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第二章特种桩施工方法2.1沉管灌注桩一、概述沉管灌注桩是使用较广泛的灌注桩之一。它包括锤击沉管灌注桩、振动沉管灌注桩和振动冲击沉管灌注桩。施工工艺是使用锤击式桩锤或振动式桩锤将一定直径的钢管沉入土中成桩孔，然后在钢管内放入钢筋笼，浇筑混凝土，最后拔出钢管，即形成灌注桩。二、沉管灌注桩的特点沉管灌注桩最大的特点是无泥浆排放，在适应的地层中成桩速度很快。适宜土层：除碎石土外的一般细粒土层；桩径（及桩长）：锤击沉管，270～480mm(≤24m)，振动沉管，270～400mm（≤20m）；持力层：一般以硬塑粘土、粉土，密实砂土、砂卵石层作为持力层。施工时有明显的振动及噪音，且挤土效应明显。三、沉管灌注桩成孔工艺选择参考表成孔工艺桩径d（cm）桩长l（m）穿越土层粘性土实填土黄土季节性冻土膨胀土淤泥淤泥质土砂土碎石土锤击沉管成孔27～48≤24○○△△△×掁动沉管成孔27～40≤20○○△△△×掁动冲击沉管成孔27～40≤10○○△△0△注：表中符号0－表示适合；△－表示有可能采用；×－表示不能采用成孔工艺桩端进入持力层地下水位环境影响孔底孔身有无挤密备注硬粘性土密实砂土碎石土软质岩石风化岩石以上以下掁动噪音排浆锤击沉管掁动沉管掁动冲击沉管成孔○○○○△○△△○△△△○○○○○○有无有穿越流动性淤泥应有防止缩颈措施注：表中符号0－表示适合；△－表示有可能采用；×－表示不能采用四、沉管灌注桩施工要求1．观测、记录为准确控制桩孔深度，应在桩管外壁作出深度标尺，以便在施工中进行观测、记录。2．成孔深度和质量控制(1)摩擦桩。桩管入土深度以标高控制为主，以贯入度(锤击沉管时最后两阵10击的贯入深度)为辅。贯入度测量的条件是：①桩尖未破坏；②锤击无偏心；③锤的落距符合规定；④桩帽和弹性垫层正常。贯入度的大小可按设计要求，或根据试桩和当地长期的施工经验确定。(2)端承桩。桩管入土深度的贯入度控制主，并与设计持力层标高相对照。(3)沉管灌注桩沉桩质量控制：①倾斜度。②桩径。③桩位容许偏差。④钢筋笼外径3．桩身混凝土的要求混凝土的强度等级不得低于Cl5，桩身配筋时，混凝坍落度控制在8～10cm，桩身为素混凝土时，坍落度控制在6～8cm。4.锤击沉管灌注桩施工工艺锤击施工动画为了提高桩的质量和承载力，可采用复打桩。当充盈系数小于l的桩应采用全复打桩；对于断桩及有缩颈的桩可采用局部复打，其复打深度必须超过断桩或缩颈区lm以上。锤击沉管灌注桩机械设备示意图1－桩锤钢丝绳；2－桩管滑轮组；3－吊斗钢丝绳；4－桩锤；5－桩帽；6－灌注漏斗；7－桩管；8－桩架；9－混凝土吊斗；10－回绳；11－行驶用钢管；12－预制桩尖；13－卷扬机；14－枕木；混凝土预制桩尖、与桩管相连的活瓣桩尖左图：混凝土预制桩尖右图：振动沉管桩灌注施工工艺1）单打灌注桩的施工2）复打扩大灌注桩的施工锤击施工动画复打施工动画五、振动、振动冲击沉管灌注桩施工工艺1、工作原理振动沉管灌柱桩施工动画振动、振动冲击沉管灌注桩是利用振动桩锤、振动冲击桩锤将桩管沉入土中，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碎石土地基上施工。振动桩锤2、振动灌注桩的施工工艺①单振法在桩管灌满混凝土之后，开动激振器，先振动5～10秒后再开始拔管，应边振边拔。拔管速度在一般土层中以1.2～1.5m/min为宜，在较软弱土层中不得大于0.8～1.0m／min。在拔管过程中，每拔起1m左右，停拔5～10秒钟，但保持振动，如此反复直至将桩管拔离地面为止。单振法施工速度快，混凝土用量也较小，适用于含水量较小的土层。②复振法采用单振法施工完成后，再把活瓣桩靴闭合起来，在原桩孔混凝土上第二次沉下桩管，将未凝固的混凝土向四周挤压，然后进行第二次灌注混凝土和振动拔管。此法能使桩径增大，可在单振法不能满足承载力要求的情况下采用。③反插法拔管时，桩管每拔出0.5～1m，便向下反插约0.3～0.5m，如此反复进行，并始终保持振动，直至桩管全部拔出地面。在拔管过程中应分段添加混凝土，保持管内混凝土面始终不低于地表面，或高于地下水位1～1.5m以上，并应控制拔管速度不得大于0.5m／min，在桩尖处约l.5m范围内宜多次反插，以扩大桩的端部断面。反插法能使桩的截面积增大，从而提高桩的承载力，宜在饱和土层采用，但此法耗用混凝土量较大。六、在接管和灌注混凝土过程中应注意下列几点：(1)每次向桩管内尽量多灌混凝土，拔管过程中应设专人用测锤或浮标检查管内混凝土面的下降情况。(2)拔管速度应均匀，一般以不大于lm/min为宜；在软弱土层及软硬土层交界处应控制在0.8m/min以内。(3)混凝土的强度等级不宜低于Cl5，桩尖的混凝土强度等级不得低于C30。(4)桩管内混凝土应在初凝时间之前灌注完毕。(5)为防止因打桩产生的挤土效应引起土体隆起和邻桩水平位移，当桩的中心距小于桩管外径的3.5倍时，桩管的施打必须在邻桩混凝土初凝时间之内全部完成。否则应实行跳打，中间空出的桩需待邻桩混凝土达到设计强度等级的50％以后方可施工。七、沉管灌注桩施工中常见异常情况的分析2.2夯扩灌注桩夯扩灌注桩是在锤击沉管灌注桩的机械设备与施工方法的基础上加以改进，增加一根内夯管，按照一定的施工工艺，采用夯扩的方式将桩端现浇混凝土扩大成大头形的一种桩型，通过增大桩端截面积和挤密地基土，使桩的承载力有较大幅度的提高；同时桩身混凝土在柴油锤和内夯管的压力作用下成型，使桩身质量得以保证。一、夯扩桩旋工设备主要由机架、桩锤、内外夯管、行走机构等部分组成二、施工工艺施工前必须进行试成桩，数量为1～3个，以便核对地质资料，检验设备及技术要求是否适宜。2.3爆扩灌注桩（爆扩桩）爆扩桩是用钻机成孔，桩下端爆扩成扩大头的就地灌注砼的短桩。桩体包括桩柱和扩大头两部分，用桩基承台把爆扩桩顶部连成整体基础。一、适用范围爆扩桩在粘土层中使用效果较好，但在软土中不易成型，在碎石或砂土中也难于成型，在持力层复杂、岩溶土洞及漂石较多的地区不宜采用，在地下水位以下施工时需用套管。一般当地基表层为软弱土层。深度在2．5～7m以内有较好的地基承力层时，在山区基岩起伏土层厚薄不均时，可考虑采用爆扩桩。二、特点爆扩桩基础与深埋实体式基础相比，具有造价低、土方量少、节省工时等优点。与打入桩相比，爆扩桩施工简单、操作方便。但爆扩桩施工要求严格，不便于检查质量。三、桩型四、桩径小直径爆扩桩一般取200～400mm，但不宜小于200mm，可根据建筑物的性质选定：一般民用建筑直径为250～300mml工业厂房直径为300～350mm；重型工业厂房可用到直径为1200～1500mm五、扩大头直径D扩大头直径一般为桩柱直径的2.5～3.5倍，通常采用3倍，但不宜大于3.5倍。六、施工工艺爆扩桩施工动画2.4人工挖孔桩人工挖孔桩通常系指采用人工进行挖掘成孔，配以简易的施工机具，将孔挖到设计要求的持力层（大多是硬土层或岩层），孔底部分根据设计要求还可扩大，经过清孔和吊置钢筋笼后在孔内灌注混凝土而成高承载力的大直径桩。一、特点1）此类桩直径大（1000～500mm）。2）使桩穿越较厚的软土层或中等强度的沉积粘土层，直接伸展到下部硬土层或岩层，底部直径可扩大到桩径的1.5倍，使桩作为端承构件，不仅沉降量很小，还能获得极大的单桩垂直承载力二、适用条件1）建筑场地不宜进行机械化施工时；2）其他桩型不能满足设计要求时；3）使用人工挖孔桩工程造价明显优于其他桩型时。4）人工挖孔桩一般只适用于粘性土、人工填土、无流动性淤泥质土以及中等密实以上的砂土。对于有流砂、涌水、涌泥，存在有害气体以及厚度大于1m的淤泥层，在没有可靠的技术和安全措施的情况下，不应采用人工挖孔桩。三、人工挖孔桩护壁人工开挖支护示意图（a）锯齿；（b）平直状大型挖孔桩双保护电动提升斗2.5钢桩本章小结沉管灌注桩包括锤击沉管灌注桩、振动沉管灌注桩和振动冲击沉管灌注桩。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一定直径的钢管沉入土中，造成桩孔，然后放入钢筋笼，浇筑混凝土，最后拔出钢管，便形成所需要的灌注桩。锤击沉管灌注桩的施工过程可综合为：安放桩尖→置桩管于桩尖上并校正垂直度→锤击桩管至要求的贯入度或标高→测量孔深并检查桩尖是否卡入桩管→放入钢筋笼→灌入混凝土→边锤边拔出桩管强化训练1、沉管灌注桩的适用范围及施工要点?2、人工挖孔灌注桩的适用范围?3、简述锤击沉管灌注桩的施工技术要点。4、简述夯扩桩成桩的施工工序。