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第二章 地基与基础工程
第一节 地基处理与加固技术
建筑物的地基可能存在以下五类问题
①强度及稳定性问题； ②压缩及不均匀沉降问题；
③渗漏水问题； ④液化问题；⑤特殊土的特殊问题。
常用的人工地基处理及加固方法有堆载预压法、换土法、 强夯法、挤密法、深层搅拌法、化学加固等。各种方法都有其适用范围和局限性，选用何种方法，必须进行技术经济综合分析。
一、局部地基处理
在基坑开挖过程中，如存在局部异常地基，在探明原因和范围后，均须妥善处理。具体处理方法可根据地基情况、工程性质和施土条件而有所不同，但均应符合使建筑物的各个部位沉降尽量趋于一致，以减小地基不均匀沉降的处理原则。
1.松土坑处理
2.砖井、土井处理
3.局部范围内硬土的处理
二、地基加固技术
1.预压法
预压法常用堆载预压法、真空预压法。适用于处理淤泥、淤泥质土和冲填土等饱和粘性土地基。
（1)堆载预压法 在基础施工前，通过在拟建场地上预先堆置重物，进行堆载预压，以达到地基土固结沉降基本完成，通过地基土的固结以提高地基承载力。预压荷载一般等于建筑物的荷载，为了加速压缩过程，预压荷载也可比建筑物的重量大，称为超载预压。
(2）真空预压法 通过在需要加固的软土地基上铺设砂垫层，并设置竖向排水通道，再在其上覆盖不透气的薄膜形成一密封层使之与大气隔绝。然后用真空泵抽气，使排水通道保持较高的真空度，在土的孔隙水中产生负的孔隙水压力，孔隙水逐渐被吸出，从而使土体达到固结。加固深度一般超过20m。
2.换填法
就是全部或部分的挖去基础底面以下处理范围内的软弱土层，然后分层换填强度较高的砂、碎石、素土、灰土、粉质粘土、粉煤灰、矿渣、土工合成材料及其他性能稳定和无侵蚀性的材料，并碾压、夯实或振实至要求的密实度为止。
换填法的适用范围：淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层处理地基或不均匀地基处理。当在建筑范围内上层软弱土层较薄时，可采用全部换填处理；对于建筑物范围内局部存在古井、古墓、暗塘、暗沟或拆除旧基础后的坑穴等，可采用局部换填法处理。
换填法的处理深度通常控制在3m以内较为经济合理。换填法常用于处理轻型建筑、地坪、堆料场及道路工程等。
3.强夯法
就是利用打夯机具夯击土壤，排出土壤中的水分，加速土壤的固结，以提高土壤的密实度和承载能力。其中强力夯是用起重机械将大吨位夯锤（一般不小于8t）起吊到很高处（一般不小于6m），自由落下，对土体进行强力夯实。其作用机理是用很大的冲击能，使土中出现冲击波和很大的应力，迫使土中孔隙压缩，土体局部液化，夯击点周围产生裂隙形成良好的排水通道，土体迅速固结。
强夯法适用范围：碎石土、砂土、低饱和度的粉土、粘性土、湿陷性黄土及人工填土地基的深层加固，对于软土地基一般效果不显著。但强力夯所产生的振动，对现场周围已建或在建的建筑物及其他设施有影响时，不得采用，必要时，应采取防振措施。
4.挤密法
（1)灰土挤密桩 利用锤击将钢管打入土中，侧向挤密土体形成桩孔，将管拔出后，在桩孔中分层回填2:8或3:7灰土并夯实而成，与桩间土共同组成复合地基以承受上部荷载。适用于处理地下水位以上、天然含水量12%～25%、厚度5～15m的素填土、杂填土、湿陷性黄土以及含水率较大的软弱地基等。
（2)砂石桩 用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后，再将砂或砂卵石(或砾石、碎石)挤压入土孔中，形成大直径的由砂或砂卵(碎)石所构成的密实桩体，适用于挤密松散砂土、素填土和杂填土等地基，起到挤密周围土层、增加地基承载力的作用。
（3)水泥粉煤灰碎石桩 简称CFG桩，是近年发展起来的处理软弱地基的一种新方法。它是在碎石桩的基础上掺入适量石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌合后制成的具有一定强度的桩体。
5.深层搅拌法
利用水泥浆做固化剂，采用深层搅拌机在地基深部就地将软土和固化剂充分拌合，利用固化剂和软土发生一系列物理、化学反应，使之凝结成具有整体性、水稳性好和较高强度的水泥加固体，与天然地基形成复合地基。
深层搅拌法适于加固较深、较厚的淤泥、淤泥质土、粉土和承载力不大于0.12 MPa的饱和粘土和软粘土、沼泽地带的泥炭土等地基。
6.高压喷射注浆法
高压喷射注浆法是利用钻机把带有特制喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，用高压泵以20～40MPa的压力将水泥浆液通过钻杆下端的喷射装置，以高速喷出，冲击切削土层，使喷流射程内土体破坏，同时钻杆一边旋转，一边徐徐提升，使水泥浆与土体充分搅拌混合，胶结硬化后即在地基中形成具有一定强度的固结体，从而使地基得到加固。
高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、湿陷性黄土、砂土、碎石土及人工填土等地基；当土中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或含有过多有机质时，以及对地下水流速过大和已涌水的工程，应根据现场试验结果确定其适用性。高压喷射注浆法可用于既有建筑和新建建筑的地基处理、深基坑侧壁挡土或挡水、基坑底部加固、防止管涌与隆起、坝堤加固与防水帷幕等工程。
第二节 桩基础施工
一、概述
天然地基上的基础，根据埋置深度和施工方法的不同，可分为浅基础和深基础两大类。
一般埋置深度小于5m，用一般施工方法即可施工的基础称为浅基础；埋置深度大于5m，需用特殊方法施工的基础称为深基础。
如果天然浅土层较弱，可进行人工加固，形成人工地基。如深部土层也软弱，或建（构）筑物的上部荷载较大，或对沉降有严格要求的高层建筑、地下建筑以及桥梁基础等，则需采用深基础。
桩基础是一种常用的深基础形式，它由设置于土中的桩和承接上部结构的承台组成（图2-4）。
1-持力层 2-桩 3-桩基承台
4-上部建筑物 5-软弱层
1）桩基础按桩身所用材料不同可分为：木桩、混凝土桩、钢桩、钢管混凝土桩等。
2）按照承载性质的不同，桩可分为端承型桩、摩擦端承型桩及摩擦型桩、端承摩擦型桩四类。端承型桩桩端嵌入坚硬土层，在极限承载力状态下，上部结构荷载通过桩传至桩端土层；摩擦型桩是利用桩侧的土与桩的摩擦力来支承上部荷载，在软土层较厚的地层中多为摩擦桩。摩擦端承型桩在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由桩端阻力承受；端承摩擦型桩在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由桩侧阻力承受。
3）按施工方法桩可分为预制桩和灌注桩两大类。预制桩是在工厂或施工现场制成的各种形式的桩，然后用锤击、静压、振动或水冲沉入等方法打桩入土。灌注桩则是就地成孔，而后在孔中放置钢筋笼、灌注混凝土成桩。
4）按桩的直径可分为小直桩（d≤250mm）、中等直径桩 （250mm 二、钢筋混凝土预制桩施工
钢筋混凝土预制桩施工包括桩的制作、起吊、运输、堆放和沉桩、接桩等工艺。
（一）预制桩的制作、起吊、运输和堆放
1．预制桩的制作
预制混凝土实心方桩是常用的桩型之一。较短的桩（长度l0m以下）多在预制厂制作，较长的桩宜在施工现场附近露天就地预制。确定单节桩制作长度应考虑桩架的有效高度、制作场地大小、运输和装卸能力等，同时考虑接桩节点的竖向位置应避开硬夹层。
施工现场预制实心方桩多采用叠层浇筑，重叠生产的层数应根据施工条件和地基承载力确定，一般不宜超过4层。
预应力高强混凝土管其结构形状如图2-5所示。一般在预制厂用离心法成型，主要通过高效减水剂、外掺矿物状粉料和蒸汽、蒸压养护等手段获得高强混凝土。
2．预制桩的起吊、运输
混凝土预制桩达到设计强度的70%后方可起吊，达到设计强度100%后方可进行运输和打桩。如提前吊运，必须验算合格。
桩在起吊和搬运时，吊点应符合设计规定。设计未作规定时，应符合起吊弯矩最小的原则，按图2-6位置捆绑。
3．预制桩的堆放
预制桩的堆放场地必须平整坚实。
实心方桩各层垫木应位于同一垂直线上，垫木间距按吊点位置设定，堆放层数不宜超过4层。
预应力高强混凝土管桩如在地面上铺设一层粗砂或小碎石、砾石层，可使底层桩受力面增大，减少弯矩值。如用方木搁置，其支点位置距两端均为0.21L（L为桩长）。管桩堆高不超过三层，底层管桩边缘应用楔形木块塞紧，以防滚动。
（二）沉桩方法
1．锤击沉桩
锤击沉桩也称打入桩。是利用桩锤下落产生的冲击能量将桩沉入土中。
（1)打桩机具选择
1）桩锤。
桩锤是对桩施加冲击力，将桩打入土层中的主要机具。打如桩桩锤按动力源和动作方式分为落锤、单动汽锤、双动汽锤和柴油锤。
落锤是靠电动卷扬机或人力将锤拉升到一定高度，然后自由落下，利用落锤自重夯击桩顶，将桩沉入土中。
单动汽锤是利用蒸汽或压缩空气的压力将桩锤的汽缸上举，然后自由下落冲击桩顶沉桩。
双动汽锤是利用蒸汽或压缩空气的压力将桩锤上举和下冲。双动汽锤打桩时，将锤固定在桩顶上，蒸汽或压缩空气由汽锤外壳的调节汽阀进入活塞下部，推动活塞升起，当活塞升到最上部位置时，蒸汽或压缩空气在压差作用下自动改变方向进入上部，将桩沉入土中。
柴油锤工作原理是利用燃油爆炸产生的力推动活塞上下往复运动进行沉桩。首先利用机械能将活塞提升到一定高度，然后自由下落，使燃烧室内压力增大、产生高温而使燃油燃烧爆炸，其作用力将活塞上抛，反作用力将桩沉入土中。
2）桩架
桩架的作用为吊桩就位、悬吊桩锤，打桩时引导桩身方向。桩架要求稳定性好、锤击准确、可调整垂直度，机动性、灵活性好，工作效率高。
桩架高度应为：桩长＋桩帽高度＋桩锤高度＋滑轮组高度十起锤工作伸缩的余位调节度(1～2m)。
常用的桩架形式有三种：滚筒式桩架（图2-10）、多功能桩架（图2-11）、履带式桩架（图2-12）。
3）动力装置。
动力装置包括起动桩锤用的动力设施，如卷扬机、锅炉、空气压缩机等。
4）垫材。
桩顶加设桩帽（见图2-13）。
桩帽上部与桩锤相隔的垫材称锤垫，常用橡木、桦木等硬木按纵纹受压使用；也可采用钢索盘绕而成；对重型桩锤可采用压力箱式或压力弹簧式新型结构锤垫。
桩帽下部与桩顶相隔的垫材称桩垫。桩垫常用松木横纹拼合板、草垫、麻布片、纸垫等材料。
5）送桩器。
打桩一般在基础开挖前进行，通常将桩顶打至地表以下的设计标高，此时须借助送桩器（见图2-14）送桩。送桩器一般用钢管制成，两侧应设置拔出吊环，其长度和尺寸视需要而定。
（2）打桩前准备工作
1）打桩试验。
试桩主要是检验打桩设备和工艺是否符合要求； 试桩数量不少于2根。
2）确定打桩顺序。
当桩较密集时（桩中心距小于或等于4倍边长或直径），应采用由中间向两侧对称施打（图2-15 (a)）或由中间向四周施打（图2-15（b））的方法。这样，打桩时土体由中间向两侧或向四周挤压，易于保证施工质量。当桩数较多时，也可采用分区段施打。
当桩较稀疏时（桩中心距大于4倍边长或直径）可采用由一侧向单一方向进行施打的方法（图2-15 (c)），逐排施打。
图2-15 打桩顺序
(a)由中间向两侧打设 (b)自中部向四周打设 (c)逐排打设
3）抄平放线、定桩位、设标尺。
打桩现场附近设置水准点，数量不少于两个，用以抄平场地和检查桩的入土深度。然后根据建筑物轴线控制桩，定出桩基轴线位置及每个桩的桩位。其轴线位置允许偏差为20mm。当桩较稀时可用小木桩定位，当桩较密时，用龙门板（标志板）定位，以防打桩时土体挤压使桩错位。为控制桩的入土深度，应在桩架或桩侧面设置标尺，以观测、控制桩的入土深度。
（3）打桩施工
打桩过程包括：桩架移动、吊装和定桩、打桩、接桩等。
1）吊桩和定桩。
桩机就位后应平稳垂直，导杆中心线与打桩方向一致，并检查桩位是否正确。然后将桩锤和桩帽吊起。使锤底高度高于桩顶，以便进行吊桩。
吊桩用桩架上的钢丝绳和卷扬机将桩提升就位，吊点数量和位置与桩运输起吊相同。桩提离地面时，用拖绳稳住桩下部，防止撞击桩架。桩提升到垂直状态后，送入桩架导杆内，桩尖垂直对准桩位中心，扶正桩身，将桩缓缓下放插入土中。桩的垂直度偏差不得超过0.5％。桩就位后，在桩顶放上弹性衬垫，扣上桩帽或桩箍，保证桩帽与桩周围有5～l0mm间隙。待桩稳定后，即可脱去吊钩，再将桩锤缓慢落在桩帽上。桩锤底面，桩帽上下面及桩顶应保持水平；桩锤、桩帽和桩身应在同一中心线上，此时在锤重作用下，桩沉入土中一定深度达到稳定位置，再次校正桩位和垂直度后，即可打桩。
2）打桩。
初打应采用小落距轻击桩顶数锤，落距以0. 5～0.8m为宜，随即观察桩身与桩锤、桩架是否在同一深度，桩尖不易发生偏移时，再全落距施打。
打桩宜采用重锤低击方法。
打桩时，应随时注意观察桩锤回弹情况。若桩锤经常性回弹较大，桩的入土速度慢，说明桩锤太轻，应更换桩锤；若桩锤发生突发的较大回弹，说明桩尖遇到障碍，应停止锤击，找出原因后进行处理。如果继续施打，贯入度突增，说明桩尖或桩身遭受破坏。打桩时，还要随时注意观察贯入度的变化，贯入度过小，可能遇到土中障碍；贯入度突然增大，可能遇到软土层、土洞或桩尖、桩身破坏。当贯入度剧变、桩身发生突然倾斜、移位或严重回弹，桩顶、桩身出现严重裂缝或破坏，应暂停打桩并及时进行研究处理。
打桩时，桩顶要打入土中一定深度时，则采用送桩器，以减少预制的长度、节省材料。
打桩应遵循如下停打原则：
桩端（指桩的全断面）位于一般土层时，以控制桩端设计标高为主，贯入度可作参考；
桩端达到坚硬、硬塑的粘土、中密以上的粉土、碎石类土、砂土、风化岩时，以贯入度控制为主，桩端标高可作参考；贯入度已达到而桩端标高未达到时，应继续锤击3阵，按每阵（10击）的贯入度不大于设计规定的数值加以确认。
必要时施工控制贯入度应通过试验与有关单位会商确定。
3）接桩。混凝土预制长桩，受运输条件和打桩架高度限制，一般分成数节制作，分节打入，在现场接桩。由于多节桩段使垂直承载能力和水平承载能力受到影响，桩的贯入阻力也有所增大。规范规定混凝土预制桩接头不宜超过两个，预应力管桩接头数量不宜超过四个。
常用接头方式有焊接、法兰接、硫磺胶泥锚接等几种，如图2-16所示。
前两种可用于各类土层；硫磺胶泥锚接适用于软土层。硫磺胶泥锚接是将熔化的硫磺胶泥注满锚孔并溢出桩面，然后将上段桩对准落下，胶泥冷却后，即可继续施打，比前两种接头形式接桩简便快捷。
2．静压法沉桩
静压法沉桩系用静力压桩机将预制钢筋混凝土桩分节压入地基土层中成桩。
静压预制桩常用截面尺寸为30cm×30cm、35cm×35cm和40cm× 40cm，常用节长为9m，可根据设计桩长按不同的节长进行搭配，用硫磺胶泥接桩，压入最大深度可达35m。
适于软土、填土及一般粘性土层中应用，特别适合于居民稠密及危房附近环境保护要求严格的地区沉桩，但不宜用于地下有较多孤石、障碍物或有硬隔离层的情况，以及单桩竖向承载力超过1600kN的情况。
（1）施工机械设备
静力压桩机有顶压式、箍压式和前压式三种类型。
(2)压桩工艺
定位、放样→桩尖就位、对中、调直→压桩→接桩→再压桩→送桩（或截桩）。
1)定位、放样。施工前应定好轴线和每一个桩位，并在桩位上有明显标记。
2）桩尖就位、对中、调直。通过桩机自带的起重机起吊桩身，插入夹持器内就位；对于液压步履式行走机构的压桩机，通过起动纵向和横向行走液压缸，将尖桩对准桩位；开动夹持液压缸，将桩箍紧，调整桩在两个方向的垂直度；开动压桩液压缸，使桩压入土中1.0m左右，再次校对垂直度。
3)压桩。由夹持液压缸将桩夹紧，然后使压桩液压缸伸程，将压力施加到夹持桩身的夹持器上，通过夹持器与桩身的摩擦力传递压力，将桩压入土中。压桩过程要记录桩入土深度和压力表读数的关系，以判断压桩质量及压桩阻力。当压力表读数突然上升或下降时，要对照地质资料进行分析，判断是否遇到障碍物或产生断桩等情况。
4)接桩。接桩方法同捶击成桩。当下一节桩压到露出地面0.5～1.0m时，开始接桩。接桩过程不应放松上节桩身的夹持系统。应尽量缩短接桩时间，以防桩周与土固结，压桩力骤增，造成压桩困难。
压桩应控制好终止条件：
对纯摩擦桩，终压时以设计桩长为控制条件；
对长度大于21m的端承摩擦型静压桩，应以设计桩长控制为主，终压力值作对照；
对一些设计承载力较高的桩基，终压力值宜尽量接近压桩机满载值；
对长14～21m静压桩，应以终压力达满载值为终压控制条件；
对桩周土质较差且设计承载力较高的，宜复压1～2次为佳；
对于长度小于14m的桩，宜连续多次复压，特别对长度小于8m的短桩，连续复压的次数应适当增加。
3．振动沉桩
振动沉桩是利用固定在桩顶部的振动器所产生的激振力，通过桩身使土颗粒受迫振动，改变排列组织、产生收缩和位移，使桩表面与土层间摩擦力减少，桩在自重和振动力共同作用下沉入土中。
振动沉桩设备简单，不需要其他辅助设备，重量轻、体积小、搬运方便、费用低、工效高， 振动沉桩法主要适用于砂石、黄土、软土和亚粘土地基，在饱和砂土中的效果更为显著，但在砂砾层中采用时，需配以水冲法。沉桩工作应连续进行，以防间歇过久难以沉下。
4．水冲沉桩
水冲沉桩法是利用高压水流冲刷桩尖下面的土壤，以减少桩表面与土壤之间的摩擦力和桩下沉时的阻力，使桩身在自重或锤击作用下，很快沉入土中（见图2-18）。射水停止后，冲松的土壤沉落，又可将桩身压紧。
（三）桩头处理
当桩顶露出地面并影响后续桩施工时，应立即进行截桩头， 而桩顶在地面以下不影响后续桩施工时，可结合凿桩头进行。预制混凝土桩可用人工或风动工具（如风镐等）来截除。不得把桩身混凝土打裂，并保留桩身主筋深入承台内的锚固长度（见图2-19）。
图2-19 桩头处理
三、混凝土灌注桩施工
灌注桩是直接在桩位上就地成孔，然后在孔内放入钢筋笼，再灌注混凝土成桩。
特点： 节约材料、成本低廉、施工不受地层变化的限制、无需接桩及截桩等优点。但也存在着技术间隔时间长，不能立即承受荷载，操作要求严，在软土地基中易缩颈、断裂，在冬季施工较困难等缺点。
按成孔方法不同，可分为钻孔灌注桩、套管成孔灌注桩、人工挖孔桩、爆扩成孔灌注桩等。
（一）钻孔灌注桩
1．干作业成孔灌注桩
（1）施工设备
干作业成孔灌注桩成孔机械为螺旋钻孔机。
长螺旋钻孔机
短螺旋钻孔机
整个钻杆上都装置螺旋叶片
只是临近钻头2～3m内装置带螺旋叶片
长螺旋钻孔机的螺旋钻头，在桩位处就地切削土层，被切土块钻屑随钻头旋转，沿着带有长螺旋叶片的钻杆上升，输送到出土器后自动排出孔外，然后装卸到小型机动翻斗车（或手推车）中运走，其成孔工艺可实现全部机械化。
短螺旋钻孔机的螺旋钻头，在桩位处就地切削土层，被切土块钻屑随钻头旋转，沿着带有数量不多的螺旋叶片的钻杆上升，积聚在短螺旋叶片上，形成“土柱”，此后靠提钻、反转、甩土，将钻屑散落在孔周。一般，每钻进0.5～1 .0m就要提钻甩土一次。
（2）施工方法
钻进时要求钻杆垂直，如发现钻杆摇晃、移动、偏斜或难以钻进时，可能遇到坚硬夹杂物，应立即停车检查，妥善处理。 钻孔偏移时，应提起钻头上下反复打钻几次，以便削去硬土。如纠正无效，可在孔中局部回填粘土至偏孔处以上0. 5m,再重新钻进。
当钻孔到预定钻深后，必须在原深处进行空转清土，然后停止转动，提起钻杆清土。应注意在空转清土时不得加深钻进；提钻时不得回转钻杆。
成孔后浇筑混凝土前吊放钢筋笼。吊放时要缓慢并保持竖直，防止放偏和刮土下落，放到预定深度时将钢筋笼上端妥善固定。
钢筋笼定位后，应即浇筑混凝土以免塌孔。若土层较好，没有雨水冲刷，从成孔到混凝土浇筑的时间间隔，也不得超过24小时。
混凝土强度等级不宜低于Cl5，骨料粒径：卵石不宜大于50mm；碎石不宜大于40mm，并不宜大于钢筋间最小净距的1/3。混凝土坍落度宜为70～100mm，浇筑时应分层进行，每层高50～60cm，用接长软轴的插入式振捣器配合钢钎捣实。
干作业螺旋钻成孔时无泥浆污染，造价低，混凝土灌注质量较好。其缺点是 承载力较打入式预制桩低。
干作业螺旋钻成孔适用于地下水位以上的填土层、粘性土层、粉土层、砂土层和粒径不大的砾砂层。
干作业成孔灌注桩机扩法扩底。
钻孔压浆技术
钻孔压浆灌注桩系用长臂螺旋钻机钻孔，在钻杆纵向设有一个从上到下的高压灌注水泥浆系统（压力10～30MPa)，钻孔深度达到设计深度后，开动压浆泵，使水泥浆从钻头底部喷出，借助水泥浆的压力，将钻杆慢慢提起，直至出地面后，移开钻杆，在孔内放置钢筋笼，再另外放入一根直通孔底的压力注浆塑料管或钢管，与高压浆管接通，同时向桩孔内投放粒径20～40mm碎石或卵石直至桩顶，再向孔内胶管进行二次补浆。
此法桩径300～l000mm；深30m左右，一般常用桩径为400～600mm，桩长10～20m，桩混凝土无砂混凝土，强度等级为C20。
2．泥浆护壁成孔灌注桩
采用泥浆保护孔壁排出土后成孔，而后吊放钢筋笼，水下浇筑混凝土成桩。
泥浆在成孔过程中所起的作用是：护壁、携渣、冷却和润滑，其中以护壁作用最为主要。
泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺流程如图2-23
（1）埋设护筒
护筒是埋置在孔口的钢质圆筒（4～8mm厚钢板制成），见图2-24。
作用：
固定桩孔位置；
防止地面水流入，保护孔口；
增高桩孔内水压力，防止塌孔；
钻孔时引导钻头方向。
（2）护壁泥浆
作用： 防止孔壁坍塌、携带钻渣，冷却钻头、润滑。
组成： 水、黏土及化学处理剂 。
泥浆用水为淡水。粘土有普通粘土和膨润土 。加入化学处理剂的目的，是为了改善泥浆的性能，以满足不同工艺的要求。
粘土有普通粘土和膨润土。 膨润土泥浆的密度较小，浇筑混凝土时的置换效果较好，有利于成桩质量，同时也便于泥浆循环使用。 膨润土泥浆的应用越来越普遍。
（3）成孔方法
1）回转钻成孔
回转钻成孔是用一般地质钻机，在泥浆护壁条件下，慢速钻进排渣成孔，是国内最为常用和应用范围较广方法之一。
回转钻成孔按其排渣方式分为正循环回转钻成孔和反循环回转钻成孔两种。
2)潜水钻成孔
利用潜水电钻机构中的密封的电动机、变速机构，直接带动钻头在泥浆中旋转削土，同时用泥浆泵压送高压泥浆（或用水泵压送清水），从钻头底端射出，与切碎的土颗粒混合，以正循环方式不断由孔底向孔口溢出，将泥渣排出，或用砂石泵或空气吸泥机用反循环方式排除泥渣，如此连续钻进，直至形成需要深度的桩孔。
3）冲击成孔
冲击成孔是用冲击式钻机或卷扬机悬吊冲击钻头（又称冲锤）上下往复冲击，将硬质土或岩层破碎成孔，部分碎渣和泥浆挤入孔壁中，大部分成为泥渣，用泥浆循环法或掏渣筒排渣成孔 。
4）冲抓锥成孔
冲抓锥成孔是用卷扬机悬吊冲抓锥（见图2-29），钻头内有压重铁块及活动抓片，下落时，松开卷扬刹车，叶瓣抓片张开，钻头下落冲入土中，然后提升钻头，抓头闭合抓土，提升至地面将土卸去，依次循环作业直至形成要求的桩孔。
（4）清孔
清孔目的：使桩孔的质量指标符合桩孔质量要求或桩孔设计要求。
清孔的方法： 正循环法，气举反循环清孔法，捞渣法，泵吸反循环法。
正循环法清孔法是用符合要求的稀泥浆或清水去替换孔内循环液，排除孔底沉渣和孔壁泥垢。
气举反循环清孔法利用空压机产生的压缩空气，通过送风管经气液混合弯管，送至清孔出水管内与孔内泥浆混合，使出水管内的泥浆形成气液混合体，其重度小于孔内（出水管外）泥浆的重度，产生出水管内外泥浆重度差。在该重度差的作用下，管内的气液混合体沿出水管上升流动，形成孔内泥浆经出水管底口进人出水管，并顺利流出桩孔，将钻渣排出。同时不断向孔内补给含砂（泥）量少的泥浆（或清水），形成孔内冲洗液的流动，从而达到清孔的目的（见图2-30）。
捞渣法清孔应视孔内钻渣量和孔壁稳定情况而定；对易坍塌地层，捞渣量以不造成孔壁失稳为度；捞渣使用的抽筒直径一般为桩孔直径的50%-70％；捞渣时应及时向孔内补充泥浆或清水，保证孔内水头高度。
泵吸反循环清孔法主要采用砂石泵，通过导管将孔底泥浆、沉渣吸出（如图2-31）。一般应用较少。
2）沉渣处理
在沉渣处理方法上可分为以粗粒土为对象的一次处理和以超细粒土为对象的二次处理。
第一次沉渣处理是当成孔作业达到预定深度后，并不立即提升成孔机具，而是继续进行排土作业，直至将沉渣从孔底附近完全清除干净为止。
第二次沉渣处理是在放置钢筋骨架之后，或浇混凝土之前进行处理，多半使用普通导管的气举反循环清孔法和正循环清孔法。
（5）吊放钢筋笼
钻孔达设计深度后，即可吊放钢筋笼，钢筋骨架预先在施工现场制作，用起重机械悬吊、在护筒上口分段焊接或绑扎后下放到孔内。吊放入孔时，不得碰撞孔壁，并应设置保护层垫块。
（6）水下灌筑混凝土
泥浆护壁成孔灌注桩的混凝土灌注是在泥浆中进行，故为水下灌注混凝土，常用导管法（见图2-32)。
（二）套管成孔灌注桩
套管成孔灌注桩又称沉管灌注桩，是目前采用较广泛的一种灌注桩。
施工工艺：采用锤击打桩法或振动打桩法将带有预制钢筋混凝土桩尖或活瓣式桩靴的钢管（直径360～480 mm）沉入土中，然后在钢管内放入钢筋骨架，边浇筑混凝土，边锤击或边振动边拔出钢管而形成灌注桩。前者称为捶击沉管灌注桩，后者称为振动沉管灌注桩
1．锤击沉管灌注桩
锤击沉管灌注桩又称打拔管灌注桩，是用锤击沉桩设备将钢制桩管打入土中成孔而成的灌注桩。锤击沉管机械设备如图2-33所示。
施工方法：
单打法
复打法
反插法
桩靴混凝土强度等级不低于C30
2．振动沉管灌注桩
振动沉管灌注桩是采用激震器或振动冲击锤将桩管沉入土中成孔而成的灌注桩。振动沉管机械设备如图2-34所示。
与锤击沉管灌注桩相比，振动沉管灌注桩更适合于稍密及中密的碎石土地基上施工。
施工时振动冲击锤（或激震器）与桩管刚性连接，桩管下设有活瓣桩尖（图2-35）。
振动沉管灌注桩的施工工艺
单振法：在桩管灌满混凝土后，开动振动器，先振动5～10s，再开始拔管。边振边拔，每拔0.5～1 m，停拔5～10 s，但保持振动，如此反复，直至桩管全部拔出。
复振法：在单打法施工完成后，再把活瓣桩尖闭合起来，在原桩孔混凝土中第二次沉下桩管，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。复振法施工适用于饱和粘土层。
反插法：在桩管灌满混凝土后，先振动再开始拔管，每次拔管高度0.5～1.0m，反插深度0.3～0.5m，如此反复进行，直至桩管拔出地面。
（三）人工挖孔桩
人工挖孔灌注桩是指在桩位采用人工挖掘方法成孔，然后安放钢筋笼，灌注混凝土而成为桩。
为确保人工挖孔桩施工过程的安全，必须考虑防止土体坍滑的支护措施。支护的方法很多，可采用现浇混凝土护壁、喷射混凝土护壁、波纹钢模板工具式护壁等。
人工挖孔灌注桩的桩身直径除了能满足设计承载力的要求外，还应考虑施工操作的要求，故桩径不宜小于800 mm，一般为800～2000mm，国内已施工的最大直径为3500 mm。
（四）爆扩成孔灌注桩
爆扩成孔灌注桩又称爆扩桩，它是用钻机成孔或爆扩法成孔，再在孔底爆扩成球形扩大头后，放入钢筋骨架，浇筑混凝土成桩。
成型工艺如图2-37、图2-38所示。
第三节 浅基础施工
1.刚性基础
刚性基础是指用砖、石、混凝土、毛石混凝土、灰土等材料建造的基础
这种基础的特点是抗压性能好，而整体性、抗拉、抗弯、抗剪性能差。
它适用于地基坚实、均匀，上部荷载较小，六层和六层以下的一般民用建筑承重的轻型厂房。本节介绍混凝土刚性基础。
刚性基础的截面形式有阶梯形、锥形等（图2-39）。
混凝土刚性基础施工要点：
（1) 如地基土质良好，且无地下水，基槽（坑）第一阶可利用原槽（坑）浇筑，但应保证尺寸正确，砂浆不流失。上部台阶应支模浇筑，模板要支撑牢固，缝隙孔洞应赌严，木模应浇水湿润。
（2)基础混凝土浇筑高度在2m以内，混凝土可直接卸入基槽（坑）内，应注意是混凝土能充满边角；浇筑高度在2m以上时，应通过漏斗、串筒或溜槽下灰。
（3)浇筑台阶式基础应按台阶分层一次浇筑完成，每层先浇边角，后浇中间。施工时应注意防止上下台阶交接处混凝土出现蜂窝和脱空（即吊脚、烂脖子）现象。措施是待第一台阶捣实后，继续浇筑第二台阶前，先沿第二台阶模板底圈做成内外坡度，待第二台阶混凝土浇筑完成后，再将第一台阶混凝土铲平、拍实、拍平；或第一台阶混凝土浇完稍停0.5～1.0h，待下部沉实，再浇上一台阶。
混凝土刚性基础施工要点：
（4)锥形基础如斜坡较陡，斜面部分应支模浇筑，或随浇随安装模板，并应注意防止模板上浮。斜坡较平时，可不支模，但应注意斜坡部位及边角部位混凝土的捣固密实，振捣完后，再用人工将斜坡表面修正、拍平、拍实。
（5)混凝土建筑完毕后，外露部分营适当覆盖，洒水养护；拆模后，及时分层回填土方并夯实。
2.扩展基础
扩展基础是指柱下钢筋混凝土独立基础 和墙下钢筋混凝土条形基础
扩展基础施工要点：
（1）垫层混凝土在基坑验槽后应立即浇筑，以免地基土被扰动。
（2）垫层达到一定强度后，在其上划线、支模、铺放钢筋网片。上下部垂直钢筋应绑扎牢，并注意将钢筋弯钩朝上，连接柱的插筋，下端要用90°弯钩与基础钢筋绑扎牢固，按轴线位置校核后用方木架成井字形，将插筋固定在基础外模板上；底部钢筋网片应用与混凝土保护层同厚度的水泥砂浆垫塞，以保证位置正确。
（3）在浇筑混凝土前，模板和钢筋上的垃圾、泥土和钢筋上的油污等杂物，应清除干净。模板应浇水加以润湿。
（4）浇筑现浇柱下基础时，应特别注意柱子插筋位置的正确，防止造成位移和倾斜。在浇注开始时，先满铺一层5～l0cm厚的混凝土，并捣实，使柱子插筋下段和钢筋网片的位置基本固定，然后再对称浇筑。
（5）基础混凝土宜分层连续浇筑完成。对于阶梯形基础，每浇筑完一台阶应稍停0.5～1.Oh，待其初步获得沉实后，再浇筑上层，以防止下台阶凝土溢出，在上台阶根部出现烂脖子。每一台阶浇完，表面应随即原浆抹平。
扩展基础施工要点：
（6）对于锥形基础，应注意保持锥体斜面坡度的正确，斜面部分的模板应随混凝土浇捣分段支设并顶压紧，以防模板上浮变形；边角处的混凝土必须注意捣实。严禁斜面部分不支模，用铁锹拍实。基础上部柱子后施工时，可在上部水平面留设施工缝。
（7）条形基础应根据高度分段分层连续浇筑，一般不留施工缝，各段各层间应相互衔接，每段长2～3m左右，做到逐段逐层呈阶梯形推进。浇筑时，应先使混凝土充满模板内边角，然后浇筑中间部分，以保证混凝土密实。
（8）基础上有插筋时，要加以固定，保证插筋位置的正确，防止浇捣混凝土时发生移位。
（9）混凝土浇筑完毕，外露表面应覆盖浇水养护。
3.筏板基础
筏板基础由整块式钢筋混凝土平板或板与梁等组成，它在外形和构造上像倒置的钢筋混凝土平面无梁楼盖或肋形楼盖，分为平板式和梁板式两类（图2-42）。
筏板基础施工要点:
(1)地基开挖，如有地下水，应采用人工降低地下水位至基坑底50cm以下部位，保持在无水的情况下进行土方开挖和基础结构施工。
(2)基坑土方开挖应注意保持基坑底土的原状结构，如采用机械开挖时，基坑底面以上20～40cm厚的土层，应采用人工清除，避免超挖或破坏基土。如局部有软弱土层或超挖，应进行换填，采用与地基土压缩性相近的材料进行分层回填，并夯实。
筏板基础施工要点:
(3)筏板基础施工，可根据结构情况和施工具体条件和要求采用以下两种方法之一施工：
1)先在垫层上绑扎底板梁的钢筋和上部柱插筋，先浇筑底板混凝土，待达到25%以上强度后，再在底板上支梁侧模板，浇筑完梁部分混凝土；
2)采取底板和梁钢筋、模板一次同时支好，梁侧模板用混凝土支墩或钢支脚支承并固定牢固，混凝土一次连续浇筑完成。前法可降低施工强度，支梁模方便，但处理施工缝较复杂；后法一次完成施工，质量易于保证，可缩短工期。但两种方法都应注意保证梁位置和柱插筋位置正确，混凝土应一次连续浇筑完成。
（4）基础浇筑完毕，表面应覆盖和洒水养护，不少于7d，必要时应采取保温养护措施，并防止浸泡地基。
4.箱形基础
箱形基础是由钢筋混凝土底板、顶板、外墙和一定数量的内隔墙构成一封闭空间的整体箱体 特别在城市高层建筑物基础中得到较广泛的采用。
箱形基础施工要点：
（1）基坑开挖，如地下水位较高，应采取措施降低地下水位至基坑底以下50cm处，当地下水位较高，土质为粉土、粉砂或细砂时，不得采用明沟排水，宜采用轻型井点或深井井点方法降水措施，并应设置水位降低观测孔，井点设置应有专门设计。
（2）基础开挖应验算边坡稳定性，当地基为软弱土或基坑邻近有建（构）筑物时，应有临时支护措施，如设钢筋混凝土钻孔灌注桩，桩顶浇混凝土连续梁连成整体，支护离箱形基础应不少于1.2m，上部应避免堆载、卸土。
（3）开挖基坑应注意保持基坑底土的原状结构。当采用机械开挖基坑时，在基坑底面设计标高以上20～40cm厚的土层，应用人工挖除并清理，如不能立即进行下道工序施工，应预留10～15cm厚土层，在下道工序进行前挖除，以防止地基土被扰动。
箱形基础施工要点：
（4）箱形基坑开挖深度大，挖土卸载后，土中压力减小，土的弹性效应有时会使基坑坑面土体回弹变形，基坑开挖到设计基底标高经验收后，应随即浇筑垫层和箱形基础底板，防止地基土被破坏。冬季施工时应采取有效措施，防止基坑底土的冻胀。
（5）箱形基础底板，内外墙和顶板的支模、钢筋绑扎和混凝土浇筑，可采取分块进行。施工缝处进行防水处理。
（6）钢筋绑扎应注意形状和位置准确，接头部位用闪光接触对焊和套管压接，严格控制接头位置及数量，混凝土浇筑前须经验收。外部模板宜采用大块模板组装，内壁用定型模板；墙间距采用直径12mm穿墙对接螺栓控制墙体截面尺寸，埋设件位置应准确固定。箱形基础顶板应适当预留施工洞口，以便内墙模板拆除取出。
箱形基础施工要点：
（7）混凝土浇筑要合理选择浇筑方案，根据每次浇筑量，确定搅拌、运输、振捣能力，配备机械人员，确保混凝土浇筑均匀、连续，避免出现过多的施工缝和薄弱层面。
（8）墙体浇筑应在墙全部钢筋绑扎完，包括顶板插筋、预埋铁件、各种穿墙管道敷设完毕、模板尺寸正确、支撑牢固安全、经检查误后进行。一般先浇外墙，后浇内墙，或内外墙同时浇筑。
箱形基础施工要点：
（9）对特厚、超长箱形基础底板，在混凝土浇筑前，应对大体积混凝土箱形基础进行必要的裂缝控制施工计算，估算混凝土浇筑后，基础内部可能出现的最大水化热绝热温升值、降温差和混凝土温度收缩应力，以便在施工中采取有效的技术措施，来预防出现度收缩裂缝，保证基础混凝土工程质量。
（10）混凝土浇筑完后，要加紧覆盖，浇水养护。
（11）箱形基础施工完毕后，应防止长期暴露，要抓紧基坑的回填。
第四节 地下连续墙与逆作法施工
地下连续墙是在泥浆护壁条件下开挖一定长度的槽段，挖至设计深度并清除沉渣后，插入接头管，再将钢筋笼用起重机吊入充满泥浆的沟槽内，最后用导管在水下浇筑混凝土，待混凝土初凝后拔出接头管，一个单元长度的钢筋混凝土墙即施工完毕 ，若干段这样的钢筋混凝土墙段，即构成了一个连续的地下钢筋混凝土墙。
一、地下连续墙施工
图2-45 现浇钢筋混凝土壁板式地下连续墙的施工工艺过程
1．修筑导墙
导墙的作用：
导向、防止塌方、存蓄泥浆和作为测量的基准。
导墙的要求：
深度一般1～2m，顶面高出施工地面，防止地面水流入槽段。内墙面应垂直，导墙顶面应水平，导墙内侧墙面间距为地下连续墙设计厚度加施工余量(40～60mm)。 墙背侧用粘性土回填并夯实，防止漏浆。导墙拆模后，应立即在墙间加设支撑，且在达到规定强度之前禁止重型机械在旁边行驶。
图2-46 现浇钢筋混凝土导墙
1-支撑 2-泥浆液位 3-钢筋混凝土导墙
2.挖槽
图2-42 导杆液压抓斗构造示意图
图2-43 SF型多头钻成槽机
3.清底
清底方法常用的有：
1）砂石吸力泵排泥法；2）压缩空气升液排泥法
3）潜水泥浆泵排泥法；4）抓斗直接排泥法
4．钢筋笼吊放
5．接头施工
5．接头施工
混凝土初凝前，用千斤顶或卷扬机转动及提动接头管，
在混凝土浇筑后2～4h先每次拔0. lm左右。拔到0.5～1.0m时，如没发现异常现象，要每隔30 min拔出0.5～1.0m，直至将接头管全部拔出
6．混凝土浇筑
1）吊放钢筋笼后应立即浇筑混凝土
2）用导管法进行水下浇筑。导管的间距一般为3～4m，
3）导管下口总是埋在混凝土内1.5m以上。
4）各导管处的混凝土面大致处在同一水 平面上。
5）混凝土需要超浇30～50cm，以便将设计标高以上的浮浆层凿去。
二、逆作法施工
是地面以下各层地下室自上而下施工
1.逆作法施工原理
先沿建筑物地下室轴线或周围施工地下连续墙或其他支护结构，同时建筑物内部的有关位置浇筑或打下中间支承桩和柱，
然后施工地面一层的梁板楼面结构，作为地下连续墙支撑，
随后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构，直至底板封底。 地面上、下同时进行施工，直至工程结束
2．逆作法种类
（1）全逆作法
（2）半逆作法
（3）部分逆作法
（4）分层逆作法
本章结束

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