任务2.3 桩基础施工

任务描述

任务分析

知识课堂

当天然地基上的浅基础沉降量过大或基础稳定性不能满足建筑物的要求时，常采用桩基础，它由桩和桩顶的承台组成，是一种深基础的形式。

（1）按桩的受力情况，桩可分为端承型桩、摩擦型桩，如图2-35所示。端承型桩是由桩的下端阻力承担全部或主要荷载，桩尖进入岩层或硬土层；摩擦型桩是指桩顶荷载全部由桩侧摩擦力承担；摩擦端承桩主要由桩侧摩擦力和桩端的阻力共同承担主要荷载。

（2）按桩的施工方法，桩可分为预制桩和灌注桩。预制桩是在预制工厂或施工现场制作桩身，利用沉桩设备将其沉入（打、压）土中；灌注桩是在施工现场的桩位上用机械或人工成孔，吊放钢筋笼，然后在孔内灌注混凝土而成。

（3）按桩身材料，桩可分为混凝土桩、钢桩、组合材料桩。

2.3.1 预制桩施工

预制桩按沉桩方法可分为锤击沉桩和静力压桩两种方式。

2.3.1.1 锤击沉桩施工

1．施工准备工作

（1）整平场地，清除桩基范围内的高空、地面、地下障碍物；架空高压线距离打桩架不得小于10m；修设桩机进出、行走道路，做好排水措施。

（2）按图纸布置进行测量放线，定出桩基轴线，先定出中心，再引出两侧，并将桩的准确位置测设到地面，每一个桩位打一个小木桩；测出每个桩位的实际标高，场地外设2～3个水准点，以便随时检查之用。

（3）检查桩的质量，将需用的桩按平面布置图堆放在打桩机附近，不合格的桩不能运至打桩现场。

（4）检查打桩机设备及起重工具；铺设水电管网，进行设备架立组装和试打桩。在桩架上设置标尺或在桩的侧面画上标尺，以便能观测桩身入土深度。

（5）选择桩锤，应根据地质条件、桩的类型、桩身结构强度、桩的长度、桩群密集程度以及施工条件因素来确定，其中尤以地质条件影响最大。土的密实程度不同所需桩锤的冲击能量可能相差很大。实践证明：当桩锤重大于桩重的1.5～2倍时，能取得较好的效果。

（6）打桩场地建（构）筑物有防震要求时，应采取必要的防护措施。

（7）学习、熟悉桩基施工图纸，并进行会审；做好技术交底，特别是地质情况、设计要求、操作规程和安全措施的交底。

（8）准备好桩基工程沉桩记录和隐蔽工程验收记录表格，并安排好记录人员和监理人员等。

2．打桩顺序确定

打桩顺序根据桩的尺寸、密集程度、深度、桩移动方向以及施工现场实际情况等因素确定，一般可分为逐排打桩、自中部向边缘打桩、分段打桩等方式，如图2-36所示。

确定打桩顺序应遵循以下原则：桩基的设计标高不同时，打桩顺序宜先深后浅；不同规格的桩，宜先大后小；当一侧毗邻建筑物时，由毗邻建筑物处向另一方向施打。在桩距大于或等于4倍桩径时，则与打桩顺序无关，只需从提高效率出发确定打桩顺序，选择倒行和拐弯次数最少的顺序。应避免自外向内，或从周边向中央进行，以避免中间土体被挤密，出现桩难以打入，或虽勉强打入，但使邻桩侧移或上冒的情况。

3．打桩设备

打桩用的机具主要包括桩锤、桩架和动力装置三部分。预应力混凝土管桩一般选择筒式柴油桩锤。

4．锤击沉桩施工工艺流程

测量定位→桩机就位→底桩就位、对中和调直→锤击沉桩→接桩、对中、垂直度校核→再锤击→送桩→收锤。

（1）测量定位：通过轴线控制点，逐个定出桩位，打设钢筋标桩，并用白灰在标桩附近地面上画上一个圆心与标桩重合、直径与管桩相等的圆圈，以方便插桩对中，保持桩位正确。桩位的放样允许偏差为：群桩20mm；单排桩10mm。

（2）底桩就位、对中和调直：底桩就位前，应在桩身上划出单位长度标记，以便观察桩的入土深度及记录每米沉桩击数。吊桩就位一般用单点吊将管桩吊直，使桩尖插在白灰圈内，桩头部插入锤下面的桩帽套内就位，并对中和调直，使桩身、桩帽和桩锤三者的中心线重合，保持桩身垂直，其垂直度偏差不得大于0.5%，倾斜度的偏差不得大于倾斜角正切值的15%（倾斜角是桩的纵向中心线与铅垂线之间的夹角）。桩垂直度观测包括打桩架导杆的垂直度，可用两台经纬仪在离打桩架15m以外成正交方向进行观测，也可在正交方向上设置两根吊陀垂线进行观测校正。

（3）锤击沉桩：锤击沉桩宜采取低锤轻击或重锤低打，以有效降低锤击应力，同时应特别注意保持底桩垂直，在锤击沉桩的全过程中都应使桩锤、桩帽和桩身的中心线重合，防止桩受到偏心锤打，以免桩受弯受扭。在较厚的黏土、粉质黏土层中施打多节管桩，每根桩宜连续施打，一次完成，以避免间歇时间过长，造成再次打入困难，而需增加许多锤击数，甚至打不下而先将桩头打坏。当遇到贯入度剧变，桩身突然发生倾斜、移位或有严重回弹，桩顶或桩身出现严重裂缝、破碎等情况时，应暂停打桩，并分析原因，采取相应措施。

（4）接桩、对中、垂直度校核：方桩接头数不宜超过2个，预应力管桩单桩的接头数不宜超过4个，应避免桩尖接近硬持力层或桩尖处于硬持力层时接桩。预应力管桩接桩方式有电焊接头和机械快速接头两种，一般多采用电焊接头。具体施工要点为：在下节桩距离地面0.5～1.0m时，在下节桩的桩头处设导向箍以方便上节桩就位，起吊上节桩插入导向箍，进行上、下节桩对中和垂直度校核，上、下节桩轴线偏差不宜大于2 mm；上、下端板表面应用铁刷子清刷干净，坡口处应刷至露出金属光泽。焊接时宜先在坡口圆周上对称点焊4～6点，待上下桩节固定后拆除导向箍，由两名焊工对称、分层、均匀、连续地施焊，一般焊接层数不少于2层，待焊缝自然冷却8～10min时可继续锤击沉桩。

接桩质量检查：焊缝质量、电焊结束后停歇时间（＞1 min）、下节平面偏差（10 mm）、节点弯曲矢高（＜1mm, L/1000）。

（5）送桩：当桩顶标高低于自然地面标高时，须用钢制送桩管（长4～6m）放于桩头上，锤击送桩将桩送入土中。

露出地面或未能送至设计桩顶标高的桩，即必须截桩，截桩要求用截桩器，严禁用大锤横向敲击、冲撞。

5．锤击沉桩收锤标准

收锤标准通常以达到的桩端持力层、最后贯入度或最后1m沉桩锤击数为主要控制指标。桩端持力层作为定性控制；最后贯入度（最后10击桩的入土深度）或最后1m沉桩锤击数作为定量控制，均通过试桩或设计确定。PHC、PC、PTC管桩的总锤击数不宜超过2500、2000、1500（击）；最后1 m的锤击数分别不宜超过300、250、200（击）；最后贯入度最好为20～40 mm/10击。摩擦桩以控制桩端设计标高为主，贯入度可作参考；端承桩以贯入度控制为主，桩端标高可作参考。当贯入度已达到，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加以确认。锤击沉桩施工过程资料包括记录桩顶状况、总锤击数和最后1 m锤击数、最后三阵贯入度、垂直度、桩顶标高、桩端持力层情况等。

6．桩顶与承台的连接

桩顶与承台的连接按照桩顶的不同形式可分为截桩桩顶、不截桩桩顶等方式，如图2-37所示。

2.3.1.2 静力压桩施工

静压法沉桩是通过静力压桩机的压桩机构，以压桩机自重和桩机上的配重作反力而将预制钢筋混凝土桩分节压入地基土层中成桩。其特点是：桩机全部采用液压装置驱动，压力大，自动化程度高，纵横移动方便，运转灵活；桩定位精确，不易产生偏心，可提高桩基施工质量；施工无噪声、无振动、无污染；沉桩采用全液压夹持桩身向下施加压力，可避免锤击应力，打碎桩头，桩截面可以减小，混凝土强度等级可降低1～2级，配筋比锤击法可省40%；效率高，施工速度快，压桩速度每分钟可达2m，正常情况下每台班可完成15根，可比锤击法缩短工期1/3；压桩力能自动记录，可预估和验证单桩承载力，施工安全可靠，便于拆装维修、运输等。但存在压桩设备较笨重，要求边桩中心到已有建筑物间距较大，压桩力受一定限制，挤土效应仍然存在等问题。其适用于软土、填土及一般黏性土层中应用，特别适合居民稠密及危房附近环境保护要求严格的地区沉桩，但不宜用于地下有较多孤石、障碍物或有4m以上硬隔离层的情况。

1．静压法沉桩机理

静压预制桩主要应用于软土和一般黏性土地基。在桩压入过程中，是以桩机本身的质量（包括配重）作为反作用力，以克服压桩过程中的桩侧摩阻力和桩端阻力。当预制桩在竖向静压力作用下沉入土中时，桩周土体发生急速而激烈的挤压，土中孔隙水压力急剧上升，土的抗剪强度大大降低，从而使桩身很快下沉。

2．压桩机具设备

静力压桩机可分为机械式和液压式两种。前者是由桩架、卷扬机、加压钢丝绳、滑轮组和活动压梁等部件组成，施压部分在桩顶端面，施加静压力为600～2000kN，这种桩机设备高大笨重，行走移动不便，压桩速度较慢，但装配费用较低，只有少数地区还在使用这种设备；后者由压拔装置、行走机构及起吊装置等组成（图2-38），采用液压操作，自动化程度高，结构紧凑，行走方便快速，施压部分不在桩顶面，而在桩身侧面，它是当前国内较广泛采用的一种新型压桩机械。

3．施工工艺流程及操作要点

静力压桩施工工艺流程为：测量定位→桩机就位→吊桩、插桩→桩身对中调直→静压沉桩→接桩→再静压沉桩→送桩→终止压桩→切割桩头。

（1）桩机就位：桩机就位是利用行走装置完成，它是由横向行走（短船行走）和回转机构组成。其将船体当作铺设的轨道，通过横向和纵向油缸的伸程和回程使桩机实现步履式的横向和纵向行走。当横向两油缸一只伸程，另一只回程，就可使桩机实现小角度回转，达到要求的位置。

（2）吊桩、插桩和压桩：利用桩机上自身设置的工作吊机将预制混凝土桩吊入夹持器中，夹持油缸将桩从侧面夹紧，即可开动压桩油缸。先将桩压入土中1m左右后停止，调正桩在两个方向的垂直度后，压桩油缸继续伸长，将桩压入土中，伸长完后，夹持油缸回程松夹，压桩油缸回程，重复上述动作可实现连续压桩操作，直至将桩压入预定深度的土层中。压桩应连续进行，压桩速度一般不超过2m/min，达到压桩力的要求以后，必须持荷稳定。若不能稳定，必须再持荷，一直到持荷稳定为止，持荷时间由设计人员与监理在现场试桩时确定。在压桩过程中要认真记录桩入土深度和压力表读数的关系，以判断桩的质量及承载力。当压力表读数突然上升或下降时，要停机对照地质资料进行分析，判断是否遇到障碍物或产生断桩现象等。

4．压桩终止条件

压桩终止条件按设计桩长和终压力进行控制。

（1）对于摩擦桩，应按照设计桩长进行控制，但在施工前应先按设计桩长试压几根桩，待停置24h后，用与桩的设计极限承载力相等的终压力进行复压，如果桩在复压时几乎不动，即可以此进行控制。

（2）对于端承摩擦桩或摩擦端承桩，应按终压力值进行控制：

1）对于桩长大于21m的端承摩擦桩，终压力值一般取桩的设计极限承载力。当桩周土为黏性土且灵敏度较高时，终压力可按设计极限承载力的0.8～0.9倍取值。

2）当桩长小于21m，而大于14m时，终压力按设计极限承载力的1.1～1.4倍取值；或桩的设计极限承载力取终压力值的0.7～0.9倍。

3）当桩长小于14 m时，终压力按设计极限承载力的1.4～1.6倍取值；或设计极限承载力取终压力值0.6～0.7倍，其中对于小于8m的超短桩，按0.6倍取值。

（3）超载压桩时，一般不宜采用满载连续复压法，但在必要时可以进行复压，复压的次数不宜超过2次，且每次稳压时间不宜超过10s。

2.3.1.3 桩的制作、运输和堆放

预制桩主要有钢筋混凝土方桩、混凝土管桩和钢桩等，目前常用的是预应力混凝土管桩。

1．预制桩制作

（1）钢筋混凝土方桩。边长一般为200～550mm，可在工厂（为便于运输，一般不超过12m）或现场（一般不超过30m）制作。制作一般采用间隔、重叠生产，每层桩与桩之间用塑料薄膜、油毡、水泥袋纸等隔开，邻桩与上层桩的混凝土须待邻桩或下层桩的混凝土达到设计强度的30%以后进行，重叠层数一般不宜超过四层。预制桩钢筋骨架的主筋连接宜采用对焊，同一截面内主筋接头不得超过50%，桩顶1m内不应有接头，钢筋骨架的偏差应符合有关规定。桩的混凝土强度等级应不低于C30，浇筑时从桩顶向桩尖进行，应一次浇筑完毕，严禁中断。制作完成后，应洒水养护不少于7d。

（2）预应力混凝土管桩。预应力混凝土管桩是采用先张法预应力工艺和离心成型法制成的一种空心圆柱体细长混凝土预制构件。其主要由圆筒形桩身、端头板和钢套箍等组成，如图2-39所示。

按混凝土强度等级和壁厚可分为预应力混凝土管桩（PC）、预应力高强度混凝土管桩（PHC）和预应力薄壁管桩（PTC）。管桩按外径分为300～1000 mm等规格，实际生产的管径以300 mm、400mm、500mm、600mm为主，桩长以8～12m为主。预应力混凝土管桩标注如图2-40所示。

预应力管桩具有单桩竖向承载力高（600～4500kN）、抗震性能好、耐久性好，耐打、耐压，穿透能力强（可穿透5～6m厚的密实砂夹层），造价适宜，施工工期短等优点，适用于各类工程地质条件为黏性土、粉土、砂土、碎石类的土层以及持力层为强风化岩层、密实的砂层（或卵石层）等土层应用，是目前常用的预制桩桩型，本节主要介绍该桩的施工方法。预应力管桩应有出厂合格证，进场后检查桩径（±5mm）、管壁厚度（±5 mm）、桩尖中心线（＜2 mm）、顶面平整度（10mm）、桩体弯曲（＜1mm, L/1000）等项目。

2．预制桩的起吊、运输和堆放

当桩的混凝土达到设计强度标准值的70%后方可起吊，吊点可根据不同桩长设置，预应力管桩吊点设置如图2-41所示。吊索与桩之间应加衬垫，起吊应平稳提升，采取措施保护桩身质量，防止撞击和受振动。桩运输时的强度应达到设计强度标准值的100%。堆放场地应平整坚实，排水良好。桩应按规格、桩号分层叠置，支承点应设在吊点或近旁处，保持在同一横断平面上，各层垫木应上下对齐，并支承平稳，堆放层数不宜超过4层。运到打桩位置堆放，应布置在打桩架附设的起重钩工作半径范围内，并考虑到起吊方向，避免转向。

2.3.2 混凝土灌注桩

与预制桩相比，灌注桩具有施工噪声低，振动小、挤土影响小、无需接桩等优点。但其成桩工艺复杂，施工速度较慢，质量影响因素较多。根据成孔工艺的不同，混凝土灌注桩可分为人工挖孔灌注桩、泥浆护壁钻孔灌注桩、沉管灌注桩和爆扩成孔灌注桩等，本节主要介绍前两种灌注桩的施工。

2.3.2.1 人工挖孔灌注桩

人工挖孔灌注桩是用人工挖土成孔，吊放钢筋笼，浇筑混凝土成桩。这类桩由于其受力性能可靠，不需大型机具设备，施工操作工艺简单，在各地应用较为普遍，已成为大直径灌注桩施工的一种主要工艺方式。

1．人工挖孔灌注桩的特点和适用范围

人工挖孔灌注桩的特点是：单桩承载力高，结构传力明确，沉降量小，可一柱一桩，不需承台，不需凿桩头；可作支撑、抗滑、锚拉、挡土等用；可直接检查桩直径、垂直度和持力土层情况，桩质量可靠；施工机具设备较简单，都为工地常规机具，施工工艺操作简便，占场地小；施工无振动、无噪声、无环境污染，对周围建筑物无影响；可多桩同时进行，施工速度快，可节省设备费用，降低工程造价；但桩成孔工艺存在劳动强度较大、单桩施工速度较慢、安全性较差等问题，这些问题一般可通过采取技术措施加以克服。人工挖孔灌注桩适用于桩直径800 mm以上，无地下水或地下水较少的黏土、粉质黏土，含少量的砂、砂卵石、姜结石的黏土层采用，特别适于黄土层使用。其深度一般在20 m左右。对有流砂、地下水水位较高、涌水量大的冲积地带及近代沉积的含水量高的淤泥、淤泥质土层，不宜采用。

2．施工工艺方法要点

挖孔灌注桩的施工程序是：场地整平→放线、定桩位→挖第一节桩孔土方→做第一节护壁→在护壁上二次投测标高及桩位十字轴线→第二节桩身挖土→校核桩孔垂直度和直径→做第二节护壁→重复第二节挖土、支模、浇筑混凝土护壁工序，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→浇筑桩身混凝土。

（1）挖第一节桩孔土方，做第一节护壁：为防止坍孔和保证操作安全，一般按1m左右分节开挖分节支护，循环进行。施工人员在保护圈内用常规挖土工具（短柄铁锹、镐、锤、钎）进行挖土，将土运出孔的提升机具主要有人工绞架、卷扬机或电动葫芦。每节土方应挖成圆台形状，下部至少比上部宽一个护壁厚度，以利于护壁施工和受力，如图2-42所示。护壁一般采用强度等级为C20或C25的混凝土，用木模板或钢模板支设，在土质较差时加配适量钢筋，土质较好时也可采用红砖护壁，厚度为1/4、1/2和1砖厚。第一节护壁一般要高出自然地面20～30cm，且高出部分厚度不小于30cm，以防止地面杂物掉入孔中。同时，将十字轴线引测到护壁表面，将标高引测到护壁内壁。

（2）校核桩孔垂直度和直径：每完成一节施工，均通过第一节混凝土护壁上设十字控制点拉十字线，吊线坠用水平尺杆找圆周，保证桩孔垂直度和直径，桩径允许偏差为+50mm，垂直度允许偏差＜0.5%。

（3）扩底：采取先挖桩身圆柱体，再按扩底尺寸从上到下削土，修成扩底形状。在浇筑混凝土之前，应先清理孔底虚土，排除积水，经甲方及监理人员再次检查后，迅速进行封底。

（4）吊放钢筋笼就位：钢筋笼宜分节制作，连接方式一般采用单面搭接焊；钢筋笼主筋混凝土保护层厚度不宜小于70mm，一般在钢筋笼4侧主筋上每隔5 m设置耳环或直接制作混凝土保护层垫块来控制；吊放钢筋笼入孔时，不得碰撞孔壁，防止钢筋笼变形，注意控制上部第一个箍筋的设计标高并保证主筋锚固长度。

（5）浇筑桩身混凝土：因桩深度一般超过混凝土自由下落高度2m，下料采用串筒、溜管等措施；地下水大（孔中水位上升速度大于6mm/min）时，应采用混凝土导管水中浇筑混凝土工艺连续分层浇筑，每层厚度不超过1.5m。对6m以下的小直径桩孔，应利用混凝土的大坍落度和下冲力使之密实；对6m以内的小直径桩孔应分层捣实。对大直径桩应分层捣实，或用卷扬机吊导管上下插捣。对直径小、深度大的桩，人工下井振捣有困难时，可在混凝土中掺水泥用量为0.25%的木钙减水剂，使混凝土坍落度增至13～18cm，利用混凝土大坍落度下沉力使之密实，但桩上部钢筋部位仍应用振捣器振捣密实。灌注桩每灌注50m3应有一组试块，小于50m3的桩应每根桩有一组试块。

（6）地下水及流砂处理。桩挖孔时，如地下水丰富、渗水或涌水量较大，可根据情况分别采取以下措施：

1）少量渗水可在桩孔内挖小集水坑，随挖土随用吊桶，将泥水一起吊出；

2）大量渗水，可在桩孔内先挖较深集水井，设小型潜水泵将地下水排出桩孔外，随挖土随加深集水井；

3）当涌水量很大时，如桩较密集，可将一桩超前开挖，使附近地下水汇集于此桩孔内，用1～2台潜水泵将地下水抽出，起到深井降水的作用，将附近桩孔地下水水位降低；

4）渗水量较大，井底地下水难以排干时，底部泥渣可用压缩空气清孔方法清孔；

5）若挖孔时遇流砂层，一般可在井孔内设高为1～2m、厚为4mm的钢套护筒，其直径略小于混凝土护壁内径，利用混凝土支护作支点，用小型油压千斤顶将钢护筒逐渐压入土中，阻挡流砂，钢套筒可一个接一个下沉，压入一段，开挖一段桩孔，直至穿过流砂层0.5～1.0m，再转入正常挖土和设混凝土支护。浇筑混凝土至该段时，随浇混凝土随将钢护筒（上设吊环）吊出，也可不吊出。

3．人工挖孔灌注桩施工常见问题

人工挖孔灌注桩施工常见问题主要有：孔底虚土多；成孔困难，塌孔；桩孔倾斜及桩顶位移偏差大；吊放钢筋笼与浇筑混凝土不当等。

4．人工挖孔灌注桩的特殊安全措施

（1）桩孔内必须设置应急软爬梯供人员上下井，不得使用麻绳、尼龙绳吊挂或脚踏井壁凸缘上下。

（2）每日开工前必须检测井下的有毒有害气体，并应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25L/s。

（3）孔口四周必须设置不小于0.8m高的围护护栏。

（4）挖出的土石方应及时运离孔口，不得堆放在孔口四周1m范围内，机动车辆的通行不得对井壁的安全造成影响。

（5）孔内使用的电缆、电线必须有防磨损、防潮、防断等措施，照明应采用安全矿灯或12V以下的安全灯，并遵守安全用电的各项规范和规章制度。

2.3.2.2 泥浆护壁钻孔灌注桩

泥浆护壁钻孔灌注桩是通过桩机在泥浆护壁条件下慢速钻进，将钻渣利用泥浆带出，并保护孔壁不致坍塌，成孔后再使用水下混凝土浇筑的方法将泥浆置换出来而成的桩。此法为国内最为常用和应用范围较广的成桩方法。其优点是：可用于各种地质条件，各种大小孔径（300～2000mm）和深度（40～100 m），护壁效果好，成孔质量可靠；施工无噪声、无振动、无挤压；机具设备简单，操作方便，费用较低。其缺点是：成孔速度慢，效率低，用水量大，泥浆排放量大，污染环境，扩孔率较难控制。其适用于地下水水位较高的软、硬土层，如淤泥、黏性土、砂土，软质岩等土层。

1．泥浆制备

泥浆制备方法应根据土质条件确定：在黏土和粉质黏土中成孔时，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（lp≥17）的黏土或膨润土制备；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，并定期测定黏度、含砂率和胶体率。泥浆的控制指标为黏度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。泥浆具有排渣和护壁作用，根据泥浆循环方式，可分为正循环和反循环两种施工方法，如图2-43所示。

正循环回转钻机成孔的工艺原理是由空心钻杆内部通入泥浆或高压水，从钻杆底部喷出，携带钻下的土渣沿孔壁向上流动，由孔口将土渣带出流入泥浆池。正循环具有设置简单，操作方便，费用较低等优点；适用于小直径孔（不宜大于1000mm），钻孔深度一般以40m为限。其缺点是排渣能力较弱。从反循环回转钻机成孔的工艺原理中可以看出，泥浆带渣流动的方向与正循环回转钻机成孔的情况相反。反循环工艺的泥浆上流速度较高，能携带大量的土渣。反循环成孔是目前大直径桩成孔的有效的一种施工方法，适用于大直径孔和孔深大于30 m的端承桩。

2．施工工艺流程及施工要点

（1）泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺流程：放样定位→埋设护筒→钻机就位→钻孔→第一次清孔→吊放钢筋笼→下导管→第二次清孔→灌注混凝土。

（2）施工要点。

1）埋设护筒：埋设护筒的作用主要是保证钻机沿着垂直方向顺利工作，同时还起着存储泥浆，使其高出地下水水位和保护桩顶部土层不致因钻杆反复上下升降、机身振动而坍孔。护筒一般由钢板卷制而成，钢板厚度视孔径大小采用4～8 mm，护筒内径宜比设计桩径大200 mm。护筒埋置深度一般要大于不稳定地层的深度，在黏性土中不宜小于1m；砂土中不宜小于1.5m；上口高出地面30～40cm或高出地下水水位1.5m以上，保持孔内泥浆面高出地下水水位1.0 m以上。护筒中心与桩位中心线偏差不得大于50mm，筒身竖直，四周用黏土回填，分层夯实，防止渗漏。

2）钻机就位：就位前，先平整场地，铺好枕木并用水平尺校正，保证钻机平稳、牢固。移机就位后应认真检查磨盘的平整度及及主钻杆的垂直度，控制垂直偏差在0.2%以内，钻头中心与护筒中心偏差宜控制在15 mm以内，并在钻进过程中要经常复检、校正。桩径允许偏差为+50 mm，垂直度允许偏差＜1%。

3）钻孔。

①钻孔作业应分班连续进行，认真填写钻孔施工记录，交接班时应交待钻进情况及下一班注意事项。应经常对钻孔泥浆进行检测和试验，应经常注意土层变化，在土层变化处均应捞取渣样，判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。

②开钻时，在护筒下一定范围内应慢速钻进，待导向部位或钻头全部进入土层后，方可加速钻进。钻进速度应根据土质情况，孔径，孔深和供水、供浆量的大小确定，一般控制在5m/min左右，在淤泥和淤泥质黏土中不宜大于1m/min，在较硬的土层中以钻机无跳动、电机不超荷为准。在钻孔、排渣或因故障停钻时，应始终保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和黏度。

③钻头到达持力层时，钻速会突然减慢，这时应对浮渣取样与地质报告作比较予以判定，原则上应由地勘单位派出有经验的技术人员进行鉴定，判定钻头是否到达设计持力层深度；用测绳测定孔深作进一步判断。经判定满足设计规范要求后，可同意施工收桩提升钻头。

4）清孔：清孔分两次进行。

①第一次清孔。在钻孔深度达到设计要求时，对孔深、孔径、孔的垂直度等进行检查，符合要求后进行第一次清孔。清孔根据设计要求和施工机械采用换浆、抽浆、掏渣等方法进行。以原土造浆的钻孔，清孔可用射水法，同时钻机只钻不进，待泥浆相对密度降到1.1左右即认为清孔合格；如注入制备的泥浆，采用换浆法清孔，置换出的泥浆密度小于1.15～1.20时方为合格。

②第二次清孔：钢筋笼、导管安放完毕，混凝土浇筑之前，进行第二次清孔。第二次清孔根据孔径、孔深、设计要求采用正循环、泵吸反循环、气举反循环等方法进行。第二次清孔后的沉渣厚度和泥浆性能指标应满足设计要求，一般应满足下列要求：沉渣厚度：摩擦桩≤150 mm，端承桩≤50mm。沉渣厚度的测定可直接用沉砂测定仪，但在施工现场多使用测绳。将测绳徐徐下入孔中，一旦感觉锤质量变轻，可在这一深度范围，上下试触几次，确定沉渣面位置。继续放入测绳，一旦锤质量发生较大减轻或测绳完全松弛，说明深度已到孔底，这样重复测试3次以上，孔深取其中较小值，孔深与沉渣面之差即沉渣厚度。泥浆性能指标：在浇筑混凝土前，孔底500mm以内的泥浆密度控制在1.15～1.20。

③无论采用何种清孔方法，在清孔排渣时，必须注意保持孔内水头，防止塌孔。不应采取加深钻孔深度的方法代替清孔。

5）灌注混凝土：清孔合格后应及时浇筑混凝土，浇筑方法应采用导管进行水下浇注，对泥浆进行置换。导管直径宜为200～250mm，壁厚不小于3mm，分节长度视工艺要求而定，一般为2.0～2.5m。水下混凝土的砂率宜为40%～45%；用中粗砂，粗集料最大粒径＜40 mm；水泥用量不少于360kg/m3；坍落度宜为180～220mm，配合比通过试验确定。水下浇筑法工艺流程如图2-44所示，其施工要点如下：

①开始浇筑水下混凝土时，管底至孔底的距离宜为300～500mm，初灌量埋管深度不小于1m，在以后的浇筑中，导管埋深宜为2～6m。导管应不漏气、漏水，接头紧密；导管的上部吊装松紧适度，不会使导管在孔内发生较大的平移。

②拔管频率不要过于频繁，导管振捣时，不要用力过猛。

③桩顶混凝土宜超灌500mm以上，保证在凿除泛浆层后，桩顶达到设计标高。

3．钻孔灌注桩施工记录

钻孔灌注桩施工记录一般包括：测量定位（桩位、钢筋笼、护筒安置）记录、钻孔记录、成孔测定记录、泥浆相对密度测定记录、坍落度测定记录、沉渣厚度测定记录、钢筋笼制定安装检查表、混凝土浇捣记录、导管长度验算记录等。

2.3.3 桩基础检测

为了确保基桩检测工作质量，统一基桩检测方法，为设计和施工验收提供可靠依据。基桩检测方法应根据各种检测方法的特点和适用范围，考虑地质条件、桩型及施工质量可靠性、使用要求等因素进行合理选择搭配。目前《建筑桩基检测规范》（JGJ106）规定的检测桩基承载力及桩身完整性的方法有静载试验法、钻芯法、动测法（低应变法、高应变法）和声波透射法。

1．静载试验法

桩的静载试验，是模拟实际荷载情况，通过静载加压，得出一系列关系曲线，经综合评定确定其容许承载力。它能较好地反映单桩的实际承载力。静载试验有多种，通常采用的是单桩竖向抗压静载试验、单桩竖向抗拔静载试验和单桩水平静载试验。

（1）单桩竖向抗压静载试验：确定单桩竖向抗压极限承载力，判定竖向抗压承载力是否满足设计要求，通过桩身内力及变形测试，测定桩侧、桩端阻力；验证高应变法的单桩竖向抗压承载力检测结果。

（2）单桩竖向抗拔静载试验：确定单桩竖向抗拔极限承载力，判定竖向抗拔承载力是否满足设计要求。通过桩身内力及变形测试，测定桩的抗拔摩阻力。

（3）单桩水平静载试验：确定单桩水平临界和极限承载力，推定土抗力参数，判定水平承载力是否满足设计要求。通过桩身内力及变形测试，测定桩身弯矩。在预制桩在桩身强度达到设计要求的前提下，对于砂类土，不应少于7d；对于粉土和黏性土，不应少于15d；对于淤泥或淤泥质土，不应少于25d，待桩身与土体的结合基本趋于稳定，才能进行试验。就地灌注桩应在桩身混凝土强度达到设计等级的前提下，对砂类土不少于10d；对一般黏性土不少于20d；对淤泥或淤泥质土不少于30d，才能进行试验。

2．钻芯法

钻芯法是用钻机钻取芯样以检测混凝土灌注桩的桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性，判定或鉴别桩端持力层岩土性状的方法。

3．动测法

动测法又称动力无损检测法，是检测桩基承载力及桩身质量的一项新技术，作为静载试验的补充。动测法相对静载试验法而言，是对桩土体系进行适当的简化处理，建立起数学-力学模型，借助现代电子技术与量测设备采集桩-土体系在给定的动荷载作用下所产生的振动参数，结合实际桩土条件进行计算，将所得结果与相应的静载试验结果进行对比。在积累一定数量的动静试验对比结果的基础上，找出两者之间的某种相关关系，并以此作为标准来确定桩基承载力。另外，可应用波动理论，根据波在混凝土介质内的传播速度，传播时间和反射情况，检验、判定桩身是否存在断裂、夹层、颈缩、空洞等质量缺陷。一般静载试验可直观地反映桩的承载力和混凝土的浇筑质量，数据可靠，但试验装置复杂笨重，装、卸、操作费工费时，成本高，测试数量有限，并且易破坏桩基。采用动测法试验，则仪器轻便灵活，检测快速；单桩试验时间，仅为静载试验的1/50左右；可大大缩短试验时间；数量多，不破坏桩基，相对也较准确，可进行普查；费用低，单桩测试费为静载试验的1/30左右，可节省静载试验锚桩、堆载、设备运输、吊装焊接等大量人力、物力。据统计，国内用动测法的试桩工程数目，已占工程总数的70%左右，试桩数约占全部试桩数的90%，有效地填补了静力试桩的不足，满足了桩基工程发展的需要，因此，社会经济效益显著，但动测法也存在需做大量的测试数据，需静载试验资料来充实完善、编制电脑软件，所测的极限承载力有时与静载荷值离散性较大等问题。

4．声波透射法

在预埋声测管之间发射并接收声波，并通过实测声波在混凝土介质中传播的声时、频率和波幅衰减等声学参数的相对变化，对桩身完整性进行判定的检测方法。

2.3.4 桩基工程质量检查及验收

1．桩位偏差检查

桩位偏差检查一般在施工结束后进行。当桩顶设计标高低于施工场地标高，送桩后无法对桩位进行检查时，对打入桩可在每根桩桩顶沉至场地标高时，进行中间验收，待全部桩施工结束，承台或底板开挖到设计标高后，再做最终验收。对灌注桩可对护筒位置做中间验收。

2．承载力检验

对于地基基础设计等级为甲级或地质条件复杂、成桩质量可靠性低的灌注桩，应采用静载荷试验的方法进行检验。检验桩数不应少于总数的1%，且不应少于3根，当总桩数不少于50根时，不应少于2根。

3．桩身质量检验

对设计等级为甲级或地质条件复杂、成桩质量可靠性低的灌注桩，抽检数量不应少于总数的30%，且不应少于20根；其他桩基工程的抽检数量不应少于总数的20%，且不应少于10根；对混凝土预制桩及地下水水位以上且终孔后经过核验的灌注桩，检验数量不应少于总桩数的10%，且不得少于10根。每个柱子承台下不得少于1根。

4．施工过程检查

（1）预制桩。

1）锤击沉桩：应对桩体垂直度、沉桩情况、桩顶完整状况、接桩质量等进行检查，对电焊接桩，重要工程应做10%的焊缝探伤检查。

2）静力压桩：压桩过程中应检查压力、桩垂直度、接桩间歇时间、桩的连接质量及压入深度。重要工程应对电焊接桩的接头做10%的探伤检查。对承受反力的结构应加强观测。

（2）灌注桩。施工中应对成孔、清渣、放置钢筋笼、灌注混凝土等全过程检查；人工挖孔桩还应复验孔底持力层土（岩）性。嵌岩桩必须有桩端持力层的岩性报告。

5．质量验收项目

（1）锤击沉桩。

1）主控项目：桩体质量检验、桩位偏差、承载力。

2）一般项目：砂、石、水泥、钢材等原材料，混凝土配合比及强度（现场预制时）；成品桩外形；成品桩裂缝（收缩裂缝或起吊、装运、堆放引起的裂缝）；成品桩尺寸（横截面边长、桩顶对角线差、桩尖中心线、桩身弯曲矢高、桩顶平整度）；电焊接桩（焊缝质量，电焊结束后停歇时间，上、下节平面偏差，节点弯曲矢高）；桩顶标高；停锤标准。

（2）静力压桩。

1）主控项目：桩体质量检验、桩位偏差、承载力。

2）一般项目：成品桩质量（外观、外形尺寸、强度）；硫磺胶泥质量（半成品）；接桩（电焊接桩：焊缝质量、电焊结束后停歇时间）；电焊条质量；压桩压力；接桩时上、下节平面偏差，接桩时节点弯曲矢高；桩顶标高。

（3）灌注桩。

1）主控项目：桩位、孔深、桩体质量检验，混凝土强度，承载力。

2）一般项目：垂直度；桩径；泥浆比重（黏土或砂性土中）；泥浆面标高（高于地下水水位）；沉渣厚度；混凝土坍落度；钢筋笼安装深度；混凝土充盈系数；桩顶标高。

第二课堂

1．查阅相关资料，编制预制桩施工技术交底。

2．查阅相关资料，编制钢筋混凝土灌注桩施工方案。