1、第二节 混凝土、钢筋混凝土灌注桩施工 灌注桩：直接在桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋笼并灌注混凝土而成。适用性（优点）：适应各种地层，无需接桩，施工时无振动、无挤土、噪音小，宜在建筑物密集地区使用。缺点：操作要求严格，施工后需较长的养护期方可承受荷载，成孔时有大量土渣或泥浆排出。分类：根据成孔工艺不同，干作业成孔 泥浆护壁成孔 套管成孔 爆扩成孔 人工挖孔等。灌注桩施工工艺近年来发展很快，还出现夯扩沉管灌注桩、钻孔压浆成桩等一些新工艺 一、泥浆护壁成孔灌注桩一、泥浆护壁成孔灌注桩 泥浆护壁成孔是用泥浆保护孔壁并排出土渣而成孔。适用性：地下水位以下的粘性土、粉土、砂土、填土、碎(砾)石土及风化
2、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，冲孔灌注桩除适应上述地质情况外，还能穿透旧基础、大孤石等障碍物，但在岩溶发育地区应慎重使用。泥浆护壁成孔灌注泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺桩施工工艺 埋设护筒 护筒是保证钻机沿着桩位垂直方向顺利钻孔的辅助工具，其保护孔口和提高桩孔内的泥浆水头，防止塌孔的作用。泥浆制备 护壁泥浆是由高塑性粘土或膨润土和水拌合的混合物，还可在其中掺入其他掺合剂，如加重剂、分散剂、增粘剂及堵漏剂等。泥浆的作用是：护壁、携渣、冷却、润滑，其中以护壁作用最为主要。baac a)冲击钻成孔是利用卷扬机悬吊冲击锤连续上下冲的冲击力，将硬质土层或岩层破碎成孔，部分碎渣
3、和泥浆挤入孔壁，大部分用掏渣筒掏出。孔口设护筒（见前图）冲孔机就位，冲锤对准护筒中心，低锤密击 加块石与粘土泥浆护壁 孔深达护筒下34m后，加快速度，正常冲击。随时测定和控制泥浆比重。每冲击34m，掏渣一次。优点：冲击钻成孔设备简单、操作方便，适用于有孤石的砂卵石层、坚实土层、岩层等成孔，对流砂层亦能克服。所成孔壁较坚实、稳定、坍孔少，缺点：但掏泥渣较费工时，不能连续作业，成孔速度较慢。另外，现场泥渣堆积，文明施工较差。图3-37冲击钻钻头 （a）800十字钻头；（b）920三翼钻头 桩定位，图中的孔为超前钻的孔冲孔桩开始施工冲击成孔n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
4、筋笼下不去 b)冲抓锥成孔是用卷扬机悬吊冲抓锥，钻头内有压重铁块及活动抓片，下落时抓片张开，钻头下落冲入土中，然后提升钻头，抓头闭合抓土，提升至地面卸土，如此循环作业直至形成所需桩孔。其成孔直径为450600mm，成孔深度为510m。优点：该设备简单、操作方便，适于一般较松散粘土、粉质粘土、砂卵石层及其他软质土层成孔，所成孔壁完整，能连续作业，生产效率高。图3-38冲抓锥斗(a)抓土；(b)提土1-抓片；2-连杆；3-压重；4-滑轮组冲抓锥汶川灾后重建大桥n 潜水电钻成孔是利用潜水电钻机构中密封的电动机、变速机构，直接带动钻头在泥浆中旋转削土，同时用泥浆泵压送高压泥浆(或用水泵压送清水)从钻头
5、底端射出与切碎的土颗粒混合，然后不断由孔底向孔口溢出，或用砂石泵或空气吸泥机采用反循环方式排泥渣，如此连续钻进、排泥渣，直至形成所需深度的桩孔。n 潜水钻机成孔直径5001500mm，深2030m，最深可达50m，适于地下水位较高的软硬土层、淤泥、粉质粘土、砂土、砂夹卵石及风化页岩层中使用。潜水钻机 安放钢筋笼 灌注桩钢筋冷挤压连接灌注桩钢筋冷挤压连接n焊吊筋，防止浇筑砼时钢筋笼上浮 浇注水下混凝土 水下混凝土的浇注，必须在与周围环境水隔离的条件下进行。水下混凝土浇筑的方法很多。最常用的是导管法。导管法采用的主要机具有：导管、漏斗和储料斗、隔水塞。n提升导管，下料，排出泥浆破桩头（截桩头）破桩
6、头（截桩头）堆载试验堆载试验锚桩静压试验锚桩静压试验桩头混凝土取样二、套管成孔灌注桩 套管成孔灌注桩是利用锤击打桩法或振动沉桩法，将带有钢筋混凝土桩靴（又叫桩尖）或带有活瓣式桩靴（左图）的钢套管沉入土中，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骨架。利用锤击沉桩设备沉管、拔管时，称为锤击沉管灌注桩；利用激振器的振动沉管、拔管时，称为振动沉管灌注桩。活瓣桩尖活瓣桩尖1桩管；2锁轴；3活瓣 沉管灌注桩施工过程沉管灌注桩施工过程a）就位；b）沉套管；c）初灌混凝土；d）放置钢筋笼、灌注混凝土；e）拔管成桩 钢筋混凝土桩靴 锤击沉管 a.锤击灌注桩施工时，用桩架吊起钢套管，
7、关闭活瓣或对准预先设在桩位处的预制混凝土桩靴，套入桩靴。b.套管与桩靴连接处要垫以麻、草绳，以防止地下水渗入管内。c.缓缓放下套管，压进土中。d.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。e.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 f.检查管内有无泥浆或水进入，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。n 以上是单打灌注桩的施工。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
8、的桩，作为补救措施也可采用复打法。n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。n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或套入桩靴，对准桩位，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
9、土中 n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。n单振法施工时，在桩管灌满混凝土后，开动振动器，先振动510s，再开始拔管。应边振边拔，每拔0.51m，停拔510s，但保持振动，如此反复，直至桩管全部拔出。n复振法施工适用于饱和粘土层。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。n反插法施工是在桩管灌满混凝土后，先振动再开始拔管，每次拔管高度0.51.0m，反插深度0.30.5m，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1.01.5 m以上，拔管速度应小
10、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。沉管灌注桩设备沉管灌注桩设备 1滑轮组；2振动器；3漏斗；4桩管；5吊斗；6枕木；7机架；8拉索；9架底；10卷扬机 沉管灌注桩沉管灌注桩n 套管成孔灌注桩施工时常发生断桩、缩颈桩、吊脚桩、夹泥桩、桩尖进水进泥等问题。n （1）断桩n 断桩是指桩身裂缝呈水平状或略有倾斜且贯通全截面，常见于地面以下13m不同软硬土层交接处。产生断桩的主要原因是桩距过小，桩身混凝土终凝不久（强度低），邻桩沉管时使土体隆起和挤压，产生横向水平力和竖向拉力使混凝土桩身断裂。避免断桩的措施是：布桩不宜过密，桩
11、间距以不小于3.5d为宜；当桩身混凝土强度较低时，可采用跳打法施工；合理制定打桩顺序和桩架行走路线以减少振动的影响。n (2)缩颈桩n 缩颈亦称瓶颈，指桩身局部直径小于设计直径。缩颈常出现在饱和淤泥质土中。产生的主要原因是在含水量高的粘性土中沉管时，土体受到强烈扰动挤压，产生很高的孔隙水压力，桩管拔出后，超孔隙水压力作用在所浇筑的混凝土桩身上，使桩身局部直径缩小；或桩间距过小，邻近桩沉管施工时挤压土体使所浇混凝土桩身缩颈；或施工过程中拔管速度过快，管内形成真空吸力，且管内混凝土量少、和易性差，使混凝土扩散性差，导致缩颈。施工过程应经常观测管内混凝土的下落情况，严格控制拔管速度，采取“慢拔密振”
12、或“慢拔密击”的方法，在可能产生缩颈的土层施工时，采用反插法可避免缩颈。当出现缩颈时可用复打法进行处理。n (3)吊脚桩n吊脚桩是指桩底部的混凝土隔空，或混入泥砂在桩底部形成松软层。产生吊脚桩的主要原因是预制桩尖强度不足，在沉管时破损，被挤入桩管内，拔管时振动冲击未能将桩尖压出，拔管至一定高度时，桩尖才落下，但又被硬土层卡住，未落到孔底而形成吊脚桩；振动沉管时，桩管入土较深并进入低压缩性土层，灌完混凝土开始拔管时，活瓣桩尖被周围土包围而不张开，拔至一定高度时才张开，而此时孔底部已被孔壁回落土充填而形成吊脚桩。避免出现吊脚桩的措施是：严格检查预制桩尖的强度和规格。沉管时可用吊砣检查桩尖是否进入桩
13、管或活瓣是否张开。如已发现吊脚现象，应将桩管拔出，桩孔回填后重新沉入桩管。n（4）桩尖进水进泥砂n在含水量大的淤泥、粉砂土层中沉入桩管时，往往有水或泥砂进入桩管内，这是由于活瓣桩尖合拢后有较大的间隙，或预制桩尖与桩管接触不严密，或桩尖打坏所致。预防措施是，对缝隙较大的活瓣桩尖应及时修复或更换；预制桩尖的尺寸和配筋均应符合设计要求，混凝土强度等级不得低于C30，在桩尖与桩管接触处缠绕麻绳或垫衬，使二者接触处封严。当发现桩尖进水或泥砂时，可将桩管拔出，修复桩尖缝隙，用砂回填桩孔后再重新沉管。当地下水量大时，桩管沉至接近地下水位时，可灌注0.051.0m3封底混凝土，将桩管底部的缝隙用混凝土封住，灌
14、1m高的混凝土后，再继续沉管。（3）套管成孔灌注桩常遇问题和处理方法na 颈缩颈缩颈缩颈缩：指桩身的局部直径小于设计要求的现象。原因原因：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颈缩。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，也会形成颈缩。处理方法处理方法：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5070mm。拔管时应采用复打法，并严格控制拔管的速度。nb断桩断桩 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。原因原因：桩距离太近，相邻桩施工时混
15、凝土还未具备足够的强度，已形成的桩受挤压而断裂。处理方法处理方法：施工时，控制中心距离不小于4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。nc吊脚桩吊脚桩 吊脚桩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，使得混凝土下落，造成桩脚不密实，形成松软层。处理方法处理方法：为防止活瓣不张开，开始拔管时，可采用密张慢拔的方法，对桩脚底部进行局部翻插几次，然后再
16、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。nd混凝土灌注过量混凝土灌注过量 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。三、人工挖孔灌注桩三、人工挖孔灌注桩n施工机具施工机具 垂直运输工具：单轨电动葫芦配提升金属架与轨道，活底提土吊桶。排水机具：潜水泵。通风设备：鼓风机和送风管。挖掘工具：镐、
17、锹、土筐等。此外，还有井内外照明，电铃等设备 n施工工艺施工工艺 按设计图纸放线、定桩位。开挖。支护模板 在模板顶放置操作平台。浇筑护壁混凝土。拆除模板继续下一段的施工。安放钢筋。排除孔底积水。n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8002000mm，国内已施工的最大直径为3500mm。n 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1.32.5倍，最大扩底直径可达4500mm。n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68mm、长1m的直钢筋，插
18、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。人工挖孔桩；基坑护坡部分用沙包；人工挖孔桩的护壁模板为钢模板，分为四人工挖孔桩；基坑护坡部分用沙包；人工挖孔桩的护壁模板为钢模板，分为四块块监理下桩底检查监理下桩底检查业主会同设计院验桩持力层业主会同设计院验桩持力层桩底持力层岩样桩底持力层岩样设计院与甲方、监理验桩，确定终孔设计院与甲方、监理验桩，确定终孔钢筋绑扎完毕，超声波安装完毕钢筋绑扎完毕，超声波安装完毕砼浇筑砼浇筑桩基检测开展超声波检测桩基检测开展超声波检测浇筑完成后的桩浇筑完成后的桩n超声波检测，小桩预埋三根管，超声波检测，小桩预埋三根管，
19、大桩四根管，小桩须检测两次，大桩四根管，小桩须检测两次，图为第一次检测，可以检测到图为第一次检测，可以检测到两个断面两个断面n低应变检测是桩基检测的一部分钻孔抽出来的芯样，芯样比较完整，密实性较好，桩底与岩石粘结钻孔抽出来的芯样，芯样比较完整，密实性较好，桩底与岩石粘结较好，属一类桩较好，属一类桩哈尔滨一工地2工人挖灌注桩被埋 不少工人围在出事桩口等待工友的消息不少工人围在出事桩口等待工友的消息.五、干作业成孔灌注桩五、干作业成孔灌注桩 干作业螺旋钻孔灌注桩是用螺旋钻机在桩位处钻孔，然后在孔中放入钢筋笼，再浇筑混凝土成桩。干作业螺旋钻成孔适用于地下水位以上的填土层、粘性土层、粉土层和粒径不大的
20、砾砂层。操作时要求钻杆垂直，钻孔过程中如发现钻杆摇晃或难钻进时，可能是遇到石块等异物，应立即停机检查。钻进速度应根据电流值变化及时调整。在钻进过程中，应随时清理孔口积土，遇到塌孔、缩孔等异常情况，应及时研究解决。适用于地下水位较低、在成孔深度内无地下水的土质，勿需护壁可直接取土成孔。按成孔方法可分为长螺旋钻孔灌注桩和短螺旋钻孔灌注桩，亦有用洛阳铲成孔的。n长螺旋钻成孔的施工方法是用长螺旋钻孔机的螺旋钻头，在桩位处就地切削土层，被切土块钻屑随钻头旋转，沿着带有长螺旋叶片的钻杆上升，输送到出土器后自动排出孔外，然后装卸到小型机动翻斗车（或手推车）中运走。其成孔工艺可以实现全部机械化。n长螺旋钻成孔
21、速度的快慢主要取决于输土是否通畅，而钻具转速的高低对土块钻屑输送的快慢和输土消耗功率的大小都有较大影响，因此合理选择钻进速度是成孔工艺的一大要点。n国产长螺旋钻孔机的桩孔直径为300800mm，成孔深度在26m以下。n当钻孔到预定钻深后，必须在原深处进行空转清土，然后停止转动，提起钻杆。应注意在空转清土时不得加深钻进；提钻时不得回转钻杆。n短螺旋钻成孔的施工方法是用短螺旋钻孔机的螺旋钻头，在桩位处就地切削土层，使被切土块屑随钻头旋转，沿着带有数量不多的螺旋叶片的钻杆上升，积聚在短螺旋叶片上，形成“土桩”，此后靠提钻、反转、甩土，将钻屑散落在孔周。n一般每钻进0.5l.0m就要提钻甩土一次。一般
22、为正转钻进，反转甩土，反转转速为正转转速的若干倍。短螺旋钻成孔因升降钻具等辅助作业间长，其钻进效率不如长螺旋钻机高。但短螺旋钻孔省去了长孔段输送土块钻屑的功率消耗，其回转阻力矩小。n国产短螺旋钻孔 机的桩孔最大直径可达828mm，最大成孔深度可达70m(此时桩孔直径为1500mm)n成孔后浇筑混凝土前吊放钢筋笼，吊放时要缓慢并保持竖直，防止放偏和刮土下落，放到预定深度时将钢筋笼上端妥善固定。n灌注混凝土宜用机动小车或混凝土泵车，应防止压坏桩孔。混凝土坍落度一般为80100mm，强度等级不小于C15，为保证其和易性及坍落度，应注意调整砂率，掺减水剂和粉煤灰等掺和料。六、桩基验收n验收内容 验收桩基工程，应该验收是否符合设计要求和施工质量验收规范的规定，在验收前，不得切去混凝土预制桩和灌注桩。工程桩应该进行承载力检验。桩身质量应该进行检验。n验收时应该提交下列资料 工程勘察报告、桩基施工图、图纸会审纪要、设计变更及材料代用通知单等 桩位测量放线图，包括工程桩位线复核验证单；制作桩的材料试验记录、成桩质量检查报告；单桩承载力检查报告；基坑挖至设计标高的基础竣工平面图及桩顶标高图其它钻孔机械机械洛阳铲锅锥提土、卸土
