第一节 概述 [目的要求]
了解: 桩基础的工作特点
熟悉：高承台桩基础、低承台桩基础的概念。
掌握：端承桩、摩擦桩的概念。预制桩、灌筑桩的概念。 [讲授重点]端承桩、摩擦桩的概念。预制桩、灌筑桩的概念。 [讲授难点]端承桩、摩擦桩的概念，灌筑桩的概念。 [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（教材P56图2—1）所示。
高承台桩基础 低承台桩基础
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2-1 1、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1100 mm。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?
第二节 预制桩施工 [目的要求]
了解: 钢筋混凝土管桩的构造，常用的桩架形式，打桩注意事项，打桩中常见问题的分析和处理方法，静力压桩方法，
熟悉： 钢筋混凝土实心方桩运输和堆放，各种类型的桩锤，打桩施工时对临近建筑物的影响及预防措施，
掌握：钢筋混凝土实心方桩构造及施工要点，打桩顺序，打桩方法，打桩质量要求与验收，接桩方法与要求
[讲授重点] 钢筋混凝土实心方桩构造及施工要点，打桩顺序，打桩方法，打桩质量要求与验收。
[讲授难点] 接桩方法与要求。 [讲授内容]
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。图2-2。
图2—2混凝土预制桩
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(图2—3)。
图2—3 重叠法间隔施工
1—侧模板；2—隔离剂或隔离层；3—卡具；
Ⅰ—第一批浇筑桩；Ⅱ—第二批浇筑桩；Ⅲ—第三批浇筑桩；
桩的主筋上端以伸至最上一层钢筋网之下为宜，并应连成“ ┏─┓ ”形，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500 mm 。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0.25 mm；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。
图2—4 桩的吊点位置
（a）（d）一点起吊；（b）两点起吊；（c）三点起吊； （e）、（f）管桩一点及两点起吊
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。
（一）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。
图2—5 落锤 图2—6单动汽锤 图2—7 双动汽锤 1—活塞；2—汽缸；3—锤砧；4—桩；5—出汽口；6—进汽口；7—壳体； 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图2—8。
图2—8柴油锤类型示意图
（a）杆式柴油锤（b）筒式柴油锤 1—活塞；2—汽缸
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。 （二）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应入下： 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。
图2—13 桩帽图 2—14送桩器 （三）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”。 （四）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。其施工记录表格形式见表2—1。 表2—1 混凝土预制桩施工记录
施工单位： 工程名
称： 施工班组： 桩规格及长度： 桩锤类型及冲击部分重量： 自然地面标高： 桩帽重
量： 桩顶设计标高 ： 工程负责人： 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。 （五）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。 (六)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。
（七）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。 （八）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。 三、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100一50 Hz，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75 dB(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1 m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。 [思考题]
1．对于两个吊点以上的桩，现场预制时，为什么要根据打桩顺序来确定桩尖的朝向？
2、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 ，上层桩必须在下层桩的混凝土达到设计强度等级的 以后，方可进行浇筑。
A——二层 B——四层 C——六层 D——30% E——50% F——70%
3、预制桩的混凝土浇筑工作应由 连续浇筑，严禁中断，制作完成后，应洒水养护不少于7天。
A——由桩尖向桩顶 B——由桩顶向桩尖 4、打桩机主要由哪几部分组成？ 5、桩锤和桩架的作用是什么? 6、桩锤的类型有哪几种？ 7、桩架的类型有哪几种？
8、常用的锤击沉桩机有哪几种？试述它们的优缺点。 9、钢筋混凝土预制桩的打桩顺序一般有哪几种？ 10、打桩前，为什么要进行打桩试验？ 11、打桩时为什么要设置送桩？
12、打桩时，为什么采用“重锤低击”而不采用“轻锤高击”？ 13、打桩质量评定包括哪两个方面？
14、预制打入桩垂直度偏差应控制在 以内。入土深度控制对摩擦桩应以 为主，以 作为参考，端承桩应以 为主。 15、桩基础工程验收时应提交哪些资料？ 16、接桩的方法有几种?各适用于什么情况?
17．为了减少打桩对临近建筑物影响，可采取哪些措施？
第三节 混凝土灌注桩施工 [目的要求]
了解: 钻孔机械设备, 干作业成孔灌注桩施工工艺, 泥浆制备方法，泥浆护壁成孔灌注桩施工常见工程质量事故及处理方法，挖孔灌注桩施工工艺。
熟悉：护筒的作用及要求，水下浇筑混凝土方法，沉管桩施工中常见问题的分析与处理。
掌握：沉管灌注桩施工工艺。
[讲授重点] 沉管灌注桩施工工艺。
[讲授难点] 沉管灌注桩施工工艺。泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺。 [讲授内容]
一、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2．5 m，钻进深度可达50—100 m，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5 000 kN。
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0．5 m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—200 mm，顶面高出地面0．4～0.6 m，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1 m，在砂土中不宜小于1．5 m。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1 m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50 mm，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—1．3 g／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1．3～1．5 g／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10 mm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1 000 mm，钻孔深度不宜超过40 m。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、1 000mm、1 200mm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500～3 000kg。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—0．6 m，直至开孔深度达护筒底以下3—4 m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0．5～1．0 m，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，如图2—19b（教材P75），如此循环抓孔。该法成孔直径为450—600 mm，成孔深度10 m左右，适用于有坚硬夹杂物的粘
土、砂卵石土和碎石类土。
（5)清孔。当钻孔达到设计要求深度并经检查合格后，应立即进行清孔，目的是清除孔底沉渣以减少桩基的沉降量，提高承载能力，确保桩基质量。清孔方法有真空吸泥渣法、射水抽渣法、换浆法和掏渣法。 空气吸泥机或抓斗用于土质较好，不易塌孔的碎石类±，风化岩等硬土中清孔。因孔底沉渣颗粒大，采用空气吸泥机或抓斗可将颗粒较大的沉渣吸出或抓出。 射水法是在孔口接清孔导管，分段联接后吊入孔内．清孔靠抽水机和空气压缩机进行。空气压缩机使导管内压力达0．6一0.7MPa，在导管内形成强大中气流，同时向孔内注入清水，使孔底的泥渣、杂物被喷翻、搅动，随高压气流上涌，从喷嘴喷出．这样可将孔底沉渣清出，直到孔口喷出清水为止。清孔后，泥浆容重为1：1左右为清孔合格。该法可用于原土造浆的粘土以及制浆的碎石类土和风化岩土层中清孔。
换浆法又叫置换法，是用新搅拌的泥浆置换孔底泥浆，即用泥浆循环方法清孔。清孔后泥浆容重应控制在1．15—1.25之间，泥浆取样均应选在距孔底0．2一0．5m处，置换法适用于在孔壁土质较差的软土、砂土以及粘土中清孔。 清孔应达到如下标准才算合格：一是对孔内排出或抽出的泥浆，用手摸捻应无粗粒感觉，孔底500mm以内的泥浆密度小于1．25g／cm3(原土造浆的孔则应小于1．1g／cm3)；二是在浇筑混凝土前，孔底沉渣允许厚度符合标准规定，即端承桩≤50mm，摩擦端承桩、端承摩擦桩≤100mm，摩擦桩≤300mm。
(6)吊放钢筋笼。清孔后应立即安放钢筋笼、浇混凝土。钢筋笼一般都在工地制作，制作时要求主筋环向均匀布置，箍筋直径及间距、主筋保护层、加劲箍的间距等均应符合设计要求。分段制作的钢筋笼，其接头采用焊接且应符合施工及验收规范的规定。钢筋笼主筋净距必须大于3倍的骨料粒径，加劲箍宜设在主筋外侧，钢筋保护层厚度不应小于35mm(水下混凝土不得小于50 mm)。可在主筋外侧安设钢筋定位器，以确保保护层厚度。为了防止钢筋笼变形，可 在钢筋笼上每隔2m设置一道加强箍，并在钢筋笼内每隔3 —4m装一个可拆卸的十字形临时加劲架，在吊放入孔后拆 除。吊放钢筋笼时应保持垂直、缓缓放人，防止碰撞孔壁。
若造成塌孔或安放钢筋笼时间太长，应进行二次清孔后再浇筑混凝土。 (7)水下浇筑混凝土。泥浆护壁成孔灌注桩的水下混凝土浇筑常用导管法，混凝土强度等级不低于C20，坍落度为18～22cm。其浇筑方法如图2—21所示，所用设备有金 属导管、承料漏斗和提升机具等。
图2—21水下灌筑混凝土
1—上料斗；2—储料斗；3—滑道；4—卷扬机；5—漏斗；6—导管；7—护筒；8—隔水栓；
导管一般用无缝钢管制作，直径为200—300 mm，每节长度为2—3m，最下一节为脚管，长度不小于4m，各节管用法兰盘和螺栓连接。承料漏斗利用法兰盘安装在导管顶端，其容积应大于保证管内混凝土所必须保持的高度和开始浇筑时导管埋置深度所要求的混凝土的体积。
隔水栓(球塞)用来隔开混凝土与泥浆(或水)，可用木球或混凝土圆柱塞等，其直径宜比导管内径小20—25mm。用3~5 mm厚的橡胶圈密封，其直径宜比导管内径大5—6mm。
导管使用前应试拼装、过球和进行封闭水压试验，试验压力为0．6一1．0MPa，不漏水者方可使用。浇筑时，用提升机具将承料漏斗和导管悬吊起来后，沉至孔底，往导管中放隔水栓，隔水栓用绳子或铁丝吊挂，然后向导管内灌一定数量的混凝土，并使其下口距地基面约300 mm，立即迅速剪断吊绳(水深在10m以内可用此法)、或让球塞下滑至管的中部或接近底部再剪断吊绳，使混凝土靠自重推动球塞下落，冲向基底，并向四周扩散，球塞被推出管后，混凝土则在导管下部包围住导管，形成混凝土堆，这时可把导管再下降至基底100～200mm处，使导管下部能有更多的部分埋入首批浇筑的混凝土中。然后不断地将混凝土通过承料漏斗浇入导管内，管外混凝土面不断被挤压上升。随着管外混凝土面的上升，相应地逐渐提升导管。导管应缓缓提升，每次200mm左右，严防提升过度，务必保证导管下端埋人混凝土中的深度不少于规定的最小埋置深度；一般情况下，在泥浆中浇混凝土时，导管最小埋置深度不能小于1m，适宜的埋置深度为2～4m，但也不宜过深，以免混凝土的流动阻力太大，易造成堵管。混凝土浇筑过程应连续进行，不得中断。混凝土浇筑的最终标高应比设计标高高出0．5 m。 （8）常见工程质量事故及处理方法
泥浆护壁成孔灌注桩施工时常易发生孔壁坍塌，斜孔、孔底隔层、夹泥、流砂等工程问题，水下混凝土浇筑属隐弊工程，—旦发生质量事故难以观察和补救，所以应严格遵守操作 规程，在有经验的工程技术人员指导下认真施工，并做好隐弊工程记录，以确保工程质量。 ①孔壁坍塌
指成孔过程中孔壁土层不同程度坍落。主要原因是提升下落冲击锤、掏渣筒或钢筋骨架 时碰撞护筒及孔壁；护筒周围未用粘土紧密填实，孔内泥浆液面下降，孔内水压降低等造成塌孔，塌孔处理方法：一是在孔壁坍塌段用石子粘土投入，重新开钻，并调整泥浆容重和液 面高度；二是使用冲孔机时，填入混合料后低锤密击，使孔壁坚固后，再正常冲击。 ②偏孔
指成孔过程中出现孔位偏移或孔身倾斜。偏孔的主要原固是桩架不稳固，导杆不垂直或土层软硬不均。对于冲孔成孔，则可能是由于导向不严格或遇到探头石及基岩倾斜所引起的。处理方法为：将桩架重新安装牢固，使其平稳垂直：如孔的偏移过大；应填入石子粘土， 重新成孔；如有探头石，可用取岩钻将其除去或低锤密击将石击碎；如遇基岩倾斜，可以投入 毛石于低处，再开钻或密打。 ③孔底隔层
指孔底残留石渣过厚，孔脚涌进泥砂或塌壁泥土落底。造成孔底隔层的主要原因是清孔不彻底，清孔后泥浆浓度减少或浇筑混凝土、安放钢筋骨架时碰撞孔壁造成塌孔落土。主要 防止方法为；做好清孔工作，注意泥浆浓度及孔内水位变化，施工时注意保护孔壁。 ④夹泥或软弱夹层
指桩身混凝土混进泥土或形成浮浆泡沫软弱夹层。其形成的主要原因是浇筑混凝土时孔壁坍塌或导管口埋入混凝土高度太小，泥浆被喷翻，掺入混凝土中。防治措施是经常注意混馄凝土表面标高变化，保持导管下口埋入混凝土表面标高变化，保持导管下口埋入混凝土下的高度，井应在钢筋笼下放孔内4小时内浇筑混凝土。 ⑤流砂
指成孔时发现大量流砂涌塞孔底。流 砂产生的原因是孔外水压力比孔内水压力大，孔壁土松散．流砂严重时可抛入碎砖 石、粘土，用锤冲入流砂层，防止流砂涌入。
二、沉管灌注桩施工 又叫套管成孔灌注桩
沉管灌注桩是目前采用较为广泛的一种灌注桩。依据使用桩锤和成桩工艺不同，分为锤击沉管灌注桩、振动沉管灌注桩、静压沉管灌注桩、振动冲击沉管灌注桩和沉管夯扩灌注桩等。这类灌注桩的施工工艺是：使用锤击式桩锤或振动式桩锤将带有桩尖的钢管沉人土中，造成桩孔，然后放人钢筋笼、浇筑混凝土，最后拔出钢管，形成所需的灌注桩，如图2—22所示。沉管桩对周围环境有噪音、振动、挤压等影响。
图2—22沉管灌注桩施工过程 (a)就位(b)沉管 (c)灌注混凝土 (d)下钢筋笼(e)拔管成桩 1—柱管；2—钢筋笼；3—桩尖 (一)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粘性土、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。
施工时，用桩架吊起钢桩管，对准埋好的预制钢筋混凝土桩尖（图2—23）。桩管与桩尖连接处要垫以麻袋、草绳，以防地下水渗入管内。缓缓放下桩管，套人桩尖压进土中，桩管上端扣上桩帽，检查桩管与桩锤是否在同一垂直线上，桩管垂直度偏差≤0．5％时即可锤击沉管。先用低锤轻击，观察无偏移后再正常施打，直至符合设计要求的沉桩标高，并检查管内有无泥浆或进水，即可浇筑混凝土。管内混凝土应尽量灌满，然后开始拔管。凡灌注配有不到孔底的钢筋笼的桩身混凝土时，第一次混凝土应先灌至笼底标高，然后放置钢筋笼，再灌混凝土至桩顶标高。第一次拔管高度应控制在能容纳第二次所需灌人的混凝土量为限，不宜拔得过高。在拔管过程中应用专用测锤或浮标检查混凝土面的下降情况。
图2—23 预制混凝土桩尖
拔管速度要均匀，对一般土层以1 m／min为宜，在软弱土层及软硬土层交界处宜控制在0．3 ～0.8m／min为宜。采用倒打拔管时，桩锤的冲击频率为：单动汽锤不得少于50次／min，自由落锤轻击不得少于40次／min。在管底未拔至桩顶设计标高之前，倒打和轻击不得中断。
锤击沉管桩混凝土强度等级不得低于C20，每立方米混凝土的水泥用量不宜
少于300Kg。混凝土坍落度在配钢筋时宜为80—100 mm，无筋时宜为60～80 mm。碎石粒径在配有钢筋时不大于25mm，无筋时不大于40mm。预制钢筋混凝土桩尖的强度等级不得低于C30。混凝土充盈系数(实际灌注混凝土体积与按设计桩身直径计算体积之比)不得小于1．0，成桩后的桩身 混凝土顶面标高应至少高出设计标高500 mm。
当桩较稀疏时(中心距大于3．5倍桩 径或2m)，可采用连打方法；当桩较密集 时(中心距小于等于3．5倍桩径或2 m)， 为防止断桩现象应采用跳跃施打的方法，中间空出的桩应待邻桩混凝土达到设计强度等级的 50％以上方可施打；对于土质较差的饱和淤泥质土，可采用控制时间的连打方法，即必须在邻桩混凝土终凝前，将影响范围内(中心距小于等于3．5倍桩径或2m)的桩全部施工完毕。 锤击沉管灌注桩适用于一般粘土、淤泥质土、砂土、人工填工等。
前面介绍的锤击沉管灌注桩的施工方法，一般称为“单打法”。而锤击沉管扩大灌注柱 的施工方法则称为“复打法”。 复打—般在下列情况下应用：
1．设计要求扩大桩的直径，增加桩的承载力，减少桩的数量，减少承台面积等。
2．施工中处理工程问题和质量事故。例如怀疑或发现有缩径、吊脚，夹泥等缺陷或持力层起伏不平，个别桩由于桩管长度所限达不到设计规定的进入持力层深度，以致使贯入度不符合要求，作为补救措施而采用复打法。复打法示意图如图2-23所示。
复打法是在第一次单打将混凝土浇筑到桩顶设计标高后，清除桩管外壁上污泥和孔周围地面上的浮土，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周挤压密实，将桩径扩大，然后第二次浇筑混凝土成桩。
复打施工时，桩管中心线应与初打(单打)中心线重合；第一次灌注的混凝土应接近自然地面标高；复打前应清除桩管外壁污泥；必须在第一次(单打)灌注混凝土初凝前，完成复打工作；复打以一次复打为宜；钢筋笼在第二次沉管后吊放。 复打法全复打、半复打和局部复打之分。如果缺陷在下半段，则第一次混凝土浇筑到半桩长，另加lm，开始复打。如果缺陷在上半段，则第一次浇筑混凝土到顶后，将桩管打入1/2桩长，再第二次灌注混凝土。对于饱和淤泥或淤泥质软土则宜采用全桩长复打法。
(二)振动、振动冲击沉管灌注桩施工
振动、振动冲击沉管灌注桩是利用振动桩锤(又称激振器)、振动冲击锤将桩管沉人土中，然后灌注混凝土而成。这两种灌注桩与锤击沉管灌注桩相比，更适合于稍密及中密的砂土地基施工。振动沉管灌注桩和振动冲击沉管桩的施工工艺完全相同，只是前者用振动锤沉桩，后者用振动带冲击的桩锤沉桩。图2—24是振动灌注桩设备示意图。
图2—24振动沉管设备示意图
1—滑轮组；2—激振器；3—漏斗；4—桩管；
5—前拉索；6—遮蓬；7—滚筒；8—枕木；9—架顶；10—架身顶段； 11—钢丝绳；12—架身中段；13—吊斗；14—架身下段；15—导向滑论； 16—后拉索；17—架底；18—卷扬机；19—架压滑论；20—活瓣桩尖；
施工时，先安好桩机，将桩管下端活瓣桩尖(图2—25)合起来，或埋好预制桩尖，对准桩位，徐徐放下桩管，压入土中，校正桩管垂直度，符合要求后开动激振器，同时在桩管上加压，桩管即能沉人土中。当桩管沉到设计标高，且最后30s的电流值、电压值符合设计要求后，停止振动，安放钢筋笼，并用吊斗将混凝土灌人桩管内，然后再开动激振器和卷扬机，拔出钢管，边振边拔，从而使桩的混凝土得到振实。
图2—25活瓣桩尖 1—桩管；2—锁轴； 3—活瓣。
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，它是将桩管沉人到设计要求的深度后，边灌混凝土边拔管，最后成桩。适用于含水量较小的土层，且宜采用预制桩尖。桩内灌满混凝土后，应先振动5—10 s，再开始拔管，边振边拔，每拔0．5～1．0m停拔振动5—10s，如此反复进行，直至桩管全部拔出。拔管速度在一般土层内宜为1．2～1．5m／min，用活瓣桩
尖时宜慢，预制桩尖可适当加快，在软弱土层中拔管速度宜为0．6～0．8m／min。
反插法是在拔管过程中边振边拔，每次拔管0．5～1．0 m，再向下反插0.3～0．5 m，如此反复并保持振动，直至桩管全部拔出。在桩尖处1．5 m范围内，宜多次反插以扩大桩的局部断面。穿过淤泥夹层时，应放慢拔管速度，并减少拔管高度和反插深度。在流 动性淤泥中不宜使用反插法。
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周土中挤压，扩大桩径，然后再第二次灌混凝土和拔管。采用全长复打的目的是提高桩的承载力。局部复打主要是为了处理沉桩过程中所出现的质量缺陷， 如发现或怀疑出现缩颈、断桩等缺陷，局部复打深度应超过断桩或缩颈区1m以上。复打必须在 第一次灌注的混凝土初凝之前完成。
(三)沉管桩施工中常见问题的分析与处理
沉管灌注桩施工时易发生断桩、缩颈、桩靴进水或进泥、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1～3 m软硬土层交接处。
断桩原因主要有：桩距过小，邻桩施打时土的挤压产生的水平推力和隆起上拔力的影响；软硬土层传递水平力不同，对桩产生剪应力；桩身混凝土终凝不久；强度弱，承受不了外力的影响。 避免断桩的措施如下：
(1)布桩应坚持少桩疏排的原则，桩与桩之间中心距不宜小于3．5倍桩径； (2)桩身混凝土强度较低时，尽量避免振动和外力的干扰，因此要合理确定打桩顺序和桩架行走路线；
(3)采用跳打法或控制时间法以减少对邻桩的影响。控制时间法指在邻桩混凝土初凝以前，必须把影响范围内的桩施工完毕。
断桩的检查与处理：在浅层(2～3m)发生断桩，可用重锤敲击桩头侧面，同时用脚踏在桩头上，如桩已断，会感到浮振；深处断桩目前常用动测或开挖的办法检查。断桩一经发现，应将断桩段拔出，将孔清理后，略增大面积或加上铁箍连接，再重新浇混凝土补做桩身。 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。
缩颈桩产生的原因是：拔管过快，管内混凝土存量过少，混凝土本身和易性差，出管扩散困难造成缩颈；在含水量大的粘性土中沉管时，土体受到强烈扰动和挤压，产生很高的孔隙水压力，拔管后，这种水压力便作用到新浇筑的混凝土桩上，使桩身发生不同程度的缩颈现象。
防治措施：在容易产生缩颈的土层中施工时，要严格控制拔管速度，采用“慢拔密击”；混凝土坍落度要符合要求且管内混凝土必须略高于地面，以保持足够的压力，使混凝土出管扩散正常。
施工时可设专人随时测定混凝土的下落情况，遇有缩颈现象，可采取复打处理。
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，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。处理办法：可将桩管拔出，修复改正桩靴缝隙或将桩管与预制桩尖接合处用草绳、麻袋垫紧后，用砂回填桩孔后重打；如果只受地下水的影响，则当桩管沉至接近地下水位时，用水泥砂浆灌人管内约0．5m作封底，并再灌1m高的混凝土，然后继续沉桩。若管内进水不多(小于200mm)时，可不作处理，只在灌第一槽混凝土时酌情减少用水量即可。 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。形成吊脚桩的原因是由于混凝土桩尖质量差，强度不足，沉管时被打坏而挤人桩管内，且拔管时冲击振动不够，桩尖未及时被混凝土压出或活瓣未及时张开。
为了防止出现吊脚桩，要严格检查混凝土桩尖的强度(应不小于C30)，以免桩尖被打坏而挤入管内。沉管时，用吊砣检查桩尖是否有缩人管内的现象。如果有，应及时拔出纠正并将桩孔填砂后重打。 三、挖孔灌注桩施工
人工挖孔灌注桩是指桩孔采用人工挖掘方法进行成孔，然后安放钢筋笼，浇筑混凝土而成的桩。人工挖孔灌注桩其结构上的特点是单桩的承载能力高，受力性能好，既能承受垂直荷载，又能承受水平荷载；人工挖孔灌注桩，具有机具设备简单，施工操作方便，占用施工场地小，无噪音，无振动，不污染环境，对周围建筑物影响小，施工质量可靠，可全面展开施工，工期缩短，造价低等优点，因此得到广泛应用。 适用范围
人工挖孔灌注桩适用于土质较好，地下水位较低的粘土、亚粘土及含少量砂卵石的粘土层等地质条件。可用于高层建筑、公用建筑、水工结构(如泵站、桥墩)作桩基，起支承、抗滑、挡土之用。对软土、流砂及地下水位较高，涌水量大的土层不宜采用。
(一)人工挖孔桩的施工机具
1．电动葫芦或手动卷扬机，提土桶及三脚支架。 2．潜水泵：用于抽出孔中积水。
3．鼓风机和输风管：用于向桩孔中强制送人新鲜空气。
4．镐、锹、土筐等挖土工具，若遇坚硬土层或岩石还应配风镐等。 5．照明灯、对讲机、电铃等。 (二)一般构造要求
桩直径—般为800~2000mm，最大直径可达3 500mm。桩埋置深度一般在20m左右，最大可达40m。底部采取不扩底和扩底两种方式，扩底直径1．3d~3．0d，最大扩底直径可达4 500mm。一般采用一柱一桩，如采用一柱两桩时，两桩中心距不应小于3d，两桩扩大头净距不小于1m（图2-26），上下设置不小于0.5m，桩底宜挖成锅底形，锅底中心比四周低200mm，根据试验，它比平底桩可提高承载力20%以上。桩底应支承在可靠的持力层上。支承桩大多采用构造配筋，配筋率0.4%为宜，配筋长度一般为1/2桩长，且不小于10m；用于作抗滑、锚固，挡土桩的配筋，按全长或2/3桩长配置，由计算确定。箍筋采用螺旋箍筋或封闭箍筋，不小于Φ8＠200mm ，在桩顶1.0m范围内间距加密一倍，以提高桩的抗
剪强度。当钢筋笼长度超过4.0m 时，为加强其刚度和整体性，可每隔2.0m设一道Φ16~20mm焊接加强筋。钢筋笼长超过10m需分段拼接，拼接处应用焊接。
图2—26 人工挖孔和挖孔扩底灌注桩 (a)圆柱桩 (b)扩底桩 (c) 、(d)扩底桩群布设
(三)施工工艺
人工挖孔桩的护壁常采用现浇混凝土护壁，也可采用钢护筒或采用沉井护壁等。采用现浇混凝土护壁时的施工工艺过程如下： 1．测定桩位、放线。 2．开挖土方。采用分段开挖，每段高度取决于土壁的直立能力，一般为0．5～1．0 m，开挖直径为设计桩径加上两倍护壁厚度。挖土顺序是自上而下、先中间、后孔边。 3．支撑护壁模板。模板高度取决于开挖土方每段的高度，一般为1 m，由4—8块活动模板组合而成。护壁厚度不宜小于100mm，一般取D/10 + 5cm(D为桩径)，且第一段井圈的护壁厚度应比以下各段增加100～150 mm，上下节护壁可用长为1 m左右Φ6一Φ8的钢筋进行拉结。
4．在模板顶放置操作平台。平台可用角钢和钢板制成半圆形，两个合起来即为一个整圆，用来临时放置混凝土和浇筑混凝土用。
5．浇筑护壁混凝土。护壁混凝土的强度等级不得低于桩身混凝土强度等级，应注意浇捣密 实。根据土层渗水情况，可考虑使用速凝剂。不得在桩孔水淹没模板的情况下浇护壁混凝土。每节护壁均应在当日连续施工完毕。上下节护壁搭接长度不小于50mm。
6．拆除模板继续下一段的施工。一般在浇筑混凝土24 h之后便可拆模。若发现护壁有蜂窝、孔洞、漏水现象时，应及时补强、堵塞，防止孔外水通过护壁流人桩孔内。当护壁符合质量要求后，便可开挖下一段的土方，再支模浇筑护壁混凝土，如此循环，直至挖到设计要求的深度并按 设计进行扩底。
7．安放钢筋笼、浇筑混凝土。孔底有积水时应先排除积水再浇混凝土，当混凝土浇至钢筋 的底面设计标高时再安放钢筋笼，继续浇筑桩身混凝土。 (四)施工注意事项
1．桩孔开挖，当桩净距小于2倍桩径且小于2．5 m时，应采用间隔开挖。排桩跳挖的最小 施工净距不得小于4．5 m，孔深不宜大于40m。
2．每段挖土后必须吊线检查中心线位置是否正确，桩孔中心线平面位置偏差不宜超过50 mm，桩的垂直度偏差不得超过1％，桩径不得小于设计直径。 3．防止土壁坍塌及流砂。挖土如遇到松散或流砂土层时，可减少每段开挖深度(取0．3— 0．5 m)或采用钢护筒、预制混凝土沉井等作护壁，待穿过此土层
后再按一般方法施工。流砂现 象严重时，应采用井点降水处理。
4．浇筑桩身混凝土时，应注意清孔及防止积水，桩身棍凝土应一次连续浇筑完毕，不留施工 缝。为防止混凝土离析，宜采用串筒来浇筑混凝土，如果地下水穿过护壁流入量较大无法抽干 时，则应采用导管法浇筑水下混凝土。 5．必须制定好安全措施。
(1)施工人员进入孔内必须戴安全帽，孔内有人作业时，孔上必须有人监督防护。
(2)孔内必须设置应急软爬梯供人员上下井；使用的电动葫芦、吊笼等应安全可靠并配有自 动卡紧保险装置；不得用麻绳和尼龙绳吊挂或脚踏井壁凸缘上下；电动葫芦使用前必须检验其安全起吊能力。
(3)每日开工前必须检测井下的有毒有害气体，并有足够的安全防护措施。桩孔开挖深度 超过10m时，应有专门向井下送风的设备，风量不宜少于25 L／s。 (4)护壁应高出地面200～300 mm，以防杂物滚入孔内；孔周围要设0．8m高的护栏。
(5)孔内照明要用12V以下的安全灯或安全矿灯。使用的电器必须有严格的接地、接零和 漏电保护器(如潜水泵等)。 [思考题]
1、什么叫泥浆护壁成孔灌注桩？
2．泥浆护壁成孔灌注桩的护筒有何作用?
3、钻孔灌注桩钻孔时的泥浆循环工艺有 两种，其中 工艺的泥浆上流速度高，携土能力大。
4．泥浆在灌注桩成孔中有何作用?
5．清孔方法有几种?清孔要求怎样?孔底沉渣有何规定? 6、泥浆护壁成孔灌注桩常见工程事故及处理方法。
7、什么叫套管成孔灌注桩？根据沉管方式不同，它又分为哪两种形式？ 8．沉管灌注桩见质量问题及原因是什么?如何预防? 9、什么叫单打法？什么叫复打法？什么叫反插法？
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