地基与基础工程

地基与基础工程第一页，共147页。2.1地基处理与加固

2.2浅基础工程施工

2.3桩基础工程施工

2.4地下连续墙施工

2.5箱形基础工程施工

第二页，共147页。学习要求§掌握地基的加固处理方法、适用范围、施工要点及质量控制；§掌握浅埋式基础的分类及施工要点；§了解桩基础组成及分类；

§理解桩基础的施工工艺；§掌握桩基础的质量验收标准及检测方法。

§了解地下连续墙施工的要点§熟悉箱形基础的施工要点第三页，共147页。比萨斜塔地基质量问题第四页，共147页。墙体开裂第五页，共147页。不均匀沉降第六页，共147页。

2.1地基处理及加固1.什么时候需要加固地基?当土层的承载能力较差，如淤泥、冲填土及其它软弱土层或虽然土层较好，但上部荷载较大时，为使地基具有足够的坚固性和稳定性，可以对地基土层进行加固。

第七页，共147页。2.地基加固的原理1)地基加固原理：“将土质由松变实”，“将土的含水量由高变低”。2)拟订加固方案从地基处理、建筑、结构设计和施工方面均应采取相应的措施进行综合治理。3.地基加固的方法

七字方法：挖、填、换、夯、压、挤、拌第八页，共147页。第九页，共147页。（一）砂地基和砂石地基

做法：

挖去基础下一定范围的软弱土层，回填砂或碎石，分层夯实；适用范围：

适用于处理3m以内的透水性强的软弱黏性土地基,包括淤泥、淤泥质土；不宜用于加固湿陷性黄土地基及不透水黏性土地基；第十页，共147页。1.构造要求垫层既要有足够的厚度，以置换可能被剪切破坏的软弱土层；又要求其有足够的宽度，以防止砂垫层向两侧挤出。垫层的厚度一般为0.5~2.5m,不宜大于3m，也不宜小于0.5m。垫层顶面每边宜超出基础底边不小于300mm。第十一页，共147页。2.材料要求

砂地基宜采用级配良好、质地坚硬的中砂、粗砂、砾砂、圆砾、角砾、卵石、碎石等材料，砂中有机质的含量不应超过5％，且含泥量应小于5％（若用作排水固结的垫层，其含泥量应小于3％）。砂石地基宜采用自然级配的砂砾石（或卵石、碎石）混合物。粒径在50mm以下时，其含量应在50％以内，不得含有植物残体、垃圾等杂物，含泥量应小于5％。

第十二页，共147页。3.施工要点验槽；垫层底面标高不一时，施工中应分段，挖成阶梯或斜坡搭接，采取先深后浅的顺序铺设。砂、石材料应按级配拌合均匀；垫层铺设时，严禁扰动垫层下卧层和侧壁的软弱土层。垫层应分层铺设和夯实；若地下水位高于基坑（槽）底，采用排水或降水措施；第十三页，共147页。砂和砂石垫层每层铺筑厚度及最优含水量注：在地下水位以下的垫层其最下层的铺筑厚度可比上表层增加50mm。第十四页，共147页。4.质量验收标准与方法砂和砂石地基检验批质量验收记录

第十五页，共147页。第十六页，共147页。砂和砂石地基密实度现场实测方法：环刀取样法；贯入度测定法；第十七页，共147页。（二）灰土地基做法：挖去基础底面下要求范围内的软弱土层，回填灰土（按一定体积比配合的石灰和粘性土）层，并在最优含水量情况下分层夯实。1.构造要求厚度：确定方法同“砂垫”层；宽度：一般为灰土顶面基础砌体宽度与2.5倍灰土层厚度之和。2.材料要求石灰应使用生石灰(块状)，使用前3~4天消解（熟化）并过筛，颗粒直径不得大于5mm,凡有机质含量不大的粘性土都可使用。第十八页，共147页。3.施工要点：施工前应该先验槽（消除松土，回填孔洞和软弱土层）；施工时，将灰土拌合均匀，并控制其含水量；灰土拌好后及时铺好夯实，不得隔日夯打；铺灰应分段分层夯筑，每层虚铺厚度可以参考表2-3；4.质量检查环刀取样法；贯入度测定法第十九页，共147页。

施工时用起重机将很重的锤（一般为8t-40t)起吊至高处（一般为6m-30m),使其自由落下，产生的巨大冲击能量和振动能量给地基以冲击和振动，从而在一定范围内提高地基土的强度，降低其压缩性，达到地基受力性能改善的目的。强夯法适用于碎石土、砂土、杂填土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土和人工填土等地基的加固处理。对饱和度较高的淤泥和淤泥质土，使用时应慎重。第二十页，共147页。1.机具设备（1）起重机一般采用自行式起重机。起重能力取大于1.5倍锤重，并需设安全装置，防止夯击时臂杆后仰。（2）夯锤

重：8-40t

材料：首选铸钢或铸铁，次选钢板外壳内浇筑钢筋混凝土。

夯锤底面：圆形（常用）或方形

锤的底面积大小：取决于表面土质，对砂土一般为2-4㎡，粘性土为3-4㎡，淤泥质土为4-6㎡。夯锤中宜设置若干个上下贯通的气孔，以减少夯击时空气阻力。

第二十一页，共147页。（3）脱钩装置

第二十二页，共147页。2.施工要点

施工前应进行试夯，试夯面积不小于10m×10m，对试夯前后的变化情况进行对比，以确定正式夯击施工时的技术参数。场地应做好排水工作，地下水位高时应采取降低水位措施，冬季施工要采取防冻措施。

第二十三页，共147页。等边三角形布置正方形夯点的布置应根据基础底面形状确定，施工时按由内向外、隔行跳打原则进行，夯实范围应大于基础边缘3m。第二十四页，共147页。第二十五页，共147页。NICEAIRPORT(France)第二十六页，共147页。3.强夯法施工质量控制与检验1)开夯前应检查夯锤重和落距，以确保单击夯击能量符合设计要求；

2)在每遍夯击前，应对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏差和漏夯应及时纠正；

3)按设计要求检查每个夯点的夯击次数和夯沉量。第二十七页，共147页。强夯地基质量检验标准第二十八页，共147页。※1.局部松土的处理a.当松土坑的范围较小(在基槽范围内)，

可将坑中松软土挖除，使坑底及四壁均见天然土为止，回填与天然土压缩性相近的材料。b.当松土坑的范围较大(超过基槽边沿)或因条件限制，槽壁挖不到天然土层时，则应将该范围内的基槽适当加宽。c.如松土坑在槽内所占的范围较大(长度在5m以上)，且坑底土质与一般槽底天然土质相同，可将此部分基础加深，做1：2踏步与两端相接，踏步多少根据坑深而定，但每步高不大于0.5m，长不小于1.0m。第二十九页，共147页。松土坑的处理1-软弱土；2-2：8灰土；3-松土全部挖除然后填以好土；4-天然地面第三十页，共147页。d.当松土坑地下水位较高，坑内无法夯实时，可将坑(槽)中软弱的松土挖去后，再用砂土、碎石或混凝土代替灰土回填。如坑底在地下水位以下时，回填前先用粗砂与碎石(比例为1：3)分层回填夯实；在地下水位以上用3：7灰土回填夯实至要求高度。※2.局部范围内硬土(或其他硬物)的处理①常见硬物的形式基岩、旧墙基、大孤石、老灰土、化粪池、大树根、砖窑底、压实的路面等，②处理方法a.均应尽可能挖除，以防建筑物由于局部落于坚硬的地基上，造成不均匀沉降而使建筑物开裂。b.硬土(或硬物)挖除后，视具体情况回填土砂混合物或落深基础。第三十一页，共147页。(1)“橡皮土”的概念当地基为粘性土，且含水量很大趋于饱和时，夯拍后会使地基土变成踩上去有一种颤动感觉的“橡皮土”。※3.“橡皮土”的处理

(2)处理方法a.可采用晾槽或掺石灰粉的办法降低土的含水量。b.如已出现橡皮土，可铺填一层碎砖或碎石将土挤紧，或将颤动部分的土挖除，填以砂土或级配砂石。第三十二页，共147页。

2.2浅基础施工类型：钢筋砼独立基础、墙下条形基础、柱下条形基础；适用范围：由于抗弯、抗剪性能良好，可在竖向荷载较大、地基承载力较高、水平荷载和力矩荷载较小的情况下使用；第三十三页，共147页。第三十四页，共147页。1.构造要求（1）几何上——锥形基础边缘高度h≥200mm，阶梯形基础的每阶高度h1为300～500mm；（2）垫层上——厚度不宜小于70mm,一般为100mm，砼等级不宜低于C10；（3）配筋上——基础底板受力钢筋最小直径为不宜小于10mm，间距不宜大于200mm，也不宜小于100mm。（4）保护层——有垫层，不宜小于40mm，没有垫层，不宜小于70mm；（5）插筋上——数目、直径和锚固长度。第三十五页，共147页。2.施工要点（1）验槽：（2）在一定强度后的砼垫层上弹线、支模；（3）铺设钢筋网片（设置保护层）；（4）清除模板上的垃圾、泥土等，模板用水润湿；（5）分层浇筑（注意模板的铺设，分阶梯形基础和锥形基础）；（6）基础上的插筋应固定，防止位置偏差；第三十六页，共147页。第三十七页，共147页。第三十八页，共147页。第三十九页，共147页。第四十页，共147页。第四十一页，共147页。第四十二页，共147页。做法：基础中预留凹槽（杯口），然后插入预制柱，定位和临时固定后，在空隙中灌细石砼；应用范围：一般用作钢筋砼预制柱的基础，常出现在厂房施工中；形式：单杯口基础、双杯口基础、高杯口基础；第四十三页，共147页。1.构造要求柱的插入深度h1；基础的杯底厚度和杯壁厚度；杯壁构造配筋；见《建筑地基基础设计规范》。2.施工要点砼按台阶分层浇筑，高杯口基础的高台阶部分按整段分层浇筑杯口模板可做成二半式的定型模板，中间各加一块楔形板；浇筑砼时，四周四侧对称均匀进行，避免杯口模板偏移；将杯口内侧表面砼凿毛；第四十四页，共147页。第四十五页，共147页。第四十六页，共147页。第四十七页，共147页。组成：钢筋砼底板、梁；适用范围：竖向荷载较大、地基承载力较低；优点：整体刚度大，使各柱沉降较为均匀；类型：梁板式、平板式；计算图式：倒置的梁板楼盖、倒置的无梁楼盖；第四十八页，共147页。1.构造要求材料：砼强度等级不宜低于C30；几何：钢筋保护层厚度不小于35mm，底板厚度不宜小于500mm，梁顶高出底板顶面不小于300mm，梁宽不小于250mm，底板下设厚度为100mm的C10砼垫层，每边伸出基础底板不小于100mm.第四十九页，共147页。2.施工要点（1）保证在无水情况下进行基坑开挖和基础施工（降水）；（2）在垫层上绑扎底板、梁的钢筋和柱的插筋，然后浇筑底板混凝土。（3）当底板混凝土强度达到25％时，在底板上支模浇筑梁砼；也可一次性浇筑。（4）不宜设置施工缝（5）覆盖洒水养护第五十页，共147页。第五十一页，共147页。第五十二页，共147页。第五十三页，共147页。第五十四页，共147页。第五十五页，共147页。

2.3桩基础工程土木工程中什么情况下需采用桩基础？浅层土质不良，或建（构）筑物的上部荷载较大，而且是对沉降有严格要求的高层建筑、地下建筑以及桥梁基础等，则需采用深基础（埋深≥5m)，这样可利用下部坚实土层或岩层作为持力层。深基础主要有桩基础、墩基础，沉井基础，沉箱基础和地下连续墙等。桩基础是一种常用的深基础形式。第五十六页，共147页。2.3.1桩基的作用和分类

桩基础由桩和承台组成。

⑴按受力情况分：摩擦型桩——桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受；

端承型桩——桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受；

⑵按施工方法分：预制桩和现场灌注桩。

⑶按排土状况分：

挤土桩——锤击桩、静压桩、振动桩、沉管桩等（挤土灌注桩、挤土预制桩）

非挤土桩——钻孔桩、挖孔桩。部分挤土桩——部分挤土灌注桩，螺旋成孔桩等。⑷按材料分类：木桩、钢筋砼桩、预应力砼桩、钢管桩、H型钢桩。

第五十七页，共147页。

钢筋混凝土预制桩：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。具有制作方便、质量可靠、材料强度高、耐腐蚀性强、承载力高、价格低等优点。但对土的挤密压紧作用较严重，穿过厚砂层或硬土层较困难。钢筋混凝土预制桩有方形实心截面桩和圆柱体空心截面桩及管形截面桩。

第五十八页，共147页。第五十九页，共147页。第六十页，共147页。

锤击沉桩设备包括桩锤、桩架和动力设备、松桩筒。锤击打入法

⑴落锤：构造简单、施工方便，锤重一般0.5～1.5t，用卷扬机拉升施打，可随意调整落锤高度。速度慢、效率低、对桩身损伤大，仅适用于小型桩基工程。

⑵汽锤：利用蒸汽或压缩空气为动力进行锤击，有单动和双动之分，适用于打各类桩。由于噪音、振动和空气污染，加之需考虑外部气源的供应，目前已较少使用。1.桩锤

难得一见的汽锤沉桩第六十一页，共147页。

⑶柴油锤：构造简单、施工方便，有导杆式和筒式两种，适用面广，由于噪音、振动和空气污染等公害，在城市施工受到限制。导杆式柴油锤国内最大的D180筒式柴油锤筒式柴油锤海上沉桩导杆式柴油锤沉桩施工第六十二页，共147页。⑷液压打桩锤HHP系列液压打桩锤无噪音、冲击频率高、贯入度大，并适合水下打桩，是理想的冲击式打桩设备,但构造复杂、造价较高。NH100液压打桩锤第六十三页，共147页。2.

桩架

桩架是支持桩身和桩锤、在打桩过程中引导桩的方向的设备。常用桩架有多功能桩架和履带式桩架、滚筒式桩架。

⑴多功能桩架：由立柱、斜撑、回转工作台、底盘及传动机构组成。多功能桩架优点：机动性和适应性较大,水平方向可作3600回转，立柱可倾斜,底盘下装有铁轮，可在轨道上行走。可适应各种预制桩和灌注桩；

缺点：机构庞大,组装拆迁较麻烦第六十四页，共147页。⑵履带式桩架

以履带式起重机为底盘,加装立柱及传动机构用以打桩。性能灵活，移动方便，适应各类预制桩或灌注桩的施工。履带式桩架⑶桩架的选择

桩架高度是选择桩架的关键。桩架高度=桩长+滑轮组高度+桩锤高度+桩帽高度+起锤移位高度（取1-2m）第六十五页，共147页。3.

沉桩施工准备清除地上或地下障碍物→平整场地→定位放线、定桩位、设置水准点→通电、通水→安设打桩机→打试桩→确定打桩顺序。注意：桩基轴线的定位点应设置在不受打桩影响处！每个桩位打一个小木桩现场设置水准点用水准仪控制桩顶标高2台正交经纬仪控制桩身垂直度桩基定位放线第六十六页，共147页。(1)当桩中心距≤4倍桩径时，

可：①自中间向四周环绕或放射打；②由中心向两侧对称打；③分段对称打；(2)当桩中心距>4倍桩径时，可按施工方便顺序打；(3)当桩的规格不同时，先大后小，先长后短；(4)当桩尖设计标高不同时，先深后浅。

4.打桩顺序第六十七页，共147页。第六十八页，共147页。5.打桩程序桩机就位→吊桩就位→扣桩帽、垂直度校核→落锤、松吊钩→低锤轻打、垂直度校核→正式打→接桩→送桩→截桩→桩基检测→承台施工。第六十九页，共147页。6.打桩方法桩机的拖拉取桩

⑴取桩：桩的堆放不超过2层时可利用桩机拖拉取桩；上层桩取桩时，对桩的拖地端用弹性材料加以保护。管桩叠层堆放超过2层时，应用吊机取桩，严禁拖拉取桩。第七十页，共147页。⑵吊桩就位

桩身立直后扣桩帽、对桩位，用2台经纬仪交汇测量桩身垂直度。

②桩尖对桩位①桩顶扣桩帽③交汇测量控制桩身垂直度第七十一页，共147页。

检查桩身垂直度偏差不超过0.5%后,固定桩锤和桩帽，并使桩、桩帽、桩锤在同一铅垂线上，确保桩能垂直下沉。

桩头保护：桩帽底面与桩顶之间应加弹性衬垫(俗称桩垫，可用纸板或胶合板制作)，桩帽和桩顶周围应有5~10mm的间隙；桩帽上部受锤击部位应设置用硬木或盘绕叠层的钢丝绳制作的

“锤垫”，以防锤击损伤桩头。桩头保护④固定桩锤、桩帽后方可松吊钩桩锤桩帽管桩桩垫锤垫第七十二页，共147页。⑶初始沉桩

初始沉桩应起锤轻压或轻击数锤，观察桩身、桩架、桩锤等垂直一致，方可转入正常施打。起锤轻压第七十三页，共147页。

正常施打时桩锤宜“重锤低击”、连续施打，使桩均匀下沉。⑷正常施打第七十四页，共147页。

打桩过程中，如遇贯入度剧变，桩身突然倾斜、位移或严重回弹，桩顶或桩身严重裂缝、破碎时，应暂停打桩，处置后再行施工。第七十五页，共147页。⑸终止锤击的控制

●桩端位于一般土层时，以控制桩端设计标高为主，贯入度为辅；●桩端达到坚硬、硬塑土层时，以贯入度控制为主，桩端标高为辅；●贯入度已达到设计要求而桩端标高未达到时，应继续锤击3阵，按每阵10击的贯入度不大于设计规定的数值确认。第七十六页，共147页。⑹

桩位的允许偏差

●有基础梁的桩：垂直中心线100mm，沿中心线150mm

；

●群桩：1～3根桩100mm；4～16根桩1/2桩径或边长；16根以上桩边桩1/3桩径或边长；中间桩1/2桩径或边长。基础梁下的桩位允许偏差群桩的桩位允许偏差

垂直中心线允许偏差100mm沿中心线允许偏差150mm允许偏差为1/2桩径或边长第七十七页，共147页。7.砼预制桩的接桩（1）管桩的接桩PC管桩法兰盘PC管桩法兰盘

PHC管桩法兰盘管桩的接桩方法有端板焊接、法兰连接、机械啮合连接和螺纹连接。目前以端板焊接、法兰连接法应用居多。

①法兰接桩：法兰盘结合处应加垫沥青纸，接桩时，将上下节桩螺栓孔对准，穿入螺栓并逐个拧紧，如有缝隙用薄钢片塞紧。螺栓应加设弹簧垫圈并点焊固定，防止锤击时螺栓松动。

法兰接桩速度快，但法兰盘制作工艺较复杂，用钢量大。第七十八页，共147页。②

管桩的焊接接桩对接前，上下端板表面应用钢丝刷将坡口处刷至露出金属光泽。接桩时，下节桩宜高出地面0.5m，上下节桩段保持顺直，错位偏差≯2mm。钢板用低碳钢，焊条宜用E43，先四角点焊固定，再2人四周对称分层施焊，焊接层数不少于2层；焊缝的自然冷却时间不少于8min，严禁采用水冷却或焊好即施打。严把接桩质量关焊接接桩角钢绑焊接头钢板对焊接头钢筋砼预制管桩接头端板坡口除锈第七十九页，共147页。实心桩的接桩方法有焊接、法兰连接和浆锚法连接。焊接接桩的应用居多，主要采用角钢绑焊接头。浆锚法接桩（2）实心桩的接桩角钢绑时法接桩浆锚法的桩接头浆锚法接桩又称硫磺胶泥锚接桩。是将上节桩锚筋插入下节桩锚筋孔内，再用硫磺胶泥锚固。浆锚法接桩，节约钢材，操作简便，接桩时间短。但不宜用于坚硬土层中。第八十页，共147页。8.砼预制桩的桩头处理预制桩嵌入承台内的长度≮50mm，桩顶纵向主筋锚入承台内≮35d，以加强桩与承台的连接。承台施工前要按底标高对已验收合格的预制桩进行截桩处理,截去高出的桩身砼，剔出桩身受力主筋锚入承台内。截桩施工应防止对桩身的过大震动和破坏。（1）砼实心桩的截桩实心桩截桩实心桩截桩第八十一页，共147页。（2）管桩的桩头处理

桩头处理包括填芯和截桩。

①填芯：管桩填芯采用比承台砼高一级的微膨胀砼，设置钢筋笼并锚入承台内，填芯长度≮5d。

不截桩时管桩加焊锚固钢筋不截桩时管桩与承台的连接构造不截桩时管桩的填芯及桩头防水②不截桩时：应在桩头端板焊接普通钢筋，并将其锚入承台内。

第八十二页，共147页。截桩准备截桩作业中截桩后⑶

管桩的截桩

管桩截桩多采用机械切割。截桩后应将桩头预应力钢筋锚入承台内≮50d，且≮500mm。截桩时管桩与承台的连接构造第八十三页，共147页。当桩顶标高低于自然地面，则需用专制钢质送桩器将桩送入土中。锤击法送桩深度不宜＞2m，安装送桩杆时应检查桩头质量与桩身垂直度，桩与送桩杆应在同一垂直线上，合格后及时送桩。①安装送桩杆②开始送桩施打③桩已打入地面以下9.送桩第八十四页，共147页。静力压桩

静力压桩是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。

静力压桩多选用顶压式液压压桩机或抱压式液压压桩机，压力可达8000kN。场地地基承载力应≮压桩机接地压强的1.2倍，且场地应平整。顶压式液压压桩机抱压式液压压桩机第八十五页，共147页。1.压桩方法第八十六页，共147页。静力压桩沉桩施工2.施工要点

⑴桩身垂直度控制：第一节桩下压时垂直度偏差≯0.5％；当桩身垂直度偏差＞1％时，应找出原因并纠正；桩尖进入较硬土层后，严禁用移动机架等方法强行纠偏。

⑵压桩施工：抱压力应≯桩身允许侧向压力的1.1倍；每根桩宜一次性连续压到底，最后一节有效桩长不宜＜5m。

⑶终压操作：终压结束前应进行连续复压和稳压，入土深度≥8m的桩，复压次数2～3次；入土深度＜8m的桩，复压次数3～5次；稳压压桩力≮终压力，稳压时间为5～10s。终压力应根据现场试桩结果确定。第八十七页，共147页。第八十八页，共147页。第八十九页，共147页。第九十页，共147页。第九十一页，共147页。第九十二页，共147页。2.3.3砼灌注桩施工灌注桩直接在桩位上成孔，在孔内放入钢筋笼，然后灌注砼而成。

该工艺能适应地层的变化、无需接桩、施工时无振动、无挤压、噪音小，适用于建筑物密集区。施工后需要一定的养护期，不能立即承受荷载第九十三页，共147页。1

泥浆护壁成孔灌注桩

机械成孔作业时，在桩孔内注入既可保护孔壁、又能循环排出土渣的泥浆，成孔后水下浇灌砼将泥浆置换出来的施工方法。宜用于地下水位以下的黏性土、粉土、砂土、填土、碎石土及风化岩层。按成孔工艺可分为泥浆护壁钻孔、冲孔两类灌注桩。

泥浆护壁钻孔灌注桩泥浆护壁冲孔灌注桩第九十四页，共147页。

成孔钻机由动力装置带动有钻头的钻杆转动，钻头切削土壤,切削形成的土渣通过泥浆循环排出桩孔。传统的泥浆护壁成孔钻机为回转钻机和潜水钻机，目前主流钻机为全液压动力头钻机。

1.成孔机械及排渣方式（1）钻机成孔灌注桩GW型全液压回转钻机GF型全液压回转钻机GYD全液压动力头钻机第九十五页，共147页。（2）冲击成孔灌注桩成孔时将冲击钻头提升到一定高度后瞬间释放，以自由下落的冲击力来破碎岩层，提升钢丝绳的转向装置使钻头在平面3600范围内均匀冲击形成规则的桩孔断面。冲击式钻机

冲击钻成孔采用掏渣筒来掏取孔内的渣浆，或反循环法将钻渣排出。主要用于岩土层中成孔。掏碴筒第九十六页，共147页。2.工艺流程测定桩位埋设钢护筒桩机就位成孔第一次清孔安放钢筋笼第二次清孔设泥浆池制备泥浆水下浇灌砼泥浆排渣第九十七页，共147页。3.

泥浆护壁成孔灌注桩施工（1）埋设钢护筒埋设钢护筒在杂填土或松软土层中钻孔时，应在桩位处埋设钢护筒。

作用：定位导向、保护孔口、维持水头；

要求：直径≥钻头D+100mm(回转钻)～200mm(冲击钻)；埋设深度：粘土≮1m，砂土≮1.5m

地表土层较好，开钻后不坍孔，可不埋设护筒桩机对位钻头归中护筒中心与桩位中心偏差≯50mm护筒外侧黏土填实溢浆孔第九十八页，共147页。①

泥浆的作用（2）泥浆制备泥浆具有保护孔壁、防止塌孔、排出土渣及冷却与润滑钻头的作用。钻进中，护壁泥浆与钻头切削的土屑混合，边钻边排出携带土屑的泥浆；当钻孔达到规定深度后，运用泥浆循环进行孔底清渣。泥浆护壁作用及泥皮的形成工地泥浆池第九十九页，共147页。②泥浆的配制自造泥浆：在黏性土或粉质黏土层钻进过程中可形成适合护壁的浆液，则可利用其作为护壁泥浆，又称自行造浆。

制备泥浆：在砂土或其他土中钻孔时，是由高塑性粘土或膨润土和水拌合的混合物，也可掺入加重剂、分散剂、增粘剂及堵漏剂等掺合剂。工地泥浆池规范的工地泥浆池桩孔注入泥浆泥浆需具有物理稳定性、化学稳定性、合适的密度和流动性。泥浆一般在现场制备，分为自造泥浆和制备泥浆两种。泥浆泵钢护筒溢浆口桩孔液面钻头吊索第一百页，共147页。

钻机成孔的排渣方式有正循环排渣和泵举反循环排渣两种。（3）钻进成孔正循环排渣

正循环排渣：成孔时泥浆由钻杆内部注入，从钻杆底部喷出,携带钻下的土渣沿孔壁向上经孔口带出并流入沉淀池，沉淀后的泥浆流入泥浆池再注入钻杆，由此进行循环。正循环排渣工艺仅适用于粉砂、黏士等细粒士，成孔深度一般在30～40m。泥浆护壁钻孔灌注桩施工现场第一百零一页，共147页。

泵举反循环排渣：成孔时泥浆由钻杆与孔壁间的间隙流入钻孔，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。

反循环排渣工艺的泥浆上流的速度高，排放土渣的能力强，土层适应范围广。从软土、粉细砂到卵砾石层、岩石层，成孔深度已超过100m，最大孔径可达5m。对孔深较大的端承型桩和粗粒土层中的摩擦型桩，宜采用反循环工艺成孔或清孔，亦可采用正循环钻进、反循环清孔。泵举反循环排渣第一百零二页，共147页。成孔施工

正反循环钻机成孔：粘土中采用清水钻进、自造泥浆护壁；砂土中则应注入制备泥浆，注入泥浆密度控制在1.1左右,排出泥浆密度宜为1.2～1.4。钻进过程中，应保持护筒内泥浆液面高出地下水位1.0m以上。钻机钻头对中成孔施工泥浆循环排渣桩机安装泥浆制备泥浆池沉淀池第一百零三页，共147页。冲击钻成孔每钻进4～5m应验孔一次,在更换钻头前或容易缩孔处,均应验孔应采取有效的技术措施防止扰动孔壁、塌孔、扩孔、卡钻和掉钻及泥浆流失等事故第一百零四页，共147页。（4）第一次清孔

成孔达到设计标高后应进行清孔。

⑴钻机成孔：以原土造浆的桩孔，可使钻杆只转不进(空转)，同时注入清水，待泥浆密度降至1.1左右（手触泥浆无颗粒感觉）；注入制备泥浆的桩孔则应采用“换浆法”清孔，至换出的泥浆密度＜1.15时方为合格。

⑵冲击成孔：不易塌孔的桩孔，可采用空气吸泥机清孔；稳定性差的孔壁应采用泥浆循环或抽渣筒排渣。换浆法清孔注入新泥浆置换浓泥浆第一百零五页，共147页。

钢筋笼制作：直径在1.2m内的钢筋笼制作同一般灌注桩，大直径和长度大的钢筋笼，一般在主筋内侧每隔2.5m加设一道Φ25～30mm的加强箍，每隔一箍在箍内设1道井字加强支撑，与主筋焊接组成骨架，便于吊运。（5）吊放钢筋笼大直径灌注桩的钢筋笼加工加强箍井字加强支撑第一百零六页，共147页。

钢筋笼长度超过10m应分段拼接,每节主筋为通长钢筋，接头宜对焊连接或机械接头，主筋与箍筋点焊固定,主筋保护层厚70mm，四侧主筋每隔5m设置耳环。大直径灌注桩的钢筋笼加工钢筋笼吊装第一百零七页，共147页。钢筋笼就位应采用小型吊运机具或起重机进行，上下节主筋采用帮条双面焊连接。钢筋笼吊装送放钢筋笼时井口防墩防碰第一百零八页，共147页。钢筋笼吊放上节钢筋笼要机吊人托下放时防墩防撞分段钢筋笼的井口连接钢筋笼就位后的定位验收下节钢筋笼搁置在井口槽钢上拼接时吊车不得松钩！第一百零九页，共147页。在钢筋笼和导管安放后、水下砼浇灌前进行，在导管顶部安放一个弯头及皮笼，用泵将泥浆压入导管内，再从孔底沿导管置换沉渣。二次清孔标准是：孔深达到设计要求,沉渣厚度端承桩≯50mm，摩擦桩≯150mm,抗拔、抗水平力桩≯200mm。

（7）第二次清孔导管安装安装弯头及皮笼二次清孔进行中分析判断孔底沉渣复测桩孔深度第一百一十页，共147页。（8）水下浇灌砼①安放导管②贮料斗就位③料斗贮料④水下连续浇注⑤砼置换出泥浆⑥渐次提升、拆除导管第一百一十一页，共147页。4.常见施工质量问题的处置

发现：排出的泥浆连续冒气泡；泥浆液面突然下降。

原因：护筒周围未封紧密；泥浆液面低于孔外水位；遇流砂、淤泥、破碎地层钻进太快或泥浆比重过低。

预防：护筒周围粘土填封密实，保持泥浆液面高于孔外水位;

流砂、松散土层加大泥浆比重，控制钻进速度。（1）孔壁坍塌

处理：轻度坍陷——保持孔内泥浆液位，加大泥浆比重;

坍陷严重——提出钻具、回填粘土，孔壁稳定后重钻。第一百一十二页，共147页。（2）成孔偏斜扩底灌注桩设备

原因：钻杆不垂直；土层软硬不均；碰到孤石。

预防：及时更换弯曲钻杆；软硬土层低速钻进；发现钻杆偏斜可提起钻头上下反复扫钻几次；遇孤石时，可预爆或采用高低冲程交替冲击，将大孤石击碎或挤入孔壁。

处理：钻机成孔可局部回填粘土至偏孔上方500mm处，稳定后再重新钻进；

冲击成孔可回填片石至偏孔上方300~500mm处，然后重新冲孔。第一百一十三页，共147页。5.浆渣的处理泥浆护壁成孔的缺点是施工现场环境污染严重。废弃的浆渣应进行处理，目前工地一般采用沉淀法进行重力分离处理，国内已开发的泥浆净化器是理想的泥浆处理设备。泥浆分离处理设备原理ZX-200/250泥浆净化器黑旋风工程公司某工地泥浆溢入某工地泥浆溢入水塘城市道路虾蟹非死即逃

泥浆四溢工地一片狼籍第一百一十四页，共147页。二、人工挖孔灌注桩

人工挖孔灌注桩单桩承载力大、受力性能好、质量可靠、沉降量小、无振动无噪音、无环境污染,无需大型机械设备，一柱一桩时无需截桩、节省承台。可多桩同时施工，施工进度快。国内人工挖孔桩直径最大已达4m，最深为98m。人工挖孔灌注桩施工现场直径达2.5m的人工挖孔桩第一百一十五页，共147页。1.

构造要求

⑴桩径：最小≮0.8m，最大不宜＞2.5m;

⑵桩长：一般20m左右，不宜超过30m；

⑶扩底：分为扩底和不扩底。扩底时扩底直径与桩身直径之比(D1/D)不宜＞3。桩底宜挖成锅底形，矢高hb可取(0.15～0.2)D1。

直径达2.5m的人工挖孔桩首节井圈的中心线偏差≯20mm井圈顶面高出地面100～150mm第一百一十六页，共147页。2.

桩孔护壁

人工挖孔桩护壁有砖护壁和砼护壁（直径1.2m以上）两种，施工方法是分段开挖（每段0.8～1m左右）、分段砌筑或浇筑砼拱圈护壁，直至设计标高。砼护壁的厚度≮100mm，砼强度等级不低于桩身砼强度等级，并应振捣密实；护壁应配置直径≮8mm的构造钢筋，竖向筋应上下搭接或拉接。砼护壁的模板安装上下节护壁搭接长度≮50mm井圈任意直径的误差≯50mm砖砌孔壁支护第一百一十七页，共147页。3.

施工程序及方法

放线、定桩位→挖第一节桩孔土方→支模浇筑第一节护壁砼→循环作业直至设计深度→检查持力层后进行扩底→清理虚土、排除积水、检查尺寸和持力层→吊放钢筋笼就位→浇筑桩身砼。切线开挖第一节土方支第一节护壁模板继续挖桩孔土方井圈顶面高出地面100～150mm模板在砼灌注24h后方可拆除土方吊出桩孔首节井圈壁宜增厚100-150mm第一百一十八页，共147页。深孔挖土的安全设施完工的桩孔监理工程师下井验孔下钢筋笼钢筋笼及砼下料串筒就位分层浇灌桩身砼应急爬梯井盖砼下料串筒预埋声测管送风管低压照明救生绳半月板(防坠)第一百一十九页，共147页。当桩净距小于2.5m时，应采用间隔开挖。相邻排桩跳挖的最小施工净距≮4.5m。已完桩孔的井口安全防护土石方不得堆放在孔口周边1m范围内第一百二十页，共147页。4.

安全措施

⑴孔内须设置应急软爬梯供人员上下；使用的电葫芦、吊笼等应安全可靠，并配有自动卡紧保险装置；⑵每日开工前须检测井下的有毒、有害气体；深度超过10m的桩孔要有可靠的排水、通风和照明设施；井下送风的风量不宜少于25L/s；⑶孔口须设置高度0.8m护栏。⑷防治孔壁坍塌和涌土、涌砂的处置预案：●减小护壁高度，随挖、随验、随灌注砼，强行穿越；●钢护筒或砼沉井穿越；●采取降水措施。直径8.4m的人工挖孔桩第一百二十一页，共147页。电动提升设备挖孔桩操作说明后部配重及卷扬机桩孔水平防护栏第一百二十二页，共147页。

值得指出的是：人工挖孔桩有被滥用的趋势，桩越挖越深、直径越挖越大，安全措施不到位等。新规范要求桩径最小≮0.8m、最大≯2.5m，最深不宜超过30m。

号称“世界上直径最大”的挖孔桩第一百二十三页，共147页。灌注桩桩头处理桩间挖土承台高程控制桩头凿除剥出主筋浇筑砼垫层承台钢筋绑扎第一百二十四页，共147页。三、沉管灌注桩又称套管成孔灌注桩。是利用锤击法或振动法将带有钢筋砼桩靴(或活辨式桩靴)的钢制桩管沉入土中，然后边拔管边灌注砼而成桩。第一百二十五页，共147页。砼预制桩靴锤击沉管灌注桩施工工艺沉入边锤击下钢筋笼套管边拔管继续浇灌桩机就位套入桩靴初灌砼桩成型1.工艺流程（1）锤击沉管立管→套入桩靴、对准桩位压入土中→检查→低锤轻击→检查有无偏移→正常施打至设计标高→第一次浇灌砼→边拔管、边锤击、边继续浇灌砼→安放钢筋笼、继续浇灌砼至桩顶设计标高。桩管桩靴钢筋笼第一百二十六页，共147页。振动沉管灌注桩施工工艺边振边灌桩顶插筋边拔桩管并灌满砼振动锤上料口桩管活瓣桩尖钢筋笼砼料斗（2）振动沉管立管→合拢活瓣桩尖、对准桩位压入土中→检查→初始沉管→检查有无偏移→正常沉管至设计标高→第一次浇灌砼→边拔管、边振动、边继续浇灌砼→安放钢筋笼、继续浇灌砼至桩顶设计标高。沉管砼上料桩机就位合拢桩尖振动沉管的施工方法有单打法、反插法和复打法。第一百二十七页，共147页。2.

沉管施工用桩架吊起桩管，对准预设在桩位处的预制砼桩靴，套入桩靴，或关闭桩管活瓣桩尖。然后缓缓放下套管，压进土中。桩管上端扣上桩帽，检查桩管与桩锤是否在同一垂直线上，桩管偏斜≯0.5%时，即可起锤沉管。先低锤轻击，观察如无偏移方可正常施打，直至符合设计要求的贯入度或标高。（2）沉管桩靴埋设桩管套入桩靴合拢桩管活瓣桩尖（1）桩管就位第一百二十八页，共147页。（3）砼浇灌

桩管沉至设计标高后，应检查并处理桩管内的进泥、进水和吞桩尖等情况，并立即灌注砼。第一次浇灌砼时桩管内应尽量灌满，拔管过程中应向桩管内继续浇灌砼，并使桩管内砼保持略高于地面。（4）锤击拔管砼灌满桩管后，拔管即可进行。一边拔管、一边锤击，拔管的速度要均匀，一般土层以1m/min为宜，软弱土层以0.3～0.8m/min为宜。桩管沉至设计标高桩管上料口近景第一百二十九页，共147页。（5)

振动拔管

桩管内灌满砼后，应先振动5～10s，再开始拔管，应边振边拔，每拔出0.5~1.0m，停拔，振动5～10s；如此反复，直至桩管全部拔出;在一般土层内，拔管速度宜为1.2～1.5m/min，用活瓣桩尖时宜慢，用砼预制桩尖时可适当加快；在软弱土层中宜控制在0.6～0.8m/min。边拔管、边振动边继续浇灌砼第一百三十页，共147页。（1）跳打法

桩的中心距小于4倍桩管外径或小于2m时，均应跳打。中间空出的桩，须待邻桩砼达到设计强度的50%后方可施打。

锤击沉管的特殊施工方法有跳打法、复打法。振动沉管的