桩基础施工前应根据已定出的墩台纵横中心轴线直接定出桩基础轴线和各基桩桩位。目前，已普遍应用全站仪设置固定标志或控制桩，以便施工时随时校核。下面分别介绍钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、沉管灌注桩、预制沉桩及钻孔埋置桩和桩端后压浆的施工方法。

一、钻孔灌注桩的施工

钻孔灌注桩施工应根据土质、桩径大小、入土深度和机具设备等条件，选用适当的钻具和钻孔方法进行钻（冲）孔，以保证能顺利达到预计孔深，然后清孔、吊放钢筋笼架、灌注水下混凝土。

目前我国常使用的钻具有旋转钻、冲击钻和冲抓钻三种类型。为稳固孔壁，孔口埋设护筒和在孔内灌入黏土泥浆，使孔内液面高出孔外水位，在孔内形成一向外的静压力，而起到护壁、固壁作用。现按施工顺序介绍其主要工序如下。

1.准备工作

（1）准备场地

施工前应将场地平整好，以便安装钻架进行钻孔。

①当墩台位于无水岸滩时，钻架位应整平夯实，清除杂物，挖换软土。

②当场地有浅水时，宜采用土或草袋围堰筑岛（图5-30c）。

③当场地为深水或陡坡时，可用木桩或钢筋混凝土桩搭设支架，安装施工平台支承钻机（架）。深水中在水流较平稳时，也可将施工平台架设在浮船上，就位锚固稳定后在水上钻孔。水中支架的结构强度、刚度和船只的浮力、稳定都应事前进行验算。

（2）埋置护筒

护筒一般为圆筒形结构物，一般用木材、薄钢板或钢筋混凝土制成，如图5-29所示。护筒制作要求坚固、耐用、不易变形、不漏水、装卸方便和能重复使用。护筒内径应比钻头直径稍大，旋转钻需增大0.1～0.2m，冲击或冲抓钻需增大0.2～0.3m。

护筒具有如下作用：

①固定桩位，并做钻孔导向。

②保护孔口，防止孔口土层坍塌。

③隔离孔内外表层水，并保持钻孔内水位高出施工水位以稳固孔壁。因此，埋置护筒要求稳固、准确。

护筒埋设可采用下埋式（适于旱地，图5-30a）、上埋式（适于旱地或浅水筑岛，图5-30b、c）和下沉埋设（适于深水，图5-30d）。

埋置护筒时应注意下列几点：

①护筒平面位置应埋设正确，偏差不宜大于50mm。

图5-29 护筒

1—连接螺栓孔 2—连接钢板 3—纵向钢筋 4—连接钢板或刃脚

②护筒顶标高应高出地下水位和施工最高水位1.5～2.0m。在无水地层钻孔，因护壁顶设有溢浆口，因此筒顶也应高出地面0.2～0.3m。

③护筒底应低于施工最低水位（低于0.1～0.3m即可）。深水下沉埋设的护筒应沿导向架借自重、射水、震动或锤击等方法将护筒下沉至稳定深度，黏性土应达到0.5～1m，砂性土则应达到3～4m。

④下埋式及上埋式护筒挖坑不宜太大，一般比护筒直径大0.1～0.6m，护筒四周应夯填密实的黏土，护筒底应埋置在稳定的黏土层中，否则也应换填黏土并夯密实，其厚度一般为0.50m。

（3）制备泥浆

泥浆在钻孔中的作用是：

①泥浆比重大、浮力大，在孔内可产生较大的悬浮液压力，可防止坍孔，起到护壁作用。

②具有悬浮钻渣作用，利于钻渣的排出。

③泥浆向孔外土层渗漏，在钻进过程中，由于钻头的活动，孔壁表面形成一层胶泥，具有护壁作用，同时将孔内外水流切断，能稳定孔内水位。

图5-30 护筒的埋置（单位：cm）

1—护筒 2—夯实黏土 3—砂土 4—施工水位 5—工作平台 6—导向架 7—脚手架

因此在钻孔过程中，孔内应保持一定稠度的泥浆。一般比重以1.1～1.3为宜，在冲击钻进大卵石层时可用1.4以上，粘度为10～25s，含砂率小于6%。

钻孔泥浆由水、黏土（或膨润土）和添加剂组成。开工前应准备数量充足和性能合格的黏土和膨润土。调制泥浆时，先将土加水浸透，然后用搅拌机或人工拌制，按不同地层情况严格控制泥浆浓度，正确选用正、反循环转法钻孔，为了回收泥浆原料和减少环境污染，应设置泥浆循环净化系统。调制泥浆的黏土塑性指数不宜小于15。

在较好的黏土层中钻孔，也可先灌入清水，钻孔时在孔内自造泥浆。

（4）钢筋笼制作

在钻孔之前或者钻孔的同时要制作好钢筋笼，以便成孔、清孔后尽快下放钢筋笼，灌注混凝土，防止塌孔事故的发生。

钢筋笼的质量好坏直接影响着整个桩的强度，所以钢筋笼应严格按图纸尺寸要求制作。在制作过程中应注意：在任一焊接接头中心至钢筋直径的35倍且不小于500mm的长度区段内，同一根钢筋不得有两个接头，在该区段内的受拉区有接头的受力钢筋截面面积不宜超过受力钢筋总截面的50%，在受压区和装配式构件间的连接钢筋不受此限制；螺旋筋布置在主筋外侧；定位筋应均匀对称地焊接在主筋外侧。

下放钢筋笼前，应对其进行质量检查，保证钢筋根数、位置、净距、保护层厚度等满足要求。

（5）安装钻机或钻架

钻架是钻孔、吊放钢筋笼、灌注混凝土的支架。我国生产的定型旋转钻机和冲击钻机都附有定型钻架，其他常用的还有木制和钢制的四脚架（图5-31）、三脚架或人字扒杆。

在钻孔过程中，成孔中心必须对准桩位中心，钻机（架）必须保持平稳，不发生位移、倾斜和沉陷。钻机（架）安装就位时，应详细测量，底座应用枕木垫实塞紧，顶端应用缆风绳固定平稳，并在钻孔过程中经常检查。

2.钻孔

（1）钻孔方法和钻具

1）旋转钻进成孔

①普通旋转钻机成孔法

利用钻具的旋转切削土体钻进，并在钻进的同时常采用循环泥浆的方法护壁排渣，继续钻进成孔。我国现用旋转钻机按泥浆循环的程序不同分为正循环与反循环两种。

正循环即在钻进的同时，泥浆泵将泥浆压进泥浆笼头，通过钻杆中心从钻头喷入钻孔内，泥浆挟带钻渣沿钻孔上升，从护筒顶部排浆孔排出至沉淀池，钻渣在此沉淀，而泥浆仍进入泥浆池循环使用，如图5-32所示。

图5-31 四角钻架（单位：m）

图5-32 正循环旋转钻孔

1—钻机 2—钻架 3—泥浆笼头 4—护筒 5—钻杆 6—钻头 7—沉淀池 8—泥浆池 9—泥浆泵

反循环与上述正循环程序相反，将泥浆用泥浆泵送至钻孔内，然后从钻头的钻杆下口吸进，通过钻杆中心排出到沉淀池，泥浆沉淀后再循环使用。

反循环有泵吸反循环、压气反循环、射流反循环三种方法。

泵吸反循环：利用沙石泵的抽吸力迫使钻杆内部水流上升，使孔底带有钻渣的钻液不断补充到钻杆中，再由泵的出水管排出至集渣坑。由于钻杆内的钻液流速大，对物体产生的浮力也大，只要小于管径的钻渣都能及时排出，因此钻孔效率高，如图5-33a所示。

压气反循环：将压缩空气通过供气管路送至钻杆下端的空气混合室，使其与钻杆内的钻液混合，在钻杆内形成比管外较轻的混合体，同时在钻杆外侧压力水柱的作用下，产生一种足够排出较大粒径钻渣的提升力，将钻渣排出。这种作业有利于深掘削，当掘削深度小于5～7m时不起扬水作用，还会发生反流现象，如图5-33b所示。

射流反循环：采用水泵为动力，将500～700kPa的高压水通过喷射嘴射入钻杆内，从钻杆上方喷射出去，利用流速形成负压，迫使带有钻渣的钻液上升而排出孔外。此方法只能用于10m之内的钻削作业。但是，作为空气升液式作业不足的补充作业，尤为有效，如图5_-33c所示。

反循环钻机的钻进及排渣效率较高，但在接长钻杆时装卸较麻烦，如钻渣粒径超过钻杆内径（一般为120mm）易堵塞管路，则不宜采用。

图5-33 反循环的工作原理

a）泵吸反循环 b）压气反循环 c）射流反循环

1—真空泵 2—泥浆泵 3—钻渣 4、5、9—清水 6—气泡 7—高压空气进气口 8—高压水进口 10—水泵

我国定型生产的旋转钻机在转盘、钻架、动力设备等均配套定型，钻头的构造根据土质情况可采用多种形式，正循环旋转钻机有鱼尾锥（图5-34a）、圆柱形钻头（图5-34b）、刺猬钻头（图5-34c）等，常用的反循环钻头为三翼空心钻（图5-35）。

图5-34 正循环旋转机钻头

a）鱼尾锥 b）圆柱形钻头 c）刺猬钻头

1—钻杆 2—出浆口 3—刀刃 4—斜撑 5—斜挡板 6—上腰围 7—下腰围 8—耐磨合金钢 9—刮板 10—超前钻 11—出浆口

图5-35 反循环旋转钻头

1—三翼刀板 2—剑尖

②人工或机动推钻与螺旋钻成孔法

用人工或机动旋转钻具钻进，钻头一般采用大锅锥（图5-36），钻孔时旋转锥削土入锅，然后提锥出渣，再放入孔内继续钻进。这种方法钻进速度较慢，效率低，遇大卵石、漂石土层不易钻进，现很少采用。只是在桩径较细、孔深较小时可采用。螺旋钻成孔法是通过动力旋转钻杆，使钻头的螺旋叶片旋转削土，土沿螺旋叶片提升并排出孔外。这种钻孔方法适合于地下水位较低的一般黏土层、砂土及人工填土地基，而不适于有地下水的土层和淤泥质土。

螺旋钻机根据钻杆上螺旋叶片的多少分为长螺旋钻机和短螺旋钻机。长螺旋钻机（又称全叶片螺旋钻机）在钻杆的全长上都有螺旋叶片（图5-37a）；而短螺旋钻机只在钻杆的下端有一小段螺旋叶片（图5-37b）。长螺旋钻头外径较小，已生产的成品规格有ϕ400、ϕ600和ϕ800等，成孔深度一般为8～12m，目前最深可达30m。短螺旋钻机成孔直径和深度较大，孔径可超过2m，孔深可达100m。

图5-36 大锅锥

1—扩孔刀 2—切泥刀刃 3—钻尖

在软塑土层，含水量大时，可用疏纹叶片钻杆，以便较快地钻进。在可塑或硬塑黏土中，或含水量较小的砂土中应用密纹叶片钻杆，缓慢、均匀地钻进。

操作时要求钻杆垂直，钻孔过程中如发现钻杆摇晃或难钻进时，可能是遇到石块等异物，应立即停机检查。钻进速度应根据电流值变化及时调整。在钻进过程中，应随时清理孔口积土，遇到塌孔、缩孔等异常情况，应及时研究解决。

③潜水钻机成孔法

其特点是钻头与动力装置（电动机）联成一体，电动机直接驱动钻头旋转切土，能量损耗小而效率高。但设备管路较复杂，旋转电动机及变速装置均须密封安装在钻头与钻杆之间（图5-38）。其钻进成孔方法与正循环法相同，钻孔时钻头旋转刀刃切土，并在钻头端部喷出高速水流冲刷土体，以水力排渣。

图5-37 螺旋钻机

a）长螺旋钻机 b）短螺旋钻机

图5-38 潜水电钻

由于旋转钻进成孔的施工方法受到机具和动力的限制，一般适用于较细、软的土层，如各种塑状的黏性土、砂土、夹少量粒径小于100～200mm的砂卵石土层。对于坚硬土层或岩层，目前也有采用牙轮旋转钻头（由动力驱动大齿轮而带动若干个高强度小齿轮钻刃旋转切削岩体），已取得良好效果。

2）冲击成孔。利用钻锥（重10～35kN）不断地提锥、落锥，反复冲击孔底土层，把土层中的泥砂、石块挤向四壁或打成碎渣，钻渣悬浮于泥浆中，利用掏渣筒取出。重复上述过程冲击成孔，如图5-39所示。

主要采用的机具有定型的冲击式钻机（包括钻架、动力、起重装置等）（见图5-39a）、冲击钻头、转向装置和掏渣筒等。也可用30～50kN带离合器的卷扬机配合钢、木钻架及动力组成简易冲击钻机（见图5-39b）。

图5-39 冲击成孔

a）定型的冲击钻机 b）简易冲击钻机

钻头一般是由整体铸钢做成的实体钻锥，钻刃为十字形，采用高强度耐磨钢材做成，底刃最好不完全平直以加大单位长度上的压重，如图5-40所示（图中β=70°～90°，φ=160°～170°）。冲击时钻头应有足够的重量，适当的冲程和冲击频率，以使它有足够的能量将岩块打碎。

冲锥每冲击一次需要旋转一个角度，才能得到圆形的钻孔。因此在锥头和提升钢丝绳连接处应有转向装置，常用的有合金套或转向环，以保证冲锥的转动，同时避免钢丝绳打结扭断。

掏渣筒是用以掏取孔内钻渣的工具，如图5-41所示，用30mm左右厚的钢板制作，下面碗形阀门应与渣筒密合防止漏水漏浆。

图5-40 冲击钻锥

图5-41 掏渣筒（单位：cm）

冲击钻孔适用于含有漂卵石、大块石的土层及岩层，也能用于其他土层。成孔深度一般不宜超过50m。

3）冲抓成孔。

用兼有冲击和抓土作用的冲抓锥，通过钻架，由带离合器的卷扬机操纵，靠冲锥自重（重为10～20kN）冲下使抓土瓣锥尖张开插入土层，然后由卷扬机提升锥头收拢抓土瓣将土抓出，弃土后继续冲抓钻进而成孔，如图5-42所示。

钻锥常采用四瓣或六瓣冲抓锥，其构造如图5-43所示。当收紧外套钢丝绳松内套钢丝绳，内套在自重作用下相对外套下坠，便使锥瓣张开插入土中。

冲抓成孔适用于黏性土、砂性土及夹有碎卵石的砂砾土层。成孔深度宜小于30m。

图5-42 冲抓成孔

图5-43 冲抓锥

1—外套 2—连杆 3—内套 4—支撑杆 5—叶瓣 6—锥头

（2）钻孔注意事项

在钻孔过程中应防止坍孔、孔形扭歪或孔偏斜，甚至把钻头埋住或掉进孔内等事故。因此，钻孔时应注意：

①在钻孔过程中，始终要保持钻孔护筒内水位要高出筒外1～1.5m的水位差和护壁泥浆的要求（泥浆比重为1.1～1.3、粘度为10～25s、含砂率≤6%等），以起到护壁固壁作用，防止坍孔。若发现漏水（漏浆）现象，应找出原因及时处理。

②在钻孔过程中，应根据土质等情况控制钻进速度、调整泥浆稠度，以防止坍孔及钻孔偏斜、卡钻和旋转钻机负荷超载等情况发生。

③钻孔宜一气呵成，不宜中途停钻以避免坍孔。若坍孔严重应回填重钻。

④钻孔过程中应加强对桩位、成孔情况的检查工作。

终孔时应对桩位、孔径、形状、深度、倾斜度及孔底土质等情况进行检验，合格后立即清孔、吊放钢筋笼，灌注混凝土。

（3）钻孔常见事故及预防、处理措施

常见的钻孔事故有：坍孔、钻孔偏斜、扩孔、缩孔、钻孔漏浆、掉钻落物、糊钻、形成梅花孔、卡钻、钻杆折断等等。

处理方法如下。

①遇有坍孔，应认真分析原因和查明位置，然后进行处理。坍孔不严重时，可回填至坍孔位置以上，并采取改善泥浆性能、加高水头、埋深护筒等措施，继续钻进；坍孔严重时，应立即将钻孔全部用砂或小砾石夹黏土回填，暂停一段时间后，查明坍孔原因，采取相应措施重钻。坍孔部位不深时，可采取深埋护筒法，将护筒周围土夯填实，重新钻孔。

②遇有孔身偏斜、弯曲时，一般可在偏斜处吊住钻锥反复扫孔，使钻孔正直。偏斜严重时，应回填黏性土到偏斜处，待沉积密实后重新钻进。

③遇有扩孔、缩孔时，应采取防止坍孔和钻锥摆动过大的措施。缩孔是钻锥磨损过甚、焊补不及时或因地层中有遇水膨胀的软土、黏土泥岩造成的。对前者应及时补焊钻锥，对后者应用失水率小的优质泥浆护壁。对已发生的缩孔，宜在该处用钻锤上下反复扫孔以扩大孔径。

④钻孔漏浆时，如护筒内水头不能保持，宜采取将护筒周围回填土筑实、增加护筒埋置深度、适当减小水头高度或加稠泥浆、倒入黏土慢速转动等措施。用冲击法钻孔时，还可填入片石、碎卵石土，反复冲击以增强护壁。

⑤由于钻锥的转向装置失灵、泥浆太稠、钻锥旋转阻力过大或冲程太小，钻锥来不及旋转，易发生梅花孔（或十字槽孔，多见于冲击钻孔），可采用片石或卵石与黏土的混合物回填钻孔，重新冲击钻进。

⑥糊钻、埋钻常出现于正、反循环（含潜水钻机）回转钻进和冲击钻进中，应对泥浆稠度、钻渣进出口、钻杆内径大小、排渣设备进行检查计算，并控制恰当的进尺。若已严重糊钻，则应停钻，提出钻锥，清除钻渣。冲击钻锥糊钻时，应减小冲程、降低泥浆稠度，并在黏土层上回填部分砂、砾石。遇到坍方或其他原因造成埋钻时，应使用空气吸泥机吸出埋钻的泥砂，提出钻锥。

⑦卡钻常发生在冲击钻孔，卡钻后不宜强提，只宜轻提。轻提不动时，可用小冲击钻锥冲击或用冲、吸的方法将钻锥周围的钻渣松动后再提出。

⑧掉钻落物时，宜迅速用打捞叉、钩、绳套等工具打捞；若落物已被泥砂埋住，应按前述各条，先清除泥砂，使打捞工具接触落体后再行打捞。

处理钻孔事故时，在任何情况下，严禁施工人员进入没有护筒或其他防护设施的钻孔中，处理故障。

图5-44 抽浆清孔

1—泥浆钻渣喷出 2—通入压缩空气 3—注入清水 4—护筒 5—孔底沉积物

3.清孔

清孔目的是抽、换孔内泥浆，清除钻渣，尽量减少孔底沉淀层厚度，防止桩底存留过厚的沉淀层而降低桩的承载力；其次，清孔还为灌注水下混凝土创造良好条件，使测深正确，灌注顺利，保证灌注的混凝土质量。

清孔应紧接在终孔检查后进行，避免间隔时间过长引起泥浆沉淀过厚及孔壁坍塌。

清孔的方法有抽浆法、换浆法、掏渣法、喷射法以及用砂浆置换钻渣法等。应根据设计要求、钻孔方法、机具设备和土质条件决定。

（1）抽浆法清孔

抽浆法清孔是用空气吸泥机吸出含钻渣的泥浆而达到清孔目的。如图5-44所示，由风管将压缩空气输进排泥管，使泥浆形成密度较小的泥浆空气混合物，在水柱压力下沿排泥管向外排出泥浆和孔底沉渣，同时用水泵向孔内注水，保持水位不变直至喷出清水或沉渣厚度达设计要求为止。

抽浆法清孔较为彻底，适用于孔壁不易坍塌的各种钻孔方法的灌注桩。

（2）掏渣法清孔

掏渣法清孔是用掏渣筒、大锅锥或冲抓锥掏清孔内粗粒钻渣。掏渣前可先投入水泥1～2袋，再以钻锥冲击数次，使孔内泥浆、钻渣和水泥形成混合物，然后用掏渣工具掏渣。当要求清孔质量较高时，可使用高压水管插入孔底射水，使泥浆相对密度逐渐降低。

该法仅适用于机动推钻、冲抓、冲击成孔的各类土层摩擦桩的初步清孔。

（3）换浆法清孔

换浆法清孔适用于正、反循环旋转钻孔的各类土层的摩擦桩。当钻孔完成后，可将钻头提离孔底10～20cm空转，继续循环，以相对密度较低（1.1～1.2）的泥浆压入，把孔内的悬浮钻渣和相对密度较大的泥浆换出，直至达到清孔要求。

该法的优点是不易坍孔，不需增加机具；缺点是清孔时间较长，且清孔不彻底。

（4）喷射法清孔

喷射清孔只宜配合其他清孔方法使用，是在灌注混凝土前对孔底进行高压射水或射风数分钟，使剩余少量沉淀物漂浮后，立即灌注水下混凝土。

若孔壁易坍孔，必须在泥浆中灌注混凝土时，可采用砂浆置换钻渣清孔法。

利用以上方法清孔时，应注意保持孔内水头高度，以防止坍孔。另外，不得用加深孔底深度的方法代替清孔。

清孔的质量要求：

①清孔后孔底沉淀厚度应符合规定要求：对于端承桩，应不大于设计规定值；对于摩擦桩，应符合设计要求。当无设计要求时，对直径≤1.5m的桩，沉淀厚度≤300mm；对直径＞1.5m或桩长＞40m或土质较差的桩，沉淀厚度≤500mm。

孔底沉淀厚度的测量，可在清孔后用取样盒（开口铁盒）吊到孔底，待到灌注混凝土前取出，直接量测沉淀在盒内的沉渣厚度即为沉淀厚度。

②清孔后泥浆指标要求为：相对密度1.03～1.10，黏度17～20Pa·s，含砂率＜2%，胶体率＞98%。

4.吊放钢筋骨架

钻孔桩的钢筋应按设计要求预先焊成钢筋笼骨架，整体或分段就位，吊入钻孔。钢筋笼骨架吊放前应检查孔底深度是否符合要求；孔壁有无妨碍骨架吊放和正确就位的情况。钢筋骨架吊装可利用钻架或另立扒杆进行。吊放时应避免骨架碰撞孔壁，并保证骨架外混凝土保护层厚度，应随时校正骨架位置。钢筋骨架达到设计标高后，应将其牢固定位于孔口。钢筋骨架安置完毕后，须再次进行孔底检查，有时须进行二次清孔，达到要求后即可灌注水下混凝土。

5.灌注水下混凝土

（1）灌注方法及有关设备

目前我国多采用直升导管法灌注水下混凝土。

导管法的施工过程如图5-45所示。将导管居中插入到离孔底0.30～0.40m（不能插入孔底沉积的泥浆中），导管上口接漏斗，在接口处设隔水栓，以隔绝混凝土与导管内水的接触。在漏斗中存备足够数量的混凝土后，放开隔水栓使漏斗中存备的混凝土连同隔水栓向孔底猛落，将导管内水挤出，混凝土从导管下落至孔底堆积，并使导管埋在混凝土内，此后向导管连续灌注混凝土。导管下口埋入孔内混凝土内1～1.5m深，以保证钻孔内的水不可能重新流入导管。随着混凝土不断由漏斗、导管灌入钻孔，钻孔内初期灌注的混凝土及其上面的水或泥浆不断被顶托升高，相应地不断提升导管和拆除导管，直至钻孔灌注混凝土完毕。

导管是内径0.20～0.40m的钢管，壁厚3～4m，每节长度1～2m，最下面一节导管应较长，一般为3～4m。管两端用法兰盘及螺栓连接，并垫橡皮圈以保证接头不漏水，如图5-46所示。导管内壁应光滑，内径大小一致，连接牢固，在压力下不漏水。

图5-45 灌注水下混凝土（单位：m）

1—通混凝土储料槽的设备 2—漏斗 3—隔水栓 4—导管

图5-46 导管接头及木球

1—木球 2—橡皮垫 3—导向架 4—螺栓 5—法兰盘

隔水栓常用直径较导管内径小20～30mm的木球，或混凝土球、砂袋等，以粗铁丝悬挂在导管上口或近导管内水面处，要求隔水球能在导管内滑动自如不致卡管。也有在漏斗与导管接头处设置活门或铁抽板来代替隔水球，它是利用混凝土下落排出导管内的水，施工较简单但需有丰富的操作经验。

首批灌注的混凝土量要保证将导管内的水全部压出，并能将导管初次埋入1～1.5m深。按照这个要求，应计算漏斗应有的最小容量，从而确定漏斗的尺寸大小及储料槽的大小。

漏斗顶端至少应高出桩顶（桩顶在水面以下时应比水面）3m，以保证在灌注最后部分混凝土时，管内混凝土能满足顶托管外混凝土及其上面的水或泥浆重力的需要。

（2）对混凝土材料的要求

为保证水下混凝土的质量，混凝土材料应满足以下要求：

①进行混凝土配合比设计时，要将混凝土强度提高20%。

②混凝土应有必要的流动性，坍落度宜在180～220mm范围内。

③每立方米混凝土水泥用量不少于360kg，水灰比宜用0.5～0.6，并可适当提高含砂率（宜采用40%～50%），使混凝土有较好的和易性。

④为防卡管，石料尽可能用卵石，适宜直径为5～30mm，最大粒径不超过40mm。

（3）灌注水下混凝土的注意事项

灌注水下混凝土是钻孔灌注桩施工最后一道关键性的工序，其施工质量将严重影响到成桩质量，施工中应注意以下几点：

①混凝土拌合必须均匀，尽可能缩短运输距离和减小颠簸，防止混凝土离析而发生卡管事故。

②灌注混凝土必须连续作业，一气呵成，避免任何原因的中断灌注，因此混凝土的搅拌和运输设备应满足连续作业的要求，孔内混凝土上升到接近钢筋笼架底处时，应防止钢筋笼架被混凝土顶起。

③在灌注过程中，要随时测量和记录孔内混凝土灌注标高和导管入孔长度，提管时控制和保证导管埋入混凝土面内有3～5m深度。防止导管提升过猛，管底提离混凝土面或埋入过浅，而使导管内进水造成断桩夹泥。另一方面也要防止导管埋入过深，而造成导管内混凝土压不出或导管被混凝土埋住凝结，不能提升，导致中止浇灌而成断桩。

④灌注的桩顶标高应比设计值预加一定的高度，此范围的浮浆和混凝土应凿除，以确保桩顶混凝土的质量，预加高度一般为0.5m，深桩应酌量增加。待桩身混凝土达到设计强度，按规定检验后方可灌注系梁、盖梁或承台。

二、挖孔灌注桩的施工

挖孔灌注桩适用于无水或少水的较密实的各类土层中，桩的直径（或边长）不宜小于1.4m，孔深一般不宜超过20m。

挖孔桩施工，必须在保证安全的基础上不间断地快速进行。每一桩孔开挖、提升出土、排水、支撑、立模板、吊装钢筋骨架、灌注混凝土等作业都应事先准备好，紧密配合。

1.开挖桩孔

一般采用人工开挖，开挖之前应清除现场四周及山坡上悬石、浮土等，排除一切不安全的因素。做好孔口四周临时围护和排水设备、孔口应采取措施防止土石掉入孔内，并安排好排土提升设备，布置好弃土通道，必要时孔口应搭雨棚。

挖土过程中要随时检查桩孔尺寸和平面位置，防止误差。注意施工安全，下孔人员必须佩戴安全帽和安全绳，提取土渣的机具必须经常检查。孔深超过10m时，应经常检查孔内二氧化碳浓度，如超过0.3%应增加通风措施。孔内如用爆破施工，应采用浅眼爆破法，在炮眼附近要加强支护，以防止震坍孔壁。桩孔较深时，应采用电引爆，爆破后应通风排烟，经检查孔内无毒后施工人员方可下孔。应根据孔内渗水情况，注意做好孔内排水工作。

图5-47 护壁与支撑

a）就地灌注混凝土护壁 b）下沉预制钢筋混凝土护壁

1—混凝土护壁 2—固定在护壁上供人上下用的钢筋 3—孔口围护 4—木框架支撑 5—支撑木板 6—木框架支撑 7—不设支撑地段

2.护壁和支撑

挖孔桩开挖过程中，开挖和护壁两个工序必须连续作业，以确保孔壁不坍。应根据地质、水文条件、材料来源等情况因地制宜选择支撑和护壁方法。桩孔较深，土质相对较差，出水量较大或遇流砂等情况时，宜采用就地灌注混凝土护壁，如图5-47a所示，每下挖1～2m灌注一次，随挖随支。护壁厚度一般采用0.15～0.20m，混凝土强度等级为C15～C20，必要时可配置少量的钢筋，也可采用下沉预制钢筋混凝土护壁。如土质较松散而渗水量不大时，可考虑用木料做框架式支撑，或在木框架后面铺木板做支撑，如图5-47b所示，木框架或木框架与木板间应用扒钉钉牢，木板后面也应与土面塞紧。如土质尚好渗水不大时也可用荆条、竹笆做护壁，随挖随护壁，以保证挖土安全进行。

3.排水

孔内如渗水量不大，可采用人工排水；若渗水量较大，可用高扬程抽水机或将抽水机吊入孔内抽水。若同一墩台有几个桩孔同时施工，可以安排一孔超前开挖，使地下水集中在一孔排出。

4.吊装钢筋骨架及灌注桩身混凝土

挖孔到达设计深度后，应检查和处理孔底和孔壁情况，清除孔壁、孔底浮土。孔底必须平整，土质及尺寸符合设计要求，以保证基桩质量。吊装钢筋笼架及灌注水下混凝土的方法和注意事项，与钻孔灌注桩基本相同。

当挖孔过深（超过20m）、或孔壁土质易于坍塌、或渗水量较大的情况下，采用挖孔桩时应慎重考虑。

三、沉管灌注桩的施工

沉管灌注桩适用于黏性土、粉土、淤泥质土、砂土及填土；在厚度较大、灵敏度较高的淤泥和流塑状态的黏性土等软弱土层中采用时，应制订质量保证措施，并经工艺试验成功后实施。

沉管灌注桩是利用锤击打桩法或振动沉桩法，将带有活瓣式桩尖或带有钢筋混凝土桩靴的钢套管沉入土中成孔（图5-48），然后边拔管边灌注混凝土而成灌注桩。若配有钢筋时，则在浇筑混凝土前先吊放钢筋骨架。利用锤击沉桩设备沉管、拔管，称为锤击沉管灌注桩；利用激振器的振动沉管、拔管时，称为振动沉管灌注桩。也可采用振动—冲击双作用的方法沉管。

沉管灌注桩无论是采用锤击打桩设备沉管，还是采用振动打桩设备沉管，其施工过程均如图5-49所示。

图5-48 活瓣桩尖及桩靴

a）活瓣桩尖 b）桩靴

1—桩管 2—锁轴 3—活瓣 4—桩靴

沉管灌注桩的施工要点：

（1）就位 套管开始沉入土中，应保持位置正确，如有偏斜或倾斜应及时纠正。

（2）灌注混凝土 沉管至设计标高后，应立即灌注混凝土，尽量减少间隔时间。灌注混凝土之前，必须检查桩管内有无吞桩尖或进泥、进水。

（3）拔管 拔管时应先振后拔，满灌慢拔，边振边拔。在开始拔管时应测得桩靴活瓣确已张开，或钢筋混凝土确已脱离，灌入混凝土已从套管中流出，方可继续拔管。拔管速度要均匀，宜控制在每分钟1.5m之内，在软土中不宜大于每分钟0.8m。边振边拔，以防管内混凝土被吸，往上拉而缩颈。每拔起0.5m，宜停拔，再振动片刻。如此反复进行，直至将套管全部拔出。

图5-49 沉管灌注桩施工过程

a）套管就位 b）沉管 c）初灌混凝土 d）拔管振动 e）下放钢筋笼，灌注混凝土 f）拔管成桩

（4）间隔跳打 在软土中沉桩时，由于排土挤压作用会使周围土体侧移及隆起，有可能挤断邻近已完成但混凝土强度还不高的灌注桩。因此桩距不宜小于3～3.5倍桩径，并宜采用间隔跳打的施工方法，避免对邻桩挤压过大。如采用跳打方法，中间空出的桩须待邻桩混凝土达到设计强度的50%以后方可施打。

（5）复打 由于沉管的挤压作用，在软黏土中或软、硬土层交界处所产生的孔隙水压力较大或侧压力大小不一而易产生混凝土桩缩颈。为了弥补这种现象可采取扩大桩径的“复打”措施。另外，为了提高桩的质量和承载能力，也常采用复打灌注桩。

复打的施工顺序如下：在第一次灌注桩施工完毕，拔出套管后，清除管外壁上的污泥和桩孔周围地面的浮土，立即在原桩位再埋预制桩靴或合好活瓣桩尖，第二次复打套管，使未凝固的混凝土向四周挤压扩大桩径，然后第二次灌注混凝土。拔管方法与初打时相同。

复打施工时要注意：前后两次沉管的轴线应复合；复打施工必须在第一次灌注的混凝土初凝之前进行；复打法第一次灌注混凝土前不能放置钢筋笼，如配有钢筋，应在第二次灌注混凝土前放置；复打也可采用内夯管进行夯扩的施工方法。(www.daowen.com)

对于混凝土充盈系数小于1.0的桩，宜全长复打；对可能有断桩和缩颈桩，应采用局部复打。全长复打桩的入土深度宜接近原桩长，局部复打应超过断桩或缩颈区1m以上。

复打后的桩，其横截面增大，承载力提高，但其造价也相应增加，对邻近桩的挤压也大。

四、沉桩施工

沉桩是将预制桩（木桩、混凝土桩、钢桩）沉入地层达到设计标高。其下沉方法分为：锤击（打入）法、振动法、静力压桩法及射水法等。

沉桩的工序为：预制、吊运、桩架定位、起吊、就位、沉入、接桩、送桩（桩顶位于地面以下时）。

1.桩的预制、吊运和就位

（1）桩的预制

桩可在预制厂预制，当预制厂距离较远而运桩不经济时，宜在现场选择合适的场地进行预制。但应注意：场地布置要紧凑，尽量靠近打桩地点，要考虑到防止被洪水所淹；地基要平整密实，并应铺设混凝土地坪或专设桩台；制桩材料的进场路线与成桩运往打桩地点的路线，不应互相干扰。

预制桩的混凝土必须连续一次浇筑完成，宜用机械搅拌和振捣，以确保桩的质量。桩上应标明编号、制作日期，并填写制桩记录。核验沉桩的尺寸和质量，并在每根桩的一侧用油漆划上长度标记（便于随时检查沉桩入土深度）。

此外，应备好沉桩地区的地质和水文资料、沉桩工艺施工方案以及试桩资料等。

（2）桩的吊运

桩的混凝土强度必须大于设计强度的70%后方可吊运，达到设计强度时方可使用。桩在起吊和搬运时，必须平稳，不得损坏。

钢筋混凝土预制桩由预制场地吊运到桩架内，在起吊、运输、堆放时，都应该按照设计计算的吊点位置起吊，吊点应在桩内预埋直径20～25mm的钢筋吊环，或以油漆在桩身标明，否则桩身受力情况与计算不符，可能引起桩身混凝土开裂。

预制钢筋混凝土桩主筋，是沿桩长按设计内力配置的，吊运时的吊点位置，常根据吊点处由桩重产生的负弯矩，与吊点间由桩重产生的正弯矩相等原则确定，这样较为经济。一般的桩在吊运时，采用两个吊点，如桩长为L，吊点离每端距离为0.207L，如图5-50a所示；插桩时，为单点起吊，为了使桩内正、负弯矩相等，可将吊点设在0.293L处，如图5-50b所示，如桩长不超过10m，也可利用0.207L吊点。吊运较长的桩，为减少内力，节省钢筋，采用三点或四点起吊，如图5-50c所示。根据相应的弯矩值，即可进行桩身配筋，或验算其吊运时的强度。

图5-50 吊点布置

a）两点起吊 b）单点起吊 c）三点、四点起吊

（3）桩的就位

桩位定线时，应将所有的纵横向位置固定牢固，如桩的轴线位于水中，应在岸上设置控制桩。打钢筋混凝土桩时，应采用与桩的断面尺寸相适应的桩帽，桩就位后如发现桩顶不平应以麻袋等垫平。桩锤压住桩顶后，检查锤与桩的中心线是否一致，桩位、桩帽有无移动，桩的垂直度或倾斜度是否符合规定。

2.锤击沉桩法

锤击沉桩法是靠桩锤的冲击能量将桩打入土中，因此桩径不能太大（在一般土质中桩径不大于0.6m），桩的入土深度也不宜太深（在一般土质中不超过40m）。否则对打桩设备要求较高，打桩效率很差。

锤击沉桩法一般适用于松散、中密砂土、黏性土。

锤击沉桩法所用的基桩主要为预制的钢筋混凝土桩或预应力混凝土桩，常用的设备是桩锤和桩架。此外，还有射水装置、桩帽和送桩等辅助设备。

（1）桩锤

常用的桩锤有坠锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油锤及液压锤等几种。

①坠锤 坠锤是最简单的桩锤（图5-51），它是由铸铁或其他材料做成的锥形或柱形重块，重2～20kN，用绳索或钢丝绳通过吊钩由人力或卷扬机沿桩架导杆提升1～2m，然后使锤自由落下锤击桩顶。此法打桩效率低，每分钟仅能打数次，但设备较简单，适用于小型工程中打木桩或小直径的钢筋混凝土预制桩。

②单动汽锤 单动汽锤是利用蒸汽或压缩空气将桩锤在桩架内顶起下落锤击基桩，如图5-52所示。单动汽锤锤重10～100kN，每分钟冲击20～40次，冲程1.5m左右。单动汽锤适用于打钢桩和钢筋混凝土实心桩。

③双动汽锤 双动汽锤是利用蒸汽或压缩空气的作用将桩锤（冲击部分）在双动汽锤的外壳（即气缸，固定在桩头上）内上下运动，锤击桩顶，如图5-53所示。双动汽锤重3～10kN，每分钟冲击100～300次，冲程数百毫米，打桩效率高。双动汽锤冲击频率高，一次冲击动能较小，适用于打较轻的钢筋混凝土桩或钢板桩，它除了打桩还可以拔桩。

图5-51 坠锤

图5-52 单动汽锤

1—输入高压气体 2—气阀 3—外壳 4—活塞 5—导向杆 6—垫木 7—桩帽 8—桩 9—排气

图5-53 双动汽锤

④柴油锤 柴油锤实际上是一个柴油汽缸，工作原理同柴油机（图5-54），是利用柴油在汽缸内压缩发热点燃而爆炸将汽缸顶起、下落时锤击桩顶。柴油锤分为导杆式和筒式两种，前者的冲击部分是气缸，后者的冲击部分是活塞。导杆式柴油锤适用于木桩、钢板桩；筒式柴油锤宜用于钢筋混凝土管桩、钢管桩。柴油锤不适宜在过硬或过软的土中沉桩。

从能准确地获得桩的承载力看，锤击法是一种较为优越的施工方法，但其噪声太大，故在市区内施工时应考虑采用防音罩，用它将整个柴油锤包裹起来，可达到防止噪声扩散和油烟发散的目的。

打入桩施工时，应适当选择桩锤重量。桩锤过轻则桩难以打下，效率太低，还可能将桩头打坏。所以一般应采用重锤轻打，但桩锤过重，则各机具、动力设备都需加大，不经济。

⑤液压锤 液压锤是利用液压能将锤体提升到一定高度，锤体依靠自重或自重加液压能下降，进行锤击。其优点是打击能量大、噪声低、环境污染少、操作方便，目前已广泛应用。

图5-54 柴油桩锤

（2）桩架

桩架的作用是装吊桩锤、插桩、打桩、控制桩锤的上下方向，由导杆、起吊设备（滑轮、绞车、动力设备等）、撑架（支撑导杆）及底盘（承托以上设备）等组成。桩架在结构上必须有足够强度、刚度和稳定性，保证在打桩过程中的动力作用下桩架不会发生移动和变位。桩架的高度应保证桩吊立就位时的需要及锤击的必要冲程。

常用的桩架有木桩架和钢桩架。木桩架只适用于坠锤或小型的单动汽锤，现已很少采用。目前基本上都采用钢制桩架，由型钢制成。桩架移动时可在底盘托板下面垫上滚筒，或用轮子和钢轨等方式，利用动力装置牵引移动。

钢制万能打桩架（图5-55）的底盘带有转台和车轮（下面铺设钢轨），撑架可以调整导向杆的斜度。因此它能沿轨道移动，能在水平面作360°旋转。也能打斜桩，施工很方便，但桩架本身笨重、拆装运输较困难。在水中的墩台桩基础，应先打好水中支架桩（小型的钢筋混凝土桩或木桩），上面搭设打桩工作平台，当水中墩台较多或河水较深时，也可采用船上打桩架施工。

（3）射水装置

在锤击沉桩过程中，若下沉遇到困难，可用射水方法助沉。因为利用高压水流通过射水管冲刷桩尖或桩侧的土，可减小桩的下沉阻力，从而提高桩的下沉效率。如图5-56所示为设置于管桩中的内射水装置，高压水流由高压水泵提供。

图5-55 钢制万能桩架

a）导杆式 b）筒式

1—气缸 2—活塞 3—锤座

图5-56 空心管桩中的射水装置

（4）桩帽与送桩

桩帽的作用是直接承受锤击、保护桩顶，并保证锤击力作用于桩的断面中心。因此，要求桩帽构造坚固，桩帽尺寸与锤底、桩顶及导向杆相吻合，顶面与底面均平整且与中轴线垂直，还应设吊耳以便吊起。桩帽上部为由硬木制成的垫木，下部套在桩顶上，桩帽与桩顶间宜填麻袋或草垫等缓冲物。

送桩构造如图5-57所示，可用硬木、钢或钢筋混凝土制成。当桩顶位于水下或地面以下，或打桩机位置较高时，可用一定长度的送桩套连在桩顶上，就可使桩顶沉到设计标高。送桩长度应按实际需要确定，为施工方便，应多备几根不同长度的送桩。

（5）锤击沉桩的施工

①打桩顺序。打桩顺序合理与否，会直接影响打桩速度、打桩质量及周围环境。当桩距小于4倍桩的边长或桩径时，打桩顺序尤为重要。打桩顺序影响挤土方向，打桩向哪个方向推进，则向哪个方向挤土。为了避免或减轻打桩时由于土体挤压，使后打入的桩打入困难或先打入的桩被推挤移动，根据桩群的密集程度、土质情况和周围环境，可选用下列打桩顺序：由一侧向单一方向进行（图5-58a）；自中间向两个方向对称进行（图5-58b）；自中间向四周进行（图5-58c）。

当采用打桩顺序a时，打桩推进方向宜逐排改变，以免土朝一个方向挤压而导致土壤挤压不均匀，对于同一排桩，必要时还可采用间隔跳打的方式。对于密集桩群，应采用打桩顺序b或c的对称施打顺序。

图5-57 送桩构造

当一侧毗邻建筑物或有其他须保护的地下、地面构筑物、管线等时，应由毗邻建筑物等处向另一方向施打。

此外，根据桩及基础的设计标高，打桩宜先深后浅；根据桩的规格，宜先大后小，先长后短。这样可避免后施工的桩对先施工的桩产生挤压而发生桩位偏斜。

②打桩。打桩机就位后，将桩锤和桩帽吊起，然后吊桩并送至导杆内，垂直对准桩位缓缓送下插入土中，桩插入时的垂直度偏差不得超过0.5%。桩插入土后即可固定桩帽和桩锤，使桩、桩帽、桩锤在同一铅垂线上，确保桩能垂直下沉。

图5-58 打桩顺序

a）由一侧向单一方向进行 b）由中间向两个方向进行 c）由中间向四周进行

打桩开始时，锤的落距应较小，待桩入土至一定深度且稳定后，再按要求的落距锤击。用落锤或单动汽锤打桩时，最大落距不宜大于1m；用柴油锤时，应使锤跳动正常。

在打桩过程中，遇有贯入度剧变、桩身突然发生倾斜、移位或有严重回弹、桩顶或桩身出现严重裂缝或破碎等异常情况时，应暂停打桩，及时研究处理。

如桩顶标高低于自然土面，需用送桩管将桩送入土中时，桩与送桩管的纵轴线应在同一直线上，拔出送桩管后，桩孔应及时回填或加盖。

③接桩。混凝土预制桩的接桩方法有焊接、法兰接及硫磺胶泥锚接三种（图5-59），前两种可用于各类土层；硫磺胶泥锚接适用于软土层。目前焊接接桩应用最多。

焊接接桩的钢板宜用低碳钢，接桩时预埋铁件表面应清洁，上、下节桩之间如有间隙应用铁片填实焊牢，焊接时焊缝应连续饱满，并采取措施减少焊接变形。接桩时，上、下节桩的中心线偏差不得大于10mm。焊接时，应先将四角点焊固定，然后对称焊接，并确保焊缝质量和设计尺寸。焊接后应使焊缝在自然条件下冷却10min后方可继续沉桩。

图5-59 混凝土预制桩的接桩

a）焊接 b）法兰接 c）硫磺胶泥锚接

1—下节桩 2—上节桩 3—桩帽 4—连接角钢 5—连接法兰 6—预留锚筋孔 7—预埋锚接钢筋

④桩停止锤击的控制原则。桩端（桩的全断面）位于一般土层时，摩擦型桩以控制桩端设计标高为主，贯入度可作参考；桩端达到坚硬、硬塑的黏性土、中密以上粉土、砂土、碎石类土、风化岩时，端承型桩以贯入度控制为主，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。当遇到贯入度剧变，桩身突然发生倾斜、移位或有严重回弹；桩顶或桩身出现严重裂缝、破碎等情况时，应暂停打桩，并分析原因，采取相应措施。

测量最后贯入度应在下列正常条件下进行：桩顶没有破坏、锤击没有偏心、锤的落距符合规定、桩帽和弹性垫层正常、汽锤的蒸汽压力符合规定。

如果沉桩尚未达到设计标高，而贯入度突然变小，则可能土层中夹有硬土层，或遇到孤石等障碍物。此时切勿盲目施打，应会同设计勘察部门共同研究解决。此外，由于土的固结作用，打桩过程中断，会使桩难以打入，因此应保证施打的连续进行。

打桩过程中，应做好沉桩记录，以便工程验收。

3.振动沉桩法

振动沉桩法是用振动打桩机（振动桩锤）（图5-60）将桩打入土中的施工方法。其原理是由振动打桩机使桩产生上下方向的振动，在清除桩与周围土层间摩擦力的同时使桩尖地基松动，从而使桩贯入或拔出。

图5-60 振动沉桩锤

振动沉桩法一般适用于砂土、硬塑及软塑的黏性土、中密及较软的碎石土，在砂性土中最为有效，在较硬地基中则难以沉入。

振动沉桩法的特点是噪声较小、施工速度快、不会损坏桩头、不用导向架也能打进、移位操作方便，但需要的电源功率大。

桩的断面较大和桩身较长时，桩锤重量也应加大。随着地基的硬度加大，桩锤的重量也应增大。振动力加大则桩的贯入速度加快。

振动沉桩施工要点及注意事项：

1）振动时间的控制。每次振动时间应根据土质情况及振动机能力大小，通过实地试验决定，一般不宜超过10～15min。振动时间过短，则对土的结构尚未彻底破坏；振动时间过长，则振动机的部分零件易于磨损。在有射水配合的情况下，振动持续时间可以减短。一般当振动下沉速度由慢变快时，可以继续振动；由快变慢，如下沉速度小于5cm/min或桩头冒水时，应停振。当振幅甚大（一般不应超过14～16mm）而桩不下沉时，则表示端土层坚实或桩的接头已振松，应停振，继续射水，或另做处理。

2）振动沉桩停振控制标准。振动沉桩应以通过试桩验证的桩尖标高控制为主，以最终贯入度或可靠的振动承载力公式计算的承载力作为校核。如果桩尖已达标高，而最终贯入度或计算承载力相差较大时，应查明原因，报有关部门研究后另行确定。

3）当桩基土层中含有大量卵石、碎石或破裂岩层，如采用高压射水振动沉桩尚难下沉时，可将锥形桩尖改为开口桩靴，并在桩内用吸泥机配合吸泥，非常有效。

4）振动沉桩机、机座、桩帽应连接牢固。沉桩机和桩中心轴应尽量保持在同一直线上。

5）开始沉桩时，宜用自重下沉或射水下沉，桩身有足够稳定性后，再采用振动下沉。

4.射水沉桩法

射水沉桩法是利用小孔喷嘴以300～500kPa的压力喷射水，使桩尖和桩周围土松动的同时，桩受自重作用而下沉的方法。它极少单独使用，常与锤击和振动法联合使用。

当射水沉桩到距设计标高尚差1～1.5m时，应停止射水，用锤击或振动恢复其承载力。射水沉桩对较小尺寸的桩不会损坏，施工时噪声和振动极小。

射水沉桩法对黏性土、砂性土都适用，在细砂土层中特别有效。

射水沉桩施工要点及注意事项：

1）射水沉桩前，应对射水设备（如水泵、输水管道、射水管水量、水压等）及其与桩身的连接进行设计、组装和检验，符合要求后，方可进行射水施工。

2）水泵应尽量靠近桩位，减少水头损失，确保有足够水压和水量。采用桩外射水时，射水管应对称等距离地装在桩周围，并使其能沿着桩身上下移动，以便能在任何高度冲刷土壁。为检查射水管嘴位置与桩长的关系和射水管的入土深度，应在射水管上自上而下标注尺寸。

3）沉桩过程中，不能任意停水。如因停水导致射水管或管桩被堵塞，可将射水管提起几十厘米，再强力冲刷，疏通水管。

4）细砂质土中用射水沉桩时，应避免桩下沉过快造成射水嘴堵塞或扭坏。

5）射水管的进入管应设安全阀，以防射水管被堵塞时，造成水泵设备损坏。

6）管桩下沉到位后，如设计要求以混凝土填芯时，应用吸泥等方法清除泥渣以后，用水下混凝土填芯。在受到管外水压影响时，管桩内的水头，必须保持高出管外水面1.5m以上。

5.静力压桩法

静力压桩是利用静压力将桩压入土中，施工中虽然仍然存在挤土效应，但没有振动和噪音。静力压桩适用于软弱土层，当存在厚度大于2m的中密以上砂夹层时，不宜采用静力压桩。

静力压桩机有机械式和液压式，根据顶压桩的部位又分为在桩顶顶压的顶压式的压桩机，以及在桩身抱压的抱压式压桩机。目前使用的多为液压式静力压桩机，压力可达6000kN（甚至更大），图5-61是一种采用抱压式的液压静力压桩机。

图5-61 液压式静力压桩机

1—操纵室 2—电气控制台 3—液压系统 4—导向架 5—配重 6—夹持装置 7—吊桩把杆 8—支腿平台 9—横向行走与回转装置 10—纵向行走装置 11—桩

静力压桩机应根据土质情况配足额定重量。施工中桩帽、桩身和送桩的中心线应重合，压同一根（节）桩应缩短停顿时间，以便桩的压入。长桩的静力压入一般也是分节进行，逐段接长。当第一节桩压入土中，其上端距地面1m左右时将第二节桩接上，继续压入。对每一根桩的压入，各工序应连续。其接桩处理与锤击法类似。

如压桩时桩身发生较大移位、倾斜；桩身突然下沉或倾斜；桩顶混凝土破坏或压桩阻力剧变时，应暂停压桩，及时研究处理。

静力压桩法的施工特点为：施工时产生的噪声和振动较小；桩头不易损坏；桩在贯入时相当于给桩做静载试验，故可准确知道桩的承载力；压入法不仅可用于竖直桩，而且也可用于斜桩和水平桩；但机械的拼装移动等，均需要较多的时间。

五、钻孔埋置桩的施工

钻孔埋置桩是先钻孔，再插入预制的钢筋混凝土、预应力混凝土或钢桩，适用于穿过硬层或深置于硬层内的桩基础。其钻孔、清孔及预制桩的各项技术要求，应分别按钻孔桩与沉桩的有关规定执行。只是钻孔直径宜稍大于预制桩直径，且预制空心桩的最下一节桩的桩底应设底板，中心应设压浆管。

钻孔埋置桩的施工包括桩的沉埋、洗孔、压浆等工艺。现简要介绍如下：

1.圆形空心桩沉埋

当钻孔、清孔符合要求后，宜先在孔底抛埋碎石处理，然后沿孔壁插入兼做压浆用的导向钢管四根，伸至孔底，再将最下一节带底的圆形空心桩吊装就位，浮于孔内水中，依次吊装、拼接其余各节圆形空心桩，边拼接边往桩内灌水，使之下沉到孔底。每次吊装、拼接、沉入一节圆形空心桩，应随时检查其平面位置和倾斜度，使之符合设计要求。

2.洗孔

通过桩底板预留的压浆管压注清水，冲洗桩底碎石中及圆形空心桩外壁四周与孔壁空隙间的石渣、泥浆，至井口溢出清水为止。

3.桩周压浆

通过孔壁间隙中的四根压浆钢管，压注膨胀性水泥砂浆。砂浆中可掺入粉煤灰和缓凝性减水剂，压注砂浆高度应达墩台局部冲刷线以上不小于1.0m。压浆钢管在压浆完毕后，可提出重复利用。

4.桩底压浆

桩周压浆养护3～5d后，抽干桩内积水，通过桩底板上预留的压浆孔向桩底压浆，使桩底抛填的碎石与砂浆粘结饱满密实，进而提高桩尖承载力。

预制桩沉埋过程中，钻孔内水位应根据土层情况，始终保持钻孔灌注桩所要求的高度，防止出现坍孔。如遇坍孔，则应将预制桩吊离桩位，回填重钻后，再行沉埋。

六、灌注桩桩端后压浆的施工

泥浆护壁钻孔灌注桩最大的缺点就是成桩后桩底残留软弱沉渣，极大地降低了桩的承载能力，采用桩端后压浆技术可以较好地解决这个问题。

桩端后压浆施工是在桩身混凝土强度达到75%后，通过设置在钢筋笼上的后压浆装置，将水泥浆加压注入桩底，以固化桩底沉渣，并可压密桩底周围土体形成扩大桩头，另外还可加固桩侧一定范围的土体。从而大幅度提高桩的承载力、减少沉降。这种方法适用于各种灌注桩及钻孔埋置桩等桩基工程。

下面简要介绍桩端后压浆的施工要点及注意事项。

1.准备压浆装置

压浆装置主要由压浆泵和压浆管组成，桩端与持力层形成自然灌浆腔。

压浆泵要满足压浆所需压力的要求。压浆管可选用黑铁管或钢管，两端均有丝扣。将压浆器采用丝扣连接的方法接在桩端压浆管上，并对称地绑扎在钢筋笼的外侧。施工构造如图5-62所示。下笼之前应仔细检查压浆器喷嘴密封情况，防止喷嘴外漏水进砂堵塞压浆管。

图5-62 后压浆施工构造

2.下放钢筋笼和灌浆装置

把压浆管与钢筋笼用铁丝绑扎在一起，一边下钢筋笼一边接长压浆管，压浆管紧贴钢筋笼内侧，并在适当位置点焊牢固。每下完一节钢筋笼后，随即在压浆管内注入清水以检查其是否密封。若压浆管内注满清水后，水面能够保持稳定且不下降，则证明压浆管密封可靠；否则应提起钢筋笼检查漏水原因，待查明原因并处理后，再下钢筋笼并注水检查其密封性，直到满足要求后，方可下另一节钢筋笼及压浆管。

3.浇筑混凝土

当钢筋笼及压浆管下放安置好后，就可进行混凝土浇筑工作，混凝土浇筑同一般桩的水下混凝土浇筑。此时要注意保护好压浆管及管口，用堵头封闭压浆管，以免杂物及混凝土进入管中。

4.制备水泥浆液

水泥浆应具有良好的和易性，不离析不沉淀。浆液水灰比应根据土的饱和度和渗透性确定，对于饱和土宜为0.5～0.7，对于非饱和土宜为0.7～0.9（松散碎石土、砂砾宜为0.5～0.6）；低水灰比浆液宜掺加减水剂；地下水流动时，应掺加速凝剂。搅拌好的水泥浆液要经过筛网过滤，滤去杂物和未搅拌开的水泥块，然后放入储浆筒中备用。

5.压浆

当桩身混凝土强度达到75%后开泵压浆，压浆过程中应合理控制压浆终止压力、压浆持荷时间、压浆流量（速度）、压浆量和桩身上抬量等关键技术参数。

1）压浆终止压力。应根据土质性质、压浆点深度确定。对于风化岩、非饱和黏性土、粉土宜为5.0～10.0MPa；对于饱和土宜为1.5～6.0MPa；软土取低值，密实土取高值。

2）压浆持荷时间为5min。

3）压浆速度宜慢不宜快，不宜超过75L/min。

4）单桩压浆量。主要应考虑桩径、桩长、桩端桩侧土层性质、单桩承载力增幅等因素，可按下式计算：

G_c=α_pd （5-1）

式中 G_c——单桩压浆量（t）；

α_p——压浆系数，取值范围如表5-5所示。

表5-5 压浆系数αp

5）桩体上抬量一般不得超过3mm。

在压浆过程中，若发生异常现象，如灌浆泵压力表指针越来越高、地面冒浆及地下窜浆等时，应暂停灌浆，查明原因后再继续灌浆。若水泥浆液压不进且压力升高很快，则可能发生堵管，如发生在压浆管内，可先减压，然后从另一压浆口压浆。如果判别不是堵管，则可稳压5～10min后结束压浆，并及时封堵压浆管，保持桩底压浆压力。

桩底后压浆施工设备简单，适应性强，在各种工程桩基中均可使用。能大幅度提高桩基承载力，有利于持力层的灵活选择，可缩短桩长或减少桩基数量，经济效益十分显著。施工时主要技术控制参数易于观测，有利于保证施工质量。此外可利用压浆管做超声波检测，能及时反馈桩基混凝土施工质量状况。

七、水中桩基础的施工

水中修筑桩基础显然比旱地上施工要复杂困难得多，尤其是在深水急流的大河中修筑桩基础。为了适应水中施工的环境，必然要增添浮运、沉桩及有关的设备，采用水中施工的特殊方法。

常用的浮运、沉桩设备是将桩架安设在驳船或浮箱组合的浮体上，或使用专用的打桩船，有时配合使用定位船、吊船等，在组合的船组中备有混凝土工厂、水泵、空气压缩机、动力设备、龙门吊或履带吊车及塔架等施工机具设备。所用设备可根据采用的施工方法和施工条件选择确定。

水中桩基础施工方法有多种，现按浅水和深水施工简要介绍如下。

1.浅水中桩基础施工

位于浅水或临近河岸的桩基，其施工方法类同于浅水中浅基础常采用的围堰修筑法，即先筑围堰，后沉基桩的方法。对围堰所用材料和形式，以及各种围堰应注意的要求，与浅基础施工基本相同。

围堰筑好后，便可抽水后挖基坑或水中吸泥挖坑后再抽水，然后做基桩施工。

临近河岸的基础若场地有足够大时，桩基础施工如同在旱地施工一样。

河中桩基础施工，一般可借围堰支撑或用万能杆件拼制，或打临时桩搭设脚手架，将桩架或龙门架与导向架设置在堰顶和脚手架平台上进行基桩施工。

在浅水中建桥，常在桥位旁设置施工临时便桥。在这种情况下，可利用便桥和相应搭设的脚手架，把桩架或龙门架与导向架安置在便桥和脚手架上，利用便桥进行围堰和基桩施工。这样在整个桩基础施工中可不必动用浮运打桩设备，同时也较好地解决了料具、人员运输问题。

2.深水中桩基础施工

在宽大的深水江河中进行桩基础施工时，常采用笼架围堰和吊箱等施工方法，现简介如下。

（1）围堰法

在深水中的低桩承台桩基础或承台墩身有相当长度需在水下施工时，常采用围笼（围囹）修筑钢板桩围堰进行桩基础施工。

钢板桩围堰桩基础施工的方法与步骤如下：

①在导向船上拼制围笼，拖运至墩位，将围笼下沉、接高、沉至设计标高，用锚船（定位船）或抛锚定位。

②在围笼内插打定位桩（可以是基础的基桩也可以是临时桩或护筒），并将围笼固定在定位桩上，然后退出导向船。

③在围笼上搭设工作平台，安置钻机或打桩设备。

④沿围笼插打钢板桩，组成防水覆堰。

⑤完成全部基桩的施工（钻孔灌注桩或打入桩）。

⑥用吸泥机吸泥，开挖基坑。

⑦基坑经检验后，灌注水下混凝土封底。

⑧待封底混凝土达到规定强度后，抽水，修筑承台和墩身直至出水面。

⑨拆除围笼，拔除钢板桩。

在施工中也可先完成全部基桩施工后，再进行钢板桩围堰的施工。是先筑围堰还是先打基桩，应根据现场水文、地质条件、施工条件、航运情况和所选择的基桩类型等确定。

（2）吊箱法

在深水中修筑高桩承台桩基时，由于承台位置较高不需座落到河底，一般采用吊箱方法修筑桩基础，或在已完成的基桩上安置套箱的方法修筑高桩承台。

吊箱是悬吊在水中的箱形围堰，基桩施工时用作导向定位，基桩完成后封底抽水，灌注混凝土承台。

吊箱由围笼、底盘、侧面围堰板等组成。吊箱围笼平面尺寸与承台相应，分层拼装，最下一节将埋入封底混凝土内，以上部分可拆除周转使用。顶部设有起吊的横梁和工作平台，并留有导向孔。底盘用槽钢作纵、横梁，梁上铺以木板作封底混凝土的底板，并留有导向孔（大于桩径50mm）以控制桩位。侧面围堰板由钢板形成，整块吊装。

吊箱法的施工方法与步骤如下（见图5-63）：

①在岸上或岸边驳船1上拼制吊箱围堰，浮运至墩位，将吊箱2下沉至设计标高（图5_-63a）。

②插打围堰外定位桩3，并固定吊箱围堰于定位桩上（图5-63b、c）。

③基桩5施工（图5-63d）。

④填塞底板缝隙，灌注水下混凝土。

⑤抽水，将桩顶钢筋伸入承台，铺设承台钢筋，灌注承台及墩身混凝土。

⑥拆除吊箱围堰，连接螺栓外框，吊出吊箱上部后，连续灌注墩身混凝土（图5-63e、f）。

图5-63 吊箱法修筑深水中高桩承台桩基过程

a）吊箱围堰浮运及下沉 b）插打吊箱定位桩 c）将吊箱固定于定位桩上 d）插打基桩 e）吊出吊箱上部后，连续灌注墩身混凝土 f）桥墩全部竣工

1—驳船 2—吊箱 3—吊箱定位桩 4、5—基桩

（3）套箱法

这种方法是针对先用打桩船（或其他方法）完成了全部基桩施工后，修建高桩承台基础的水中承台的一种方法。

套箱可预制成与承台尺寸相应的钢套箱或钢筋混凝土套箱，箱底板按基桩平面位置留有桩孔。基桩施工完成后，吊放套箱围堰，将基桩顶端套入套箱围堰内（基桩顶端伸入套箱的长度按基桩与承台的构造要求确定），并将套箱固定在定位桩（可直接用基础的基桩）上，然后浇筑水下混凝土封底，待达到规定强度后即可抽水，继而施工承台和墩身结构。

施工中应注意：水中直接打桩及浮运箱形围堰吊装的正确定位，一般均采用交汇法控制，在大河中有时还需搭设临时观测平台。在浇灌水下混凝土前应将底桩缝隙填塞好。

（4）沉井结合法

在深水中施工桩基础，当水底河床基岩裸露或卵石、漂石土层钢板围堰无法插打时，或在水深流急的河道上为使钻孔灌注桩在静水中施工时，还可以采用浮运钢筋混凝土沉井或薄壁沉井作桩基施工时的挡水挡土结构（相当于围堰）和沉井顶设作工作平台。沉井既可作为桩基础的施工设施，又可作为桩基础的一部分即承台，如图5-64所示。薄壁沉井多用于钻孔灌注桩的施工，除能保持在静水状态施工外，可将几个桩孔一起圈在沉井内，代替单个安设的护筒并可周转重复使用。

图5-64 沉井桩基础施工

1—沉井 2—基础 3—桥墩

八、桩基施工质量检验

桩基类型和施工方法不同，其检验内容和侧重点也不相同，总体来说应该从以下三方面进行检查。

1.桩的几何受力条件检验

桩的几何受力条件主要是指桩的平面位置、桩身倾斜度、桩顶和桩底标高等。各项内容都应该满足设计要求，实际偏差应该在《公路桥涵地基与基础设计规范》允许范围之内。桩中心位置偏差不宜超过50mm，桩倾斜度不应大于1%。

2.桩身质量检验

桩身质量主要指桩的制作和成桩质量，包括桩的尺寸、构造及其完整性。

沉桩应对制作时桩的钢筋骨架、几何尺寸、混凝土配制强度和浇筑方法等方面进行检验。检验项目有主筋间距、箍筋间距、吊环位置与露出桩表面的高度、桩顶钢筋网片位置、桩尖中心线、桩的横截面尺寸、桩长、桩顶平整度及与轴线的垂直度、保护层厚度等。对于混凝土质量应检查混凝土材料质量、计量精度、配合比及坍落度、桩身混凝土试块强度等级，以及成桩表面是否有蜂窝麻面、收缩裂缝的情况。此外长桩分节施工时，还需检验接头质量等。

钻孔灌注桩施工应对钻孔成孔与清孔、钢筋笼制作与安放、水下混凝土配制与灌注等过程进行质量监测与检查。要求孔径不应小于设计孔径；孔深应略大于设计深度，摩擦桩不小于0.6m，柱桩不小于0.05m；钢筋笼顶面、底面标高与设计值误差不大于±50mm。另外还应检验成孔是否有扩孔和颈缩现象。

成桩后桩身完整性检测一般可采用低应变动测法，它可以较准确地检测出断桩、离析断面、较严重的扩径或缩颈的位置。

3.桩身强度与单桩承载力检验

桩身混凝土抗压强度检测，要求预留试块的抗压强度应不低于设计强度等级，对于水下混凝土应高出设计强度等级的20%。对于大桥，应对灌注桩钻取混凝土芯样检测抗压强度，同时要检查混凝土桩头抗压强度。

打入桩的承载力可以通过最后贯入度和桩底标高进行控制。而钻孔灌注桩目前无法在施工中直接控制承载力。大桥及重要工程，地质条件复杂或桩质量可靠性较低的桩基工程，成桩后均应通过静载荷试验或高应变动力试验确定单桩承载力。