第二章地基处理与基础工程及建筑施工

第二章地基处理与基础工程地基处理及加固[目的要求]

了解：地基的局部处理和其它地基加固方法简介。

熟悉：换土地基：砂石地基、灰土地基，构造要求、材料要求、施工要点。掌握：、强夯地基：机具、施工、质量。振冲地基：机具、施工、质量。[讲授重点]换土地基：砂石地基、灰土地基，构造要求、材料要求、施工要点。[讲授难点]强夯地基：机具、施工、质量。振冲地基：机具、施工、质量。[讲授内容]一、换土地基砂地基和砂石地基：是将基础下一定范围内的土层挖去，用砂或碎石回填分层夯实，以提高承载力，加速软土层的排水固结。该地基工艺简单、工期短、造价低。适用于处理透水强的软黏土。不适应湿陷性黄土和不透水的黏土。1、构造要求：厚度在0.5~3米，宽度沿两边各放出20~30厘米。2、材料要求：宜用级配良好，质地坚硬的中、粗、砾砂，碎石、石屑或工业废料。不得有草根、垃圾，含泥不超5%，碎石不大于50毫米。3、施工要点：1）先验槽，清理基底稳定边坡，处理孔洞等。2）如深度不同，应先深后浅，挖成斜坡或阶梯搭接，分层夯实。3）人工级配的砂石，应拌合均匀后铺填。4）应分层铺筑压实，每层厚度及含水量（见后表）。下层密实度合格后，再铺上层。5）地下水位高于基底时，应降水，如用水撼振动法时，应控制注水和排水。6）冬期施工不得夹有冰块，防止砂石冻结。4、质量检查：1）环刀取样法，用不小于200cm3的环刀取样测定干密度。2）贯入测定法：先将表面刮去30毫米，用直径20毫米长1250毫米的钢筋，举高700毫米，自由下落，其插入深度可实验确定。（二）灰土地基•适应处理1~4米厚的软土。1、构造要求：厚度同砂垫层，宽度为基础宽加2.5倍灰土厚度之和。2、材料要求：土料可用就地挖出的黏土或塑性指数大于4的粉土，但不得含有机杂质，应过筛粒径不大于15毫米。熟石灰粒径不大于5毫米，不得有生石灰块，其配合比为：石灰：土为2：8或3：7。3、施工要点：1）先验槽，清除松土、软土、孔洞用灰土回填夯实。2）将灰土拌合均匀，含水量应适当，手握•成团，落地即碎为宜。3）铺灰应分段分层，厚度即夯打遍数见下表4）分段施工时，不得在墙角、柱基及承重的窗间墙下接缝，上下应错开500毫米，接缝处应注意夯实。5）在地下水位以下的基坑，应排水，灰土三天内不得浸泡，应及时回填土，否则应进行覆盖，防止日晒雨淋。6）冬期施工不得有冻块，应有防冻措施。4、质量检查：用环刀取样，测定干密度，质量标准可查有关规范。二、重锤夯实地基用起重机将夯锤提到一定高度，用自由下落的冲击力来夯实基土进行加固。机具设备：1）起重机可用履带式起重机、打桩机等，起重量：自动脱钩时大于锤重1.5倍；用钢丝绳悬吊时应大于锤重3倍。2）夯锤：宜用截头圆锥体，可用C20混凝土制作，锤重1.5~3吨，底直径1~1.5米，落距为2.5~4.5米，锤底面单位静压力为15~20kPa。吊勾采用半自动脱勾器。2、施工要点：1）首先要试夯，选定锤重、直径、落距，最后下沉量，指最后2击平均每击的夯沉量，黏土和湿陷性黄土取10~20毫米，沙土取5~10毫米，试夯一般6~10遍，施工时增加1~2遍。2）分层虚铺厚度以锤底直径为宜，遍数由试夯确定，不少于两层。3）夯实范围，每边应比基础底面加宽0.3米，边坡应适当放缓4）夯实前如表层土含水量过大，可铺撒吸水材料，或换土，含水量低应适当撒水。三、强夯地基锤重8~30吨，吊起高度6~30米自由下落，给地基以冲击和振动，从而提高强度并降低压缩性，效果好、速度快，但噪声和振动大。适应于碎石、砂土、黏土、湿陷性黄土、填土等。见后图机具设备：1）起重机用150KN以上的履带起重机，也可用三角架或龙门架。2）夯锤：可用钢制的，也可用钢板外壳，内装C30混凝土，有圆和方型两种，面积：沙土3~4平米，黏土6平米。2、施工要点1）首先试夯，确定施工技术参数。2）平地、排水、测量放线，铺修道路。3）强夯时的控制以夯击数或沉降量为准，落锤应平稳、准确。4）每夯完一遍后测量下沉量，填平后在夯，直到满足要求。5）应做好强夯测量记录。3、质量检查：检查记录、标准贯入、静力触探等，符合试验指标为合格。四、振冲地基以起重机吊起振冲器进行振动，同时用高压水冲成孔，然后分批填筑砂石并振实，形成桩体，与原地基形成复合地基，提高承载力。机具设备：有振冲器、起重机、水泵及管道、运料车，控制电流操作台等。见后图。施工要点：1）先进行振冲试验，确定水压、水量、成孔速度、填料方法、填料量、密实电流、留振时间。2）放线定孔位并编号。3）启动水泵和振冲器，徐徐沉入土中，达到设计深度后，减小水压进行清孔，提振冲器。4）填料振密：按试验方法，分次填料振密。5）顶部一米内质量差，应以挖除。6）冬期冻土破碎后施工，防止水管冻结。3、质量检查：定位偏差不大于100毫米，完成后偏差不大于0.2倍孔径。沙土半月，黏土一个月方可检验，方法可采用载荷试验、标准贯入，静力触探等。五、地基局部处理及其他加固方法简介（一）地基局部处理1、松土坑的处理：当范围较小时可挖除回填，沙土用砂石回填，黏土用3：7灰土回填。范围超出基槽边沿时，回填槽可适当加宽，用砂石回填时按1：1放坡，用灰土回填时按0.5：1放坡。当坑的长度大于5米时可做1：2的踏步与两端相连。当坑深大于1.5米时，处理后再加强上部结构，例如用配筋砖跨过松土坑两端各1米。2、砖井或土井处理：在室外距基础5米以内时，先用素土分层夯实，到1.5米深时，拆去砖圈，再回填到顶；如井在室内基础附近，先降水，然后用中粗砂石碎砖等回填到1.5米，然后拆砖圈，用素土回填夯实。如井以回填但不密实有软土，用大块石挤紧在夯实。当井在基础下时，先回填至2米处然后拆除井圈，回填夯实。如井在转角处，除回填外，基础做挑梁压在井上。如上部荷载较大，可做石灰挤密桩，或做钢筋混凝土井盖封闭井口。3、局部软硬土的处理当基础下局部遇基岩、旧墙基、大孤石、化粪池、大树根等均应挖除后回填夯实。当基础落于一部分硬土，一部分软土上时。可在软土做钻孔灌注桩，或做混凝土或砌石支承墙。也可将硬基部分凿去0.3~0.5米，填以中粗砂，做软性褥垫，调整交界部位的不均匀变形。或加大基础的刚度来克服软硬地基的不均匀变形。（二）其他地基加固方法简介1、砂桩地基：通过冲击和振动，把砂挤入土中，形成砂桩。适应于挤密松散沙土、素填土。2、水泥土搅拌桩：用深层搅拌机，把水泥或石灰喷入地下和土搅拌均匀，形成水泥土桩。和原土形成复合地基。适用于淤泥、粉土、软黏土。也可用于基坑护坡。3、预压地基：在施工前先在地基表面压荷重，使其压密、沉降固结，提高强度。4、注浆地基：通过压力贯注化学浆液或胶结剂，将土粒胶结起来的处理方法。5、高真空击密法处理软土地基1）采用特制的高真空系统强制调整土体的含水量，控制需处理的土体逐步接近最优含水量；2）在需处理土体分遍逐步接近最优含水量的同时，采用特制的大型击密设备分遍击密需处理的土体，逐步接近最大密实度；3）根据处理土体的自振频率，调整击振频率；4）正确计算被处理土体超孔隙水压的消散时间，合理确定土体每遍击密的固结恢复时间，严防“弹簧土”的形成；5）根据不同的土体渗透系数、含水量，分层多遍强制调整各层土的真空度、真空气量、平衡参数；6）根据地基的处理深度要求，正确计算各层不同土体击密所需的击振能量本课小结1、换土地基：砂石地基、灰土地基，构造要求、材料要求、施工要点。2、重锤夯实地基：机具设备、施工要点、质量要求3、强夯地基：机具、施工、质量。振冲地基：机具、施工、质量。地基的局部处理和其它地基加固方法简介。5、作业：97页，1、2。

第二节浅埋式钢筋混凝土基础施工[目的要求]

了解：浅埋式钢筋混凝土基础施工要求。

熟悉：板式基础、杯形基础、筏式基础、箱形基础的构造要求、施工方法

掌握：板式基础、杯形基础、筏式基础、箱形基础的构造要求、施工方法

[讲授重点]板式基础、杯形基础、筏式基础、箱形基础的构造要求、施工方法[讲授难点]筏式基础、箱形基础的构造要求、施工方法。[讲授内容]板式基础包括：柱下独立基础、墙下条形基础。构造要求：1）锥形（条形）基础边缘高度不小于200毫米；阶梯形基础每阶高度宜为300~500毫米。2）地基垫层厚度100毫米，混凝土为C10，基础混凝土为C15。3）底板受力钢筋直径不小于8毫米，间距不大于200毫米。保护层厚度：有垫层35毫米，无垫层70毫米。4）竖向插筋的数量应与柱内受力筋相同。施工要点：1）先验槽，清理槽底做垫层。2）弹线、支模、安放钢筋，支垫保护层。3）湿润模板后，连续分层浇筑混凝土，台阶下层浇完停0.5~1小时，再浇上层。4）锥形基础斜面，应随浇随支模，并压紧，以防上浮变形。严禁斜面不支模，用铁锹拍。5）插筋要固定，保证位置正确，防止浇混凝土时位移。混凝土浇完后要覆盖洒水养护。二、杯形基础常用作钢筋混凝土预制柱的基础，中间留凹槽（杯口），插入预制柱。1构造要求：1）杯口深度应满足锚固长度的要求，一般不小于柱长的0.05倍。2）基础的杯底和杯壁厚度应满足设计要求。3）杯底和杯壁配筋应满足设计要求。2施工要点：1）混凝土应按台阶分层浇筑，高基础的高台阶应按整段分层浇筑。2）杯口模板可做成两半式的定型模板，支模时应固定牢固并压浆。3）浇筑杯口时要四侧对称进行，防止挤偏。4）先浇杯底混凝土并振实，并用50毫米厚的细石混凝土找平，待杯底混凝土沉实后，再浇杯口混凝土，初凝后取出杯口模板，并把杯口内侧凿毛。5）施工高杯口基础时，可用后安杯口模板的方法，既当混凝土浇筑接近杯底时，再安杯口模板，浇四周混凝土。三、筏式基础由钢筋混凝土板和梁组成，适用于地基承载力较低，而上部荷载较大的工程。外形象倒置的楼盖，整体刚度较大。有梁板式和平板式两类。1构造要求：1）混凝土不低于C20。2）平面布置应尽量对称，底板厚不小于200毫米，梁高出底板顶300毫米，宽不小于250毫米。3）底板下设100毫米厚的C10混凝土垫层，每边伸出底板不小于100毫米。2、施工要点1）要保证在无水情况下开挖和基础施工。2）先做垫层，然后绑钢筋，安模板，浇筑混凝土可以板梁一次浇完，也可先板后梁。3）一般不留施工缝，必须留设时，应设止水带，施工缝要处理好。4）基础浇筑完毕，表面应覆盖洒水养护，并防止地基被水浸泡。四、箱形基础是由钢筋混凝土底板、顶板、外墙以及内隔墙构成的封闭箱体。可做地下室，整体性好，刚度大，适应软弱地基，荷载较大的工程。1、构造要求：1）平面布置尽量对称，减少偏心矩，防止基础过度倾斜。2）混凝土强度为C20，基础高为建筑物高的1/8~1/12，不小于3米。3）底、顶板厚度应设计确定，一般为200~400毫米，内墙厚200，外墙后250毫米。4）为保证基础的整体刚度，平均每平方米基础面积上墙体长度不小于400毫米，或墙体水平截面不小于基础面积的1/10，其中纵墙数量不小于墙总量的3/5。2、施工要点：1）应保证在干地上施工。2）基础可分块施工，施工缝的留设和处理应符合要求，外墙接缝应设止水带。3）内外墙应连续浇筑，为防止收缩应设后浇带，宽度不小于800毫米，钢筋应贯通。4）施工完应立即回填土，停止降水，应验算抗浮稳定性，如不满足，应对基础加重物。本课小结1、浅埋式钢筋混凝土基础施工：板式基础、杯形基础、筏式基础、箱形基础的构造要求、施工要点。2、作业：浅埋式钢筋混凝土基础有那几种？各自的构造要求是什么？[目的要求]

了解：桩基础的工作特点和桩基础的分类

熟悉：预制桩的制作、运输、打桩以及常见问题的原因和处理方法。

掌握：预制桩的制作、运输、打桩方法；灌注桩的施工方法，以及常见问题的原因和处理方法。

[讲授重点]预制桩的制作、运输、打桩方法；灌注桩的施工方法，以及常见问题的原因和处理方法。

[讲授难点]灌注桩的施工方法，以及常见问题的原因和处理方法。

[讲授内容]一、桩基础的工作特点

桩基础是一种既古老又现代高层建筑物和重要建筑物工程中被广泛采用的基础形式。

桩基础的作用是将上部结构较大的荷载通过桩穿过软弱土层传递到较深的坚硬土层上，以解决浅基础承载力不足和变形较大的地基问题。如图2-1所示。

图2-1桩基础

桩基础具有承载力高，沉降量小而均匀，沉降速率缓慢等特点。它能承受垂直荷载、水平荷载、上拔力以及机器的振动或动力作用，已广泛用于房屋地基、桥梁、水利等工程中。

二、桩基础的分类

工程中的桩基础，往往由数根桩组成，桩顶设置承台，把各桩连成整体，并将上部结构的荷载均匀传递给桩。图2-11、按承台位置的高低分

①高承台桩基础——承台底面高于地面，它的受力和变形不同于低承台桩基础。一般应用在桥梁、码头工程中。

②低承台桩基础——承台底面低于地面，一般用于房屋建筑工程中。

2、按承载性质不同

①端承桩——是指穿过软弱土层并将建筑物的荷载通过桩传递到桩端坚硬土层或岩层上。桩侧较软弱土对桩身的摩擦作用很小，其摩擦力可忽略不计。

②摩擦桩——是指沉入软弱土层一定深度通过桩侧土的摩擦作用，将上部荷载传递扩散于桩周围土中，桩端土也起一定的支承作用，桩尖支承的土不甚密实，桩相对于土有一定的相对位移时，即具有摩擦桩的作用。

3、按桩身的材料不同

①钢筋混凝土桩:可以预制也可以现浇。根据设计，桩的长度和截面尺寸可任意选择。

②钢桩:常用的有直径250~1200mm的钢管桩和宽翼工字形钢桩。钢桩的承载力较大，起吊、运输、沉桩、接桩都较方便，但消耗钢材多，造价高。我国目前只在少数重点工程中使用。如上海宝山钢铁总厂工程中，重要的和高速运转的设备基础和柱基础使用了大量的直径914.4mm和600mm，长60mm左右的钢管桩。

③木桩:目前已很少使用，只在某些加固工程或能就地取材临时工程中使用。在地下水位以下时，木材有很好的耐久性，而在干湿交替的环境下，极易腐蚀。

④砂石桩:主要用于地基加固，挤密土壤。淮北职业技术学院东校区1#、2#住宅楼就是采用的碎石桩，桩的直径533mm，平面呈三角形，间距1100mm。淮北职业技术学院西校区教学楼也是采用的碎石桩。

⑤灰土桩:主要用于地基加固。

4、按桩的使用功能分

①竖向抗压桩

②竖向抗拔桩

③水平荷载桩

④复合受力桩

5、按桩直径大小分

①小直径桩d≤250mm

②中等直径桩250mm<d<800mm

③大直径桩d≥800mm

6、按成孔方法分

①非挤土桩泥浆护壁灌筑桩、人工挖孔灌筑桩，应用较广。

②部分挤土桩

先钻孔后打入。

③挤土桩

打入桩。

7、按制作工艺分

①预制桩,钢筋混凝土预制桩是在工厂或施工现场预制，用锤击打入、振动沉入等方法，使桩沉入地下。

,②灌筑桩,又叫现浇桩，直接在设计桩位的地基上成孔，在孔内放置钢筋笼或不放钢筋，后在孔内灌筑混凝土而成桩。与预制桩相比，可节省钢材，在持力层起伏不平时，桩长可根据实际情况设计。

8、按截面形式分

①方形截面桩,制作、运输和堆放比较方便，截面边长一般为250~550mm。

②圆形空心桩,是用离心旋转法在工厂中预制，它具有用料省，自重轻，表面积大等特点。国内铁道部门已有定型产品，其直径有300mm、450mm和550mm，管壁厚80mm，每节长度自2m~12m不等。

[思考题]1、什么叫端承桩？

2、什么叫摩擦桩？3．摩擦型桩和端承型桩受力上有何区别?•三、预制桩施工（一）桩的制作、起吊、运输和堆放

1、钢筋混凝土实心方桩

钢筋混凝土实心桩，断面一般呈方形。桩身截面一般沿桩长不变。实心方桩截面尺寸一般为200×200mm~600×600mm。

钢筋混凝土实心桩桩身长度：限于桩架高度，现场预制桩的长度一般在25~30m以内。限于运输条件，工厂预制桩，桩长一般不超过12m，否则应分节预制，然后在打桩过程中予以接长。接头不宜超过2个。

钢筋混凝土实心桩的优点：长度和截面可在一定范围内根据需要选择，由于在地面上预制，制作质量容易保证，承载能力高，耐久性好。因此，工程上应用较广。钢筋混凝土实心桩由桩尖、桩身和桩头组成。材料要求：钢筋混凝土实心桩所用混凝土的强度等级不宜低于C30（30N/mm2）。采用静压法沉桩时，可适当降低，但不宜低于C20，预应力混凝土桩的混凝土的强度等级不宜低于C40，主筋根据桩断面大小及吊装验算确定，一般为4~8根，直径12~25mm；不宜小于Φ14，箍筋直径为6~8mm，间距不大于200mm，打入桩桩顶2~3d长度范围内箍筋应加密，并设置钢筋网片。预制桩纵向钢筋的混凝土保护层厚度不宜小于30mm。桩尖处可将主筋合拢焊在桩尖辅助钢筋上，在密实砂和碎石类土中，可在桩尖处包以钢板桩靴，加强桩尖。

2、钢筋混凝土管桩

混凝土管桩一般在预制厂用离心法生产。桩径有Φ300、Φ400、Φ500mm等，每节长度8m、10m、12m不等，接桩时，接头数量不宜超过4个。管壁内设Φ12mm~22mm主筋10根~20根，外面绕以Φ6mm螺旋箍筋，多以C30混凝土制造。混凝土管桩各节段之间的连接可以用角钢焊接或法兰螺栓连接。由于用离心法成型，混凝土中多余的水分由于离心力而甩出，故混凝土致密，强度高，抵抗地下水和其它腐蚀的性能好。混凝土管桩应达到设计强度100%后方可运到现场打桩。堆放层数不超过三层，底层管桩边缘应用楔形木块塞紧，以防滚动。

3、桩的制作、起吊、运输和堆放

①桩的制作，较短的桩一般在预制厂制作，较长的桩一般在施工现场附近露天预制。预制场地的地面要平整、夯实，并防止浸水沉陷。对于两个吊点以上的桩，现场预制时，要根据打桩顺序来确定桩尖的朝向，因为桩吊升就位时，桩架上的滑轮组有左右之分，若桩尖的朝向不恰当，则临时调头是很困难的。

预制桩叠浇预制时，桩与桩之间要做隔离层（可涂皂脚、废机油或粘土石灰膏），以保证起吊时不互相粘结。叠浇层数，应由地面允许荷载和施工要求而定，一般不超过四层，上层桩必须在下层桩的混凝土达到设计强度等级的30%以后，方可进行浇筑桩的主筋上端以伸至最上一层钢筋网之下为宜，这样能更好地接受和传递桩锤的冲击力。主筋必须位置正确，桩身混凝土保护层要均匀，不可过厚，否则打桩时容易剥落，桩身保护层厚不宜小于30mm。

钢筋混凝土预制桩的钢筋骨架的主筋连接宜采用对焊。主筋接头配置在同一截内的数量，当采用闪光对焊和电弧焊时，不得超过50%；同一根钢筋两个接头的距离应大于30d,且不小于500mm。预制桩的混凝土浇筑工作应由桩顶向桩尖连续浇筑，严禁中断，制作完成后，应洒水养护不少于7天。

制作完成的预制桩应在每根桩土标明编号及斜作日期，如设计不理设吊环，则应标明绑扎点位置。预制桩的几何尺寸允许偏差为：横截面边长±5mm；桩顶对角线之差10mm；混凝土保层厚度±5mm；桩身弯曲矢高不大于0．1％桩长；桩尖中心线10mm；桩顶面平整度小于2mm。预制桩制作质量还应符合下列规定：

(1)桩的表面应平整、密实，掉角深度小于10mm，且局部蜂窝和掉角的缺损总面积不得超过该桩表面全部面积的0．5％，同时不得过分集中；

(2)由于混凝土收缩产生的裂缝，深度小于20mm，宽度小于0.25mm；横向裂缝长度不得超过边长的一半；

②桩的起吊、运输和堆放

钢筋混凝土预制桩应在混凝土达到设计强度等级的70%方可起吊，达到设计强度等级的100%才能运输和打桩。如提前吊运，必须采取措施并经过验算合格后才能进行。

起吊时，必须合理选择吊点，防止在起吊过程中过弯而损坏。教材第58页图2-4为预制桩吊点合理位置图。当吊点少于或等于3个时，其位置按正负弯矩相等的原则计算确定。当吊点多于3个时，其位置按反力相等的原则计算确定。长20~30m的桩，一般采用3个吊点。（二）锤击沉桩（打入桩）施工

预制桩的打入法施工，就是利用锤击的方法把桩打入地下。是预制桩最常用的沉桩方法。

1、打桩机具及选择

打桩机具主要有打桩机及辅助设备。打桩机主要有桩锤、桩架和动力装置三部分。

1）桩锤

作用：对桩施加冲击力，将桩打入土中。

类型：落锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油锤、液压锤

①落锤：一般由生铁铸成，利用卷扬机提升，以脱钩装置或松开卷扬机刹车使其坠落到桩头上，逐渐将桩打入土中。落锤重量为5~20KN，构造简单，使用方便，故障少。适用于普通粘性土和含砾石较多的土层中打桩。但打桩速度较慢，效率低。提高落锤的落距，可以增加冲击能，但落距太高又会击坏桩头，故落距一般以1~2m为宜。只有当使用其它锤型不经济或小型工程才使用。

②单动汽锤：单动汽锤的冲击部分为汽缸，活塞是固定于桩顶上的，动力为蒸气。其工作过程和原理是：将锤固定于桩顶上，用软管连接锅炉阀门，引蒸气入汽缸活塞上部空间，因蒸气压力推动而升起汽缸，当升到顶端位置时，停止供汽并排出汽体，汽锤则借自重下落到桩顶上击桩。如此反复循环进行，逐渐把桩打入土中。汽缸只在上升时耗用动力，下落完全靠自重。单动汽锤的锤重30~150KN，具有落距小，冲击力大的优点，其打桩速度较自由落锤快，适用于打各种桩。但存在蒸汽没有被充分利用，软管磨损较快，软管与汽阀联接处易脱开等缺点。

③双动汽锤：双动汽锤的冲击部分为活塞，动力是蒸汽。汽缸是固定在桩顶上不动的，而汽锤是在汽缸内，由蒸汽推动而上下运动。其工作过程和原理是：先将桩锤固定在桩顶上，然后将蒸汽由汽锤的汽缸调节阀进入活塞下部，由蒸汽的推动而升起活塞，当升到最上部时，调节阀在压差的作用下自动改变位置，蒸汽即改变方向而进入活塞上部，下部汽体则同时排出。如此反复循环进行而逐渐把桩打入土中。双动汽锤的桩锤升降均由蒸汽推动，当活塞向下冲时，不仅有其自身重量，而且受到上部汽体向下的压力，因此冲击力较大。双动汽锤的锤重0.6~6t(6~160KN)，具有活塞冲程短，冲击力大，打桩速度快，工作效率高等优点。适用于打各种桩，并可以用于拔桩和水下打桩。

国外常用的有英国BSP国际基础有限公司，美国的雷蒙德、瓦尔、科林-MKT，德国的门克等制造商制作的各种型号的单动汽锤。

④柴油锤：柴油锤是以柴油为燃料，利用柴油点燃爆炸时膨胀产生的压力，将锤抬起，然后自由落下冲击桩顶，同时汽缸中空气压缩，温度骤增，喷嘴喷油，柴油在汽缸内自行燃烧爆发，使汽缸上抛，落下时又击桩进入下一循环。如此反复循环进行，把桩打入土中。根据冲击部分的不同，柴油锤可分为导杆式、活塞式和管式三大类。导杆式柴油锤的冲击部分是沿导杆上下运动的汽缸，筒式柴油锤的冲击部分则是往复运动的活塞。柴油锤打桩工效高，构造简单，移动灵活，使用方便，不需沉重的辅助设备，也不需从外部供给能源等优点。但施工噪音大、油滴飞散、排出的废气污染环境等缺点。不适用于在过硬或过软的土层中打桩。因为土很松软时，对于桩的下沉没有多大阻力，以致气缸向上抛起的距离很小，当汽缸再次降落时，不能保证燃料室中的气体压缩到发火的程度，柴油锤停止工作。柴油锤多用于打木桩、钢板桩及长度在12m以内的钢筋混凝土桩。

国外常用的柴油锤多为英国BSP国际基础有限公司、日本石川岛播磨和三菱、法国的德尔马、美国的林可贝尔提、荷兰的赫提等制造商制造的柴油锤。

⑤液压锤，目前城市环境保护日益提高的情况下，我国研制出新型低噪音、无油烟、能耗省的打桩锤——液压锤。它是由液压推动密闭在锤壳体内的芯锤活塞柱，令其往返实现夯击作用，将桩沉入土中。

2）桩架

①、作用，是支持桩身和桩锤，将桩吊到打桩位置，并在打入过程中引导桩的方向，保证桩锤沿着所要求的方向冲击。

②、桩架的选择：选择桩架时，应考虑桩锤的类型、桩的长度和施工条件等因素。桩架的高度由桩的长度、桩锤高度、桩帽厚度及所用滑轮组的高度来确定。此外，还应留1~3m的高度做为桩锤的伸缩余地。

桩架高度=桩长+桩锤高度

+桩帽高度+滑轮组高度+（1~2m）的起锤工作余地

常用的桩架形式有以下三种：

滚筒式桩架：行走靠两根钢滚筒在垫木上滚动，优点是结构比较简单，制作容易，但在平面转弯、调头方面不够灵活，操作人员较多。适用于预制桩和灌筑桩施工，图2—9。

多功能桩架：多功能桩架的机动性和适应性很大，在水平方向可做3600旋转，导架可以伸缩和前后倾斜，底座下装有铁轮，底盘在轨道上行走。这种桩架可适用于各种预制桩和灌筑桩施工。图2—10。

图2—9

滚筒式桩架图2—10多功能桩架图2—11履带式桩架

1—垫木；2—滚筒；3—底座；4—锅炉；5—卷扬机；6—桩架；7—龙门；8—蒸汽锤；9—桩帽；10—缆风绳；

履带式桩架：以履带起重机为底盘，增加导杆和斜撑组成，用以打桩。移动方便，比多功能桩架更灵活，可用于各种预制桩和灌筑桩施工。图2—11。

3、动力装置动力设备包括驱动桩锤用的动力设施，如卷扬机、锅炉、空气压缩机和管道、绳索和滑轮等。

打桩机的动力装置，主要根据所选的桩锤性质而定。选用蒸汽锤则需配备蒸汽锅炉；用压缩空气来驱动，则需考虑电动机的或内燃机的空气压缩机；用电源作动力，则应考虑变压器容量和位置、电缆规格及长度、现场供电情况等。

2、打桩前的准备工作

1）处理障碍物

打桩前，应认真处理高空、地上和地下障碍物，如地下管线、旧有基础、树木杂草等。此外打桩前应对现场周围（一般10米以内）的建筑物作全面检查，如有危房或危险构筑物，必须预以加固，不然由于打桩振动，可造成倒塌。

2）平整场地

在建筑物基线以外4~6m范围内的整个区域或桩机进出场地及移动路线上，应作适当平整压实，并做适当坡度，保证场地排水良好。否则由于地面高低不平，不仅使桩机移动困难，降低沉桩生产率，而且难以保证使就位后的桩机稳定和入土的桩身垂直，以致影响沉桩质量。

3）材料、机具的准备，接通水电源

桩机进场后，按施工顺序铺设轨道，选定位置架设桩机和设备，接通水电源，进行试机，并移机至桩位，力求桩架平稳垂直。

4）进行打桩试验，又叫沉桩试验。沉桩前应作数量不少于2根桩的打桩工艺试验，用以了解桩的贯入度（什么叫贯入度）、持力层强度、桩的承载力，以及施工过程中遇到的各种问题和反常情况等。没有打过桩的地方先打试桩是必要的，通过实践来校核拟定设计方案，确定打桩方案，保证质量措施和打桩技术要求。因此试桩必须细致地进行，根据地质勘探钻孔资料，选择桩位以能代表工程所处的地质条件，打试桩时，要做好详细的施工记录，画出各土层深度、打入各土层的锤击次数，最后精确的测量贯入度。

5、确定打桩顺序

打桩时，由于桩对土体的挤密作用，先打入的桩被后打入的桩水平挤推而造成偏移和变位或被垂直挤拔造成浮桩；而后打入的桩难以达到设计标高或入土深度，造成土体隆起和挤压，截桩过大。所以，群桩施工时，为了保证质量和进度，防止周围建筑物破坏，打桩前根据桩的密集程度、桩的规格、长短以及桩架移动是否方便等因素来选择正确的打桩顺序。

常用的打桩顺序一般有下面几种：

自两侧向中间打

图2-12（a）

逐排打设

图2-12（b）

自中间向四周打

图2-12（c）

自中间向两侧打

图2-12（d）

图2—12打桩顺序

（a）从两侧向中间打（b）逐排打设

（c）自中央向四周打（d）自中央向两侧打

采用逐排打设，则土体向一个方向挤压，使地基土挤压的程度不均匀。这样可能使桩打入深度逐渐减少，会引起建筑物产生不均匀沉降。

自两侧向中间打，则中间部分的土层挤压密实，使桩不易打入，并且打中间各桩时，已打的外侧各桩可能受挤压而升起。

根据施工经验，打桩的顺序，以自中部向四周打，自中间向两侧打为最好。但桩距大于或等于四倍桩直径时，则打桩顺序关系不大，可采用由一侧向单一方向施打的方式（逐排打设）。这样，桩架单方向移动，打桩效率高。为减少挤土影响，确定沉桩顺序的原则如下：

a、从中间向四周沉设，由中及外；

b、从靠近现有建筑物最近的桩位开始沉设，由近及远；

c、先沉设入土深度深的桩，由深及浅；

d、先沉设断面大的桩，由大及小。

e、先沉设长度大的桩，由长及短。

打桩顺序确定后，还需考虑桩架是往后“退打桩”还是向前“顶打桩”。当打桩地面标高接近桩顶设计标高时，打桩后实际上每根桩还会高出地面。这是由于桩尖持力层的标高不可能完全一致。而预制桩又不能设计成各不相同的长度，因此桩顶高出地面是不可避免的。在此情况下，桩架只能采取往后退行打桩的方法。由于往后退行，桩不能事先将桩布置在地面，只能随打桩随运桩。如打桩后桩顶的实际标高在地面以下时，桩架则可以采取往前顶打的方法。此时只要场地允许，所有的桩都可以事先布置好，避免桩的场内二次搬运。

6）抄平放线，定桩位，设标尺

在沉桩现场或附近区域，应设置数量不少于2个的水准点，以作抄平场地标高和检查桩的入土深度之用。根据建筑物的轴线控制桩，按设计图纸要求定出桩基础轴线（偏差值应≤20mm）和每个桩位（偏差值应≤10mm）。定桩位的方法，是在地面上用小木桩或撒白灰点标出桩位（当桩较稀时使用），或用设置龙门板拉线法定出桩位（当桩较密时使用）。其中龙门板拉线法可避免因沉桩挤动土层而使小木桩移动，故能保证定位准确。同时也可作为在正式沉桩前，对桩的轴线和桩位进行复核之用。

打桩施工前，应在桩架或桩侧面设置标尺，以观测、控制桩的入土深度。

7）垫木、桩帽和送桩

桩锤与桩帽之间应放置垫木，以减轻桩锤对桩帽的直接冲击。垫木应采用硬杂木制作，为增加锤击次数，垫木上配置一道钢箍。垫木下为桩帽，桩帽由扁钢焊成，其内孔尺寸视桩截面而定，一般不大于桩截面尺寸1~2厘米，深度为1/2~1/3桩的边长或直径。图2—13

在打桩时，若要使桩顶打入土中一定深度，则需设置送桩。（图2—14）送桩大多用钢材制作，其长度和截面尺寸应视需要而定。用送桩打桩时，待桩打至自然地面上0.5m左右，把送桩套在桩顶上，用桩锤击打送桩顶部，使桩顶没入土中。

3、打桩

打桩开始时，应先采用小的落距（0.5~0.8m）作轻的锤击，使桩正常沉入土中约1~2m后，经检查桩尖不发生偏移，再逐渐增大落距至规定高度，继续锤击，直至把桩打到设计要求的深度。

打桩有“轻锤高击”和“重锤低击”两种方式。这两种方式，如果所做的功相同，而所得到的效果却不相同。轻锤高击，所得的动量小，而桩锤对桩头的冲击力大，因而回弹也大，桩头容易损坏大部分能量均消耗在桩锤的回弹上，故桩难以入土。相反，重锤低击，所得的动量大，而桩锤对桩头的冲击力小，因而回弹也小，桩头不易被打碎，大部分能量都可以用来克服桩身与土壤的摩阻力和桩尖的阻力，故桩很快入土。此外，又由于重锤低击的落距小，因而可提高锤击频率，打桩效率也高，正因为桩锤频率较高，对于较密实的土层，如砂土或粘性土也能较容易地穿过，所以打桩宜采用“重锤低击”。

4、打桩注意事项

1）打桩属隐蔽工程，为确保工程质量，分析处理打桩过程中出现的质量事故和为工程质量验收提供必要的依据。因此打桩时必须对每根桩的施打，进行必要的数值测定和做好详细记录。2）打桩时严禁偏打，因偏打会使桩头某一侧产生应力集中，造成压弯联合作用，易将桩打坏，为此，必须使桩锤、桩帽和桩身轴线重合，衬垫要平整均匀，构造合适。

3）桩顶衬垫弹性应适宜，如果衬垫弹性合适会使桩顶受锤击的作用时间及锤击引起的应力波波长延长，而使锤击应力值降低，从而提高打桩效率并降低桩的损率。故在施打过程中，对每一根桩均应适时更换新衬垫。

4）打桩入土的速度应均匀，连续施打，锤击间歇时间不要过长。否则由于土的固结作用，使继续打桩受阻力增大，不易打入土中。桩时如发现锤的回弹较大且经常发生，则表示桩锤太轻，锤的冲击动能不能使桩下沉，此时应更换重的桩锤。

5）打桩时如发现锤的回弹较大且经常发生，则表示桩锤太轻，锤的冲击动能不能使桩下沉，此时应更换重的桩锤。

6）打桩过程中，如桩锤突然有较大的回弹，则表示桩尖可能遇到阻碍。此时须减小锤的落距，使桩缓慢下沉，待穿过阻碍层后，再加大落距并正常施打。如降低落距后，仍存在这种回弹现象，应停止锤击，分析原因后再行处理。

7）打桩过程中，如桩的下沉突然增大，则表示可能遇到软土层、洞穴或桩尖、桩身已遭受破坏等。此时也应停止锤击，分析原因后再行处理。

8）若桩顶须打至桩架导杆低端以下或打入土中，均需送桩。送桩时，桩身与送桩的纵轴线应在同一垂直轴线上。

9）若发现桩已打斜，应将桩拔出，探明原因，排除障碍，用砂石填孔后，重新插入施打。若拔桩有困难，应在原桩附近再补打一桩。

10）打桩时应尽量避免使用送桩，因送桩与预制桩的截面有差异时，会使预制桩受到较大的冲击力。此外，还会导致预制桩入土时发生倾斜。

5、打桩质量要求与验收

打桩质量评定包括两个方面：一是能否满足设计规定的贯入度或标高的要求；二是桩打入后的偏差是否在施工规范允许的范围内。

1）贯入度或标高必须符合设计要求

桩端达到坚硬、硬塑的粘性土、碎石土、中密以上的粉土和砂土或风化岩等土层时，应以贯入度控制为主，桩端进入持力层深度或桩尖标高作参考；若贯入度已达到而桩端标高未达到时，应继续锤击3阵，其每阵10击的平均贯入度不应大于规定的数值；桩端位于其它软土层时，以桩端设计标高控制为主，贯入度作参考。

上述所说的贯入度是指最后贯入度，即施工中最后10击内桩的平均入土深度。贯入度的大小应通过合格的试桩或试打数根桩后确定，它是打桩质量标准的重要控制指标。最后贯入度的测量应在下列正常条件下进行：桩顶没有破坏；锤击没有偏心；锤的落距符合规定；桩帽与弹性垫层正常。

打桩时如桩端达到设计标高而贯入度指标与要求相差较大；或者贯入度指标已满足，而标高与设计要求相差较大。遇到这两种情况时，说明地基的实际情况设计原来的估计或判断有较大的出入，属于异常情况，都应会同设计单位研究处理，以调整其标高或贯入度控制的要求。

2）平面位置或垂直度必须符合施工规范要求

桩打入后，桩位的允许偏差应符合《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202—2002的规定。

预制桩（钢桩）桩位的允许偏差（mm）

必须使桩在提升就位时要对准桩位，桩身要垂直；桩在施打时，必须使桩身、桩帽和桩锤三者的中心线在同一垂直轴线上，以保证桩的垂直入土；短桩接长时，上下节桩的端面要平整，中心要对齐，入发现断面有间隙，应用铁片垫平焊牢；打桩完毕基坑挖土时，应制订合理的挖土方案，以防挖土而引起桩的位移或倾斜。

3）打入桩桩基工程的验收必须符合施工规范要求

打入桩桩基工程的验收通常应按两种情况进行：当桩顶设计标高与施工场地标高相同时，应在打桩完毕后进行；当桩顶设计标高低于施工场地标高需送桩时，则在每一根桩的桩顶打至场地标高；应进行中间验收，待全部桩打完，并开挖到设计标高后，再作全面验收。

基桩工程验收时应提交下列资料：

①工程地质勘察报告、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成桩质量检查报告；

⑤单桩承载力检测报告；

⑥基坑挖至设计标高的基桩竣工平面图及桩顶标高图。

承台工程验收时应提交下列资料：

①承台钢筋、混凝土的施工与检查记录；

②桩头与承台的锚筋、边桩离承台边缘距离、承台钢筋保护层记录；

③承台厚度、长宽记录及外观情况描述等。

6、接桩

当桩的长度较大时，由于桩架高度以及制作运输等条件限制，往往需要分段制作和运输，沉桩时，分段之间就需要接头。一般混凝土预制桩接头不宜超过2个，预应力管桩接头不宜超过4个，应避免在桩尖接近硬持力层或桩尖处于硬持力层中时接桩。

桩的接头应有足够的强度，能传递轴向力、弯矩和剪力，接桩方法有：法兰连接、角钢连接及浆锚法。前二者适用于各类土层，后者适用于软土层。

1）焊接法连接

如图为焊接法接桩节点构造。当桩沉至操作平台时，在下节桩上端部焊接4个63×8长150mm的短角钢，这四个短角钢与桩的主筋焊在一起，然后把上节桩吊起，在其下端把四个63×8长150mm的短角钢焊在主筋上，最后把上下两桩对准用4根角钢或扁钢焊接，使之成为一个整体图2—15。

图2-15焊接接桩

2）浆锚法

接桩可以采用硫磺胶泥或环氧树脂作为胶结剂的接桩工艺，接桩速度快。

如图2—14所示，在上节桩的下端伸出钢筋，长度为15倍的钢筋直径，下节桩的上端设预留锚筋孔，孔径为2.5d，孔深大于15d，一般取15d+30mm。接桩时，把上节桩伸出的4根锚筋，插入下节桩的预留孔中，孔内灌满硫蟥胶泥并热铺于桩的顶面，厚度约为1~2cm，胶泥灌注时间不得超过2分钟，然后将两节桩压紧，胶泥很快冷却硬化，只需停5~10分钟，就可继续锤击沉桩。

图2—16

浆锚法施工工艺：接桩时，首先把上节桩对准下节桩，使四根锚筋插入锚筋孔，下落上节桩身，使其结合紧密，然后将桩上提约20mm，（以四根锚筋不脱离锚筋孔为度），此时安好施工夹箍（由四块板内侧用人造革包裹40mm厚的树脂海绵块而成），将熔化的硫蟥胶泥注满锚筋孔和接头平面上（厚1~2cm），然后下落上节桩，当硫蟥胶泥冷却并拆除夹箍后，方可继续沉桩。

硫蟥胶泥是一种热塑冷硬性材料，具有良好而稳定的物理力学性能，结构简单，高强快硬且耐冲击（可承受5000次以上），它由胶结材料（硫蟥），填充剂（低标号水泥、石墨粉、粗砂）和增韧剂（聚硫780胶或聚硫甲胶）按一定重量比加热熔融而成。

硫蟥胶泥有两种配合比：

硫蟥：水泥：粉砂：聚硫780胶=44：11：44：1

硫蟥：石英砂：石墨粉：聚硫甲胶=60：34.3：5：0.7

硫蟥胶泥的熬制：

硫蟥胶泥具有在一定温度下，多次重复搅拌熔融而强度不变的特性，因此硫蟥胶泥可固定生产，施工时使用预制硫蟥胶泥成品重复熔融即可。熬制方法如下：

①按重量配合比，称取各项材料；

②将硫蟥块放入热锅中，不停的搅拌，小火加温熔化至1300C；

③将水泥和干燥的粉砂（或石墨粉和石英砂）均匀地加入熔化的硫蟥内，不停搅拌，并升温至150~1550C；

④将聚硫780胶（使用聚硫甲胶时需切成长15~20mm，宽4~5mm，厚12mm的片状）缓慢而均匀地加入硫蟥砂浆中，加强搅拌，严格控制温度，保持在1700C之内（温度不可超过1700C，否则会使硫升华和聚硫甲胶分解而严重影响硫蟥胶泥质量）；

⑤待完全脱水后（以液面上无气泡为准），降温至140~1450C浇注入模，制成硫蟥胶泥预制块；

⑥熬制注意事项：

硫蟥的熔点为960C，且遇明火易燃，所以备料、储藏、熬制过程中应避免与明火接触，并严格控制在1700C以内防止引起燃烧。熬制过程中有刺鼻气体放出，操作应近通风处并应使用劳保用品。

3）法兰连接

在预制桩时，在桩的端部设置法兰，需接桩时用螺拴把它们连在一起，这种方法，施工简便，速度快。主要用于混凝土管桩。但法兰盘制作工艺复杂，用钢量大。

7、打桩施工时对临近建筑物的影响及预防措施

打桩对周围环境的影响，除震动、噪音外，还有土体的变形、位移和形成超静孔隙水压力，它使土体原来所处的平衡状态破坏，对周围原有的建筑物和地下设施带来不良影响。轻则使建筑物的粉刷脱落，墙体和地坪开裂；重则使圈梁和过梁变形，门窗启闭困难，它还会使临近的地下管线破损和断裂，甚至中断使用；还能使临近的路基变形，影响交通安全等；如附近有生产车间和大型设备基础，它亦可能使车间跨度发生变化、基础被推移，因而影响正常的生产。

总结我国多年来的施工经验，减少或预防沉桩对周围环境的有害影响，可采用下述措施：

①采用钻孔打桩工艺

预钻孔打桩亦称“钻打法”，它是先在地面桩位处钻孔，然后在孔中插入预制桩，用打桩机将桩打到设计标高。钻孔深度与桩长、土质、临近建筑物距离等因素有关，为了兼顾单桩的承载力，不致使承载力受到明显影响，钻孔深度一般不宜超过桩长的一半。

上海港务局客运总站大楼，地上17层，用桩基加箱基，桩长38.6m，桩断面450×450mm，共174根。施工时先用长螺旋钻钻孔深10m，然后放入钢筋混凝土预制桩用锤击至设计标高。

地表变形数据：

东侧地表隆起10cm，水平位移8~10cm，西侧建筑物附近，只隆起2cm左右，水平位移3~4cm，北侧道路隆起10~11cm，南侧建筑物附近隆起与水平位移均为4.5cm。上述地表变形值与另一打入法沉桩的筒仓粮库工程相比，地面隆起减少80%。

临近建筑物变形：

通过实侧得知，桩区西侧的建筑物向北位移2cm，向西位移4cm，桩区南侧的建筑物，向西位移1.5cm，向南位移3.8cm。这些建筑物均距桩区较近，原有裂缝未明显开展。此外，临近的地下管线和交通干道等设施均未受损。

②合理安排沉桩顺序

沉桩顺序不同，挤土情况亦不同。由于先打入桩周围的土固结后，土与桩之间产生一定的摩阻力，可阻止土隆起，所以土隆起多发生在打桩推进的前方。因此为了保护附近的建筑物，群桩宜采取由近而远的打桩顺序。先打离建筑物较近的桩，后打离建筑物较远的桩。在较硬土地区打桩，为避免桩难以打入，宜采取先中间后四周的打桩顺序。

③控制沉桩速率

沉桩时由于挤压产生超静孔隙水压力，它有一个消散过程。为避免在较短时间内连续打入大量桩，对超静孔隙水压力的增加有所控制，减少挤土效应，宜控制沉桩速率。这样做虽然会延长施工工期，有时还是需要的

④挖防震沟

沿沉桩区四周挖防震沟，沟深1.5~2m，两边放坡，可隔断近提表处的土体位移，不致影响到沟槽以外的区域。同时还可阻断打桩产生的地震波，由于地震波主要沿地表层传播，深层的地震波易被吸收，且深处无地下管线和基础等，不会产生有害影响。事实证明，这种沟槽对防震和防止土体位移都有良好的作用。

8、打桩中常见问题的分析和处理

打桩施工的质量要求已如上所述，但在实际施工中，常会发生打坏、打歪、打不下等问题。发生这些问题的原因是复杂的，有工艺和操作上的原因，有桩的制作质量上的原因，也有土层变化复杂等原因。因此，发生这些问题时，必须具体分析，具体处理，必要时，应与设计单位共同研究解决。下面介绍的常遇到的几个问题。

①桩顶、桩身被打坏

这个现象一般是桩顶四周和四角打坏，或者顶面被打碎。有时甚至将桩头钢筋网部分的混凝土全部打碎，几层钢筋网都露在外面，有的是桩身混凝土崩裂脱落，甚至桩身断折。发生这些问题的原因及处理方法如下：

a、打桩时，桩的顶部由于直接受到冲击而产生很高的局部应力。因此，桩顶的配筋应作特别处理。其合理构造见挂页图。这样纵向钢筋对桩的顶部既起到箍筋作用，同时又不会直接接受冲击而颤动，因而可避免引起混凝土的剥落。

b、桩身混凝土保护层太厚，直接受冲击的是素混凝土，因此容易剥落。主筋放的不正，是引起保护层过厚的原因，必须注意避免。

c、桩的顶面与桩的轴线不垂直，则桩处于偏心受冲击状态，局部应力增大，极易损坏。有时由于桩帽比桩大，套上的桩帽偏向桩的一边，或者桩帽本身不平，也会使桩受着偏心冲击。有的桩在施打时发生倾斜，锤击数下就可以看到一边的混凝土被打碎而脱落，这都是由于偏心冲击，局部应力过大的缘故。因此，预制桩时，必须使桩的顶面与桩的轴线严格保持垂直。施打时，桩帽要安垫平整，打桩过程中要避免打歪后仍旧继续施打，一经发现歪斜，就应及时纠正。

d、桩处于下沉速度慢而施打时间长、锤击次数多或冲击能量过大称为过打。过打发生在以下几种情况：一是桩尖通过硬土层时，二是最后贯入度定的过小，三是锤的落距过大。由于混凝土的抗冲击强度只有其抗压强度的50%，若桩身混凝土反复受到过度的冲击，就容易破坏。遇到过打，应分析地质资料，判断土层情况，改善操作方法，采取有效措施解决。

e、桩身混凝土强度不高，有的是由于砂、石含泥量较大，影响了强度，有的则是由于养护龄期不够，未到标号要求就进行施打，致使桩顶、桩身打坏。如桩身打坏，可加钢夹箍用螺栓拉紧焊牢补强。

②打歪

桩顶不平，桩身混凝土凸肚，桩尖偏心、接桩不正或土中有障碍物，都容易使桩打歪；另一方面，桩被打歪往往与操作有直接关系，例如桩初入土时，桩身就有歪斜，但未纠正即予施打，就很容易把桩打歪。防止把桩打歪，可采取以下措施：

a、打桩机的导架，必须仔细检查其两个方向的垂直度，以确保垂直，否则，打入的桩会偏离桩位。

b、竖立起来的桩，其桩尖必须对准桩位，同时，桩顶要正确地套入桩锤下的桩帽内，勿偏在一边，使桩能够承受轴心锤击而沉入土中。

c、打桩开始时，桩锤用小落距将桩徐徐击人土中，并随时检查桩的垂直度，待柱入土一段长度并稳住后，再适当增大落距将桩连续击人土中。

d、柱顶不平，桩尖偏心投易使校打歪，因此必须注意桩的制作质量和桩的验收捡查工作。

e、如系由于地下障碍物使桩打歪，应设法排除，或经研究移位后再打。

③打不下

在市区打桩，如初入土1～2米就打不下去，贯人度突然变小，桩锤严重回弹，则可能遇上旧的灰土或混凝上基础等障碍物，必要时应彻底清除或钻透后再打，或者将桩拔出，适当移位后再打。如桩已打入土中很深，突然打不下去，这可能有以下几种情况：

a、桩顶或桩身已打坏，锤的冲击能不能有效地传给桩，使之继续沉入土中。

b、土层中央有较厚的砂层或其他硬土层，或者遇上钢碴、孤石等障碍物，在这种情况下，如盲目施打，会造成桩顶破碎、桩身断折，所以，应会同设计勘探部门共同研究解决。有时，由于桩被打歪，也会发生类似现象。

c、打桩过程中，因特殊原因，不得已而中断，桩停歇一段时间以后，再予施打，往往下能顺利地将桩打人士中．其原因主要是由于土的固结作用，使得桩身周围的土与桩牢固结合，钢筋混凝土桩变成了直径较大的土桩而承受荷裁，因而难以继续将桩打入土中。所以在打桩施工中，必须在各方面做好准备，保证施打的连续进行。

④一桩打下，邻桩上升，这种现象多在软土中发生，即桩贯入土中时，由于桩身周围的土体受到急剧的挤压和扰动，被挤压和扰动的土，靠近地面的部分，将在地表面隆起和水平移动．若布桩较密，打桩顺序又欠合理时，一桩打下，将形响到邻桩上升，或将邻桩拉断，或引起周围土坡开裂、建筑物裂缝。因此，当桩的中距≤5d时，应当采取分段施打，以免土体朝着同一方向运动，造成过大的水平移动和隆起。

3、静力压桩

打桩机打桩施工噪音大，特别是在城市人口密集地区打桩，影响居民休息，为了减少噪音，可采用静力压桩。

静力压桩是在软弱土层中，利用静压力(压桩机自重及配重)将预制桩逐节压入土中的一种沉桩法。这种方法节约钢筋和混凝土，降低工程造价，采用的混凝土强度等级可降低1~2级，配筋比锤击法可节省钢筋40%左右，而且施工时无噪音、无振动，无污染，对周围环境的干扰小，适用于软土地区、城市中心或建筑物密集处的桩基础工程，以及精密工厂的扩建工程。

图2-17静力压桩机的构造

1—垫板；2—底盘；3—操作平台；4—加重物仓；5—卷扬机；6—上段桩；7—加压钢丝绳；8—桩帽；9—油压表；10—活动压梁；11—桩架；

静力压桩机的构造和组成如图2-17所示．压桩机的主要部件有桩架底盘2．压梁10、卷扬机5、滑轮组、配置和动力设备等，压桩时，先将桩起吊，对准桩位，将桩顶置于梁下，然后开动卷扬机牵引钢丝绳，逐渐将钢丝绳收紧，使活动压梁向下，将整个桩机的自重和配重荷载通过压梁压在桩项。当静压力大于桩尖阻力和桩身与土层之间的摩擦力时，桩桩逐渐压入土中。常用压桩机的荷重有80t，120t，150t等数种，

静力压桩在一般情况下是分段预制，为段压入、逐段接长。每节桩长度取决于桩架高度，通常6m左右．压桩桩长可达30m以上，桩断面为400mm×400mm。接桩方法可采用焊接法、硫磺胶泥锚接法等。静力压桩沉桩程序如图2-15所示。

压桩施工前．应了解施工现场土层土质情况，检查桩机设备，以免压桩时中途中断施工，造成土层固结，使压桩困难，如果桩需要停歇，则应考虑将桩尖停歇在软弱土层中，以使压桩启动时阻力不致过大。压桩机自重大，行驶路基必须有足够的承载力，必要时应对路基进行加固处理。

压桩时，应始终保持桩轴心受压，若有偏移应立即纠正，接桩应保证上下节桩轴线一致，并应尽量减少每根桩的接头个数．一般不宜超过4个接头。施工中，若压阻力超过压桩能力，使桩架上抬倾斜时，应立即停压，查明原因。

当桩压至接近设计标高时，不可过早停压，应使压桩一次成功，以免发生压不下或超压现象。工程中有少数桩不能压至设计标高，此时可将桩顶截去。

（四）振动沉桩施工

振动沉桩是利用固定在桩顶部的振动器所产生的激振力，通过桩身使土颗粒受迫振动，使其改变排列组织，产生收缩和位移，这样桩表面与土层间的摩擦力就喊少，桩在自重和振动力共同作用下沉入土中。

振动沉桩设备简单，不需要其它辅助设备，重量轻，体积小，搬运方便，费用低，工效高，适用于在粘土、松散砂土及黄土和软土中沉桩，更适合于打钢板桩，同时借助起重设备可以拔桩。

振动机桩机构示意图如图2-18所示。振动箱安装在桩头，用夹桩器将桩与振动箱固定。振动箱内装有两组偏心振动块，在电动机带动下，偏心块反向同步旋转产生离心力。离心力的水平分力大小相等，方向相反，相互抵消。而垂直分力大小相等，方向相同，相互叠加，使振动箱产生垂直方向的振动．使桩与土层摩擦力减少，桩逐渐沉入土中。

图2-18静力压桩程序（a）准备压第一段桩；

（b）接第二段桩；（c）接第三段桩；（d）整根桩压入地面

（e）采用送桩，压桩完毕1—第一段桩；2—第二段桩；

3—第三段桩；4—送桩；5—接桩处

振动桩锤分为三种——超高频振动锤，中高频振动锤和低频振动锤。超高频振动锤的振动频率为100一50Hz，与桩体自振频率一致而产生共振。桩振动对土体产生急速冲击，可大大减少摩擦力，以最小功率、最快的速度打桩，着可使振动对周围环境的影响减至最小。该种振动锤适合于城市中心施工。中高频振动锤振动频率为20—60Hz，适用于松散冲积层、松散及中密的砂石层施工，在粘土地区施工却显能力不足。低频振动锤适用于打大管径柱，多用于桥梁，码头工程，缺点是振幅大，产生噪音大，可采用以下方法来减少噪音：一是紧急制动法。即停振时，使马达反转制动，使其在极短时间内越过与土层的共振域；二是采用钻振结合法，即先钻孔，后沉桩，噪音可降低到75dB(分贝)以下：三是采用射水振动联合法。

振动沉桩器施工时，夹桩器必须夹紧桩头，避免滑动，否则影响沉桩效率，损坏机具。沉桩时，应保证振动箱与桩身在同一垂直线上，当遇有中密以上细砂．粉砂或其它硬夹层时，若厚度在1m以上，可能发生沉入时间过长或穿不过现象，应会同设计部门共同研究解决。振动沉桩施工应控制最后三次振动，每次5分钟或10分钟．以每分钟平均贯入度满足设计要求为准。摩擦桩以桩尖进入持力层深度为准。

三、钻孔灌注桩施工

(一)钻孔机械设备

目前常见的钻孔机械有：全叶螺旋钻孔机、回转钻孔机、潜水钻机、钻扩机、全套管钻机(即贝诺特钻机)。

1．全叶螺旋钻孔机

全叶螺旋钻孔机(图2—18)由主机、滑轮组、螺旋钻杆、钻头、滑动支架、出土装置等组成，用于地下水位以上的粘土、粉土、中密以上的砂土或人工填土土层的成孔，成孔孔径为300mm～800mm，钻孔深度8—12m。配有多种钻头，以适应不同的土层.

图2—18全叶螺旋钻孔机

1一电动机；2一变速器；3一钻杆；4一托架；5一钻头；6一立柱；

7一斜撑；8一钢管；9一钻头接头；10一刀板；11一定心尖

2．回转钻孔机

回转钻孔机由机械动力传动，配以笼头式钻头，可以多档调速或液压无级调速，在泥浆护壁条件下，慢速钻进排渣成孔，灌注混凝土成桩。设备性能可靠，噪音振动小，钻进效率高，钻孔质量好。该机的最大钻孔直径可达2．5m，钻进深度可达50—100m，适用于碎石类土、砂土、粘性土、粉土、强风化岩、软质与硬质岩层等多种地质条件。

3．潜水钻机潜水钻机(图2—19、2—20)适用于粘性土、粘土、淤泥、淤泥质土、砂土、强风化岩、软质岩层，不宜用于碎石土层中。这种钻机以潜水电动机作动力，工作时动力装置潜在孔底，耗用动力小，钻孔效率高，电动机防水性能好，运转时温升较低，过载能力强，钻架对场地承载力要求低，可采用正循环、反循环两种方式排渣。缺点是：钻孔时采用泥浆护壁，易造成现场泥泞；采川反循环钻孔时，如土体中有较大石块，则容易卡管；容易产生桩侧周围土层和桩尖土层松散，使桩径扩大、灌注混凝土超量。

图2——19潜水钻机示意图

1一钻头；2—潜水钻机；3—电缆；4一护筒5—水管；6一滚轮；7一钻杆；8一电缆盘；9一卷扬机；10一10kN卷扬机；11一电表；12一起动开关

图2-18潜水钻l一泥浆管；2—防水电缆：3一电动机；4—齿轮减速器；5—密封装置；6—钻头；7—合金刃齿；8—钻尖

4．钻扩机

钻扩机是钻孔扩底灌注桩的成孔机械。常用钻扩机是双管螺旋钻扩机，它的主要部分是由两根并列的开口套管组成的钻杆和钻头，钻头上装有钻孔刀和扩孔刀，用液压操纵，可使钻头并拢或张开。开始钻孔时，钻杆和钻头顺时针方向旋转钻进土中，切下的土由套管中的螺旋叶片送至地面。当钻孔达到设计深度时，操纵液压阀使钻头徐徐撑开，边旋转边扩孔，切下的土也由套管内叶片输送到地面，直到达到设计要求为止。

5．全套管钻机

该机由法国贝诺特公司首先开发和研制而成，故又称为“贝诺特钻机”，它在成孔和混凝土浇筑过程中完全依靠套管护壁。钻孔直径最大可达2．5m，钻孔深度可达40m，拔管能力最大达到5000kN。

全套管钻机按结构形式可分为两大类：整机式和附着式，全套管钻孔机施工具有以下优点：

(1)除了岩层以外，任何土层均适用；

(2)挖掘时可确切地分清持力层土质，因此可随时确定混凝土桩的深度；

(3)在软土中，由于有套管护壁，不会引起塌方；

(4)可钻斜孔，用于斜桩。

不足之处是：机身庞大沉重，套管上拔时所需反力大，由于套管的摆动使周围地基扰动而松散。

(二)钻孔灌注桩施工工艺

钻孔灌注桩是先成孔，然后吊放钢筋笼，再浇灌混凝土而成。依据地质条件不同，分为干作业成孔和泥浆护壁(湿作业)成孔两类。

1．干作业成孔灌注桩施工

成孔时若无地下水或地下水很小，基本上不影响工程施工时，称为干作业成孔。主要适用于北方地区和地下水位低的土层；

(1)施工工艺流程：场地清理→测量放线定桩位→桩机就位→钻孔取土成孔→清除孔底沉渣→成孔质量检查验收→吊放钢筋笼→浇筑孔内混凝土。

(2)施工注意事项。干作业成孔一般采用螺旋钻成孔，还可采用机扩法扩底。为了确保成桩后的质量，施工中应注意以下几点：

①开始钻孔时，应保持钻杆垂直、位置正确，防止因钻杆晃动引起孔径扩大及增多孔底虚土。

②发现钻杆摇晃、移动、偏斜或难以钻进时，应提钻检查，排除地下障碍物，避免桩孔偏斜和钻具损坏。

③钻进过程中，应随时清理孔口粘土，遇到地下水、塌孔、缩孔等异常情况，应停止钻孔，同有关单位研究处理。

④钻头进入硬土层时，易造成钻孔偏斜，可提起钻头上下反复扫钻几次，以便削去硬土。若纠正无效，可在孔中局部回填粘土至偏孔处0．5m以上，再重新钻进。

⑤成孔达到设计深度后，应保护好孔口，按规定验收，并做好施工记录。

⑥孔底虚土尽可能清除干净，可采用夯锤夯击孔底虚土或进行压力注水泥浆处理，然后快吊放钢筋笼，并浇筑混凝土。混凝土应分层浇筑，每层高度不大于1．5m。

2．泥浆护壁成孔灌注桩施工

泥浆护壁成孔灌注桩是利用泥浆护壁，钻孔时通过循环泥浆将钻头切削下的土渣排出孔外而成孔，而后吊放钢筋笼，水下灌注混凝土而成桩。成孔方式有正(反)循环回转钻成孔、正(反)循环潜水钻成孔、冲击钻成孔、冲抓锥成孔、钻斗钻成孔等。

泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺流程如下：

(1)测定桩位。平整清理好施工场地后，设置桩基轴线定位点和水准点，根据桩位平面布置施工图，定出每根桩的位置，并做好标志。施工前，桩位要检查复核，以防被外界因素影响而造成偏移。

(2)埋设护筒。护筒的作用是：固定桩孔位置，防止地面水流入，保护孔口，增高桩孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导钻头方向。护筒用4—8mm厚钢板制成，内径比钻头直径大100—200mm，顶面高出地面0．4～0.6m，上部开1一2个溢浆孔。埋设护筒时，先挖去桩孔处表土，将护筒埋入土中，其埋设深度，在粘土中不宜小于1m，在砂土中不宜小于1．5m。其高度要满足孔内泥浆液面高度的要求，孔内泥浆面应保持高出地下水位1m以上。采用挖坑埋设时，坑的直径应比护筒外径大0．8～1．0m。护筒中心与桩位中心线偏差不应大于50mm，对位后应在护筒外侧填人粘土并分层夯实。

(3)泥浆制备。泥浆的作用是护壁、携砂排土、切土润滑、冷却钻头等，其中以护壁为主。

泥浆制备方法应根据土质条件确定：在粘土和粉质粘土中成孔时，可注入清水，以原土造浆，排渣泥浆的密度应控制在1．1～1．3g／cm3；在其他土层中成孔，泥浆可选用高塑性(Ip≥17)的粘土或膨润土制备；在砂土和较厚夹砂层中成孔时，泥浆密度应控制在1．1—1．3g／cm3；在穿过砂夹卵石层或容易塌孔的土层中成孔时，泥浆密度应控制在1．3～1．5g／cm3。施工中应经常测定泥浆密度，并定期测定粘度、含砂率和胶体率。泥浆的控制指标为粘度18～22s、含砂率不大于8％、胶体率不小于90％，为了提高泥浆质量可加入外掺料，如增重剂、增粘剂、分散剂等。施工中废弃的泥浆、泥渣应按环保的有关规定处理。

(4)成孔方法

①回转钻成孔。回转钻成孔是国内灌注桩施工中最常用的方法之一。按排渣方式不同分为正循环回转钻成孔和反循环回转钻成孔两种。

正循环回转钻成孔由钻机回转装置带动钻杆和钻头回转切削破碎岩土，由泥浆泵往钻杆输进泥浆，泥浆沿孔壁上升，从孔口溢浆孔溢出流人泥浆池，经沉淀处理返回循环池（图2-19）。正循环成孔泥浆的上返速度低，携带土粒直径小，排渣能力差，岩土重复破碎现象严重，适用于填土、淤泥、粘土、粉土、砂土等地层，对于卵砾石含量不大于15％、粒径小于10mm的部分砂卵砾石层和软质基岩及较硬基岩也可使用。桩孔直径不宜大于1000mm，钻孔深度不宜超过40m。正循环钻进主要参数有冲洗液量、转速和钻压。保持足够的冲洗液(指泥浆或水)量是提高正循环钻进效率的关键。一般砂土层用硬质合金钻头钻进时，转速取40～80r／min，较硬或非均质地层中转速可适当调慢，对于钢粒钻头钻进时，转速取50~120r／min，大桩取小值，小桩取大值；对于牙轮钻头钻进时，转速一般取60—180r／min，在松散地层中，应以冲洗液畅通和钻渣清除及时为前提，灵活确定钻压；在基岩中钻进时，可以通过配置加重铤或重块来提高钻压；对于硬质合金钻钻进成孔，钻压应根据地质条件、钻杆与桩孔的直径差、钻头形式、切削具数目、设备能力和钻具强度等因素综合确定。

反循环回转钻成孔由钻机回转装置带动钻杆和钻头回转切削破碎岩土，利用泵吸、气举、喷射等措施抽吸循环护壁泥浆，挟带钻渣从钻杆内腔抽吸出孔外的成孔方法（图2-20）。根据抽吸原理不同可分为泵吸反循环、气举反循环和喷射{射流}反循环三种施工工艺，泵吸反循环是直接利用砂石泵的抽吸作用使钻杆的水流上升而形成反循环；喷射反循环是利用射流泵设出的高速水流产生负压使钻杆内的水流上升而行程反循环；气举反循环是利用送人压缩空气使水循环，钻杆内水流上升速度与钻杆内外液柱重度差有关，随孔深增大效率增加。当孔深小于50m时，宜选用泵吸或射流反循环；当孔深大于50m时，宜采用气举反循环。

图2-19正循环回转钻机成孔工艺原理图1一钻头；2--泥浆循环方向；3一沉淀池；4--泥浆池；5一泥浆泵；6--水龙头；7一钻杆；8一钻机回转装置

图2-20

反循环回转钻机成孔工艺原理图1一钻头；2--新泥浆流向；3一沉淀池；

4--砂石泵；5一水龙头；6一钻杆；7--钻机回转装置；8—混合液流向

②潜水钻成孔。潜水电钻同样使用泥浆护擘成孔。其出碴方式也分为正循环和反循环两种。潜水钻正循环是利用泥浆泵将泥浆压人空心钻杆并通过中空的电动机和钻头等射入孔底，然后携带着钻头切削下的钻渣在钻孔中上浮，由溢浆孔溢出进入泥浆沉淀池，经沉淀处理后返回循环池。

潜水钻反循环有泵吸法、泵举法和气举法三种。若为气举法出渣，开孔时只能用正循环或泵吸式开孔，钻孔约有6一7m深时，才可改为反循环气举法出渣。反循环泵吸式用吸浆泵出渣时，吸浆泵可潜入泥浆下工作，因而出渣效率高。

③冲击钻成孔。冲孔是用冲击钻机把带钻刃的重钻头(又称冲锤)提高，靠自由下落的冲击力来削切岩层，排出碎渣成孔。冲击钻机有钻杆式和钢丝绳式两种。前者所钻孔径较小、效率低、应用较少。后者钻孔直径大，有800mm、1000mm、1200mm几种。钻头可用锻制或用铸钢制造，钻刃用T18号钢制造，与钻头焊接。钻头形式有十字钻头及三翼钻头等。锤重500～3000kg。冲孔施工时，首先准备好护壁料，若表层为软土，则在护筒内加片石、砂砾和粘土(比例为3：1：1)；表层若为砂砾卵石，则在护筒内加小石子和粘土(比例为1：1)。冲孔时，开始低锤密击，落距为0．4—0．6m，直至开孔深度达护筒底以下3—4m时，将落距提高至1．5～2m。掏渣采用抽筒，用以掏取孔内岩屑和石渣，也可进入稀软土、流砂、松散土层排土和修平孔壁。掏渣每台班一次，每次约4—5桶。用冲击钻冲孔，冲程为0．5～1．0m，冲击次数40～50次／min，孔深可达300m。采用这种冲击钻冲孔可适用于风化岩及各种软土层成孔。但由于冲击锤自由下落时导向不严格，扩孔率大，实际成孔直径比设计桩径要增大10％～20％。若扩孔率增大，应查明原因后再成孔。

④抓孔。抓孔即用冲抓锥成孔机将冲抓锥斗提升到一定高度，锥斗内有压重铁块和活动抓片，松开卷扬机刹车时，抓片张开，钻头便以自由落体冲入土中，如图2—19a（教材P75）。然后开动卷扬机提升钻头，这时抓片闭合抓土，冲抓锥整体被提升到地面上将土渣卸去，如