樁基礎工程學習重點：混凝土灌注樁施工及質量檢驗標準，對泥漿護壁成孔灌注樁施工過程及方法。學習要求：了解樁基礎組成及分類；了解泥漿護壁成孔施工過程及工藝原理；掌握灌注樁、大直徑人工挖孔灌注樁的施工方法，常見質量事故的預防和處理，安全施工措施；了解預灌注樁質量檢驗標準。

樁基礎是深基礎應用最多的一種基礎形式，它由若干個沉入土中的樁和連接樁頂?shù)某信_或承臺梁組成。樁的作用是將上部建筑物的荷載傳遞到深處承載力較強的土層上，或將軟弱土層擠密實以提高地基土的承載能力和密實度。樁按受力情況分為端承樁和摩擦樁兩種(圖2.1)端承樁是穿過軟弱土層而達到堅硬土層或巖層上的樁，上部結構荷載主要由巖層阻力承受；施工時以控制貫入度為主，樁尖進入持力層深度或樁尖標高可作參考。摩擦樁完全設置在軟弱土層中，將軟弱土層擠密實，以提高土的密實度和承載能力，上部結構的荷載由樁尖阻力和樁身側面與地基土之間的摩擦阻力共同承受，施工時以控制樁尖設計標高為主，貫入度可作參考。灌注樁的分類：灌注樁是在樁位處成孔，然后放入鋼筋骨架，再澆筑混凝土而成的樁。灌注樁按成孔方法不同，有鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁、沖孔灌注樁、套管成孔灌注樁及爆擴成孔灌注樁等。本章小結

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混凝土灌注樁施工混疑土灌注樁施工灌注樁：直接在樁位上用機械成孔或人工挖孔，在孔內(nèi)安放鋼筋、灌注混凝土而成型的樁。灌注樁按成孔方法分為泥漿護壁成孔灌注樁、沉管灌注樁、干作業(yè)鉆孔灌注樁、人工挖孔灌注樁等。2.2.1干作業(yè)鉆孔灌注樁

干作業(yè)鉆孔灌注樁施工過程如圖2.11所示。干作業(yè)成孔一般采用螺旋鉆機鉆孔。螺旋鉆頭外徑分別為Φ400mm、Φ500mm、Φ600mm，鉆孔深度相應為12m、10m、8m。適用于成孔深度內(nèi)沒有地下水的一般粘土層、砂土及人工填土地基，不適于有地下水的土層和淤泥質土。鉆機就位后，鉆桿垂直對準樁位中心，開鉆時先慢后快，減少鉆桿的搖晃，及時糾正鉆孔的偏斜或位移。鉆孔至規(guī)定要求深度后，進行孔底清土。清孔的目的是將孔內(nèi)的浮土、虛土取出，減少樁的沉降。方法是鉆機在原深處空轉清土，然后停止旋轉，提鉆卸土。鋼筋骨架的主筋、箍筋、直徑、根數(shù)、間距及主筋保護層均應符合設計規(guī)定，綁扎牢固，防止變形。用導向鋼筋送入孔內(nèi)，同時防止泥土雜物掉進孔內(nèi)。鋼筋骨架就位后，應立即灌注混凝土，以防塌孔。灌注時，應分層澆筑、分層搗實，每層厚度50～60cm。2.2.2泥漿護壁成孔灌注樁泥漿護壁成孔是利用泥漿保護穩(wěn)定孔壁的機械鉆孔方法。它通過循環(huán)泥漿將切削碎的泥石渣屑懸浮后排出孔外，適用于有地下水和無地下水的土層。成孔機械有潛水鉆機、沖擊鉆機、沖抓錐等。泥漿護壁成孔灌注樁的施工工藝流程：測定樁位、埋設護筒、樁機就位、制備泥漿、機械(潛水鉆機、沖擊鉆機等)成孔、泥漿循環(huán)出渣、清孔、安放鋼筋骨架、澆筑水下混凝土。2.2.2.1埋設護筒和制備泥漿

鉆孔前，在現(xiàn)場放線定位，按樁位挖去樁孔表層土，并埋設護筒。護筒高2m左右，上部設1～2個溢漿孔，是用厚4～8mm鋼板制成的圓筒，其內(nèi)徑應大于鉆頭直徑200mm。護筒的作用是固定樁孔位置，保護孔口，防止地面水流入，增加孔內(nèi)水壓力，防止塌孔，成孔時引導鉆頭的方向。

在鉆孔過程中，向孔中注入相對密度為1.1～1.5的泥漿，使樁孔內(nèi)孔壁土層中的孔隙滲填密實，避免孔內(nèi)漏水，保持護筒內(nèi)水壓穩(wěn)定；泥漿相對密度大，加大了孔內(nèi)的水壓力，可以穩(wěn)固孔壁，防止塌孔；通過循環(huán)泥漿可將切削的泥石渣懸浮后排出，起到攜砂、排土的作用。2.2.2.2成孔

(1)潛水鉆機成孔

潛水鉆機成孔示意圖如圖2.12所示。潛水鉆機是一種旋轉式鉆孔機，其防水電機變速機構和鉆頭密封在一起，由樁架及鉆桿定位后可潛入水、泥漿中鉆孔。注入泥漿后通過正循環(huán)或反循環(huán)排渣法將孔內(nèi)切削土粒、石渣排至孔外。潛水鉆機成孔排渣有正循環(huán)排渣和泵舉反循環(huán)排渣兩種方式，如圖2.13所示。正循環(huán)排渣法:在鉆孔過程中，旋轉的鉆頭將碎泥渣切削成漿狀后，利用泥漿泵壓送高壓泥漿，經(jīng)鉆機中心管、分叉管送入到鉆頭底部強力噴出，與切削成漿狀的碎泥渣混合，攜帶泥土沿孔壁向上運動，從護筒的溢流孔排出。泵舉反循環(huán)排渣法:砂石泵隨主機一起潛入孔內(nèi)，直接將切削碎泥渣隨泥漿抽排出孔外。

(2)沖擊鉆成孔

沖擊鉆機通過機架、卷揚機把帶刃的重鉆頭(沖擊錘)提高到一定高度，靠自由下落的沖擊力切削破碎巖層或沖擊土層成孔(圖2.14)。沖擊鉆頭形式有十字形、工字形、人字形等，一般常用十字形沖擊鉆頭(圖2.15)。沖孔前應埋設鋼護筒，并準備好護壁材料。沖擊鉆機就位后，校正沖錘中心對準護筒中心，在沖程0.4～0.8m范圍內(nèi)應低提密沖，并及時加入石塊與泥漿護壁，直至護筒下沉3～4m以后，沖程可以提高到1.5～2.0m，轉入正常沖擊，隨時測定并控制泥漿相對密度。施工中，應經(jīng)常檢查鋼絲繩損壞情況，卡機松緊程度和轉向裝置是否靈活，以免掉鉆。

(3)沖抓錐成孔沖抓錐(圖2.16)錐頭上有一重鐵塊和活動抓片，通過機架和卷揚機將沖抓錐提升到一定高度，下落時松開卷筒剎車，抓片張開，錐頭便自由下落沖入土中，然后開動卷揚機提升錐頭，這時抓片閉合抓土。沖抓錐整體提升至地面上卸去土渣，依次循環(huán)成孔。沖抓錐成孔施工過程、護筒安裝要求、泥漿護壁循環(huán)等與沖擊成孔施工相同。適用于松軟土層(砂土、粘土)中沖孔，但遇到堅硬土層時宜換用沖擊鉆施工。2.2.2.3清孔驗孔是用探測器檢查樁位、直徑、深度和孔道情況；清孔即清除孔底沉渣、淤泥浮土，以減少樁基的沉降量，提高承載能力。泥漿護壁成孔清孔時，對于土質較好不易坍塌的樁孔，可用空氣吸泥機清孔，氣壓為0.5MPa，使管內(nèi)形成強大高壓氣流向上涌，同時不斷地補足清水，被攪動的泥渣隨氣流上涌從噴口排出，直至噴出清水為止。對于穩(wěn)定性較差的孔壁應采用泥漿循環(huán)法清孔或抽筒排渣，清孔后的泥漿相對密度應控制在1.15～1.25。2.2.2.4澆筑水下混疑土泥漿護壁成孔灌注混凝土的澆筑是在水中或泥漿中進行的，故稱為澆筑水下混凝土。水下混凝土宜比設計強度提高一個強度等級，必須具備良好的和易性，配合比應通過試驗確定。水下混凝土澆筑常用導管法(圖2.17)。澆筑時，先將導管內(nèi)及漏斗灌滿混凝土，其量保證導管下端一次埋入混凝土面以下0.8m以上，然后剪斷懸吊隔水栓的鋼絲，混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞進入水中。2.2.4人工挖孔大直徑灌注樁大直徑灌注樁是采用人工挖掘方法成孔，放置鋼筋籠，澆筑混凝土而成的樁基礎，也稱墩基礎。它由承臺、樁身和擴大頭組成(圖2.21)，穿過深厚的軟弱土層而直接坐落在堅硬的巖石層上。優(yōu)點是樁身直徑大，承載能力高；施工時可在孔內(nèi)直接檢查成孔質量，觀察地質土質變化情況；樁孔深度由地基土層實際情況控制，樁底清孔除渣徹底、干凈，易保證混凝土澆筑質量。2.2.4.1人工挖掘成孔護壁方法施工

坍落的支護措施有現(xiàn)澆混凝土護壁、沉井護壁、噴射混凝土護壁等。(1)現(xiàn)澆混凝土護壁法施工

即分段開挖、分段澆筑混凝土護壁，既能防止孔壁坍塌，又能起到防水作用。樁孔采取分段開挖，每段高度取決于土壁直立狀態(tài)的能力，一般0.5～1.0m為一施工段，開挖井孔直徑為設計樁徑加混凝土護壁厚度。護壁施工段，即支設護壁內(nèi)模板(工具式活動鋼模板)后澆筑混凝土，其強度一般不低于C15，護壁混凝土要振搗密實；當混凝土強度達到1MPa(常溫下約24h)可拆除模板，進入下一施工段。如此循環(huán)，直至挖到設計要求的深度。

(2)沉井護壁法施工當樁徑較大，挖掘深度大，地質復雜，土質差(松軟弱土層)，且地下水位高時，應采用沉井護壁法挖孔施工。沉井護壁施工是先在樁位上制作鋼筋混凝土井筒，井筒下?lián)v制鋼筋混凝土刃腳，然后在筒內(nèi)挖土掏空，井筒靠其自重或附加荷載來克服筒壁與土體之間的摩擦阻力，邊挖邊沉，使其垂直地下沉到設計要求深度。2.2.4.2施工中應該注意的幾個問題

樁孔中心線平面位置偏差不宜超過50mm，樁的垂直度偏差不得超過0.5%，樁徑不得小于樁設計直徑。挖掘成孔區(qū)內(nèi)，不得堆放余土和建筑材料，并防止局部集中荷載和機械振動。樁基礎一定要坐落在設計要求的持力層上，樁孔的挖掘深度應由設計人員根據(jù)現(xiàn)場地基土層的實際情況決定。人工挖掘成孔應連續(xù)施工，成孔驗收后立即進行混凝土澆筑。認真清除孔底浮渣余土，排凈積水，澆筑過程中防止地下水流入。人工挖掘成孔過程中，應嚴格按操作規(guī)程施工。

井面應設置安全防護欄，當樁孔凈距小于2倍樁徑且小于2.5m時，應間隔挖孔施工。

2.2.5灌注樁施工質量要求及完全技術灌注樁施工質量檢查包括成孔及清孔、鋼筋骨架制作及安放、混凝土攪拌及灌注等三個施工過程的質量檢查。施工前應對水泥、砂、石子、鋼材等原材料進行檢查，對施工組織設計中制定的施工順序、監(jiān)測手段也應進行檢查。2.2.5.1成孔質量檢查及要求(1)樁的樁位偏差必須符合表2.6的規(guī)定，樁頂標高至少要比設計標高高出0.5m。(2)灌注樁成孔深度的控制要求錘擊套管成孔，樁尖位于堅硬、硬塑粘性土、碎石土、中密以上的砂土、風化巖土層時，應達到設計規(guī)定的貫入度；樁尖位于其他軟土層時，樁尖應達到設計規(guī)定的標高。泥漿護壁成孔、干作業(yè)成孔，應達到設計規(guī)定的深度。灌注樁的沉渣厚度：當以摩擦力為主時，不得大于150mm；當以端承力為主時不得大于50mm。表2.6灌注樁的平面位置和垂直度的允許偏差

序號成孔方法

樁徑允許偏差(mm)垂直度允許偏差(%)樁位允許偏差(mm)1～3根、單排樁基垂直中心線方向和群樁基礎的邊樁

條形樁基沿中心線方向和群樁基礎的中間樁

1泥漿護壁灌注樁

D≤1000mm±50<1D/6，且不大于100D/4，且不大于150D>1000mm±50100+0.01H150+0.01H2套管成孔灌注樁

D≤500mm-20<170150D>500mm1001503干作業(yè)成孔灌注樁

-20<1701504人工挖孔樁

混凝土護壁

+50<0.550150鋼套管護壁

+50<11002002.2.5.2鋼筋籠制作及安放要求

鋼筋籠制作時，要求主筋沿環(huán)向均勻布置，箍筋的直徑及間距、主筋的保護層、加勁箍的間距等均應符合設計要求。主筋與箍筋之間宜采用焊接連接。加勁箍應設在主筋外側，主筋一般不設彎鉤，根據(jù)施工工藝要求，所設彎鉤不得向內(nèi)圈伸露，以免妨礙施工。

鋼筋籠主筋的保護層允許偏差：水下灌注混凝土樁為±20mm；非水下灌注混凝土樁為±10mm。鋼筋籠制作、運輸、安裝過程中，應采取措施防止變形，并應有保護層墊塊(或墊管、墊板)。吊放入孔時，應避免碰撞孔壁。灌注混凝土時，應采取措施固定鋼筋籠的位置。2.2.5.3混凝土攪拌與灌注(1)混凝土攪拌主要檢查材料質量與配比計量、混凝土坍落度；灌注混凝土應檢查防止混凝土離析的措施、澆筑厚度及振搗密實情況。(2)灌注樁各工序應連續(xù)施工。鋼筋籠放入泥漿后，4h內(nèi)必須灌注混凝土。(3)灌注后，樁頂應高出設計標高0.50m。灌注樁的實際澆筑混凝土量不得小于計算體積。(4)澆筑混凝土時，同一配比的試塊，每班不得少于1組；泥漿護壁成孔的灌注樁，每根不得少于1組。(5)混凝土灌注樁的質量檢驗標準應符合表2.7、表2.8的規(guī)定。表2.7混凝土灌注樁鋼筋籠質量檢驗標準

項序檢查項目允許偏差或允許值(mm)檢查方法主控項目1主筋間距±10用鋼尺量2長度±100用鋼尺量一般項目1鋼筋材質檢驗設計要求抽樣送檢2箍筋間距±20用鋼尺量3直徑±20用鋼尺量表2.8混凝土灌注樁質量檢驗標準

項序檢查項目允許偏差或允許值(mm)檢查方法單位數(shù)值主控項目1樁位見表2.6基坑開挖前量護筒、開挖后量樁中心2孔深Mm+300只深不淺，用重錘測，或測鉆桿、套管長度，嵌巖樁應確保進入設計要求的嵌巖深度3樁體質量檢驗按基樁檢測技術規(guī)范。按基樁檢測技術規(guī)范4混凝土強度設計要求試件報告或鉆芯取樣送檢5承載力按基樁檢測技術規(guī)范按基樁檢測技術規(guī)范一般項目1垂直度見表2.6測套管或鉆桿，或用超聲波探測，干施工時吊垂球2樁徑見表2.6井徑儀或超聲波檢測，干施工時用鋼尺量，人工挖孔樁不包括內(nèi)襯厚度項序檢查項目允許偏差或允許值(mm)檢查方法單位數(shù)值一般項目3泥漿面標高(高于地下水位)M0.5~1.0目測4沉渣厚度：端承樁摩擦樁mmmm≤50≤150用沉渣儀或重錘測量5混凝土坍落度：水下灌注干施工mmmm160~22070~100坍落度儀6鋼筋籠安裝深度mm±100用鋼尺量7混凝土充盈系數(shù)>1檢查每根樁的實際灌注量8樁頂標高mm+30-50水準儀，需扣除樁頂浮漿層及劣質樁體2.2.5.4施工驗收資料樁基施工驗收應包括下列資料：

(1)工程地質勘察報告、樁基施工圖、圖紙會審紀要、設計變更單及材料代用通知單等。(2)經(jīng)審定的施工組織設計、施工方案及執(zhí)行中的變更情況。(3)樁位測量放線圖，包括工程樁位線復核簽證單。(4)樁孔、鋼筋、混凝土工程施工隱蔽記錄及各分項工程質量檢查驗收單及施工記