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第三章基础工程施工第三节桩基施工一、预制桩施工1、常见的施工方法（1）锤击法锤击法为基本方法。利用锤的冲击能量克服土对桩的阻力，使桩沉到预定深度或达到持力层。（2）振动法振动沉桩机利用大功率电力振动器振动减少土对桩的阻力，使桩能较快地沉入土中，这个方法对钢管桩沉桩效果较好。在砂土中沉桩效率高，对黏土地基需大功率振动器。适用场地：主要适用砂石、黄土、软土和亚黏土。（3）水冲法是锤击法的一种辅助方法。利用高压水流经过依附于桩侧面或空心桩内部的射水管。高压水流冲松桩尖附近土层，便于锤击。适用于砂土或碎石土，但水冲至最低1~2m时应停止水冲，用锤击至预定标高，其控制原则同锤击法。适用于砂土、砾石或其他坚硬土层，特别适用于打设较重的钢筋混凝土桩。（4）静水压桩法适用于软弱土层，压桩时借助压桩机的总重量将桩压入土中，可消除噪声和振动的危害。施工时，遇到桩身有较大幅度位移倾斜或突然下沉倾斜等情况皆应停止压桩，研究后再作处理。2、施打顺序施工顺序在打桩施工中是十分重要的。因为打桩过程，地表土和深层土都会因打桩挤土产生位移，桩隆起等现象。在一般情况下打桩顺序有逐排打、自边沿向中央打、自中央向边沿打和分段打设等几种。一般打桩顺序以自中央向边沿打和分段打设为好，但是如果桩距较大时（四倍直径以上），且各种顺序都可以，则以打桩机如何行走便利为佳。3、预钻孔锤击法锤击施工遇有砂层及砂卵石层较厚难以打入时，或在城市建筑物密集地区，为了减小对周围的影响，可采用先钻孔后打桩的方法。如果遇有地下水，则通过螺旋叶片钻孔时注入膨润土，以泥浆护壁，然后将桩插入钻孔内锤击打入。膨润土的定义：膨润土也叫斑脱岩，皂土或膨土岩。膨润土是以蒙脱石为主的含水粘土矿，由于它具有特殊的性质。例如膨润性、粘结性、吸附性、催化性、触变性、悬浮性以及阳离子交换性。所以广泛用于各个工业领域。4、预制桩预钻孔施打实例（1）工程概况指北针圆的直径宜为24mm，用细实线绘制；指北针尾部的宽度宜为3mm，指针头部应注“北”或“N”字。需用较大直径绘制指北针时，指针尾部宽度宜为直径的1/8。因为软土地区打桩施工所引起的超静孔隙水压力会使土体向四周排挤并引起上抬。因此本工程预制桩施工要穿过6~7m厚的淤泥质土，对离周围仅5~8m的建筑物在施工期间的安全就成为本次打桩施工的关键。为此决定采用预钻孔打桩法，以减少对周围建筑物的影响。（2）施工情况预制桩的预钻孔打桩法，即用一种长的螺旋钻机，在需要打入桩的位置上先钻一个孔，然后把预制桩插入已钻好的孔洞内，再套上柴油锤打到设计规定的标高上的一种施工方法。钻孔采用一种长螺旋钻机，钻机的上部是动力头，由电动机及减速机机构组成，下部是长的螺旋钻，形状如木工师傅在木头上手工打孔所使用的麻花钻。螺旋钻机预钻孔打桩法施工工艺钻打法施工必须具备钻和打两个工序。本工程采用了日本进口的，导向挺杆以作90°的两个导向杆上分别装上钻机和柴油锤。钻孔时，将装有长螺旋钻机的导向杆面对打桩机正前方。完成钻孔作业，钻杆提升出土离开地面后，把装有钻机的导向杆向左旋转90°，位于钻机右边90°导向杆上的柴油锤就转到打桩机的正前方。然后，仍按照常规打桩工序起吊立直预制方桩，插入钻好的孔洞内，锤击到设计标高。在采用钻打法施工时，设计和施工单位还应考虑以下几个问题：①钻孔取土对摩擦桩而言，相对减少一些承载力。②钻孔取土一般取桩长的1/3~1/2为宜，但也不要超过10~12m。③当地首次采用钻打法施工时，为取得经验，最好设置沉降观察点，以对周围建筑作定量分析。④在必须贯穿表层为大厚度砂层地基，而锤击又有困难时，也可考虑选用钻打法。⑤钻打法使用机具复杂，施工速度较慢，相对施工成本较高，一般比不采用钻孔取土的常规打桩法增加施工费用大约30%，采用与否应通盘考虑。如果离原有建筑物较远且建筑物本身刚度大，又是采用深基础，或者在建筑物桩位较疏时就不宜采用。二、灌注桩施工（一）灌注桩的分类灌注桩按其不同施工工艺分为螺旋钻孔灌注桩、泥浆护壁成孔灌注桩、套管成孔灌注桩及爆扩灌注桩等。（1）螺旋钻孔灌注桩主要用螺旋钻叶片出土，并可钻孔扩底，或用压力灌注浆处理端头，这种桩适用于地下水位以上成孔施工，对砂层也能成孔，但砂卵石层卵石较多时比较容易坍孔，成孔比较困难，在有上层滞水情况下，可用螺旋钻头压水或水泥浆形成护壁成孔。压力灌注浆：利用灌浆泵把浆液压送到需要部位进行一定压力下的灌浆。螺旋钻孔灌注桩（2）泥浆护壁成孔灌注桩适用于地下水位较高的地质条件，按设备又分冲抓、冲击回转钻或潜水钻成孔法。冲抓和冲击回转钻适用于碎石土、砂土、黏性土及风化岩地基，潜水钻则适用于黏性土、淤泥质土及砂土。冲抓打桩机（又称冲抓机、冲抓钻打桩机）是为建筑、勘探、交通等造孔施工而开发的一种自动挂卸造孔打桩机，其工作原理相仿于冲击钻打桩机的升降机具和抓土机的抓斗部分的综合运用。冲抓打桩机结构原理图冲击回转钻：利用专门的冲击器和钻机回转器共同驱动钻头破碎孔底岩石的钻进方法。其特点：（1）钻进效率高，在坚硬、致密、弱研磨性地层尤其明显，特别是气动冲击回转钻进，可获得比回转钻进高几十倍的效率；（2）钻头寿命长；（3）有利于预防钻孔偏斜，但气动冲击回转钻进的功率消耗大，热效率也较低。潜水钻机：钻机是在泥砂浆液环境内工作，为保证密封性能可靠，采用机械密封经特殊处理后以隔断电机与减速器内油液外渗，防止泥砂进入机体内。钻机的工作原理：潜水动力装置由潜水电机通过减速器将动力传至输出轴，带动钻头切削岩土，工作时动力装置潜入孔底直接驱动钻头回转切削，钻杆不转只起连接传递抗扭输送泥浆的作用。采用泵举反循环或正循环方式将钻渣从孔内通过胶管或钻杆排出孔外。潜水钻机泥浆护壁成孔灌注桩（3）套管成孔灌注桩分为锤击和振动两种，适用于可塑、软塑的黏性土、稍密及松散砂土。套管成孔灌注桩也称打拔管灌注桩，系采用与桩的设计尺寸相适应的钢管（即套管），在端部套上桩尖后沉入土中后，在套管内吊放钢筋骨架，然后边浇注混凝土边振动或锤击拔管，利用拔管时的振动捣实混凝土而形成所需要的灌注桩。这种施工方法适用于在有地下水、流砂、淤泥的情况。根据沉管方法和拔管时振动不同，套管成孔灌注桩可分为锤击沉管灌注桩，振动沉管灌注桩。前者多用于一般黏性土、淤泥质土、砂土和人工填土地基，后者除以上范围外，还可用于稍密及中密的碎石土地基。（4）爆扩灌注桩适用于地下水位以上的黏性土、黄土、碎石土及风化岩地基。爆扩灌注桩：爆扩灌注桩又称爆扩桩，是利用炸药爆炸后，其体积急剧膨胀，压缩周围土体形成的桩孔。同时，桩孔壁土体密实度增大，从而增大桩的承载力。组成：由桩柱和扩大头两部分组成。施工方式：施工时一般采用简易的麻花钻（手工或机动）在地基上钻出细而长的小孔，然后在孔内安放适量的炸药，利用爆炸的力量挤土成孔（也可用机钻成孔）；接着在孔底安放炸药，利用爆炸的力量在底部形成扩大头。爆扩桩成孔方法有两种，即一次爆扩法及二次爆扩法。（二）灌注桩的优缺点优点：造价低，节省钢筋，比天然地基节省挖土方和运输费用，钻进成孔桩的长短可根据设计与地质成孔灌注，柱端能可靠地进入持力层或嵌入岩层，单桩承载力大，挤土影响小，无需接桩和截桩，螺旋钻孔桩无噪声、振动和扰民。缺点：水泥用量大，干作业成孔有虚土问题（工程造价的定额里面有详细的规定），套管或泥浆护壁成孔有沉渣问题，振动成孔遇砂土卵石不易成孔，螺旋钻孔遇有地下水或上层滞水成孔困难，需采用措施成孔，成桩工艺复杂，成桩速度较预制打入桩慢，成桩质量与施工影响密切。泥浆（1）泥浆及其作用：人造泥浆是由水、黏土、化学处理剂及一些惰性物质配制而成。通常选用原料主要有：膨润土、羧甲基纤维素、纯碱等，特殊情况尚须增添加重剂、防漏剂等配制。泥浆在成孔过程中起护壁作用，是因为泥浆柱压力作用在孔壁上，除平衡土压力及地下水压力外，还给孔壁一种向外的作用力，有助于孔壁的稳定。同时，泥浆在孔内受压差的作用，部分水渗入地层，在地层表面形成一层固体颗粒的胶结无称为泥饼或泥皮。优质的泥浆失水量小，泥饼薄而韧密，具有较强的黏结力，起保护孔壁的作用。泥浆还具有较高的黏度，在成孔与清底换浆过程中能把土渣、碎屑、土颗粒悬浮起来，与泥浆一同排出孔外，可以提高灌注桩工程的质量。（2）泥浆的技术指标泥浆性能指标应考虑地质条件与不同的使用阶段来配制。新浆使用后，由于砂与水泥等对泥浆的污染，需进行除砂净化或再生处理，一般应调整其性能，调整控制指标参照表3-4，多次重复回收泥浆逐渐变成劣化废浆时废弃，泥浆的废弃标准可参照表3-5。若在使用中受水泥等严重污染，泥浆变稠凝胶化或形成絮凝物时也应及时废弃。第四节地下连续墙地下连续墙是深基坑的主要支护结构挡墙之一，是近年来在地下工程和基础工程施工中应用较为广泛的一项技术。一、地下连续墙的施工工艺原理与适用范围1、地下连续墙的施工工艺原理地下连续墙是指在基础工程土方开挖之前，预先在地面以下浇筑的钢筋混凝土墙体。原理：用特制的挖槽机械在泥浆护壁的情况下分段开挖沟槽，待挖至设计深度并清除沉淀泥渣后，将地面上加工好的钢筋骨架起重设备吊放入沟槽内，用导管向沟槽内浇筑水下混凝土，因为混凝土是由沟槽底部开始逐渐向上浇筑，所以随着混凝土的浇筑泥浆被置换出来，待混凝土浇至设计标高后，一个单元槽段施工完毕。各个单元槽段之间用特制的接头连接，形成连续的地下钢筋混凝土墙，即可挡土又可防水，对深基础的支护和土方开挖十分有利，但是如果单纯用作支护结构，费用较高，若施工后成为地下结构的组成部分（即两墙合一）则较为理想。2、地下连续墙的适用范围主要适用于地下水位高的软土地区，或当基坑深度大且临近的建筑物、道路和地下管线相距很近时。地下连续墙的优点：①适用于各种土质；②对邻近的结构物和地下设施没有什么影响；③可在各种复杂条件下施工；④单体造价有时可能稍高，但其综合经济效果较好。地下连续墙的缺点：①易造成施工现场潮湿和泥泞，还需对废泥浆进行处理；②地下连续墙中的墙面不够光滑，作为永久性结构需进行进一步处理；③如果只作临时挡土结构不够经济。二、地下连续墙的施工1、地下连续墙的施工工艺过程目前，我国建筑工程中应用最多的是现浇的钢筋混凝土板式地下连续墙，用作主体结构一部分同时又兼作临时挡土墙的地下连续墙和纯为临时挡土墙。在水利工程中用作防渗墙的地下连续墙和作为临时挡土墙。对于现浇钢筋混凝土壁板式地下连续墙，其施工工艺过程通常如图3-41所示，其中修筑导墙、泥浆制备与处理、深槽挖掘、钢筋笼制备与吊装以及混凝土浇筑，是地下连续墙施工中主要的工序。（1）修筑导墙导墙是地下连续墙挖槽之前修筑的临时结构，对挖槽起重要作用。1）导墙的作用①起挡土墙作用，防止地表土体不稳定坍塌，在挖槽前先筑导墙，如因土压力作用产生位移，可在导墙内适当距离设置横撑。②起基准作用，明确挖槽位置与单元槽段的划分，是测定挖槽精度、标高、水平及垂直的基准。③起重物支撑作用，用于支撑挖槽机、混凝土导管、钢筋笼等施工设备所产生的荷载。④其他作用：⑴防止泥浆漏失；⑵保持泥浆稳定；⑶防止雨水等地面水流入槽内；⑷起到相邻结构物的补强作用。2）导墙的形式导墙一般为现浇的钢筋混凝土结构，但也有钢制的或预制钢筋混凝土的装配式结构，可以多次重复使用。不论采用哪种结构，都应具有必要的强度、刚度和精度，且一定要满足挖槽机械的施工要求。在确定导墙的形式时，应该考虑以下几个因素：①表层土的特性；②荷载情况；③地下水的状况；④地下连续墙施工时对相邻近建筑物可能产生的影响；⑤当施工作业面在地面以下时，对先施工的临时支护结构的影响。3）导墙的施工导墙的施工顺序：平整场地-测量定位-挖槽-绑钢筋-支模板-浇筑混凝土-拆模并设置横撑-回填外侧空隙并碾压。导墙施工精度直接关系到地下连续墙的精度，要特别注意导墙内侧净空尺寸，垂直与水平精度和平面位置等，导墙水平钢筋须连接起来，使导墙成为一个整体，要防止因强度不足或施工不良而发生事故。现浇钢筋混凝土导墙拆模后，应沿纵向每隔1m左右加设上下两道木支撑，将两片导墙支撑起来，在导墙的混凝土达到设计强度之前，禁止任何重型机械和运输设备在旁边行驶，以防导墙受压变形。（2）泥浆1）泥