拌时间要求，塌落度也要满足桩基施工的要求；如果是商品混凝土，则要严格控制混凝土出厂时间过长，（尤其在夏季天热的时候，混凝土在运输途中不能过长），这些都是造成混凝土流动性与和易性丧失的原因等。

塌落度测定

浇筑水下混疑土

浇筑水下混凝土常用导管法。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。下钢筋笼后，不超过4小时浇筑水下混凝土，晚了就很容易塌孔，因为浇筑前要调低泥浆浓度.（泥浆相对密度1.03~1.10，含砂率小于2%，含砂率过大时应该使得泥浆相对密度接近上限。）

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1m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。水下灌注混凝土应连续进行，严禁中途停顿。导管在混凝土中埋入深度一般为2～4米，在任何情况下不得小于1米或大于6米。导管提升过程中，应保持位置居中，轴线垂直，逐步提升。混凝土实际灌注高度应比设计桩顶高出一定高度。其最小高度不宜小于桩长的5%，且不小于2米。在灌注接近结束时，如出现混凝土面上升困难，可在孔内加水稀释泥浆,使灌注工作顺利进行。注意混凝土浇筑的泛浆高度钻孔灌注桩在灌注桩身混凝土时，一般很多做法就是测绳吊重块进行探测混凝土上升高度，以此进行控制灌注高度。如果测得太精密也不见得就很好，因为混凝土与泥浆交接处存在浮浆层，甚至就是混凝土与泥浆的混合体；还有灌浆导管实际操作的做法也会有所影响，因为拆卸导管时，难免要上下提动一段距离，这样容易把泥浆、泥皮带下进到混凝土里。特别是混凝土准备灌到预计桩顶标高时，混凝土会把钻孔时形成的桩周泥皮大量刮起来，泥浆很稠，容易粘在灌浆导管接口部位被带入混凝土，这一段混凝土总体质量较差，一般就统称为浮浆层或泛浆高度，或者称为超灌高度。2.2.2套管成孔灌注桩

套管成孔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2.18)；利用振动器振动沉管、拔管成桩，称为振动沉管灌注桩(图2.19)。锤击沉管锤击灌注桩施工时，用桩架吊起钢套管，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、草绳，以防止地下水渗入管内。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0.5%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。检查管内无泥浆或水进入，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，不宜拔管过高。拔管时应保持连续密锤低击不停。为了提高桩的质量或使桩颈增大，提高桩的承载能力，可采用一次复打扩大灌注桩的直径。对于怀疑或发现有断桩、缩颈等缺陷的桩，作为补救措施也可采用复打法。复打桩施工是在单打施工完毕、拔出桩管后，及时清除粘附在管壁和散落在地面上的泥土，在原桩位上第二次安放桩尖，以后的施工过程则与单打灌注桩相同。复打扩大灌注桩施工时应注意，复打施工必须在第一次灌注的混凝土初凝以前全部完成，桩管在第二次打入时应与第一次的轴线相重合，且第一次灌注的混凝土应达到自然地面，不得少灌。振动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，将桩管下端活瓣合起来，对准桩位，徐徐放下套管，压入土中，开动激振器沉管。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，套管即能沉入土中。振动灌注桩的施工工艺可分为单振法、复振法和反插法三种。单振法：在桩管灌满混凝土后，开动振动器，先振动5～10s，再开始拔管。应边振边拔，每拔0.5～1m，停拔5～10s，但保持振动，如此反复，直至桩管全部拔出。复振法：适用于饱和粘土层。在单振法施工完成后，再把活瓣桩尖闭合起来，在原桩孔混凝土中第二次沉下桩管，将未凝固的混凝土向四周挤压，然后进行第二次灌注混凝土和振动拔管。反插法：在桩管灌满混凝土后，先振动再开始拔管，每次拔管高度0.5～1.0m，反插深度0.3～0.5m，在拔管过程中分段添加混凝土，保持管内混凝土面始终不低于地表面或高于地下水位1.0～1.5m以上，拔管速度应小于0.5m/min。如此反复进行，直至桩管拔出地面。反插法能使混凝土的密实性增加，宜在较差的软土地基施工中采用。套管灌注桩常遇问题和处理方法(1)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。预防方法：桩中心距离不小于3.5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。

(2)缩颈桩缩颈：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缩颈。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，也会形成缩颈。预防方法：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50～70mm。拔管时应采用复打法，并严格控制拔管的速度。(3)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，造成桩脚不密实，形成松软层。预防方法：为防止活瓣不张开，开始拔管时，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)桩尖进水进泥砂

原因：活瓣桩尖合拢后有较大的间隙，桩尖与桩管接触不严密或桩尖打坏。预防措施：对缝隙较大的活瓣桩尖及时修复、更换；桩尖与桩管接触处用麻绳绑严实；用砂回填桩尖缝隙重新沉管；灌注封底至少1m后继续沉管。补充：断桩处理的几种方法

彻底清理，在原位重新浇筑一根新桩。此种方法效果好、难度大、周期长、费用高，可根据工程的重要性、地质条件、缺陷数量等因素选择采用。挖至合格数处利用人工凿毛，按挖孔法混凝土施工方法进行混凝土的浇注。桩芯凿井法。即边降水边在缺陷桩中心凿一直径为80cm的井，深度至少超过缺陷部位，然后清洗泥沙，放置钢筋笼，浇筑膨胀混凝土。此方法日进度0.6m，如果遇到个别桩水位处理不好、降不下去，更是困难重重，导致质量、工期和经济上的重大损失。补充：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。

2.2.3人工挖孔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2.21)，穿过深厚的软弱土层而直接坐落在坚硬的岩石层上。优点：桩身直径大，承载能力高；施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。人工挖孔灌注桩的桩身直径除了能满足设计承载力的要求外，还应考虑施工操作的要求，故桩径不宜小于800mm，一般为800～2000mm，国内已施工的最大直径为3500mm。桩端可采用扩底或不扩底两种方法。根据桩端土的情况，扩底直径一般为桩身直径的1.3～2.5倍，最大扩底直径可达4500mm。现浇混凝土护壁厚度一般为D/10+5（cm）（其中D为桩径），护壁内等距放置8根直径6～8mm、长1m的直钢筋，插入下层护壁内，使上下护壁有钢筋拉结，以避免某段护壁出现流砂、淤泥而造成护壁因自重而沉裂的现象。施工机具垂直运输工具：单轨电动葫芦配提升金属架与轨道，提土吊桶。排水机具：潜水泵。通风设备：鼓风机和送风管。挖掘工具：镐、锹、土筐等。此外，还有井内外照明，电铃等设备

人工挖孔桩易出现的问题忽视护壁混凝土质量。一般施工单位认为护壁的作用仅仅是保护孔壁不坍，因此对护壁混凝土不做严格的配合比设计，在施工中又不严格振捣，造成护壁混凝土强度极低。护壁混凝土与周边土层容易脱空。因为桩的荷载是通过护壁混凝土传递到土层上的，所以护壁混凝土与周边土的密贴程度——护壁混凝土的荷载传递能力是必须考虑的。人工挖孔在遇到地下水渗流严重的土层，易造成护壁崩塌，或土体失稳塌方；挖孔时遇有流砂层或地下水压较大时，护壁底部土层易突然失土稳定，泥土随水急留涌出，产生井涌，使护壁与土体脱空，或形成不规则孔形。护壁混凝土遭破坏。如遇地下水，需边挖边抽水，致使地下水位下降，护壁易受到下沉土层产生的负摩阻力作用，使护壁产生拉力从而产生环向裂缝。如果护壁承受周边不均匀土压力的作用，可产生弯矩和剪力，护壁可能产生垂直裂缝。桩身混凝土浇注完成后，护壁和桩身混凝土形成一体，护壁是桩身的一部分，护壁裂缝和错位必将影响桩身质量和侧阻力的发挥。混凝土灌注桩本身质量较差。机械成孔混凝土灌注桩采用导管浇注方法，混凝土通过管内与管外压差达到不离析，均匀密实的效果。在实际施工中，有的施工单位在浇注人工挖孔桩时往往不使用导管浇注混凝土，极易使浇注的混凝土产生离析。施工中存在安全隐患。由于人工挖孔施工人员一般素质较低，安全生产意识淡薄，护壁混凝土时做时不做，或只做上层的护壁，不做下层护壁，遇有砂层或其它易坍塌土层的孔壁极易坍塌，产生涌砂，施工人员被埋入砂中不易抢救而死亡。还有的进孔前和施工中不注意往孔内输气，由于孔内缺氧，极易造成人员伤亡事故。防范措施人工挖孔开工之前，必须制定详细施工方案，报批后方可开工。施工过程中加强监督，严格控制，避免偷工减料的事件发生，将各种质量事故和安全伤亡事故消灭在萌芽阶段。为保证桩身混凝土质量，浇注时务必使用导管。混凝土坍落度应稍小于水下混凝土，接近桩顶浇注的混凝土应进行振捣，以提高桩顶混凝土质量。护壁混凝土必须从孔位开始，按地质稳定程度决定一次浇注护壁高度，一般土层每挖深１ｍ，做１层护壁，下挖１层。护壁用细石素混凝土现场浇注。如遇处理断桩而需采用人工挖孔，且需挖孔很深时，护壁混凝土的厚度可适当增加。护壁混凝土应采用与桩身混凝土相同强度配比。

一定要认真检查孔深，达到设计要求后，一定将孔底水抽净。否则会使桩端混凝土稀释，降低桩端承载力。施工中一定要抓好安全生产，人员下井前一定先输气。保证孔中有足够的新鲜空气。要求施工人员时刻注意土层变化，发现不稳定土层及时汇报，落实安全措施后，再继续施工。要控制施工进度，一是地下水不能降得太快，也不能因水影响人工挖孔施工；二是没有做好护壁，不能继续下挖，护壁内径要等于或稍大于原设计桩径。断桩处理时要将断桩凿到位，保证断桩桩头的混凝土见到新茬；断桩桩头要清理干净，保证新旧混凝土连接好。监理下桩底检查桩底持力层岩样补充：砂砾层人工挖孔桩施工经常出现遇岩石后孔底渗水量过大，建议采用边挖边沉混凝土护筒。首先用水泵将孔内水基本抽干，然后沿筒底凿除岩石约30cm深，再往四周开挖环形槽，保证其外缘比护筒外缘宽10cm。待桩内水基本稳定后灌注水下混凝土封底，，强度等级C15，厚度40cm。封闭完成72h后可将水抽尽，将桩内混凝土凿除，如渗水量较小即可继续开挖。混凝土护筒接头部位应留锚固头筋，接高时对混凝土接头表面凿毛达到基本不漏水。砂砾层护筒偏斜问题原因：挖土不对称；井内流砂导致护筒突然下沉；护筒遇到较大卵石顶住没有及时发现；筒内挖出的土堆在护筒外一侧；护筒外砂砾一侧沉陷，未及时回填。纠正方法：对待护筒倾斜，在护筒高的一侧集中挖土，在低的一侧回填砂砾或黏土，必要时在护筒顶面施加水平力扶正。对待护筒中心位置偏移，先将护筒倾斜，然后均匀挖出砂砾，使得护筒中心线下沉至设计中心线后，再进行纠偏。2.2.4干作业螺旋钻孔灌注桩

干作业成孔一般采用螺旋钻机钻孔。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。干作业螺旋钻孔灌注桩施工过程如图2.11所示。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。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50～60cm。2.3地下连续墙施工

地下连续墙：通过专用的挖（冲）槽设备，沿着地下建筑物或构筑物的周边，按预定的位置，开挖出或冲钻出具有一定宽度与深度的沟槽，并在槽内设置具有一定刚度的钢筋笼，然后用导管浇灌水下混凝土，分段施工，用特殊方法接头，使之连成地下连续的钢筋混凝土墙体。

作用:基坑开挖时防渗、挡土，邻近建筑物的支护，以及作为基础的一部分。适应条件：处于软弱地基的深大基坑，周围又有密集的建筑群或重要地下管线，对周围地面沉降和建筑物沉降要求需严格限制时；围护结构亦作为主体结构的一部分，且对抗渗有较严格要求时；采用逆作法施工，地上和地下同步施工时。类型板壁式：应用最多，适用于各种直线段和圆弧段墙体。T形和π形：适用于开挖深度较大，支撑垂直间距大的情况。格形：前两种组合在一起的结构形式，可不设支撑，靠其自重维持墙体的稳定。预应力U形折板：新式地下连续墙，是一种空间受力结构，刚度大、变形小、能节省材料。地下连续墙施工工艺过程：修筑导墙→挖槽→吊放接头管（箱）→吊放钢筋笼→浇注混凝土。导墙：为了控制地下连续墙的平面位置和尺寸准确、保护槽口、防止槽壁顶部坍塌，支承施工设备和钢筋笼焊接接长时的荷载，在地下连续墙成槽前，在连续墙两侧预先制做的钢筋混凝土或砖砌墙体。（一般深度1500mm)导墙作用控制地下连续墙施工精度：导墙与地下墙中心相一致，规定了构造的位置走向，可作为量测挖槽标高、垂直度的基准，导墙顶面又作为机架式挖土机械导向钢轨的架设定位。挡土作用：地表土层受到底面超载的影响，容易塌陷，导墙起挡土的作用，每隔1~2m加设上下两道木支撑。重物支撑台：施工期间承受钢筋笼、灌注混凝土用的导管、接头管及其他施工机械的静、动荷载。维持稳定液面的作用：导墙内蓄泥浆，保证槽壁的稳定，要使泥浆液面始终保持高于地下水位一定的高度。一般为1.25~2m。导墙的形式一般采用现浇钢筋混凝土结构。也有钢制的或预制钢筋砼的装配式结构（能重复使用）。根据工程试验，采用现场浇注的钢筋混凝土导墙有下列好处：（1）容易做到底部与土层结合，防止泥浆流失。（2）适用于表层土为杂填土、软黏土等承载力较小的土层。（3）适用于作用在导墙上荷载很大的情况，根据计算确定伸出部分的长度。槽段开挖约占工期的一半，挖槽精度决定墙体制作的精度，是决定施工进度和质量的关键。地下连续墙是分段施工。每一段称为地下连续墙的一个槽段（一个单元），一个槽段是一次混凝土浇筑单位。槽段长度的选择，理论上讲除去小于钻机长度的尺寸不能施工外，各种长度均可施工。影响长度的主要因素：地下连续墙所处的地质情况；工地设备的起重机能力；时间单位内供应混凝土的能力等。槽段的连接接头应满足受力和防渗要求。国内多用接头管连接非刚性接头。在挖除单元槽段土体后，在一端先吊放接头管，再吊入钢筋笼，浇筑砼后逐渐拔出接头管，形成半圆形接头。钢筋笼加工与吊放受力筋为Ⅱ级钢，直径不宜小于16mm，构造筋采用Ⅰ级钢，直径不宜小于12mm，钢筋笼最好按槽段做成整体，若需要分段制作及吊放再连接时，钢筋笼拼接宜采用焊接，宜用帮条焊。钢筋笼端部与接头管或砼接头面应留有15~20cm的间隙。主筋保护层厚度7~8cm，保护层垫块厚5cm，垫块和墙面之间留有2~3cm。制作钢筋笼先确定导管位置，这部分空间上下连通纵筋在内侧，横筋在外侧。纵筋底部应该稍向内弯折。加工钢筋笼时，根据钢筋笼重量、尺寸及起吊方式和吊点布置，在钢筋笼内布置一定数量的纵向桁架。起吊过程中钢筋笼应不产生弯曲变形。为防止钢筋笼晃动，可系绳索人工控制。插入钢筋笼时，使钢筋笼对准单元槽段中心，垂直准确插入槽内。钢筋笼插入槽内后，检查标高是否满足设计要求，然后搁置在导墙上。分段制作钢筋笼时，上下两段钢筋笼成直线连接。水下混凝土浇注清除沉渣，槽底淤泥厚应≤150～250mm；具有水下浇注混凝土的特点，强度等级不低于C20，砼的级配满足结构要求和水下砼施工要求，比如流态砼的坍落度在15~20cm左右。用导管浇注。导管数量与槽段长有关，槽段长小于4m，导管1根；大于4m，2根或2根以上。导管间距：用150mm导管，间距2m，用200mm，间距3m。制作钢筋笼导墙开挖导墙施工钢筋绑扎导墙模板支撑导墙混凝土浇筑导墙浇筑完毕注意养护，中间要架设木支撑或砖支撑成槽开挖起吊钢筋笼放置接头管钢筋笼入槽浇筑混凝土沉井基础概念：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,然后经过混凝土封底并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或其它结构物的基础。适用情况上部荷载较大，而表层地基土的容许承载力不足，做扩大基础开挖工作量大，以及支撑困难，但在一定深度下有好的持力层，采用沉井基础与其他深基础相比较，经济上较为合理的；在山区河流中，虽然土质较好，但冲刷大，或河中有较大卵石不便桩基础施工时；岩层表面较平坦且覆盖层薄，但河水较深；采用扩大基础施工围堰有困难时。优点埋置深度可以很大，整体性强、稳定性好，有较大的承载面积，能承受较大的垂直荷载和水平荷载；沉井既是基础，又是施工时的挡土围堰结构物，施工工艺并不复杂。沉井施工时对邻近建筑物尤其是软土中地下建筑物的基础影响小。缺点施工期较长；对粉细砂类土在井内抽水易发生流砂现象，造成沉井倾斜；沉井下沉过程中遇到的大孤石、树干或井底岩层表面倾斜过大，均会给施工带来一定困难。分类按施工方法：一般沉井，浮运沉井。按建筑材料：混凝土沉井，钢筋混凝土沉井，竹筋混凝土沉井。平面形状剖面沉井主要由刃脚、井壁、内隔墙、取土井、凹槽、封底、顶板等部分组成。一般构造旱地上沉井的施工桥梁墩台位于旱地时，沉井可就地制造、挖土下沉、封底、充填井孔以及浇筑顶板。1.整平场地若天然地面土质较好，只需将地面杂物清掉整平地面，就可在其上制造沉井，如为了减小沉井的下沉深度也可在基础位置处挖一浅坑，在坑底制造沉井下沉，坑底应高出地下水位0.5～1.0m。如土质松软，应整平夯实或换土夯实。在一般情况下，应在整平场地上铺上不小于0.5m厚的砂或砂砾层。2.制造第一节沉井制造沉井前，应先在刃脚处对称铺满垫木，以支承第一节沉井的重量，并按垫木定位立模板以绑扎钢筋。然后在刃脚位置处放上刃脚角钢，竖立内模，绑扎钢筋，再立外模浇筑第一节沉井。3、拆模及抽垫当沉井混凝土强度达设计强度70％时可拆除模板，达设计强度后方可抽撤垫木。抽撤垫木应分区、依次、对称、同步地向沉