2.3　桩基工程

2.3.1　灌注桩施工

1.泥浆护壁成孔灌注桩

（1）泥浆的制备和处理。

1）除能自行造浆的黏性土层外，均应制备泥浆。泥浆制备应选用高塑性黏土或膨润土。泥浆应根据施工机械、工艺及穿越土层情况进行配合比设计。

2）泥浆护壁应符合下列规定：

①施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位1.0m以上，在受水位涨落影响时，泥浆面应高出最高水位1.5m以上。

②在清孔过程中，应不断置换泥浆，直至灌注水下混凝土。

③灌注混凝土前，孔底500mm以内的泥浆相对密度应小于1.25；含砂率不得大于8%；黏度不得大于28s。

④在容易产生泥浆渗漏的土层中应采取维持孔壁稳定的措施。

3）废弃的浆、渣应进行处理，不得污染环境。

（2）正、反循环钻孔灌注桩的施工。

1）对孔深较大的端承型桩和粗粒土层中的摩擦型桩，宜采用反循环工艺成孔或清孔，也可根据土层情况采用正循环钻进，反循环清孔。

2）泥浆护壁成孔时，宜采用孔口护筒，护筒设置应符合下列规定：

①护筒埋设应准确、稳定，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm。

②护筒可用4～8mm厚钢板制作，其内径应大于钻头直径100mm，上部宜开设1～2个溢浆孔。

③护筒的埋设深度：在黏性土中不宜小于1.0m；砂土中不宜小于1.5m。护筒下端外侧应采用黏土填实；其高度尚应满足孔内泥浆面高度的要求。

④受水位涨落影响或水下施工的钻孔灌注桩，护筒应加高加深，必要时应打入不透水层。

3）当在软土层中钻进时，应根据泥浆补给情况控制钻进速度；在硬层或岩层中的钻进速度应以钻机不发生跳动为准。

4）钻机设置的导向装置应符合下列规定：

①潜水钻的钻头上应有不小于3d长度的导向装置。

②利用钻杆加压的正循环回转钻机，在钻具中应加设扶正器。

5）如在钻进过程中发生斜孔、塌孔和护筒周围冒浆、失稳等现象时，应停钻，待采取相应措施后再进行钻进。

6）钻孔达到设计深度，灌注混凝土之前，孔底沉渣厚度指标应符合下列规定：

①对端承型桩，不应大于50mm。

②对摩擦型桩，不应大于100mm。

③对抗拔、抗水平力桩，不应大于200mm。

（3）冲击成孔灌注桩的施工。

1）在钻头锥顶和提升钢丝绳之间应设置保证钻头自动转向的装置。

2）冲孔桩孔口护筒，其内径应大于钻头直径200mm，护筒应按（2）中2）设置。

3）泥浆的制备、使用和处理应符合（1）的规定。

4）冲击成孔质量控制应符合下列规定：

①开孔时，应低锤密击，当表土为淤泥、细砂等软弱土层时，可加黏土块夹小片石反复冲击造壁，孔内泥浆面应保持稳定。

②在各种不同的土层、岩层中成孔时，可按照表2-5的操作要点进行。

③进入基岩后，应采用大冲程、低频率冲击，当发现成孔偏移时，应回填片石至偏孔上方300～500mm处，然后重新冲孔。

④当遇到孤石时，可预爆或采用高低冲程交替冲击，将大孤石击碎或挤入孔壁。

⑤应采取有效的技术措施防止扰动孔壁、塌孔、扩孔、卡钻和掉钻及泥浆流失等事故。

⑥每钻进4～5m应验孔一次，在更换钻头前或容易缩孔处，均应验孔。

⑦进入基岩后，非桩端持力层每钻进300～500mm和桩端持力层每钻进100～300m时，应清孔取样一次，并应做记录。

5）排渣可采用泥浆循环或抽渣筒等方法，当采用抽渣筒排渣时，应及时补给泥浆。

6）冲孔中遇到斜孔、弯孔、梅花孔、塌孔及护筒周围冒浆、失稳等情况时，应停止施工，采取措施后方可继续施工。

7）大直径桩孔可分级成孔，第一级成孔直径应为设计桩径的0.6～0.8倍。

8）清孔宜按下列规定进行：

①不易塌孔的桩孔，可采用空气吸泥清孔。

②稳定性差的孔壁应采用泥浆循环或抽渣筒排渣，清孔后灌注混凝土之前的泥浆指标应按（1）中1）执行。

③清孔时，孔内泥浆而应符合（1）中2）的规定。

④灌注混凝土前，孔底沉渣允许厚度应符合（2）中6）的规定。

（4）旋挖成孔灌注桩的施工。

1）旋挖钻成孔灌注桩应根据不同的地层情况及地下水位埋深，采用干作业成孔和泥浆护壁成孔工艺。干作业成孔工艺可按4.执行。

2）泥浆护壁旋挖钻机成孔应配备成孔和清孔用泥浆及泥浆池（箱），在容易产生泥浆渗漏的土层中可采取提高泥浆相对密度，掺入锯末、增黏剂提高泥浆黏度等维持孔壁稳定的措施。

3）泥浆制备的能力应大于钻孔时的泥浆需求量，每台套钻机的泥浆储备量小应少于单桩体积。

4）旋挖钻机施工时，应保证机械稳定、安全作业，必要时可在场地铺设能保证其安全行走和操作的钢板或垫层（路基板）。

5）每根桩均应安设钢护筒，护筒应满足（2）中2）的规定。

6）成孔前和每次提出钻斗时，应检查钻斗和钻杆连接销子、钻斗门连接销子以及钢丝绳的状况，并应清除钻斗上的渣土。

7）旋挖钻机成孔应采用跳挖方式，钻斗倒出的土距桩孔口的最小距离应大于6m，并应及时清除。应根据钻进速度同步补充泥浆，保持所需的泥浆面高度不变。

8）钻孔达到设计深度时，应采用清孔钻头进行清孔，并应满足（1）中2）和3）的要求。孔底沉渣厚度控制指标应符合（2）中6）的规定。

（5）水下混凝土的灌注。

1）钢筋笼吊装完毕后，应安置导管或气泵管二次清孔，并应进行孔位、孔径、垂直度、孔深、沉渣厚度等检验，合格后应立即灌注混凝土。

2）水下灌注的混凝土应符合下列规定：

①水下灌注混凝土必须具备良好的和易性，配合比应通过试验确定；坍落度宜为180～220mm；水泥用量不应少于360kg/m3（当掺入粉煤灰时水泥用量可不受此限）。

②水下灌注混凝土的含砂率宜为40%～50%，并宜选用中粗砂；粗骨料的最大粒径应小于40mm；并应满足《建筑桩基技术规范》JGJ 94—2008第6.2.6条的要求。

③水下灌注混凝土宜掺外加剂。

3）导管的构造和使用应符合下列规定：

①导管壁厚不宜小于3mm，直径宜为200～250mm；直径制作偏差不应超过2mm，导管的分节长度可视工艺要求确定，底管长度不宜小于4m，接头宜采用双螺纹方扣快速接头。

②导管使用前应试拼装、试压，试水压力可取为0.6～1.0MPa。

③每次灌注后应对导管内外进行清洗。

4）使用的隔水栓应有良好的隔水性能，并应保证顺利排出；隔水栓宜采用球胆或与桩身混凝土强度等级相同的细石混凝土制作。

5）灌注水下混凝土的质量控制应满足下列要求：

①开始灌注混凝土时，导管底部至孔底的距离宜为300～500mm。

②应有足够的混凝土储备量，导管一次埋入混凝土灌注面以下不应少于0.8m。

③导管埋入混凝土深度宜为2～6m。严禁将导管提出混凝土灌注面，并应控制提拔导管速度，应有专人测量导管埋深及管内外混凝土灌注面的高差，填写水下混凝土灌注记录。

④灌注水下混凝土必须连续施工，每根桩的灌注时间应按初盘混凝土的初凝时间控制，对灌注过程中的故障应记录备案。

⑤应控制最后一次灌注量，超灌高度宜为0.8～1.0m。凿除泛浆后必须保证暴露的桩顶混凝土强度达到设计等级。

2.长螺旋钻孔压灌桩

1）当需要穿越老黏土、厚层砂土、碎石土以及塑性指数大于25的黏土时，应进行试钻。

2）钻机定位后，应进行复检，钻头与桩位点偏差不得大于20mm，开孔时下钻速度应缓慢；钻进过程中，不宜反转或提升钻杆。

3）钻进过程中，当遇到卡钻、钻机摇晃、偏斜或发生异常声响时，应立即停钻，查明原因，采取相应措施后方可继续作业。

4）根据桩身混凝土的设计强度等级，应通过试验确定混凝土配合比；混凝土坍落度宜为180～220mm；粗骨料可采用卵石或碎石，最大粒径不宜大于30mm；可掺加粉煤灰或外加剂。

5）混凝土泵型号应根据桩径选择，混凝土输送泵管布置宜减少弯道，混凝土泵与钻机的距离不宜超过60m。

6）桩身混凝土的泵送压灌应连续进行，当钻机移位时，混凝土泵料斗内的混凝土应连续搅拌，泵送混凝土时，料斗内混凝土的高度不得低于100mm。

7）混凝土输送泵管宜保持水平，当长距离泵送时，泵管下面应垫实。

8）当气温高于30℃时，宜在输送泵管上覆盖隔热材料，每隔一段时间应洒水降温。

9）钻至设计标高后，应先泵入混凝土并停顿10～20s，再缓慢提升钻杆。提钻速度应根据土层情况确定，且应与混凝土泵送量相匹配，保证管内有一定高度的混凝土。

10）在地下水位以下的砂土层中钻进时，钻杆底部活门应有防止进水的措施，压灌混凝土应连续进行。

11）压灌桩的充盈系数宜为1.0～1.2。桩顶混凝土超灌高度不宜小于0.3～0.5m。

12）成桩后，应及时清除钻杆及泵管内残留混凝土。长时间停置时，应采用清水将钻杆、泵管、混凝土泵清洗干净。

13）混凝土压灌结束后，应立即将钢筋笼插至设计深度。钢筋笼插设宜采用专用插筋器。

3.沉管灌注桩和内夯沉管灌注桩

（1）锤击沉管灌注桩施工。

1）锤击沉管灌注桩施工应根据土质情况和荷载要求，分别选用单打法、复打法或反插法。

2）锤击沉管灌注桩施工应符合下列规定：

①群桩基础的基桩施工，应根据土质、布桩情况，采取消减负面挤土效应的技术措施，确保成桩质量。

②桩管、混凝土预制桩尖或钢桩尖的加工质量和埋设位置应与设计相符，桩管与桩尖的接触应有良好的密封性。

3）灌注混凝土和拔管的操作控制应符合下列规定：

①沉管至设计标高后，应立即检查和处理桩管内的进泥、进水和吞桩尖等情况，并立即灌注混凝土。

②当桩身配置局部长度钢筋笼时，第一次灌注混凝土应先灌至笼底标高，然后放置钢筋笼，再灌至桩顶标高。第一次拔管高度应以能容纳第二次灌入的混凝土量为限。在拔管过程中应采用测锤或浮标检测混凝土面的下降情况。

③拔管速度应保持均匀，对一般土层拔管速度宜为1m/min，在软弱土层和软硬土层交界处拔管速度宜控制在0.3～0.8m/min。

④采用倒打拔管的打击次数，单动汽锤不得少于50次/min，自由落锤小落距轻击不得少于40次/min；在管底未拔至桩顶设计标高之前，倒打和轻击不得中断。

4）混凝土的充盈系数不得小于1.0；对于充盈系数小于1.0的桩，应全长复打，对可能断桩和缩颈桩，应进行局部复打。成桩后的桩身混凝土顶面应高于桩顶设计标高500mm以内。全长复打时，桩管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。

5）全长复打桩施工时应符合下列规定：

①第一次灌注混凝土应达到自然地面。

②拔管过程中应及时清除粘在管壁上和散落在地面上的混凝土。

③初打与复打的桩轴线应重合。

④复打施工必须在第一次灌注的混凝土初凝之前完成。

6）混凝土的坍落度宜为80～100mm。

（2）振动、振动冲击沉管灌注桩施工。

1）振动、振动冲击沉管灌注桩应根据土质情况和荷载要求，分别选用单打法、复打法、反插法等。单打法可用于含水量较小的土层，且宜采用预制桩尖；反插法及复打法可用于饱和土层。

2）振动、振动冲击沉管灌注桩单打法施工的质量控制应符合下列规定：

①必须严格控制最后30s的电流、电压值，其值按设计要求或根据试桩和当地经验确定。

②桩管内灌满混凝土后，应先振动5～10s，再开始拔管，应边振边拔，每拔出0.5～1.0m，停拔，振动5～10s；如此反复，直至桩管全部拔出。

③在一般土层内，拔管速度宜为1.2～1.5m/min，用活瓣桩尖时宜慢，用预制桩尖时可适当加快；在软弱土层中宜控制在0.6～0.8m/min。

3）振动、振动冲击沉管灌注桩反插法施工的质量控制应符合下列规定：

①桩管灌满混凝土后，先振动再拔管，每次拔管高度为0.5～1.0m，反插深度为0.3～0.5m；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1.0～1.5m以上，拔管速度应小于0.5m/min。

②在距桩尖处1.5m范围内，宜多次反插以扩大桩端部断面。

③穿过淤泥夹层时，应减慢拔管速度，并减少拔管高度和反插深度，在流动性淤泥中不宜使用反插法。

4）振动、振动冲击沉管灌注桩复打法的施工要求可按（1）中4）和5）执行。

（3）内夯沉管灌注桩施工。

1）当采用外管与内夯管结合锤击沉管进行夯压、扩底、扩径时，内夯管应比外管短100mm，内夯管底端可采用闭口平底或闭口锥底（见图2-6）。

2）外管封底可采用干硬性混凝土、无水混凝土配料，经夯击形成阻水、阻泥管塞，其高度可为100mm。当内、外管间不会发生间隙涌水、涌泥时，亦可不采用上述封底措施。

3）桩端夯扩头平均直径可按下列公式估算：

一次夯扩

二次夯扩

式中：D1、D2——第一次、第二次夯扩扩头平均直径（m）；

d0——外管直径（m）；

H1、H2——第一次、第二次夯扩工序中，外管内灌注混凝土面从桩底算起的高度（m）；

h1、h2——第一次、第二次夯扩工序中，外管从桩底算起的上拔高度（m），分别可取H1/2，H2/2；

C1、C2——第一次、第二次夯扩工序中，内外管同步下沉到离桩底的距离，均可取为0.2m（见图2-7）。

4）桩身混凝土宜分段灌注；拔管时内夯管和桩锤应施压于外管中的混凝土顶面，边压边拔。

5）施工前宜进行试成桩，并应详细记录混凝土的分次灌注量、外管上拔高度、内管夯击次数、双管同步沉入深度，并应检查外管的封底情况，有无进水、涌泥等，经核定后可作为施工控制依据。

4.干作业成孔灌注桩

（1）钻孔（扩底）灌注桩施工。

1）钻孔时应符合下列规定：

①钻杆应保持垂直稳固，位置准确，防止因钻杆晃动引起扩大孔径。

②钻进速度应根据电流值变化，及时调整。

③钻进过程中，应随时清理孔口积土，遇到地下水、塌孔、缩孔等异常情况时，应及时处理。

2）钻孔扩底桩施工，直孔部分应按1）、3）、4）规定执行，扩底部位尚应符合下列规定：

①应根据电流值或油压值，调节扩孔刀片削土量，防止出现超负荷现象。

②扩底直径和孔底的虚土厚度应符合设计要求。

3）成孔达到设计深度后，孔口应予保护，应按表2-6规定验收，并应做好记录。

4）灌注混凝土前，应在孔口安放护孔漏斗，然后放置钢筋笼，并应再次测量孔内虚土厚度。扩底桩灌注混凝土时，第一次应灌到扩底部位的顶面，随即振捣密实；浇筑桩顶以下5m范围内混凝土时，应随浇筑随振捣，每次浇筑高度不得大于1.5m。

（2）人工挖孔灌注桩施工。

1）人工挖孔桩的孔径（不含护壁）不得小于0.8m，且不宜大于2.5m；孔深不宜大于30m。当桩净距小于2.5m时，应采用间隔开挖。相邻排桩跳挖的最小施工净距不得小于4.5m。

2）人工挖孔桩混凝土护壁的厚度不应小于100mm，混凝土强度等级不应低于桩身混凝土强度等级，并应振捣密实；护壁应配置直径不小于8mm的构造钢筋，竖向筋应上下搭接或拉接。

3）人工挖孔桩施工应采取下列安全措施：

①孔内必须设置应急软爬梯供人员上下；使用的电葫芦、吊笼等应安全可靠，并配有自动卡紧保险装置，不得使用麻绳和尼龙绳吊挂或脚踏井壁凸缘上下；电葫芦宜用按钮式开关，使用前必须检验其安全起吊能力。

②每日开工前必须检测井下的有毒、有害气体，并应有相应的安全防范措施；当桩孔开挖深度超过10m时，应有专门向井下送风的设备，风量不宜少于25L/s。

③孔口四周必须设置护栏，护栏高度宜为0.8m。

④挖出的土石方应及时运离孔口，不得堆放在孔口周边1m范围内，机动车辆的通行不得对井壁的安全造成影响。

⑤施工现场的一切电源、电路的安装和拆除必须遵守现行行业标准《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ 46—2005的规定。

4）开孔前，桩位应准确定位放样，在桩位外设置定位基准桩，安装护壁模板必须用桩中心点校正模板位置，并应由专人负责。

5）第一节井圈护壁应符合下列规定：

①井圈中心线与设计轴线的偏差不得大于20mm。

②井圈顶面应比场地高出100～150mm，壁厚应比下面井壁厚度增加100～150mm。

6）修筑井圈护壁应符合下列规定：

①护壁的厚度、拉接钢筋、配筋、混凝土强度等级均应符合设计要求。

②上下节护壁的搭接长度不得小于50mm。

③每节护壁均应在当日连续施工完毕。

④护壁混凝土必须保证振捣密实，应根据土层渗水情况使用速凝剂。

⑤护壁模板的拆除应在灌注混凝土24h之后。

⑥发现护壁有蜂窝、漏水现象时，应及时补强。

⑦同一水平面上的井圈任意直径的极差不得大于50mm。

7）当遇有局部或厚度不大于1.5m的流动性淤泥和可能出现涌土涌砂时，护壁施工可按下列办法处理：

①将每节护壁的高度减小到300～500mm，并随挖、随验、随灌注混凝土。

②采用钢护筒或有效的降水措施。

8）挖至设计标高后，应清除护壁上的泥土和孔底残渣、积水，并应进行隐蔽工程验收。验收合格后，应立即封底和灌注桩身混凝土。

9）灌注桩身混凝土时，混凝土必须通过溜槽；当落距超过3m时，应采用串筒，串筒末端距孔底高度不宜大于2m；也可采用导管泵送；混凝土宜采用插入式振捣器振实。

10）当渗水量过大时，应采取场地截水、降水或水下灌注混凝土等有效措施。严禁在桩孔中边抽水边外挖，同时不得灌注相邻桩。

5.灌注桩后注浆

1）灌注桩后注浆工法可用于各类钻、挖、冲孔灌注桩及地下连续墙的沉渣（虚土）、泥皮和桩底、桩侧一定范围土体的加固。

2）后注浆装置的设置应符合下列规定：

①后注浆导管应采用钢管，且应与钢筋笼加劲筋绑扎固定或焊接。

②桩端后注浆导管及注浆阀数量宜根据桩径大小设置：对于直径不大于1200mm的桩，宜沿钢筋笼圆周对称设置2根；对于直径大于1200mm而不大于2500mm的桩，宜对称设置3根。

③对于桩长超过15m且承载力增幅要求较高者，宜采用桩端桩侧复式注浆；桩侧后注浆管阀设置数量应综合地层情况、桩长和承载力增幅要求等因素确定，可在离桩底5～15m以上、桩顶8m以下，每隔6～12m设置一道桩侧注浆阀；当有粗粒土时，宜将注浆阀设置于粗粒土层下部，对于干作业成孔灌注桩宜设于粗粒土层中部。

④对于非通长配筋桩，下部应有不少于2根与注浆管等长的主筋组成的钢筋笼通底。

⑤钢筋笼应沉放到底，不得悬吊，下笼受阻时不得撞笼、墩笼、扭笼。

3）后注浆阀应具备下列性能：

①注浆阀应能承受1MPa以上静水压力；注浆阀外部保护层应能抵抗砂石等硬质物体的剐撞而不致使注浆阀受损。

②注浆阀应具备逆止功能。

4）浆液配比、终止注浆压力、流量、注浆量等参数设计应符合下列规定：

①浆液的水灰比应根据土的饱和度、渗透性确定，对于饱和土，水灰比宜为0.15～0.65；对于非饱和土，水灰比宜为0.7～0.9（松散碎石土、砂砾宜为0.5～0.6）；低水灰比浆液宜掺入减水剂。

②桩端注浆终止注浆压力应根据土层性质及注浆点深度确定，对于风化岩、非饱和黏性土及粉土，注浆压力宜为3～10MPa；对于饱和土层注浆压力宜为1.2～4MPa，软土宜取低值，密实黏性土宜取高值。

③注浆流量不宜超过75L/min。

④单桩注浆量的设计应根据桩径、桩长、桩端、桩侧土层性质、单桩承载力增幅及是否复式注浆等因素确定，可按下式估算：

式中：αp、αs——分别为桩端、桩侧注浆量经验系数，αp=1.5～1.8，αs=0.5～0.7；对于卵、砾石、中粗砂取较高值；

n——桩侧注浆断面数；

d——基桩设计直径（m）；

Gc——注浆量，以水泥质量计（t）。

对独立单桩、桩距大于6d的群桩和群桩初始注浆的数根基桩的注浆量应按上述估算值乘以1.2的系数。

⑤后注浆作业开始前，宜进行注浆试验，优化并最终确定注浆参数。

5）后注浆作业起始时间、顺序和速率应符合下列规定：

①注浆作业宜于成桩2d后开始；不宜迟于成桩30d后。

②注浆作业与成孔作业点的距离不宜小于8～10m。

③对于饱和土中的复式注浆顺序宜先桩侧后桩端；对于非饱和土宜先桩端后桩侧；多断面桩侧注浆应先上后下；桩侧桩端注浆间隔时间不宜少于2h。

④桩端注浆应对同一根桩的各注浆导管依次实施等量注浆。

⑤对于桩群注浆宜先外围、后内部。

6）当满足下列条件之一时可终止注浆：

①注浆总量和注浆压力均达到设计要求。

②注浆总量已达到设计值的75%，且注浆压力超过设计值。

7）当注浆压力长时间低于正常值或地面出现冒浆或周围桩孔串浆，应改为间歇注浆，间歇时间宜为30～60min，或调低浆液水灰比。

8）后注浆施工过程中，应经常对后注浆的各项工艺参数进行检查，发现异常应采取相应处理措施。当注浆量等主要参数达不到设计值时，应根据工程具体情况采取相应措施。

9）后注浆桩基工程质量检查和验收应符合下列要求：

①后注浆施工完成后应提供水泥材质检验报告、压力表检定证书、试注浆记录、设计工艺参数、后注浆作业记录、特殊情况处理记录等资料。

②在桩身混凝土强度达到设计要求的条件下，承载力检验应在注浆完成20d后进行，浆液中掺入早强剂时可于注浆完成15d后进行。