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第3章　地基与基础工程施工工艺
3.1　刚性基础施工工艺
3.2　柔性基础施工工艺
3.3　桩基础工程施工工艺
3.3　桩基础工程施工工艺
3.3.1　桩的分类
1.按承载性质分类
(1)摩擦型桩：即摩擦桩，指桩顶荷载全部或主要由桩侧阻力承担的桩；根据桩侧阻力承担荷载的份额，摩擦桩又分为纯摩擦桩和端承摩擦桩。
(2)端承型桩：即端承桩，指桩顶荷载全部或主要由桩端阻力承担的桩；根据桩端阻力承担荷载的份额，端承桩又分为纯端承桩和摩擦端承桩。
(3)复合受荷载桩：承受竖向、水平荷载均较大的桩。
2.按成桩方法与工艺分类
(1)非挤土桩：如干作业法桩、泥浆护壁法桩、套管护壁法桩、人工挖孔桩。
3.3　桩基础工程施工工艺
(2)部分挤土桩：如部分挤土灌注桩，预钻孔打入式预制桩、打入式开口钢管桩，H形钢桩，螺旋成孔桩等。
(3)挤土桩。
3.3.2　桩型与施工工艺的选择
3.3.3　钢筋混凝土静力压桩施工
图3-8　静力压桩
1—活动压梁　2—油压表　3—桩帽　4—上段桩　5—加重物　6—底盘　7—轨道　8—上段接桩锚筋
9—下段接桩锚筋孔　10—导笼口　11—操作平台　12—卷扬机　13—加压钢丝绳滑轮组　14—桩架导向笼
3.3　桩基础工程施工工艺
1.施工准备
(1)材料
1)钢筋混凝土预制桩常用截面尺寸为300mm×300mm、350mm×350mm和400mm×400mm，常用节长为7m、9m和12m，施工时可根据设计桩长按不同的节长进行搭配连接。
2)桩的连接方法有焊接、法兰连接及硫磺胶泥锚接。
① 当采用硫磺胶泥锚接时，所使用的硫磺胶泥配合比应通过试验确定，其物理性能指标(热变性、重度、吸水率、弹性模量、耐酸性)和力学性能指标(抗压强度、抗拉强度、抗折强度和粘结强度)必须达到设计要求和施工规范的规定，并有出厂合格证明。
3.3　桩基础工程施工工艺
② 当采用焊接时，使用的焊条牌号、性能必须符合设计要求和有关技术标准的规定，并应有出厂合格证明，钢板宜用低碳钢，焊条宜用E43。
③ 当采用法兰连接时，钢板和螺栓宜用低碳钢。
(2)主要机具
1)机械设备：WJY型或YZY型(1200～2000kN)全液压静力压桩机、轮胎式起重机、运输载重汽车。
2)主要工具：钢丝绳吊索、卡环、撬杠、砂浴锅、铁盘、长柄勺、浇灌壶、扁铲、台秤、温度计等。
(3)作业条件
1)资料。
2)桩基轴线和控制标高。
3.3　桩基础工程施工工艺
3)障碍物：排除架空、地面和地下障碍物。
4)场地周围：若压桩对周围建筑物或构筑物的使用和安全有影响，则在压桩前应会同有关单位采取措施予以解决。
5)场地要求：辗压平整，排水畅通，土的承载力一般不宜低于100kPa，以保证桩机的移动和稳定垂直。
6)放线定位：根据轴线放出桩位线，用短木桩或短钢筋打好定位桩，并用白灰做出标志。
7)配套设施：检查桩的质量，将需用的桩按平面图堆放，不合格的桩另行堆放；检查机械设备及起重工具，铺设水、电管线，进行设备架立组装。
3.3　桩基础工程施工工艺
8)压试验桩：正式施工前必须先压试验桩，其数量不少于2根，以确定桩长和贯入度，并校验打桩设备、施工工艺及技术措施是否符合要求。
2.施工工艺流程
(1)施工顺序。
(2)打桩流程
1)按规范要求常规流程实施,先深后浅，先长后短，由中轴线向两边分开推进或由中心向四周对称扩展。
2)在正式打桩前，应先打试沉桩，确保管桩参数。
3.3　桩基础工程施工工艺
图3-9　钢筋混凝土静力压桩施工工艺流程
3.施工操作要点
(1)测量放线：在桩施工区域附近设置控制桩与水准点不少于2个，其位置以不受压桩影响为原则(距操作地点40m以外)。
3.3　桩基础工程施工工艺
(2)压桩机的安装：压桩机的安装，必须按有关程序或说明书进行。
(3)起吊预制桩：先拴好吊装用的钢丝绳及索具，然后应用索具捆绑住桩上部约500mm处，起动机器起吊预制桩，使桩尖垂直对准桩位中心，缓缓放下插入土中，回复门架在桩顶扣好桩帽，卸去索具。
(4)稳桩和压桩：当桩尖插入桩位后，扣好桩帽后，微微起动压桩油缸，当桩入土至500mm时，再次校正桩的垂直度和平台的水平度，保证桩的纵横双向垂直偏差不超过0.5%。
(5)压桩顺序：宜根据场地的地形、地质、桩基的设计布置密集程度以及压桩机移动方便等因素来确定：
3.3　桩基础工程施工工艺
1)建筑面积较大，桩数较多时，可将基桩分为数段，压桩在各段范围内分别进行。
2)对多桩台，应由中央向两边或从中心向外施压，避免自外向内或从周边向中心进行。
3)在粉质粘土及粘土地基施工，应避免沿单一方向进行，以免地基向一边挤压，造成压入深度不一，地基挤密程度不均。
(6)接桩：当桩长度不够时，可采用浆锚法、法兰接法或焊接法接桩，一般在距离地面1m左右时进行。
1)当采用硫磺胶泥锚接时，其施工方法为：
① 起吊上节桩，矫直外露锚固钢筋，对准下节桩放下，使上节桩的外露锚筋全部插入下节桩的预留孔中，目测上下两节桩确保其垂直和接触面吻合。
3.3　桩基础工程施工工艺
② 稍微提升上节桩，使上下节桩径保持20～25cm的间隙，在下节桩四侧箍上特制的夹箍，及时将熔融的硫磺胶泥注入预留孔内，直到溢出孔外至桩顶整个平面(硫磺胶泥浇注时间不得超过2min)，送下上节桩使两端面贴合，等硫磺胶泥自然冷却5～10min后，拆除夹箍继续压桩。
2)采用焊接法接桩时，预埋铁件表面应清洁，上下节之间的间隙应用铁片垫密焊牢。
3)接桩一般在距地面1m左右时进行。
(7)送桩：设计要求送桩时，“送桩(工具)”的中心线应与桩身吻合一致方能进行送桩；送桩深度一般不宜超过2m。
(8)稳压：当压桩力已达到两倍设计荷载或桩端已到达持力层时，应随即进行稳压。
3.3　桩基础工程施工工艺
(9)记录：压桩施工时，应由专人或开启自动记录设备做好施工记录。
4.质量标准
(1)钢筋混凝土静压力桩质量检验标准应符合表3-8的规定。
(2)桩位允许偏差应符合表3-9的规定。
表3-8　静压力桩质量检验标准
3.3　桩基础工程施工工艺
表3-8　静压力桩质量检验标准
3.3　桩基础工程施工工艺
表3-9　桩位允许偏差(单位：mm)
5.施工注意事项
(1)桩的堆放应符合下列要求：
1)场地平整、坚实，不得产生不均匀下沉。
2)垫木与吊点的位置应相同，并应保持在同一平面内，各层垫木上、下对齐。
3.3　桩基础工程施工工艺
3)同桩号(规格)的桩应堆放在一起，桩尖应向一端，便于施工。
4)多层的垫木应上下对齐，最下层的垫木应适当加宽。
(2)妥善保护好桩基的轴线和标高的控制桩，不得碰撞和振动，以免引起位移。
(3)送桩留下的桩孔应立即回填密实。
(4)压桩完毕进行基坑开挖时，应制定合理的施工顺序和技术措施，防止土体挤压引起移位和倾斜。
(5)截断过长的桩头，严禁用横锤敲打，以免造成断桩和产生横向裂纹。
(6)安全措施
3.3　桩基础工程施工工艺
1)机械司机在施工操作时，听从指挥信号，不得随意离开岗位，应经常注意机械的运转情况，发现异常应立即检查处理，以防止机械倾斜、倾倒。
2)桩身混凝土强度达到设计强度75%方可起吊，达到100%方可运输和压桩。
3)硫磺胶泥的原料及制品在运输、储存和使用时应注意防火。
4)夜间施工，必须有足够的照明设施；雷雨天、大风大雾天应停止压桩作业。
3.3.4　人工挖孔灌注桩施工
1.施工准备
(1)材料
3.3　桩基础工程施工工艺
1)水泥：32.5级或以上普通硅酸盐或矿渣酸盐水泥，要求新鲜无结块，其初凝时间不早于2.5h。
2)砂子：采用级配良好的中砂或粗砂，含泥量小于5%。
3)石子：采用级配良好的卵石或碎石。
4)钢筋：品种和规格均符合设计要求，并有出厂合格证及试验报告。
5)外加剂、掺合料：根据施工需要通过试验确定，外加剂应有产品出厂合格证。
6)混凝土坍落度：孔内无钢筋骨架时，宜小于65mm；当孔内设置钢筋骨架时，宜为70～90mm。
(2)主要机具设备
1)提升机具：手动绞车。
3.3　桩基础工程施工工艺
2)挖孔机具：短柄铁锹、镐、锤、钎。
3)水平运输机具：双轮手推车。
4)混凝土浇筑机具：350～500L强制式搅拌机，小直径插入式振动器、插钎、串筒。
5)其他机具：钢筋加工机具、电焊机、36V低压变压器；井深超过10m时，另配鼓风机，有地下水时，另配潜水泵。
(3)作业条件
1)地质勘察报告和水文地质资料、桩基施工图已齐全。
2)施工场地范围内的障碍物已拆除或迁移，场地已整平，并设置排水措施。
3)现场已设置测量基准线、水准基点，并妥加保护。
3.3　桩基础工程施工工艺
4)水、水泥、砂、石、钢筋等原材料均已经质量检验，混凝土试配完成。
5)机具设备已齐备，并已维修、保养，处于完好状态。
6)已进行挖孔、护壁试验，数量不少于2个。
2.施工工艺流程
图3-10　人工挖孔灌注桩施工工艺流程
3.施工操作要点
3.3　桩基础工程施工工艺
(1)测量定位：场地平整完毕，按设计要求放出控制轴线位置和桩孔位置，然后采用粘土砖砌出待挖桩孔的孔口。
(2)挖孔及浇筑护壁混凝土
1)挖孔工人必须配有安全帽、安全绳，必要时应搭设掩体。
2)提取土渣的吊桶、吊钩、钢丝绳、卷扬机等机具应经常检查。
3)井口围护应高出地面200～300mm，防止土、石、杂物落入孔内伤人。
4)挖孔工作暂停时，孔口必须罩盖。
5)挖孔时，如孔内的二氧化碳含量超过0.3%，或孔深超过10m时，应采用机械通风。
6)孔内岩石须爆破时，应采用浅眼爆破法，严格控制炸药用量，并在炮眼附近加强支撑和护壁，防止震塌孔壁。
3.3　桩基础工程施工工艺
7)为防止坍孔和保证操作安全，1.2m直径以上桩孔多设混凝土护壁，每节高0.9～1.0m，厚8～15cm，或加配适量直径6～10mm光圆钢筋，混凝土张度等级采用C20或C25。
8)护壁模板采用组合式钢模板拼装而成，循环周转使用，模板同U形卡连接，上下由两半圆组成的钢圈顶紧，不另设支撑；混凝土用吊桶运输，人工浇筑，混凝土强度达到1MPa即可拆模。
9)挖孔由人工自上而下逐层用镐、锹进行，遇坚硬土层，用锤、钎破碎，挖土次序为先挖中间部分，后挖周边，允许尺寸误差30mm。
10)弃土装入活底吊桶内，由人工通过孔口支架、手动绞车提升吊至地面上后，用机动翻斗车或手推车运出丢弃指定处。
3.3　桩基础工程施工工艺
11)桩中线控制：在第一节混凝土护壁上设十字控制点，每一节设横杆吊大线锤作中心线，以十字控制点为圆心画圆控制桩中线。
(3)扩底
1)扩底采取先挖桩身圆柱体，再按扩底尺寸从上到下削土修成锅底形。
2)为防止扩底时扩大头处的土方坍塌，宜采取间隔挖土措施，留4～6个土肋条作为支撑，待浇筑混凝土前再挖除。
(4)钢筋笼制作、安装
1)钢筋笼就位用小型吊运机具或起重机完成，上下节主筋采用帮条双面焊接，整个钢筋笼用槽钢悬挂在井壁上，借自重保持垂直度正确。
3.3　桩基础工程施工工艺
2)在钢筋笼外侧设置控制保护层厚度的垫块，其间距竖向不超过2m，横向圆周不得少于4处，钢筋笼顶端应设置吊环。
(5)桩身混凝土浇筑
1)当孔底及孔壁渗入的地下水上升速度很小(小于等于6mm/min)时，孔内无积水，可采用在普通灌注混凝土桩的方法，当地下水上升速度较大(大于6mm/min)时，应采用水下灌注混凝土桩的方法。
2)混凝土用翻斗车、手推车或混凝土输送泵向桩孔内灌注。
3)孔内的混凝土应连续浇筑，每层厚不超过1.5m。
4)灌注水下混凝土
3.3　桩基础工程施工工艺
① 灌注水下混凝土一般采用导管法施工，导管直径一般为25～30cm,并应使导管(包括法兰盘的直径)与骨架内径周围留有必要的间距，以便导管自由拔出。导管内壁要求光滑，内径一致，两端焊有法兰盘，导管组装时接头必须密合不漏水。
② 导管内使用的混凝土止水球或木球胶垫大小要合适(大于导管内径1cm)，安装要正，不能漏浆。止水球应安装在导管内水面以上约20cm处。亦可安设特制活门代替止水球。
③ 在试压好的导管表面用磁漆标出0.5m一格的连续标尺，并注明导管全长尺度，以便灌注混凝土时掌握提升高度及埋入深度。
④ 开始灌注混凝土时，应先用一盘砂浆灌入止水球或特别活门上方，然后将已拌制好的混凝土倒入漏斗，避免混凝土在储备过程中将出口堵塞。
3.3　桩基础工程施工工艺
⑤ 在灌注水下混凝土时，应做好孔深和导管在混凝土中的埋置深度的测量记录。
⑥ 当导管下口埋置深度到3m左右或导管中混凝土下不去时，应立即提升导管。提升导管要求及时准确，提升时不宜太快，提升后导管的埋置深度不宜少于1m。
⑦ 混凝土灌注过程中，应始终保持导管位置居中。提升导管时应有专人撑握，防止倾斜、位移及将骨架钢筋挂住。
⑧ 混凝土必须连续灌注，边灌注混凝土边提升和拆除上节导管，使混凝土经常处于流动状态。混凝土灌注到桩孔上部5m以内时，可不再提升导管，直到应灌注的标高或出水面后一次拔出。
⑨ 在灌注水下混凝土过程中，应有专人排除漫出之水，防止坍孔。
3.3　桩基础工程施工工艺
⑩ 水下混凝土终凝后，轻轻凿去顶面0.5m左右厚的部分(泥浆与混凝土混合部分)，直到露出纯净混凝土面，再灌注接桩混凝土。
(6)桩身混凝土养护：桩身混凝土埋置于土中，一般情况下不需人工养护。
4.质量标准
(1)主控项目
1)孔径、孔形和倾斜度宜采用专用仪器测定。
2)嵌入承台的锚固钢筋长度不得低于规范规定的最小锚固要求。
3)灌注混凝土的桩顶标高及浮浆处理，水下混凝土宜高出设计50～100cm；空气中灌注混凝土时宜高出设计200～300mm。
4)钢筋同一截面的接头数量、搭接长度和焊接，机械接头质量应符合规范要求。
3.3　桩基础工程施工工艺
5)应按设计要求采用无破损法逐根桩检测桩与混凝土质量(声测法、动测法)。
6)挖孔桩质量检验标准实测项目见表3-10。
表3-10　挖孔桩质量标准实测项目
(2)一般项目
1)成孔深度和终孔岩土，必须符合设计要求。
2)混凝土的原材料、混凝土强度必须符合设计要求和施工规范要求。
3)挖孔桩在终孔后，应进行孔位，孔深检测。
3.3　桩基础工程施工工艺
4)桩芯灌注混凝土量不得小于计算体积。
5.施工注意事项
(1)为防止出现缩颈、断桩、混凝土拒落、钢筋下沉、桩身夹泥等现象，应详细研究工程地质勘察报告，制定切实有效的技术措施。
(2)钢筋笼放入桩管内应按设计标高固定好，防止插斜、插偏和下沉。
(3)灌注混凝土时，要准确测定每一根桩的混凝土总灌入量是否能满足设计计算的灌入量，在拔管过程中，应严格控制拔管速度，用测锤观测每50～100cm高度的混凝土用量，换算出桩的灌注直径，发现缩颈应及时采取措施处理。

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