第二章第三節(jié)混凝土灌注樁施工

灌注樁定義：

就是直接在樁位上鉆孔或沖孔，然后在孔內(nèi)放置鋼筋籠或不放鋼筋，灌注混凝土而成。第三節(jié)混凝土灌注樁施工灌注樁分類—按照成孔設(shè)備和成孔方法分類擠土成孔取土成孔套管成孔—錘擊和振動(dòng)沉管灌注樁、夯擴(kuò)樁爆擴(kuò)成孔—爆擴(kuò)灌注樁鉆（沖）孔成孔—泥漿護(hù)壁和螺旋鉆孔灌注樁挖孔成孔—人工挖孔樁一、成孔前的施工準(zhǔn)備工作（一）定樁位和確定成孔順序定位與預(yù)制樁相同，確定成孔順序注意：（1）取土成孔

——成孔對(duì)周邊土壤無(wú)擠密或沖擊作用。一般按現(xiàn)場(chǎng)條件和樁機(jī)行走最方便的原則確定成孔順序。（2）擠土成孔

——成孔對(duì)周邊土壤有擠密或沖擊作用采用下列方法確定成孔順序：隔1～2個(gè)樁位成孔；在鄰樁初凝前或終凝后成孔；群樁（＞5根）基礎(chǔ)中，先中間樁后外圍樁；同一樁基的爆擴(kuò)樁，單爆法或聯(lián)爆法先淺后深成孔。（3）人工挖空樁凈距＜2倍樁徑且＜2.5m時(shí)，應(yīng)間隔開(kāi)挖。（二）鋼筋籠制作鋼筋籠允許偏差：主筋間距≤±10mm，長(zhǎng)度≤±100mm，箍筋間距≤±20mm，直徑≤±10mm。

鋼筋材質(zhì)符合要求，復(fù)驗(yàn)后方可使用。（三）混凝土配制1

、石子粒徑要求

卵石不宜大于50mm，碎石不宜大于40mm，配筋的樁不宜大于30mm，石子最大粒徑不得大于鋼筋凈距的1/3。2、坍落度要求

水下灌注的混凝土宜為160~220mm；干作業(yè)成孔的混凝土宜為80~100mm；沉管灌注樁的混凝土宜為80~100mm；素混凝土宜為60~80mm。3、混凝土強(qiáng)度≮C20，水泥強(qiáng)度≮32.5級(jí)，水泥用量≮350kg/m3。二、成孔方法（一）機(jī)械鉆孔灌注樁鉆孔灌注樁是利用鉆孔機(jī)在樁位成孔，然后在樁孔內(nèi)放入鋼筋骨架再灌混凝土而成的灌注樁。常用的施工方法根據(jù)地質(zhì)條件的不同可分為干作業(yè)成孔灌注樁（螺旋鉆孔灌注樁）和濕作業(yè)成孔灌注樁（泥漿護(hù)壁成孔灌注樁）。特點(diǎn)：施工無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪音、對(duì)土體無(wú)擠壓、鉆頭可更換、能在各種土質(zhì)條件下施工等優(yōu)點(diǎn)，但比同徑預(yù)制樁承載低、沉降大。1、螺旋鉆孔灌注樁

干作業(yè)法、用于無(wú)地下水或已降水。

螺旋鉆孔灌注樁鉆孔一般采用螺旋鉆機(jī)（有長(zhǎng)短兩種），它由主機(jī)、滑輪組、螺旋鉆桿、鉆頭、滑動(dòng)支架、出土裝置等組成。由螺旋鉆頭切削土體，切下的土隨鉆桿旋轉(zhuǎn)并沿螺旋葉片上升，送到出土器后自動(dòng)排出孔外。動(dòng)畫(huà)演示

長(zhǎng)：鉆桿長(zhǎng)10m以上,φ400～600

短：鉆桿長(zhǎng)3～5m，φ300～400

鉆擴(kuò)機(jī)：鉆頭外徑分別為Φ400mm、Φ500mm、Φ600mm，鉆孔深度相應(yīng)為12m、10m、8m。（1）成孔機(jī)械螺旋鉆1一上底盤(pán)2一下底盤(pán)3一回轉(zhuǎn)滾輪4一行車滾輪

5一鋼絲滑輪6一回轉(zhuǎn)軸7一行車油缸8一支架圖2-16

步履式螺旋鉆機(jī)

圖2-17

步履式螺旋鉆機(jī)

（2）施工施工工藝流程：場(chǎng)地清理→測(cè)量放線定樁位→樁機(jī)就位→鉆孔取土成孔→清除孔底沉渣→成孔質(zhì)量檢查驗(yàn)收→吊放鋼筋籠→澆筑孔內(nèi)混凝土。（a）鉆孔（b）吊放鋼筋籠（c）灌入混凝土圖2-18螺旋鉆孔機(jī)成樁工藝2、潛水鉆孔灌注樁

軟土地基的深層鉆進(jìn)，會(huì)遇到地下水問(wèn)題。采用泥漿護(hù)壁濕作業(yè)成孔能夠解決施工中地下水帶來(lái)的孔壁塌落，鉆具磨損發(fā)熱及沉渣問(wèn)題。常用的濕作業(yè)成孔機(jī)械有沖抓錐成孔機(jī)、斗式鉆頭成孔機(jī)、沖擊式鉆孔機(jī)、潛水電鉆、大直徑旋入全套管護(hù)壁成孔鉆機(jī)和工程水文地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)等。下面介紹以潛水電鉆為成孔機(jī)械的潛水鉆孔灌注樁潛水鉆成孔適用于地下水位較高的軟硬土層，如淤泥、粘土、砂礫層、砂土、風(fēng)化頁(yè)巖等多種地層鉆孔，不得用于漂石。

潛水鉆機(jī)的工作原理：潛水動(dòng)力裝置由潛水電機(jī)通過(guò)減速器將動(dòng)力傳至輸出軸，帶動(dòng)鉆頭切削巖土，采用泵舉反循環(huán)或正循環(huán)方式將鉆渣從孔內(nèi)通過(guò)膠管或鉆桿排出孔外。施工工藝流程：平整場(chǎng)地、挖排水溝→定樁位→埋護(hù)筒→樁機(jī)就位→配泥漿（循環(huán)排渣）→鉆孔、灌泥漿→清孔→放鋼筋骨架→水下灌注混凝土。圖2-19KQ潛水鉆機(jī)圖2-20泥漿護(hù)壁濕作業(yè)成孔灌注樁施工現(xiàn)場(chǎng)（1）泥漿護(hù)壁①泥漿的作用滲填空隙，防孔內(nèi)滲水塌方、護(hù)壁、攜砂排土、冷卻潤(rùn)滑鉆頭等，其中以護(hù)壁為主。②泥漿組成材料泥漿主要是膨潤(rùn)土或粘土和水的混合物。在粘土和粉質(zhì)粘土中成孔時(shí)，可注入清水，以原土造漿；在其他土層中成孔，泥漿可選用高塑性的粘土或膨潤(rùn)土制備；為了提高泥漿質(zhì)量可加入外摻料，如增重劑、增粘劑、分散劑等。③泥漿的比重粘土或亞粘土中成孔時(shí)，注入清水，形成1.1~1.2砂土中：1.1~1.3穿過(guò)砂夾卵石層或易塌孔處：1.3~1.5④泥漿池包括循環(huán)池、沉淀池、廢漿池。施工中廢棄的泥漿、泥渣應(yīng)按環(huán)保的有關(guān)規(guī)定處理。圖2-21

排放沉淀池超標(biāo)泥漿

圖2-22泥漿圖2-23泥漿運(yùn)輸車（2）埋設(shè)護(hù)筒鉆孔前，在現(xiàn)場(chǎng)放線定位，按樁位挖去樁孔表層土，并埋設(shè)護(hù)筒。①護(hù)筒作用固定樁孔的位置；提高水位，鉆頭導(dǎo)向，保護(hù)孔口；防止塌孔。②護(hù)筒埋設(shè)要求內(nèi)徑應(yīng)大于鉆頭直徑200mm，埋置深度在粘性土中不宜小于lm；砂土中不宜小于1.5m；其高度應(yīng)滿足護(hù)筒內(nèi)泥漿面高度大于地下水位高度的要求。淤泥等軟弱土層應(yīng)增加護(hù)筒埋深；護(hù)筒頂面宜高出地面30～40cm。（3）排渣方法潛水鉆成孔排渣方式有正循環(huán)和反循環(huán)兩種。①正循環(huán)排渣法在鉆孔過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)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(jī)中心管、分叉管送入到鉆頭底部強(qiáng)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(yùn)動(dòng)，從護(hù)筒的溢流孔排出。②反循環(huán)排渣法砂石泵隨主機(jī)一起潛入孔內(nèi)，直接將切削碎泥渣隨泥漿抽排出孔外。（4）清孔

當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)要求深度并經(jīng)檢查合格后，應(yīng)立即進(jìn)行清孔。清孔目的：清除孔底沉渣以減少樁基的沉降量，提高承載力。（5）吊放鋼筋籠

清孔后應(yīng)立即安放鋼筋籠、澆砼。吊放鋼筋籠時(shí)應(yīng)保持垂直、緩緩放入，防止碰撞孔壁。若造成塌孔或安放鋼筋籠時(shí)間太長(zhǎng)，應(yīng)進(jìn)行二次清孔后再澆筑砼。鋼筋籠制作安裝應(yīng)符合現(xiàn)行施工規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。（6）水下澆筑砼常用導(dǎo)管法。(二)沖孔灌注樁沖孔灌注樁即沖擊鉆成孔施工法，是用沖擊式鉆機(jī)或卷?yè)P(yáng)機(jī)懸吊沖擊鉆頭（又稱沖錘）上下往復(fù)沖擊，靠自由下落的沖擊力將硬質(zhì)土或巖層破碎成孔，部分碎渣和泥漿擠入孔壁中，大部分成為泥渣，用淘渣筒掏出成孔，然后再灌注混凝土成樁。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。沖擊鉆成孔適填土層、粘土層、粉土層、淤泥層、砂土層、碎石土層和礫卵石層的施工。1一副滑輪2一主滑輪3一主桿4一前拉索5一后拉索6一斜撐7一雙滾輪卷?yè)P(yáng)機(jī)8一導(dǎo)向輪9一墊木10一鋼管11一供漿管12一溢漿口13一泥漿渡槽14一護(hù)筒回填土15一鉆頭圖2-24簡(jiǎn)易沖擊鉆孔機(jī)示意圖

圖2-25十字形沖擊鉆頭沖孔法施工與潛水鉆孔灌注樁同樣需要泥漿護(hù)壁和設(shè)置孔口鋼護(hù)筒。沖擊鉆機(jī)就位后，校正沖錘中心對(duì)準(zhǔn)護(hù)筒中心，在沖程＜1m范圍內(nèi)應(yīng)低提密沖，并及時(shí)加入石塊與泥漿護(hù)壁，直至護(hù)筒下沉3～4m以后，才可加大沖程轉(zhuǎn)入正常沖擊。若沖孔發(fā)生偏斜，應(yīng)回填片石。施工中，應(yīng)隨時(shí)測(cè)定并控制泥漿相對(duì)密度，并經(jīng)常檢查鋼絲繩損壞情況，卡機(jī)松緊程度和轉(zhuǎn)向裝置是否靈活，以免掉鉆。(三)套管成孔灌注樁

套管成孔灌注樁又稱為沉管灌注樁或打拔管灌注樁是利用一根與樁的設(shè)計(jì)尺寸相適應(yīng)的鋼管(稱套管)，其下端帶有樁尖。采用錘擊或振動(dòng)的方法將其沉入土中，然后將鋼筋籠放入鋼管內(nèi)，再灌注混凝土，并隨灌隨將鋼管拔出，利用拔管時(shí)的振動(dòng)將混凝土搗實(shí)。特點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，施工方便、速度快，造價(jià)低，適應(yīng)地質(zhì)條件變化。但受樁管口徑限制不能澆注大口徑樁；施工時(shí)對(duì)周圍環(huán)境有噪音、振動(dòng)、擠壓等影響；施工不當(dāng)，易出現(xiàn)樁的質(zhì)量問(wèn)題。（a）就位（b）沉管（c）開(kāi)始灌混凝土（d）放置鋼筋籠、繼續(xù)灌注混凝土（e）拔管成樁圖2-26

錘擊沉管灌注樁施工過(guò)程動(dòng)畫(huà)演示分類——按照使用樁錘和成樁工藝不同分：錘擊沉管灌注樁利用錘擊沉樁設(shè)備沉管、拔管，適用于一般粘性土、淤泥質(zhì)土、松砂、人工填土地基。振動(dòng)沉管灌注樁利用激振器的振動(dòng)沉管、拔管。適用于稍密及中密的碎石土。1、錘擊沉管灌注樁工藝順序：定位、埋樁靴、鋼管就位→樁機(jī)就位→沉管→檢查管內(nèi)有無(wú)砂、水→邊錘擊邊繼續(xù)灌注混凝土(中間插入吊放鋼筋籠)→成樁。機(jī)械設(shè)備：由樁管、樁錘、樁架、卷?yè)P(yáng)機(jī)滑輪組、行走機(jī)構(gòu)組成。圖2-27錘擊沉管灌注樁機(jī)1—

樁錘鋼絲繩2—柱管滑輪組3—吊斗鋼絲繩4—

樁錘5—

樁帽6—混凝土漏斗7—樁管8—樁架9—混凝土吊斗10—回繩11—行駛用鋼管12—預(yù)制樁靴13—卷?yè)P(yáng)機(jī)14—枕木施工要點(diǎn)

樁尖與樁管接口處應(yīng)墊麻(或草繩)墊圈，以防地下水滲入管內(nèi)和作緩沖層。沉管時(shí)先用低錘錘擊，觀察無(wú)偏移后，才正常施打。樁管內(nèi)混凝土盡量填滿，管內(nèi)混凝土高度不少于2m。拔管時(shí)注意使管內(nèi)的混凝土保持略高于地面，并保持到全管拔出為止。拔管前，應(yīng)先錘擊或振動(dòng)套管，在測(cè)得混凝土確已流出套管時(shí)方可拔管。拔管時(shí)要均勻，保持連續(xù)密錘輕擊，拔管速度，一般土層以不大于1m/min為宜，軟土層與軟硬土層交界處應(yīng)控制在0.5m/min以內(nèi)。采用倒打拔管的打擊次數(shù)，單動(dòng)汽錘不得少于50次/min，自由落錘輕擊（小落距錘擊）不得少于40次/min；在管底未拔至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高之前，倒打和輕擊不得中斷。樁的中心距在5倍樁管外徑以內(nèi)或小于2m時(shí)，均應(yīng)跳打施工；中間空出的樁須待鄰樁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%以后，方可施打。拔管時(shí)經(jīng)常用吊錘探測(cè)混凝土落下的擴(kuò)散情況。施工方法單打法(又稱一次拔管法)

前面介紹的錘擊沉管灌注樁的施工方法，一般稱為“單打法”。復(fù)打法在同一樁孔內(nèi)連續(xù)進(jìn)行兩次單打，或根據(jù)需要進(jìn)行局部復(fù)打的施工方法則稱為“復(fù)打法”。目的是擴(kuò)大樁直徑，提高混凝土密實(shí)度和承載力。復(fù)打法是在第一次單打?qū)⒒炷翝仓綐俄斣O(shè)計(jì)標(biāo)高后，清除樁管外壁上污泥和孔周圍地面上的浮土，立即在原樁位上再次安放樁尖，進(jìn)行第二次沉管，使第一次未凝固的混凝土向四周擠壓密實(shí)，將樁徑擴(kuò)大，然后第二次澆筑混凝土成樁。復(fù)打法施工要點(diǎn)：樁管中心線應(yīng)與初打(單打)中心線重合；第一次灌注的混凝土應(yīng)接近自然地面標(biāo)高；復(fù)打前應(yīng)清除樁管外壁污泥；第一次(單打)灌注混凝土初凝前，必須完成復(fù)打工作；復(fù)打以一次復(fù)打?yàn)橐耍讳摻罨\在第二次沉管后吊放。2.振動(dòng)沉管灌注樁振動(dòng)沉管灌注樁是利用振動(dòng)樁錘(又稱激振器)、振動(dòng)沖擊錘將樁管沉人土中，然后灌注混凝土而成。這兩種灌注樁與錘擊沉管灌注樁相比，更適合于稍密及中密的砂土地基施工。振動(dòng)沉管灌注樁和振動(dòng)沖擊沉管樁的施工工藝完全相同，只是前者用振動(dòng)錘沉樁，后者用振動(dòng)帶沖擊的樁錘沉樁。動(dòng)畫(huà)演示圖2-28

振動(dòng)沉管灌注樁機(jī)

1-導(dǎo)向滑輪

2-滑輪組

3-激振器4-混凝土漏斗5-樁管6-加壓鋼絲繩7-樁架8-混凝土吊斗

9-回繩

10-活瓣樁靴

11-纜風(fēng)繩

12-卷?yè)P(yáng)機(jī)

13-行駛用鋼管14-枕木

鋼管下端有兩種構(gòu)造，一種是開(kāi)口，在沉管時(shí)套以鋼筋混凝土預(yù)制樁尖，拔管時(shí)，樁尖留在樁底土中；另一種是管端帶有活瓣樁尖，其構(gòu)造如下圖，沉管時(shí)，樁尖活瓣合攏，灌注混凝土及拔管時(shí)活瓣打開(kāi)。圖2-29預(yù)制鋼筋混凝土樁靴圖2-30活瓣樁尖

1—樁管2—鎖軸3—活瓣施工方法（1）單打法即一次拔管法。拔管時(shí)每提升0.5～1.0m，振動(dòng)5S～10S后，再拔管0.5m～1.0m，如此反復(fù)進(jìn)行，直到全部拔出為止。（2）反插法——擴(kuò)大樁直徑，提高承載力管內(nèi)灌滿混凝土后，先振動(dòng)再開(kāi)始拔管，將鋼管每提升0.5m，再下沉0.3m，（或提升1m，下沉0.5m）,如此反復(fù)進(jìn)行，直至拔離地面。此種方法，在淤泥層中可消除縮頸現(xiàn)象，但在堅(jiān)硬土層中易損壞樁尖，不宜采用。（3）復(fù)打法——與錘擊沉管灌注樁相同。（四）夯壓成型灌注樁夯壓成型灌注樁又稱夯擴(kuò)樁，是在普通錘擊沉管灌注樁施工工藝基礎(chǔ)上，增加一根內(nèi)夯管，采用夯擴(kuò)的方式將樁端現(xiàn)澆混凝土擴(kuò)成大頭形的一種樁型。樁的承載力有較大幅度的提高；同時(shí)樁身混凝土在樁錘和內(nèi)夯管壓力作用下成型，使樁身質(zhì)量得以保證。夯擴(kuò)樁適用于一般粘性土、淤泥、淤泥質(zhì)土、黃土、硬粘性土；亦可用于有地下水的情況。夯擴(kuò)樁樁身直徑一般為400~500mm，擴(kuò)大頭直徑一般可達(dá)450~700mm，樁身可達(dá)20m。圖2-31

夯擴(kuò)樁機(jī)圖2-32

夯擴(kuò)樁頭圖2-33

夯擴(kuò)樁成樁示意圖

成樁過(guò)程：

l．樁位處放置干混凝土；

2．將雙管對(duì)準(zhǔn)樁位；3．將雙管打至設(shè)計(jì)深度；4．拔出內(nèi)夯管；

5．向外管內(nèi)灌入高度為H的混凝土；6．內(nèi)管放入外管內(nèi)壓在混凝土面上，外管拔起一定高度h；7．用樁錘及內(nèi)管夯打外管內(nèi)混凝土；8．繼續(xù)夯打管下混凝土直至外管底端深度略小于設(shè)計(jì)樁深

(其差值為c)，此為一次夯擴(kuò)；如需二次夯擴(kuò)則重復(fù)4～8步驟；9．拔出內(nèi)夯管；10．在外管內(nèi)灌入樁身所需的混凝土，并放入鋼筋籠；11．將內(nèi)管壓在外管內(nèi)混凝土面上，邊壓邊緩緩起拔外管；12．將雙管同步拔出地表，則成樁過(guò)程完畢。（五）人工挖孔灌注樁人工挖孔灌注樁是指采用人工挖掘成孔，然后安放鋼筋籠，澆筑混凝土而成的樁。提土桶爬梯施工工人圖2-34

人工挖孔支架電動(dòng)葫蘆圖2-35

電動(dòng)葫蘆樁身棍凝土鋼筋籠圖2-36

挖孔灌注成樁優(yōu)點(diǎn)：(1)單樁承載力大，能承受垂直、水平荷載；(2)機(jī)具設(shè)備簡(jiǎn)單，施工操作方便，占用施工場(chǎng)地??；(1)噪音小，無(wú)振動(dòng)，不污染環(huán)境，適合于城市狹小場(chǎng)地施工；(3)施工人員對(duì)地質(zhì)情況了解，施工質(zhì)量可靠；(4)施工速度快，造價(jià)低。缺點(diǎn):

(1)施工人員施工人員作業(yè)條件差、危險(xiǎn)性大,易塌方；(2)單樁施工周期長(zhǎng)；(3)混凝土的澆注,振搗困難。人工挖孔灌注樁工藝流程施工注意事項(xiàng)1．樁孔開(kāi)挖，當(dāng)樁凈距小于2倍樁徑且小于2.5m時(shí)，應(yīng)采用間隔開(kāi)挖。排樁跳挖的最小施工凈距不得小于4.5m，孔深不宜大于40m。2．每段挖土后必須吊線檢查中心線位置是否正確，樁孔中心線平面位置偏差不宜超過(guò)50mm，樁的垂直度偏差不得超過(guò)1％，樁徑不得小于設(shè)計(jì)直徑。3．防止土壁坍塌及流砂挖土如遇到松散或流砂土層時(shí)，可減少每段開(kāi)挖深度(取0.3~0.5m)或采用鋼護(hù)筒、預(yù)制混凝土沉井等作護(hù)壁，待穿過(guò)此土層后再按一般方法施工。流砂現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)采用井點(diǎn)降水處理。4．澆筑樁身混凝土?xí)r，應(yīng)注意清孔及防止積水，樁身棍凝土應(yīng)一次連續(xù)澆筑完畢，不留施工縫。為防止混凝土離析，宜采用串筒來(lái)澆筑混凝土，如果地下水穿過(guò)護(hù)壁流入量較大無(wú)法抽干時(shí)，則應(yīng)采用導(dǎo)管法澆筑水下混凝土。5．必須制定好安全措施

(1)施工人員進(jìn)入孔內(nèi)必須戴安全帽，孔內(nèi)有人作業(yè)時(shí)，孔上必須有人監(jiān)督防護(hù)。

(2)孔內(nèi)必須設(shè)置應(yīng)急軟爬梯供人員上下井；使用的電動(dòng)葫蘆、吊籠等應(yīng)安全可靠并配有自動(dòng)卡緊保險(xiǎn)裝置；不得用麻繩和尼龍繩吊掛或腳踏井壁凸緣上下；電動(dòng)葫蘆使用前必須檢驗(yàn)其安全起吊能力。

(3)