第6讲 砼灌注桩施工 1 泥浆护壁成孔灌注桩 2 旋挖钻孔灌注桩 3 沉管灌注桩 4 长螺旋成孔灌注桩 5 挤扩支盘桩 6 人工挖孔灌注桩 第2章 地基处理与桩基工程 第6讲 砼灌注桩施工 1 泥浆护壁成孔灌注桩 2 旋挖钻孔灌注桩 3 沉管灌注桩 4 长螺旋成孔灌注桩 5 挤扩支盘桩 6 人工挖孔灌注桩

桩的分类 桩基础由桩和承台组成。 ⑴按受力情况分： 磨擦型桩——桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受； 第5讲 预制桩施工 桩的分类 桩基础由桩和承台组成。 ⑴按受力情况分： 磨擦型桩——桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受； 端承型桩——桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受； 　 ⑵按施工方法分：预制桩和灌注桩。 ⑶按排土状况分： 挤土桩——锤击桩、静压桩、振动桩、沉管桩、夯扩桩等； 非挤土桩——钻孔桩、挖孔桩。 ⑷按材料分类：木桩、钢筋砼桩、预应力砼桩、钢管桩、H型钢桩。 桩基础构造示意图 共75页 第1页

砼灌注桩的施工特点 灌注桩直接在桩位上成孔，然后在孔内灌注砼而成。 第5讲 砼灌注桩施工 砼灌注桩的施工特点 灌注桩直接在桩位上成孔，然后在孔内灌注砼而成。 该工艺能适应地层的变化、无需接桩、施工时无振动、无挤压、噪音小，适用于建筑物密集区。 施工后需 要一定的 养护期， 不能立即 承受荷载 共75页 第2页

第5讲 砼灌注桩施工 砼灌注桩施工的一般规定 ⑴成孔的控制深度 摩擦型桩：摩擦桩应以设计桩长控制成孔深度；摩擦端承桩须保证设计桩长及桩端进入持力层深度；锤击沉管法以标高控制为主、贯入度控制为辅。 端承型桩：当采用钻、冲、挖成孔时，须保证桩端进入持力层的设计深度；锤击沉管法以贯入度为主、持力层标高为辅。 ⑵成孔垂直度允许偏差： 人工挖孔桩0.5%；其它1%； ⑶沉渣厚度：端承型桩≤50mm； 摩擦型桩≤100mm。 冲击钻成孔作业 ⑷砼浇筑桩顶标高：至少高出桩顶设计标高0.5m。 共75页 第3页

第5讲 砼灌注桩施工 1 泥浆护壁成孔灌注桩 是机械成孔作业时，在桩孔内注入既可保护孔壁、又能循环排出土渣的泥浆，成孔后水下浇灌砼将泥浆置换出来的施工方法。宜用于地下水位以下的黏性土、粉土、砂土、填土、碎石土及风化岩层。按成孔工艺可分为泥浆护壁钻孔、冲孔两类灌注桩。 泥浆护壁钻孔灌注桩 泥浆护壁冲孔灌注桩 共75页 第4页

1 泥浆护壁成孔灌注桩 1.1 护壁泥浆 1.1.1 泥浆的作用 泥浆具有保护孔壁、防止塌孔、排出土渣及冷却与润滑钻头的作用。钻进中，护壁泥浆与钻头切削的土屑混合，边钻边排出携带土屑的泥浆；当钻孔达到规定深度后，运用泥浆循环进行孔底清渣。 工地泥浆池 泥浆护壁作用 及泥皮的形成 共75页 第5页

1.1.2 泥浆的配制 泥浆需具有物理稳定性、化学稳定性、合适的密度和流动性。泥浆一般在现场制备，分为自造泥浆和制备泥浆两种。 1.1 护壁泥浆 1.1.2 泥浆的配制 泥浆需具有物理稳定性、化学稳定性、合适的密度和流动性。泥浆一般在现场制备，分为自造泥浆和制备泥浆两种。 自造泥浆：在粘性土层钻进过程中可形成适合护壁的浆液，则可利用其作为护壁泥浆，又称自行造浆。 制备泥浆：是由高塑性粘土或膨润土和水拌合的混合物，也可掺入加重剂、分散剂、增粘剂及堵漏剂等掺合剂。 泥浆泵 钢护筒 溢浆口 钻头吊索 桩孔液面 工地泥浆池 规范的工地泥浆池 桩孔注入泥浆 共75页 第6页

1 泥浆护壁成孔灌注桩 1.2 成孔机械及排渣方式 1.2.1 钻机成孔灌注桩 　　　 成孔钻机由动力装置带动有钻头的钻杆转动，钻头切削土壤,切削形成的土渣通过泥浆循环排出桩孔。传统的泥浆护壁成孔钻机为回转钻机和潜水钻机，目前主流钻机为全液压动力头钻机。 GW型全液压回转钻机 GF型全液压回转钻机 GYD全液压动力头钻机 共75页 第7页

1.2 成孔机械及排渣方式 1.2.2 冲击成孔灌注桩 　　　 成孔时将冲击钻头提升到一定高度后瞬间释放，以自由下落的冲击力来破碎岩层，提升钢丝绳的转向装置使钻头在平面3600范围内均匀冲击形成规则的桩孔断面。 冲击式钻机 冲击钻成孔采用掏渣筒来掏取孔内的渣浆，或反循环法将钻渣排出。主要用于岩土层中成孔。 共75页 第8页

1.2 成孔机械及排渣方式 冲击成孔的优缺点 优点：设备简单、操作及移动方便；泥浆只起护壁和浮渣作用、不循环，泥浆用量少；在坚硬岩土和含有较大卵石层中破碎效果好、成孔效率高。 缺点：成孔时提放钻头和掏渣占时较多,钻进效率较低；受冲击能量的限制，孔深和孔径较小；易出现桩孔不圆的缺陷和孔斜、卡钻和掉钻等事故，在岩溶发育地区应慎重使用。 掏渣管锥 十字实心钻头 管式空心钻头 掏渣筒 共75页 第9页

1.2.3 泥浆循环排渣方式 钻机成孔的排渣方式有正循环排渣和泵举反循环排渣两种。 1.2 成孔机械及排渣方式 1.2.3 泥浆循环排渣方式 　　　 钻机成孔的排渣方式有正循环排渣和泵举反循环排渣两种。 　　　 正循环排渣：成孔时泥浆由钻杆内部注入，从钻杆底部喷出,携带钻下的土渣沿孔壁向上经孔口带出并流入沉淀池，沉淀后的泥浆流入泥浆池再注入钻杆，由此进行循环。 点击动画 正循环成孔 　　　正循环排渣工艺仅适用于粉砂、黏士等细粒士，成孔深度一般在30～40m。 泥浆护壁钻孔灌注桩 施工现场 正循环排渣 共75页 第10页

对孔深较大的端承型桩和粗粒土层中的摩擦型桩，宜采用反循环工艺成孔或清孔，亦可采用正循环钻进、反循环清孔。 1.2 成孔机械及排渣方式 　　　泵举反循环排渣：成孔时泥浆由钻杆与孔壁间的间隙流入钻孔，由砂石泵在钻杆内形成真空，使钻下的土渣由钻杆内腔吸出至地面而流向沉淀池，沉淀后再流入泥浆池。 反循环排渣工艺的泥浆上流的速度高，排放土渣的能力强，土层适应范围广。从软土、粉细砂到卵砾石层、岩石层，成孔深度已超过100m，最大孔径可达5m。 点击动画 反循环成孔 泵举反循环排渣 对孔深较大的端承型桩和粗粒土层中的摩擦型桩，宜采用反循环工艺成孔或清孔，亦可采用正循环钻进、反循环清孔。 共75页 第11页

1.3 工艺流程 测定桩位 埋设钢护筒 桩机就位 成 孔 第一次清孔 安放钢筋笼 第二次清孔 水下浇灌砼 设泥浆池 制备泥浆 泥浆排渣 1 泥浆护壁成孔灌注桩 1.3 工艺流程 测定桩位 埋设钢护筒 桩机就位 成 孔 第一次清孔 安放钢筋笼 第二次清孔 水下浇灌砼 设泥浆池 制备泥浆 泥浆排渣 共75页 第12页

1.4 泥浆护壁成孔灌注桩施工 1.4.1 埋设钢护筒 在杂填土或松软土层中钻孔时，应在桩位处埋设钢护筒。 1 泥浆护壁成孔灌注桩 1.4 泥浆护壁成孔灌注桩施工 1.4.1 埋设钢护筒 在杂填土或松软土层中钻孔时，应在桩位处埋设钢护筒。 作用：定位导向、保护孔口、维持水头； 要求：直径≥钻头D+100mm(回转钻)～200mm(冲击钻)； 埋设深度：粘土≮1m，砂土≮1.5m。 护筒外侧黏土填实 护筒中心与桩位中心偏差≯50mm 地表土层较好， 开钻后不坍孔， 可不埋设护筒 溢浆孔 埋设钢护筒 桩机对位 钻头归中 共75页 第13页

1.4 泥浆护壁成孔灌注桩施工 1.4.2 成孔施工 桩机安装 泥浆制备 ⑴正反循环钻机成孔：粘土中采用清水钻进、自造泥浆护壁；砂土中则应注入制备泥浆，注入泥浆密度控制在1.1左右,排出泥浆密度宜为1.2～1.4。钻进过程中，应保持护筒内泥浆液面高出地下水位1.0m以上。 泥浆池 沉淀池 钻机钻头对中 成孔施工 泥浆循环排渣 共75页 第14页

1.4 泥浆护壁成孔灌注桩施工 ⑵ 冲击成孔 ①钻头对中 ②冲击成孔 开孔时，应低锤密击；遇软弱土层时可加黏土块夹小片石反复冲击造壁；遇到孤石时可采用预爆或高低冲程交替冲击，将大孤石击碎或挤入孔壁；进入基岩后，应采用大冲程、低频率冲击，孔内泥浆面应保持稳定。 ③验孔 ④吊放钢筋笼 ⑤水下浇灌砼 共75页 第15页

冲击成孔操作要点 项 目 操 作 要 点 护筒刃脚下2m内 小冲程1m,泥浆比重1.2~ 1.5,软弱土层投入黏土块夹小片石 黏性土层 1.4 泥浆护壁成孔灌注桩施工 冲击成孔操作要点 项 目 操 作 要 点 护筒刃脚下2m内 小冲程1m,泥浆比重1.2~ 1.5,软弱土层投入黏土块夹小片石 黏性土层 中、小冲程1～2m,泵入清水或稀泥浆,勤清除钻头上的泥块 粉砂或中粗砂层 中冲程2～3m,泥浆比重1.2～1.5,投入黏土块,勤冲、勤掏渣 砂卵石层 中、高冲程3～4m，泥浆比重1.3 左右，勤掏渣 软弱土层或塌孔回填重钻 小冲程反复冲击，加黏土块夹小片石，泥浆比重1.3～1.5 冲击钻成孔施工现场 共75页 第16页

每钻进4～5m应验孔一次,在更换钻头前或容易缩孔处,均应验孔 应采取有效的技术措施防止扰动孔壁、塌孔、扩孔、卡钻和掉钻及泥浆流失等事故 1.4 泥浆护壁成孔灌注桩施工 每钻进4～5m应验孔一次,在更换钻头前或容易缩孔处,均应验孔 应采取有效的技术措施防止扰动孔壁、塌孔、扩孔、卡钻和掉钻及泥浆流失等事故 冲击钻成孔 共75页 第17页

1.4.3 第一次清孔 成孔达到设计标高后应进行清孔。 1.4 泥浆护壁成孔灌注桩施工 1.4.3 第一次清孔 成孔达到设计标高后应进行清孔。 ⑴钻机成孔：以原土造浆的桩孔可用“射水法”，即钻杆只转不进(空转)，待泥浆密度降至1.1左右；注入制备泥浆的桩孔则应采用“换浆法”清孔，至换出的泥浆密度＜1.15时方为合格。 ⑵冲击成孔：不易塌孔的桩孔，可采用空气吸泥清孔；稳定性差的孔璧应采用泥浆循环或抽渣筒排渣。 注入新泥浆 换浆法清孔 置换浓泥浆 共75页 第18页

1.4 泥浆护壁成孔灌注桩施工 1.4.4 吊放钢筋笼 钢筋笼制作：直径在1.2m内的钢筋笼制作同一般灌注桩，大直径和长度大的钢筋笼，一般在主筋内侧每隔2.5m加设一道Φ25 ～30mm的加强箍，每隔一箍在箍内设1道井字加强支撑，与主筋焊接组成骨架，便于吊运。 加强箍 井字加强支撑 大直径灌注桩的钢筋笼加工 共75页 第19页

钢筋笼长度超过10m应分段拼接,每节主筋为通长钢筋，接头宜对焊连接或机械接头，主筋与箍筋点焊固定,主筋保护层厚70mm，平整度误差≯ 1.4 泥浆护壁成孔灌注桩施工 钢筋笼长度超过10m应分段拼接,每节主筋为通长钢筋，接头宜对焊连接或机械接头，主筋与箍筋点焊固定,主筋保护层厚70mm，平整度误差≯ 50mm，四侧主筋每隔5m设置耳环。 钢筋笼吊装 大直径灌注桩的钢筋笼加工 共75页 第20页

钢筋笼就位应采用小型吊运机具或起重机进行，上下节主筋采用帮条双面焊连接。 1.4 泥浆护壁成孔灌注桩施工 钢筋笼吊装 钢筋笼就位应采用小型吊运机具或起重机进行，上下节主筋采用帮条双面焊连接。 送放钢筋笼时井口防墩 防碰 共75页 第21页

钢筋笼吊放 分段钢筋笼的 井口连接 上节钢筋笼要机吊人托 下放时防墩防撞 钢筋笼就位后 的定位验收 1.4 泥浆护壁成孔灌注桩施工 拼接时吊车 不得松钩！ 钢筋笼吊放 上节钢筋笼要机吊人托 下放时防墩防撞 钢筋笼就位后 的定位验收 下节钢筋笼搁置在井口槽钢上 共75页 第22页

1.4 泥浆护壁成孔灌注桩施工 1.4.5 第二次清孔 在钢筋笼和导管安放后、水下砼浇灌前进行，在导管顶部安放一个弯头及皮笼，用泵将泥浆压入导管内，再从孔底沿导管置换沉渣。二次清孔标准是：孔深达到设计要求,沉渣厚度端承桩≯50mm，摩擦桩≯100mm,抗拔、抗水平力桩≯200mm。 复测桩孔深度 导管安装 安装弯头及皮笼 二次清孔进行中 分析判断孔底沉渣 共75页 第23页

1.4.6 水下浇灌砼 ①安放导管 ②贮料斗就位 ③ 料斗贮料 ④水下连续浇注 ⑤砼置换出泥浆 ⑥渐次提升、拆除导管 1.4 泥浆护壁成孔灌注桩施工 1.4.6 水下浇灌砼 ①安放导管 ②贮料斗就位 ③ 料斗贮料 ④水下连续浇注 ⑤砼置换出泥浆 ⑥渐次提升、拆除导管 共75页 第24页

1.5 常见施工质量问题的处置 1.5.1 孔壁坍塌 发现：排出的泥浆连续冒气泡；泥浆液面突然下降。 1 泥浆护壁成孔灌注桩 1.5 常见施工质量问题的处置 1.5.1 孔壁坍塌 发现：排出的泥浆连续冒气泡；泥浆液面突然下降。 原因：护筒周围未封紧密；泥浆液面低于孔外水位； 遇流砂、淤泥、破碎地层钻进太快或泥浆比重过低。 预防：护筒周围粘土填封密实，保持泥浆液面高于孔外水位; 流砂、松散土层加大泥浆比重，控制钻进速度。 处理：轻度坍陷——保持孔内泥浆液位，加大泥浆比重; 坍陷严重——提出钻具、回填粘土，孔壁稳定后重钻。 共75页 第25页

1.5.2 成孔偏斜 原因：钻杆不垂直；土层软硬不均；碰到孤石。 1.5 常见施工质量问题的处置 1.5.2 成孔偏斜 原因：钻杆不垂直；土层软硬不均；碰到孤石。 预防：及时更换弯曲钻杆；软硬土层低速钻进；发现钻杆偏斜可提起钻头上下反复扫钻几次；遇孤石时，可预爆或采用高低冲程交替冲击，将大孤石击碎或挤入孔壁。 处理：钻机成孔可局部回填粘土至偏孔上方500mm处，稳定后再重新钻进； 扩底灌注桩设备 冲击成孔可回填片石至偏孔上方300~500 mm 处，然后重新冲孔。 共75页 第26页

1 泥浆护壁成孔灌注桩 1.6 浆渣的处理 泥浆护壁成孔的缺点是施工现场环境污染严重。废弃的浆渣应进行处理，目前工地一般采用沉淀法进行重力分离处理，国内已开发的泥浆净化器是理想的泥浆处理设备。 某工地泥浆溢入 某工地泥浆溢入水塘 城市道路 虾蟹非死即逃 ZX-200/250泥浆净化器 黑旋风工程公司 泥浆分离处理设备原理 泥浆四溢 工地一片狼籍 共75页 第27页

2 旋挖钻孔灌注桩 是由旋挖钻机成孔的桩型，简称旋挖桩，是近年来大力推广的一种先进的桩基施工工艺，有取代泥浆护壁成孔灌注桩之势。 第5讲 砼灌注桩施工 2 旋挖钻孔灌注桩 是由旋挖钻机成孔的桩型，简称旋挖桩，是近年来大力推广的一种先进的桩基施工工艺，有取代泥浆护壁成孔灌注桩之势。 工艺原理：旋挖钻机通过钻头和钻杆的旋转，借助钻具自重和钻机加压系统，边旋转边切削地层并将其装入钻斗内，再将钻斗提出孔外卸土，取土卸土、循环往复，成孔直至设计深度。适用于黏土、粉土、砂土、填士、碎石土及风化岩层。 德国宝峨BG50 是目前全世界最大的旋挖钻机，最大桩径4.5m、最大钻深超过100m 目前国内旋挖钻机成孔最大桩径为3m，成孔深度多在60m以内，最深已达120m。 共75页 第28页

2 旋挖钻孔灌注桩 2.1 旋挖钻机的优缺点 优点：旋挖钻机全液压驱动、电脑控制，能精确定位钻孔、自动校正钻孔垂直度、量测钻孔深度，工效是循环钻机的20倍。具有施工效率高、振动小、噪声低，无泥浆或排浆量小的特点，是国际土木工程的流行桩工机械。 缺点：重量较大、设备较昂贵，维修复杂，钻机行走对场地路面要求高。 三一重工SR200C旋挖钻机 最大成孔深度60米； 最大成孔直径1800mm 旋挖钻机成孔施工 共75页 第29页

2.2 钻具选择 2.2.1 旋挖钻斗 旋挖钻具的选择对提高钻进速度和成孔质量、节约能源，降低钻具损耗有着至关重要的作用。 2 旋挖钻孔灌注桩 2.2 钻具选择 旋挖钻具的选择对提高钻进速度和成孔质量、节约能源，降低钻具损耗有着至关重要的作用。 2.2.1 旋挖钻斗 旋挖钻斗钻进时将土屑切削入斗筒内，提升钻斗至孔外卸土而成孔。主要用于含水较高的砂土、淤泥、粘土、淤泥质亚粘土、砂砾层、卵石层和风化软基岩等地层中的无循环钻进。 单底双开门斗齿钻斗 双底双开门斗齿钻斗 双底单开门斗齿钻斗 双底单开门截齿钻斗 共75页 第30页

底板层数的选择：单层底板的为旋挖斗，适用粘性强的地层;双层底板的为捞砂斗，适合其它地层。 2.2 钻具选择 底板层数的选择：单层底板的为旋挖斗，适用粘性强的地层;双层底板的为捞砂斗，适合其它地层。 底板进土口的选择：单开口钻头适合钻进较大粒径的各种岩石；双开口适合钻进粒径较小的砂层、岩层。 　　切削具的选择：斗齿适合钻进软至中软土层、粘土层、泥质地层；截齿适合钻进卵石层及硬质土层。 旋挖钻斗 钻进 旋挖钻斗 卸土 共75页 第31页

2.2 钻具选择 2.2.2 短螺旋钻头 螺旋钻头钻进时土进入钻头螺纹中，卸土时提起钻头、反向旋转将土甩出而成孔。主要用于地下水位以上软岩、小粒径的砾石层、中风化以下岩层的无循环钻进。 土层螺旋钻头 螺旋钻头孔外卸土 双头单锥岩石螺旋钻头 短螺旋钻头钻进成孔 共75页 第32页

2.2 钻具选择 2.2.3 筒式及扩底钻头 筒式钻头：硬度较大的基岩、大的漂石层及硬质永冻土层，螺旋或旋挖钻头钻进较困难时，就需用筒式钻头切出环槽，配合旋挖钻头钻进。筒式钻头有斗齿、截齿、牙轮钻头，分别适用于软岩、中硬岩、坚硬岩石。 筒式钻头 双层 筒式钻头 截齿 筒式钻头 牙轮 土层扩底钻头 上压式两翼 上压式三翼 扩底钻头 上压式自御 扩底钻头 岩层扩底钻头 上压式筒式 土层扩底钻头 下压式两翼 共75页 第33页

2.3 旋挖钻机成孔施工 2.3.1 干法成孔 对粘结性好的岩土层，可采用旋挖钻斗或短螺旋钻头成孔，无需泥浆护壁。 2 旋挖钻孔灌注桩 共75页 第34页

旋挖钻机干法成孔 钻进准备 旋挖钻机干法成孔 孔外卸土 2.3 旋挖桩机成孔施工 旋挖钻机干法成孔 钻进准备 旋挖钻机干法成孔 孔外卸土 等径钻头钻进 等径桩孔成型 共75页 第35页

2.3.2 湿法成孔 湿法成孔的泥浆只护壁不循环排渣。 对松散易坍塌地层，或有地下水分布、孔壁不稳定，则采用静态泥浆护壁、钻斗取土工艺。 2.3 旋挖桩机成孔施工 2.3.2 湿法成孔 湿法成孔的泥浆只护壁不循环排渣。 对松散易坍塌地层，或有地下水分布、孔壁不稳定，则采用静态泥浆护壁、钻斗取土工艺。 共75页 第36页

2.3.3 扩径成孔 旋挖机换装扩径钻具，可在孔底进行扩孔作业。 扩径钻头孔外甩土 扩径钻头 桩孔扩径成型 扩径钻头旋转挖土 2.3 旋挖桩机成孔施工 2.3.3 扩径成孔 扩径钻头孔外甩土 旋挖机换装扩径钻具，可在孔底进行扩孔作业。 扩径钻头 桩孔扩径成型 扩径钻头旋转挖土 共75页 第37页

2.3 旋挖桩机成孔施工 2.3.4 旋挖桩施工注意事项 泥浆漏失应同步补充 ⑴湿法成孔应配备成孔和清孔用泥浆及泥浆池，在泥浆易渗漏的土层应采取提高泥浆密度、掺入锯末、增黏剂等维持孔壁稳定措施。泥浆制备能力应大于钻孔的泥浆需求量，每台钻机的泥浆储备量不少于单桩体积。 ⑵旋挖钻机成孔应采用跳挖方式，钻斗倒出的土距桩孔口的最小距离应＞6m，并及时清除。 一种清孔效果良好的 碰撞式筒钻 ⑶旋挖钻机成孔，孔底沉渣厚度较难控制，应采用专用清孔钻头进行清渣，并采用桩端后注浆工艺保证桩端承载力。 共75页 第38页

3 沉管灌注桩 又称套管成孔灌注桩。是利用锤击法或振动法将带有钢筋砼桩靴(或活辨式桩尖)的钢制桩管沉入土中，然后边拔管边灌注砼而成桩。 第5讲 砼灌注桩施工 3 沉管灌注桩 又称套管成孔灌注桩。是利用锤击法或振动法将带有钢筋砼桩靴(或活辨式桩尖)的钢制桩管沉入土中，然后边拔管边灌注砼而成桩。 用锤击沉桩 设备沉管时 称为“锤击 沉管灌注桩” 利用激振 器的振动 沉管时， 称为“振 动沉管灌 注桩” 共75页 第39页

3 沉管灌注桩 3.1 工艺流程 3.1.1 锤击沉管 点击动画 锤击沉管 立管→套入桩靴、对准桩位压入土中→检查→低锤轻击→检查有无偏移→正常施打至设计标高→第一次浇灌砼→边拔管、边锤击、边继续浇灌砼→安放钢筋笼、继续浇灌砼至桩顶设计标高。 桩管 钢筋笼 桩靴 桩机就位 套入桩靴 沉入 边锤击 下钢筋笼 套管 边拔管 继续浇灌 初灌砼 桩成型 砼预制桩靴 锤击沉管灌注桩施工工艺 共75页 第40页

3.1 工艺流程 3.1.2 振动沉管 立管→合拢活瓣桩尖、对准桩位压入土中→检查→初始沉管→检查有无偏移→正常沉管至设计标高→第一次浇灌砼→边拔管、边振动、边继续浇灌砼→安放钢筋笼、继续浇灌砼至桩顶设计标高。 振动锤 上料口 钢筋笼 桩管 砼料斗 活瓣桩尖 振动沉管的施工方法有单打法、反插法和复打法。 桩机就位 合拢桩尖 点击动画 振动沉管灌注桩 边振边灌 桩顶插筋 边拔桩管 并灌满砼 沉管 砼上料 振动沉管灌注桩施工工艺 共75页 第41页

3 沉管灌注桩 3.2 沉管施工 桩尖埋设 桩管套入桩靴 合拢桩管活瓣桩尖 3.2.1 桩管就位 用桩架吊起桩管，对准预设在桩位处的预制砼桩靴，套入桩靴，或关闭桩管活瓣桩尖。然后缓缓放下套管，压进土中。 3.2.2 沉管 桩管上端扣上桩帽，检查桩管与桩锤是否在同一垂直线上，桩管偏斜≯ 0.5%时，即可起锤沉管。先低锤轻击，观察如无偏移方可正常施打，直至符合设计要求的贯入度或标高。 共75页 第42页

3.2 沉管施工 3.2.3 砼浇灌 桩管沉至设计标高后，应检查并处理桩管内的进泥、进水和吞桩尖等情况，并立即灌注砼。第一次浇灌砼时桩管内应尽量灌满，拔管过程中应向桩管内继续浇灌砼，并使桩管内砼保持略高于地面。 3.2.4 锤击拔管 桩管沉至设计标高 砼灌满桩管后，拔管即可进行。一边拔管、一边锤击，拔管的速度要均匀，一般土层以1m/min为宜，软弱土层以0.3～0.8 m/min为宜。倒打拔管的速度，单动汽锤不少于50次/min，自由落锤小落距轻击不少于40次/min。在管底未拔至桩顶设计标高时，倒打或轻击不得中断。 桩管上料口近景 共75页 第43页

3.2.5 振动拔管 桩管内灌满砼后，应先振动5～10s，再开始拔管，应边振边拔，每拔出0.5~1.0 3.2 沉管施工 3.2.5 振动拔管 桩管内灌满砼后，应先振动5～10s，再开始拔管，应边振边拔，每拔出0.5~1.0 m，停拔，振动5～10s；如此反复，直至桩管全部拔出;在一般土层内，拔管速度宜为1.2～1.5m/min，用活瓣桩尖时宜慢，用砼预制桩尖时可适当加快；在软弱土层中宜控制在0.6～0.8m/min。 边拔管、边振动 边继续浇灌砼 共75页 第44页

3 沉管灌注桩 3.3 沉管灌注桩的特殊施工方法 锤击沉管的特殊施工方法有跳打法、复打法。振动沉管的特殊施工方法有反插法和复打法。 3.3.1 跳打法 桩的中心距小于4倍桩管外径或小于2m时，均应跳打。中间空出的桩，须待邻桩砼达到设计强度的50%后方可施打。 3.3.2 反插法 在桩管灌满砼后，先振动再拔管，每次拔管高度0.5～1.0m，向下反插深度0.3～0.5m。拔管过程中应分段添加砼，保持管内砼面始终不低于地表面或高于地下水位1.0～1.5m，拔管速度应小于0.5m/min; 距桩尖处1. 5m范围宜多次反插以扩大桩端部断面；在流动性淤泥中不宜使用反插法。 共75页 第45页

3.3 沉管灌注桩的特殊施工方法 3.3.2 复打法 在第一次砼浇筑完毕、拔出桩管，立即在原桩位再设预制桩靴或合好活瓣桩尖，第二次复打沉入桩管，使未凝固的砼向四周挤压扩大桩径，再浇筑第二次砼。复打法可扩大桩径并提高单桩承载能力。 点击动画 复打法沉桩 不反插 单打 第2次 第2次 复打 砼浇筑 反插 继续 反插 单打 局部 复打 成桩 沉管 浇筑砼 成桩 预加1m 沉管 拔管 成桩 成桩 沉管 成桩 全部复打 下部反插 上部局部复打 共74页 第46页

3 沉管灌注桩 3.4 沉管灌注桩常见问题的处置 3.4.1 断桩 检查：露出地面的桩体可目测观察；地下2～3m范围内的桩体断裂,用手或脚轻摇会有浮振的感觉；深部的断桩须用动测法检测。 挖出来的断桩 预防措施：控制桩的中心距≮4倍桩径，合理安排沉桩顺序和桩架行走路线，采用跳打法和控制时间法使桩身砼终凝前避免振动和扰动，认真控制拔管速度。 断桩的处理 断桩处理：断桩一经发现，应将断桩拔去，清理桩孔及接桩面，略增大桩身截面积再重新浇筑桩身砼。 共75页 第47页

3.4.2 桩靴进水 3.4.3 吊脚桩 检查：用浮标可测得桩底是否进水或进泥。 3.4 沉管灌注桩常见问题的处置 3.4.2 桩靴进水 检查：用浮标可测得桩底是否进水或进泥。 预防措施：桩尖活瓣间隙或预制桩靴与桩管接触处要严密，对缝隙较大的桩尖或桩靴应及时修理或更换。 处理措施：先在桩管内灌入0.5m高水泥砂浆，再灌入1m高砼，然后反插打下。 3.4.3 吊脚桩 监测：拔管前观测管内浮标，监测桩管活瓣桩尖或砼预制桩靴是否打开或脱开。 预防措施：拔管采取“密振慢抽”，开始拔管50cm，将桩管反插几下，再正常拔管；保持砼的和易性，防止卡管或堵管；严格控制砼预制桩靴的强度和规格，防止桩靴打碎或压入管内。 处理措施：将桩管拔出后填砂重打。 共75页 第48页

3.4.4 缩颈 监测：流塑状态土质沉桩，拔管时须设置浮标记录每0.5～1m高度砼的灌入量，砼的充盈系数(砼灌入量与桩身体积之比)≮1.0。 3.4 沉管灌注桩常见问题的处置 3.4.4 缩颈 监测：流塑状态土质沉桩，拔管时须设置浮标记录每0.5～1m高度砼的灌入量，砼的充盈系数(砼灌入量与桩身体积之比)≮1.0。 预防措施：严格控制拔管速度在0.6～0.8m/min以内，桩管内尽量多装砼，使管内砼高于地面或地下水位1～1.5m以上。 处理措施：采取复打法进行处理。 点击动画 缩颈桩 开挖验证的缩颈桩桩体 共75页 第49页

3 沉管灌注桩 3.5 内夯沉管灌注桩 液压步履式 夯扩桩机 又称夯扩桩，其打桩设备在沉管灌注桩设备基础上增加内夯管。分为带砼预制桩尖夯扩桩和无桩尖夯扩桩。内夯沉管灌注桩由于夯扩成型，在桩端处形成扩大头，桩端面积增大、桩端持力层被夯实挤密,单桩承载力较高。外管直径325~ 450mm，桩长一般15m左右，单桩承载特征值2000kN以内。 使用范围基本与沉管灌注桩相同，距地面4～20m范围内有较硬的土层作桩端持力层时较为适用。 共75页 第50页

当采用外管与内夯管结合锤击沉管进行夯压、扩底、扩径时，内夯管应比外管短100mm ，内夯管底端可采用闭口平底或闭口锥底。 3.5 内夯沉管灌注桩 当采用外管与内夯管结合锤击沉管进行夯压、扩底、扩径时，内夯管应比外管短100mm ，内夯管底端可采用闭口平底或闭口锥底。 内外管及管塞 扩底端 断桩的处理 HKJ-400型液压步履式夯扩机 内夯沉管灌注桩施工全景 共75页 第51页

外管封底可采用干硬性砼、无水砼配料，经夯击形成阻水阻泥管塞，其高度可为100mm。当内外管间不会发生间隙涌水、涌泥时亦可不封底。 3.5 内夯沉管灌注桩 外管封底可采用干硬性砼、无水砼配料，经夯击形成阻水阻泥管塞，其高度可为100mm。当内外管间不会发生间隙涌水、涌泥时亦可不封底。 内夯沉管灌注桩施工中 外管封底加入干硬性砼 锤击内夯管！ 桩身砼宜分段灌注，拔管时内夯管和桩锤应施压于外管中的砼顶面，边压边拔。 共75页 第52页

第5讲 砼灌注桩施工 4 长螺旋成孔灌注桩 其成孔工艺分为长螺旋钻孔灌注桩和长螺旋钻孔压灌桩，前者是一种早期的干作业成孔工艺，后者是在早期工艺的基础上演进而成。后者较前者的适应范围更广、成桩效果更好。 长螺旋钻孔灌注桩 施工工艺 提 钻 下钢筋笼 灌注砼 钻机成孔 长螺旋 空钻清孔 边压入砼 边提钻 下钢筋笼 振捣成桩 提钻 200mm 长螺旋钻孔压灌桩 施工工艺 共75页 第53页

4 长螺旋成孔灌注桩 4.1 长螺旋钻孔灌注桩 适用于成孔深度内无地下水的一般粘性、砂土及人工填土，勿需护壁，成孔深度8～20m、成孔直径300～600mm，不宜用于地下水位以下的各类土及淤泥质土。常用螺旋钻机成孔，亦可用洛阳铲成孔。 成孔原理：电动机带动钻杆转动，使螺旋叶片旋转削土，土随螺旋叶片上升排出孔外。 点击动画 螺旋钻成孔 共75页 第54页

4.1 长螺旋钻孔灌注桩 共75页 第56页

4.1 长螺旋钻孔灌注桩 只钻不进 空转清土 提钻卸土 长螺旋钻机成孔施工 长螺旋钻机 钻头近景 共75页 第56页

钻孔时钻杆应保持垂直稳固，位置准确，防止因钻杆晃动引起扩大孔径 4.1 长螺旋钻孔灌注桩 钻孔时钻杆应保持垂直稳固，位置准确，防止因钻杆晃动引起扩大孔径 钻进过程中，应随时清理孔口积土，遇到地下水、塌孔、缩孔等异常情况时，应及时处理。 共75页 第57页

4 长螺旋成孔灌注桩 4.2 长螺旋钻孔压灌桩 长螺旋钻孔压灌桩的工艺改进在提钻与桩身砼灌注两环节。第一次提钻200mm、然后通过钻杆内腔压灌砼，边提升钻杆边压灌砼，吊放钢筋笼时内套振动棒，将钢筋笼范围内砼振捣密实。该桩型插钢筋笼后宜用于黏性土、粉土、砂土、填土、非密实的碎石类土、强风化岩。 钻机钻至 砼通过钻杆 将钢筋笼 预定深度 内腔压灌至孔底 振入或压 振捣成桩 清孔 边灌边提升钻杆 入砼内 长螺旋钻孔压灌桩工艺流程 共75页 第58页

4.2 长螺旋钻孔压灌桩 边提升钻杆 边压灌砼 吊起钢筋笼 与导入管 长螺旋钻孔压灌桩 施工全景 钢筋笼就位 共75页 第59页

4.2 长螺旋钻孔压灌桩 钢筋笼 正振入桩中 钢筋笼振沉桩中 近景 共75页 第60页

4.3 螺旋挤土灌注桩 是一种新桩型，上部为园柱型，下部为螺纹型。采用螺旋钻机旋转挤压土体、泵压砼成桩。亦称“螺杆桩”。 力源液压的桩机 4 长螺旋成孔灌注桩 4.3 螺旋挤土灌注桩 是一种新桩型，上部为园柱型，下部为螺纹型。采用螺旋钻机旋转挤压土体、泵压砼成桩。亦称“螺杆桩”。 力源液压的桩机 螺旋挤土灌注桩施工 螺旋挤土成孔效果 直杆段 螺纹段 共75页 第61页

第5讲 砼灌注桩施工 5 挤扩支盘桩 钻孔结束后，在桩孔内下入专用液压挤扩机，在适当位置对钻孔周围土体施以三维静压，挤扩成型设置承力盘或分支，形成由主桩、承力盘及分支组成的挤扩支盘桩。挤扩支盘桩变普通摩擦桩为变截面多支点的摩擦端承桩，改变了桩的受力机理，具有抗震性好、沉降变形小的优点。适用于非饱和粘性土，砂性较大的粘土、粉土、砂土、砾卵石、风化岩层等。 十字分支 承力盘 承力盘 树根构造示意图 挤扩支盘桩体 开挖验证的挤扩支盘桩桩体 共75页 第62页

5 挤扩支盘桩 5.1 泥浆护壁成孔的挤扩支盘桩施工 泥浆护壁成孔时，应根据地质情况选择持力层设置分支及承力盘，按支盘设计深度，下放全液压挤扩支盘成型机，操作液压工作站将弓压臂(承力板)挤出、收回、反复 转角、经多次挤压成盘，再由上至下或由下 至上完成挤扩多个支盘的作业，然后安放钢 筋笼、清孔、灌注砼成桩。 支盘操作台 支盘挤扩机 共75页 第63页

5 挤扩支盘桩 5.2 干作业成孔的挤扩支盘桩施工 长螺旋钻机进行干作业成孔时，按支盘设计深度，下入挤扩支盘机，按设计支盘位置、尺寸进行挤扩作业，处理虚土、下钢筋笼、灌注砼成桩。该法进度快。但不宜在砂性土中设置支盘。 干作业成孔的 挤扩支盘桩施工 挤扩支盘桩施工 共75页 第64页

5.3 施工质量控制要点 ⑴挤扩支盘桩的最小中心距≮3d和1.5D； 5 挤扩支盘桩 5.3 施工质量控制要点 ⑴挤扩支盘桩的最小中心距≮3d和1.5D； ⑵承压桩的支盘数量一般不多于4个，抗拔桩的支盘数量宜为1～2个。挤扩支盘桩竖向最小盘间距≮2D； ⑶承力盘应设在土层结构稳定、压缩性较小、承载力较高、层厚＞2D的土层中。承压桩的支与盘应设置在承载土层的上部，抗拔桩的支与盘应设置在承载 土层的下部。 ⑷承力盘底进入持力层的深度≮0.5~1.0h；桩端全断面进入持力层的深度，对于粘性土、粉土≮2d，砂土≮1.5d，碎石土≮ 1d。桩端以下持力层厚度≮3d。 共75页 第65页

第5讲 砼灌注桩施工 6 人工挖孔灌注桩 人工挖孔灌注桩单桩承载力大、受力性能好、质量可靠、沉降量小、无振动无噪音、无环境污染,无需大型机械设备，一柱一桩时无需截桩、节省承台。可多桩同时施工，施工进度快。国内人工挖孔桩直径最大已达4m，最深为98m。 人工挖孔灌注桩 施工现场 直径达2.5m 的人工挖孔桩 共75页 第66页

6.1 构造要求 ⑴桩径：最小≮0.8m，最大不宜＞2.5m; ⑵桩长：一般20m左右，不宜超过30m； 6 人工挖孔灌注桩 6.1 构造要求 ⑴桩径：最小≮0.8m，最大不宜＞2.5m; ⑵桩长：一般20m左右，不宜超过30m； ⑶扩底：分为扩底和不扩底。扩底时扩底直径与桩身直径之比(D1/D)不宜＞3。桩底宜挖成锅底形，矢高h0可取(0.15～0.2)D1。 首节井圈的中心线偏差≯20mm 直径达2.5m 的人工挖孔桩 井圈顶面高出地面100～150mm 共75页 第67页

6 人工挖孔灌注桩 6.2 桩孔护壁 上下节护壁搭接长度≮50mm 井圈任意直径的误差≯50mm 人工挖孔桩护壁有砖护壁和砼护壁（直径1.2m以上）两种，施工方法是分段开挖（每段0.8～1m左右）、分段砌筑或浇筑砼拱圈护壁，直至设计标高。 砖砌孔壁支护 砼护壁的模板安装 砼护壁的厚度≮100mm，砼强度等级不低于桩身砼强度等级，并应振捣密实；护壁应配置直径≮8mm的构造钢筋，竖向筋应上下搭接或拉接。 共75页 第68页

6 人工挖孔灌注桩 6.3 施工程序及方法 模板在砼灌注24h后方可拆除 首节井圈壁宜增厚100-150mm 切线开挖第一节土方 支第一节护壁模板 继续挖桩孔土方 井圈顶面高出地面100～150mm 土方吊出桩孔 放线、定桩位→挖第一节桩孔土方→支模浇筑第一节护壁砼→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→浇筑桩身砼。 共75页 第69页

深孔挖土的安全设施 完工的桩孔 监理工程师下井验孔 6.3 施工程序及方法 应急爬梯 送风管 低压照明 半月板(防坠) 井盖 救生绳 深孔挖土的安全设施 完工的桩孔 监理工程师下井验孔 砼下料串筒 预埋声测管 下钢筋笼 钢筋笼及砼下料串筒就位 分层浇灌桩身砼 共75页 第70页

当桩净距小于2.5m 时，应采用间隔开挖。相邻排桩跳挖的最小施工净距≮4.5m。 6.3 施工程序及方法 当桩净距小于2.5m 时，应采用间隔开挖。相邻排桩跳挖的最小施工净距≮4.5m。 土石方不得堆放在孔口周边1m范围内 已完桩孔的 井口安全防护 共75页 第71页

6.4 安全措施 ⑴孔内须设置应急软爬梯供人员上下；使用的电葫芦、吊笼等应安全可靠，并配有自动卡紧保险装置； 6 人工挖孔灌注桩 6.4 安全措施 ⑴孔内须设置应急软爬梯供人员上下；使用的电葫芦、吊笼等应安全可靠，并配有自动卡紧保险装置； ⑵每日开工前须检测井下的有毒、有害气体；深度超过10m的桩孔要有可靠的排水、通风和照明设施；井下送风的风量不宜少于25L/s； ⑶孔口须设置高度0.8m护栏。 ⑷防治孔壁坍塌和涌土、涌砂的处置预案： ●减小护壁高度，随挖、随验、随灌注砼，强行穿越； ●钢护筒或砼沉井穿越； ●采取降水措施。 直径8.4m的人工挖孔桩 共75页 第72页

电动提升设备 桩孔水平防护栏 后部配重及卷扬机 挖孔桩操作说明 6.4 安全措施 电动提升设备 桩孔水平防护栏 后部配重及卷扬机 挖孔桩操作说明 共75页 第73页

值得指出的是：人工挖孔桩有被滥用的趋势，桩越挖越深、直径越挖越大，安全措施不到位等。新规范要求桩径最小≮0.8m、最大≯ 6 人工挖孔灌注桩 值得指出的是：人工挖孔桩有被滥用的趋势，桩越挖越深、直径越挖越大，安全措施不到位等。新规范要求桩径最小≮0.8m、最大≯ 2.5m，最深不宜超过30m。 有兴趣了解更多人工挖孔桩知识的同学请参阅老师编辑的基础工程专题讲座《人工挖孔灌注桩》 号称“世界上直径最大”的挖孔桩 共75页 第74页

第5讲 砼灌注桩施工 灌注桩桩头处理 桩间挖土 承台高程控制 桩头凿除 剥出主筋 浇筑砼垫层 承台钢筋绑扎 共75页 第75页