土木工程施工技术第二章

土木工程施工技术第二章地基处理与桩基工程第一节地基处理地基处理的原理任何建（构）筑物的荷载最终将传递给地基并由地基承担。地基是指承托建（构）筑物基础的有限面积内的土层。当地基的承载力不足、压缩性过大，或渗透性不能满足要求时，就需要针对不同的土质情况，对地基进行处理以提高地基的承载力和稳定性，减小地基变形，防止渗透破坏，保证建筑物正常使用的要求。第一节地基处理地基处理的综合措施地基处理的核心是处理方法的正确选择与实施。而对某一具体工程来讲，在选择处理方法时需要综合考虑各种影响因素，根据建（构）筑物的要求和天然地基条件确定地基是否需要处理。拟定地基加固处理方案时，应考虑地基与上部结构共同工作的原则，从地基处理、建筑和结构设计、施工方案方面均采取相应措施，绝不能单纯对地基进行处理。其具体的处理措施有以下几点。①改变建筑体形，简化建筑平面。②调整荷载差异。③合理设置沉降缝。④采用轻型结构、柔性结构。⑤加强房屋的整体刚度。⑥偏心荷载较大时，对基础进行移轴处理。⑦施工中正确安排施工顺序和施工进度。地基处理的方法地基处理方法根据基本原理的不同，可分为如表2-1所示的几类。地基处理的主要方法、适用范围及加固原理如表2-2所示。物理处理化学处理热学处理置换排水挤密加筋搅拌灌浆热加固冻结分类方法加固原理适用范围置换换土垫层法一般采用开挖后换好土回填的方法。对于厚度较小的淤泥质土层，亦可采用抛石挤淤法。地基浅层性能良好的垫层，与下卧层形成双层地基。垫层可有效地扩散基底压力，提高地基承载力和减少沉降量各种浅层的软弱土地基振冲置换法利用振冲器在高压水的作用下边振、边冲，在地基中成孔，在孔内回填碎石料且振密成碎石桩。碎石桩柱体与桩间土形成复合地基，提高承载力，减少沉降量

的黏性土、松散粉土和人工填土、湿陷性黄土地基等强夯置换法采用强夯时，夯坑内回填块石、碎石挤淤置换的方法，形成碎石墩柱体，以提高地基承载力和减少沉降量浅层软弱土层较薄的地基碎石桩法采用沉管法或其他技术，在软土中设置砂或碎石桩柱体，置换后形成复合地基，可提高地基承载力，降低地基沉降；同时，砂、石柱体在软黏土中形成排水通道，加速固结一般软土地基石灰桩法在软弱土中成孔后，填入生石灰或其他混合料，形成竖向石灰桩柱体，通过生石灰的吸水膨胀、放热以及离子交换作用改善桩柱体体的性质，形成石灰桩复合地基，以提高地基承载力，减少沉降量人工填土、软土地基EPS轻填法发泡聚苯乙烯（EPS）的重度只有土的1/50～1/100，并具有较高的强度和低压缩性，用于填土料，可有效减少作用于地基的荷载，且可根据需要用于地基的浅层置换软弱土地基上的填方工程第一节地基处理表2-1地基处理方法的分类表2-2地基处理的主要方法、适用范围和加固原理第一节地基处理表2-2（续）

地基处理的主要方法、适用范围和加固原理分类方法加固原理适用范围排水固结加载预压法在预压荷载作用下，通过一定的预压时间，天然地基被压缩、固结，地基土的强度提高，压缩性降低。在达到设计要求后，卸去预压荷载，再建造上部结构，以保证地基稳定和变形满足要求。当天然土层的渗透性较低时，为了缩短渗透固结的时间，加速固结速率，可在地基中设置竖向排水通道，如砂井、排水板等。加载预压的荷载，一般有利用建筑物自身荷载、堆载或真空预压等软土、粉土、杂填土、冲填土等超载预压法基本原理同加载预压法，但预压荷载超过上部结构的荷载。一般在保证地基稳定的前提下，超载预压方法的效果更好，特别是对降低地基次固结沉降十分有效淤泥质黏性土和粉土振密挤密强夯法采用重量100～400kN的夯锤，从高处自由落下，在强烈的冲击力和振动力作用下，地基土密实，可以提高承载力，减少沉降量松散碎石土、砂土，低饱和度粉土和黏性土，湿陷性黄土、杂填土和素填土地基振冲密实法振冲器的强力振动，使得饱和砂层发生液化，砂粒重新排列，孔隙率降低；同时，利用振冲器的水平振冲力，回填碎石料使得砂层挤密，达到提高地基承载力，降低沉降的目的黏粒含量少于10%的疏松散砂土地基挤密碎

（砂）石桩法施工方法与排水中的碎（砂）石桩相同，但是，沉管过程中的排土和振动作用，将桩柱体之间土体挤密，并形成碎（砂）石桩柱体复合地基，达到提高地基承载力和减小地基沉降的目的松散砂土、杂填土、非饱和黏性土地基、黄土地基土、灰土桩法采用沉管等技术，在地基中成孔，回填土或灰土形成竖向加固体，施工过程中排土和振动作用，挤密土体，并形成复合地基，提高地基承载力，减小沉降量地下水位以上的湿陷性黄土、杂填土、素填土地基第一节地基处理表2-2（续）

地基处理的主要方法、适用范围和加固原理分类方法加固原理适用范围加筋加筋土法在土体中加入起抗拉作用的筋材，如土工合成材料、金属材料等，通过筋土间作用，达到减小或抵抗土压力、调整基底接触应力的目的浅层软弱土地基处理、挡土墙结构锚固法主要有土钉和土锚法，土钉加固作用依赖于土钉与其间的相互作用，土锚则依赖于锚杆另一端的锚固作用。两者主要功能是减少或承受水平向作用力边坡加固，土锚技术中。应用时必须有可以锚固的土层、岩层或构筑物竖向加固体

复合地基法在地基中设置小直径刚性桩、低等级混凝土桩等竖向加固体，如CFG桩、二灰混凝土桩等，形成复合地基，以提高地基承载力，减少沉降量各类软弱土地基、尤其是较深厚的软土地基化学固化深层搅拌法利用深层搅拌机械，将固化剂（一般的无机固化剂为水泥、石灰、粉煤灰等）在原位与软弱土搅拌成桩柱体，可以形成桩柱体复合地基、格栅状或连续墙支挡结构。作为复合地基，可以提高地基承载力和减少变形；作为支挡结构或防渗，可以用作基坑开挖时的重力式支挡结构，或深基坑的止水帷幕。水泥系深层搅拌法，一般有喷浆搅拌法和喷粉搅拌法两大类方法饱和软黏土地基，对于有机质较高的泥炭质土或泥炭、含水量很高的淤泥和淤泥质土，适用性宜通过试验确定灌浆或注浆法有渗入灌浆、劈裂灌浆、压密灌浆及高压注浆等多种工法，浆液的种类较多类软弱土地基、岩石地基加固，建筑物纠偏等加固处理第二节桩基工程概述当地基较好时，一般低层建筑物和多层建筑物多采用天然浅基础。如果天然浅土层较弱，则可采用夯实、深层搅拌和化学加固等方法对地基进行加固，形成人工地基。但如果深部土层也较弱、建筑物的上部荷载较大或对沉降有严格要求的高层建筑、地下建筑和桥等，就必须采用深基础。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。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。桩基础的分类1、按承载性质分桩基础按承载性质不同，可分为端承型桩和摩擦型桩，如图2-1所示。第二节桩基工程概述（a）端承型桩（b）摩擦型桩1—桩；2—承台；3—上部结构图2-1端承型桩与摩擦型桩桩基础的分类2、按制作工艺分桩基础按制作工艺不同，可分为预制桩和浇筑桩。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。浇筑桩又叫现浇桩，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，然后在孔内灌筑混凝土而成桩。与预制桩相比，浇筑某省市钢材，并且在持力层起伏不平时，桩长可根据实际情况设计。第二节桩基工程概述桩身构造预制桩主要可分为钢筋混凝土实心方桩和管桩。1、钢筋混凝土实心方桩钢筋混凝土实心桩的断面一般呈方形，截面尺寸一般为200×200mm~600×600mm，桩身截面一般沿桩长不变。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，工厂预制桩的桩长一般不超过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是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，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，如图2-2所示。第三节预制桩施工图2-2钢筋混凝土预制桩桩身构造预制桩主要可分为钢筋混凝土实心方桩和管桩。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φ300mm，φ400mm，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A12～A22主筋10～20根，外面绕以A6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，抵抗地下水和其他腐蚀的性能好。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。第三节预制桩施工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。预制桩叠浇预制时，桩与桩之间要做隔离层（可涂皂脚、废机油或黏土石灰膏等），以保证起吊时不互相黏结。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。钢筋混凝土预制桩的钢筋骨架的主筋连接宜采用对焊。制作完成的预制桩应在每根桩上标明编号及制作日期，如设计不埋设吊环，则应标明绑扎点位置。第三节预制桩施工桩的起吊、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。如果提前吊运，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，吊点位置如图2-3所示。预制桩堆放高度不超过4层，且应地面坚实、平整，垫长枕木，支承点在吊点位置，垫木应上下对齐。不同规格的桩应分别堆放，如图2-4所示。第三节预制桩施工（a）一点起吊（b）两点起吊（c）三点起吊图2-3预制桩吊点合理位置图图2-4预制桩的堆放预制桩沉桩最常用的预制桩沉桩方法为锤击沉桩法和静力压桩法。1、锤击沉桩法锤击沉桩法是利用锤击的方法把桩打入地下，因而又叫打入法，它是预制桩最常用的沉桩方法。（1）打桩设备打桩设备主要包括桩锤、桩架和动力装置三部分。①桩锤桩锤有落锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油锤、液压锤等类型。A.落锤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。落锤适用于普通黏性土和含砾石较多的土层中打桩。第三节预制桩施工预制桩沉桩B.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，动力为蒸汽。单动汽锤具有落距小，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，软管与汽阀连接处等缺点。C.双动汽锤双动汽锤的冲击部分为活塞，动力是蒸汽。双动汽锤的锤重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。它适用于打各种桩，并可以用于拔桩和水下打桩。D.柴油锤柴油锤以柴油为燃料。柴油锤打桩工效高、构造简单、某著名企业灵活、使用方便，不需沉重的辅助设备，也不需从外部供给能源；但它施工噪音大、油滴飞散、排出的废气污染环境，且不适用于在过硬或过软的土层中打桩。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。第三节预制桩施工预制桩沉桩E.液压锤液压锤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。液压锤噪音低、无油烟污染、能耗低，是理想的冲击式打桩设备；但它结构复杂、价格较高。②桩架桩架的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。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。多功能桩架的底座下装有铁轮，底盘在轨道上行走，如图2-5（a）所示。它的机动性和适应性很大，但机构庞大，组装拆迁比较麻烦。这种桩架可适用于各种预制桩和灌筑桩施工。履带式桩架以履带起重机为底盘，增加导杆和斜撑用以打桩，如图2-5（b）所示。其特点是某著名企业方便，比多功能桩架更灵活，可用于各种预制桩和灌筑桩施工。第三节预制桩施工预制桩沉桩第三节预制桩施工（a）多功能桩架（b）履带式桩架图2-5常用的桩架预制桩沉桩③动力装置动力装置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。（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。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某著名企业路线上，应作适当平整压实，并做适当坡度，保证场地排水良好。第三节预制桩施工预制桩沉桩③准备材料、机具，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、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。第三节预制桩施工预制桩沉桩⑤定打桩顺序打桩时，由于桩对土体的挤密作用，先打入的桩会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，从而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，防止筑物破坏，打桩前应根据桩的密集程度、桩的规格、长短及桩架某著名企业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自两侧向中间打、逐排打设、自中间向四、自中间向两侧打等几种，如图2-6所示。第三节预制桩施工（a）从两侧向中间打（b）逐排打设（c）自中央向四（d）自中央向两侧打图2-6打桩顺序预制桩沉桩⑤定打桩顺序当桩距大于或等于4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，桩架单方向某著名企业，打桩效率高。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”。⑥找平放线，定桩位，设标尺在沉桩现场或附近区域，应设置不少于2个的水准点，以作找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和每个桩位。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。垫木下为桩帽，桩帽由扁钢焊成，其内孔尺寸视桩截面而定。在打桩时，若要使桩顶打入土中一定深度，则需设置送桩。第三节预制桩施工预制桩沉桩（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，当所做的功相同时，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，且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，如砂土或黏性土也能较容过，所以打桩宜采用重锤低击。第三节预制桩施工预制桩沉桩（4）打桩注意事项①打桩属隐蔽工程，可为确保工程质量，分析处理打桩过程中的质量事故和为工程质量验收提供依据。②打桩时偏打。③桩顶衬垫弹性应适宜。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。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，动能不能使桩下沉，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。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。⑧若桩顶须打至桩架导杆低端以下或打入土中，均需送桩。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。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。第三节预制桩施工预制桩沉桩（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、硬塑的黏性土、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；桩端位于其他软土层时，以桩端设计标高控制为主，贯入度作参考。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。第三节预制桩施工预制桩沉桩（5）打桩质量要求与验收②平面位置或垂直度必须符合施工规范要求桩打入后，桩位的允应符合《建筑地基基础工程施工质量验收规范》的规定，如表2-3所示。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。打桩完毕基坑挖土时，应制定合理的挖土方案，以防挖土而引起桩的位移或倾斜。第三节预制桩施工项目允（mm）带有基础垂直于基础线100+0.01H沿基础线150+0.01H桩数为1～3根桩基中的桩100桩数为4～16根桩基中的桩1/2桩径或边长桩数大于16根桩基中的桩最外边的桩1/3桩径或边长中间桩1/2桩径或边长表2-3预制桩（钢桩）桩位的允（mm）预制桩沉桩（5）打桩质量要求与验收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，则应在每一根桩的桩顶打至场地标高，并进行中间验收；待全部桩打完，并开挖到设计标高后，再作全面验收。（6）接桩当桩的长度较大时，由于桩架高度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。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。第三节预制桩施工预制桩沉桩（6）接桩①焊接法连接如图2-7所示为焊接法接桩节点构造。②浆锚法浆锚法接桩是指可以采用硫磺胶泥或环氧树脂作为胶结剂的接桩工艺，其接桩速度快。③法兰连接在预制桩时，在桩的端部设置法兰，在接桩时用螺栓把它们连在一起，它主要用于混凝土管桩。这种方法施工简便，速度快；但法兰盘制作工艺复杂，用钢量大。第三节预制桩施工图2-7焊接接桩预制桩沉桩（7）打桩施工时对邻近建筑物的影响及预防措施打桩对境的影响，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，对有的建筑物和地下设施带来不良影响。总结我国多年来的施工经验，减少或预防沉桩对境的有害影响，可采用下述措施。①采用钻孔打桩工艺。②合理安排沉桩顺序。③控制沉桩速率。④挖防震沟。第三节预制桩施工预制桩沉桩（8）打桩中常见问题的分析和处理在实际打桩中，常会发生打坏、打歪、打不下等问题。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。下面介绍常遇到的几个问题。①桩顶、桩身被打坏桩顶、桩身被打坏一般是桩顶四角被打坏，或者顶面被打碎；有的甚至将桩头钢筋网部分的混凝土全部打碎，导致钢筋网都露在外面；有的是将桩身混凝土打碎脱落，甚至桩身断折。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，都容打歪。③打不下在市区打桩，如初入土1～2m就打不下去，贯入度突然变小，桩锤严重回弹，则可能遇上旧的灰土或混凝土基础等障碍物，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。④一桩打下，邻桩上升第三节预制桩施工预制桩沉桩2、静力压桩法打桩机打桩施工噪音大，特别某省市人口密集地区打桩，影响居民休息，为了减少噪音，可采用静力压桩法。静力压桩法是在软弱土层中，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。施工时无噪音、无振动，无污染，对境的干扰小，适用于软土地某省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。静力压桩机的构造和组成如图2-8所示。第三节预制桩施工1—活动压梁；2—油压表；3—桩帽；4—上段桩；5—加重物；6—底盘；7—轨道；8—上段接桩锚筋；9—下段接桩锚筋孔；10—导笼口；11—操作平台；12—卷扬机；13—加压钢丝绳滑轮组；14—桩架导向笼图2-8静力压桩机的构造灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。按照成孔方法不同，灌注桩可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和人工挖孔灌注桩等。沉管灌注桩施工沉管灌注桩又叫套管成孔灌注桩，是目前采用较为广泛的一种灌注桩。它是利用锤击打桩法或振动打桩法将带有钢筋混凝土桩尖（见图2-9）或活瓣桩尖（见图2-10）的钢管沉入土中，造成桩孔，然后放入钢筋笼、灌注混凝土，最后拔出钢管，形成所需的灌注桩，如图2-9所示。第四节灌注桩施工（a）就位（b）沉管（c）灌注混凝土（d）下钢筋笼（e）拔管成桩图2-9沉管灌注桩施工过程1—桩管；2—锁轴；3—活瓣图2-10活瓣桩尖锤击沉管灌注桩施工锤击沉管灌注桩的机械设备由桩管、桩锤、桩架、卷扬机滑轮组、行走机构组成。锤击沉管桩适用于一般黏性土、淤泥质土、砂土和人工填土地基，但不能在密实的砂砾石、漂石层中使用。它的施工程序一般为定位埋设混凝土预制桩尖→桩机就位→锤击沉管→灌注混凝土→边拔管、边锤击、边继续灌注混凝土（中间插入吊放钢筋笼）→成桩。为了提高桩的质量和承载能力，常采用复打扩大灌注桩，即复打法。复打法有全复打、半复打和局部复打之分。复打法是在第一次单打将混凝土灌注到桩顶设计标高后，清除桩管外壁上污泥和孔面上的浮土，立即在原桩位上再次安放桩尖，进行第二次沉管，使第一次未凝固的混凝土向四密实，将桩径扩大，然后第二次灌注混凝土成桩。第四节灌注桩施工振动沉管灌注桩施工振动沉管设备如图2-11所示。振动灌注桩可采用单打法、反插法或复打法施工。单打法是一般正常的沉管方法，它是将桩管沉入到设计要求的深度后，边灌混凝土边拔管，最后成桩。反插法是在拔管过程中边振边拔，每次拔管0.5～1.0m，再向下反插0.3～0.5m，如此反复并保持振动，直至桩管全部拔出。复打法是在单打法施工完拔出桩管后，立即在原桩位再放置第二个桩尖，再第二次下沉桩管，将原桩位未凝结的混凝土向四挤压，扩大桩径，然后再第二次灌混凝土和拔管。第四节灌注桩施工1—振动器；2—漏斗；3—桩管；4—混凝土吊斗；5—枕木；6—机架；7—架底；8—卷扬机图2-11振动沉管设备示意图沉管灌注桩施工中常见问题的分析与处理沉管灌注桩施工时断桩、缩颈桩、桩尖进水或进泥砂、吊脚桩等问题，施工中应加强检查并及时处理。（1）断桩：断桩的裂缝为水平或略带倾斜，一般都贯通整个截面，常常出现于地面以下1～3m软硬土层交接处。（2）缩颈桩：缩颈桩又称瓶颈桩，是指部分桩径缩小、桩截面积不符合设计要求。（3）桩尖进水、进泥砂：桩尖进水、进泥砂常见于地下水位高、含水量大的淤泥和粉砂土层，这是由于桩管与桩尖接合处的垫层不紧密或桩尖被打破所致。（4）吊脚桩：吊脚桩即桩底部的混凝土隔空，或混凝土中混进了泥砂而形成松软层。第四节灌注桩施工钻孔灌注桩施工钻孔灌注桩是先成孔，然后吊放钢筋笼，再灌注混凝土而成的桩。依据地质条件不同，钻孔灌注桩施工可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。干作业成孔多采用螺旋钻机成孔。螺旋钻机是利用动力旋转钻杆，使钻头的螺旋叶片旋转削土，土块沿螺旋叶片上升排出孔外，如图2-12所示。第四节灌注桩施工图2-12步履式螺旋钻机钻孔灌注桩施工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。其施工工艺要点如下。（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。（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。施工中应经常测定泥浆密度，并定期测定黏度、含砂率和胶体率。第四节灌注桩施工钻孔灌注桩施工2、泥浆护壁成孔灌注桩施工（4）成孔国内灌注桩施工中最常用的成孔方法是回转钻机成孔。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。回转钻机成孔按排渣方式不同，可分为正循环回转钻机成孔和反循环回转钻机成孔两种。正循环回转钻机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入泥浆池，经沉淀处理返回循环池，如图2-13（a）所示。反循环回转钻机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，如图2-13（b）所示。除回转钻机成孔外，常用的成孔方法还有潜水钻机成孔和冲击钻机成孔等。第四节灌注桩施工钻孔灌注桩施工2、泥浆护壁成孔灌注桩施工（4）成孔第四节灌注桩施工（a）正循环（b）反循环1—钻头；2—泥浆循环方向；3—沉淀池；4—泥浆池；5—泥浆泵；6—砂石泵；7—水龙头；8—钻杆；9—钻机回转装置图2-13回转钻机成孔工艺原理图钻孔灌注桩施工2、泥浆护壁成孔灌注桩施工（4）成孔潜水钻机是一种旋转式钻孔机械，其动力、变速机构和钻头连在一起，加以密封，可以下放至孔中的地下水以下进行切削土层成孔，如图2-14所示。潜水钻机同样使用泥浆护擘成孔，其他施工过程均与回转钻机成孔相似。冲击钻机成孔是将冲锤式钻头提升到一定高度后，以自由落下的冲击力来破碎岩层，然后用掏渣筒排出碎渣成孔，如图2-15所示。第四节灌注桩施工钻孔灌注桩施工2、泥浆护壁成孔灌注桩施工（4）成孔第四节灌注桩施工1—钻头；2—潜水钻机；3—电缆；4—护筒； 1—副滑轮；2—主滑轮；3—主杆；4—前拉索；5—水管；6—滚轮（支点）；7—钻杆；5—后拉索；