钢管桩轴力同反力关系

钢管桩的荷载位移曲线是研究其承载力和变形特性的重要手段，可以反映出桩的单桩承载力和桩与土壤的相互作用情况。一般来说，钢管桩的荷载位移曲线可分为三个阶段：弹性阶段、弹塑性阶段和塑性阶段。

1. 弹性阶段：当荷载作用在钢管桩上时，桩身开始弹性变形，此时荷载位移关系呈现出近似于线性的特点，荷载增大时，桩身变形加剧，但是恢复能力仍然很强，桩身的剪应力和弯矩都较小。

2. 弹塑性阶段：当荷载逐渐增大到一定程度时，钢管材料开始进入塑性变形阶段，此时荷载位移曲线的斜率明显减小，荷载增加比位移增加更快，桩身发生初步的稳定，剪应力和弯矩也随之增加。

3. 塑性阶段：当荷载继续增加到一定程度时，钢管材料进一步发生塑性变形，此时荷载位移曲线的斜率趋于水平，荷载增加比位移增加更慢，桩身发生显著的沉降和形变，荷载最终达到极限，桩发生破坏。

需要注意的是，不同的桩基类型和钢管材料对荷载位移曲线有很大影响，因此在实际工程中需要根据具体使用情况进行测试和分析。

1.预制桩

预制桩是在工厂或施工现场制成的各种材料、各种形式的桩（如木桩、混凝土方桩、预应力混凝土管桩、钢桩等），用沉桩设备将桩打入、压入或振入土中。

主要有混凝土预制桩和钢桩两大类。混凝土预制桩常用的有混凝土实心方桩和预应力混凝土空心管桩、钢桩主要是钢管桩和H型钢桩两种。

2.A桩

A桩是指预应力混凝土空心管桩的一种，根据《先张法预应力混凝土管桩》（GBT 13476-2009）中5.2条规定，管桩的混凝土有效预压应力值分别4.0N/m㎡。

抗弯性根据表4显示，管桩性能因外径不同而不同，以400A桩为例，抗裂弯矩为54KN·m，极限弯矩为81KN·m。

3.AB桩

AB桩是指预应力混凝土空心管桩的一种，根据《先张法预应力混凝土管桩》（GBT 13476-2009）中5.2条规定，管桩的混凝土有效预压应力值分别6.0N/m㎡。

抗弯性根据表4显示，管桩性能因外径不同而不同，以400A桩为例，抗裂弯矩为564KN·m，极限弯矩为106KN·m。

扩展资料

桩基础打桩施工顺序

由一侧向单一方向进行，自中间向两个方向对称进行，自中间向四周进行。一般基坑不大时，应从中间开始分头向两边或周边进行；当基坑较大时，应将基坑分成数段，而后在各段范围内分别进行。打桩应避免自外向内，或从周边向中间进行。

第一种打桩顺序，打桩推进方向宜逐排改变，以免土壤朝一个方向挤压，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。

对于大面积的桩群，宜采用后两种打桩顺序，以免土壤受到严重挤压，使桩难以打入，或使先打入的桩受挤压而倾斜。大面积的桩群，宜分成几个区域，由多台打桩机采用合理的顺序进行打设。

打桩时对不同基础标高的桩，宜先深后浅，对不同规格的桩，宜先大后小，先长后短，宜防止桩的位移或偏斜。

为减少挤土影响，确定沉桩顺序的原则应如下：

1.从中间向四周沉设，由中及外；

2.从靠近现有建筑物最近的桩位开始沉设，由近及远；

3.先沉设入土深度深的桩，由深及浅；

4.先沉设断面大的桩，由大及小。

5.先沉设长度大的桩，由长及短。

参考资料：

（一）抗滑桩设计的步骤

1.抗滑桩设计的条件

使用抗滑桩的基本条件是：①滑坡具有明显的滑动面，滑动面以上为非流塑性主体，能被桩稳定。②滑动面以下为较完整的岩石或密实土层，可提供足够的锚固力。此外，应具有经济上较为合理，施工也较为方便的条件。

2.抗滑桩设计的步骤

（1）地质调查

通过地质调查，掌握滑坡的成因、性质、范围及厚度，分析其所处状态及发展趋势。

（2）计算滑坡推力及在桩身的分布形式

将滑坡范围内滑动方向和滑动速度基本一致的滑体部分视为一个计算单元，并在其中选择一个或几个顺主滑方向的地质纵断面为代表计算下滑力，每根桩所受的力为桩距范围内的滑坡推力。具体计算时可采用各种条分法，如传递系数法等。

滑坡推力在桩身的分布形式较为复杂，与滑坡类型、地层情况等因素有关。在设计计算时，如滑体土层是粘性土、土夹石等黏聚力较大的地层，则可简化为矩形分布形式；若为砂、砾等非粘性土，则可采用三角形分布；介于二者之间的，可设定为梯形分布。

（3）根据地形、地质情况及施工条件等确定桩的位置和布置范围

抗滑桩一般宜布置在滑坡的下部，这是因为下部滑动面较缓，下滑力较小。桩一般布置一排，布置方向与滑动方向垂直或近于垂直；对于大型、复杂或纵向较长、下滑力较大的滑坡，可布置两排或三排；当下滑力特别大时，可采用梅花形交错布置。

（4）桩参数的确定

根据滑坡推力的大小、地形及地层性质，拟定桩长、锚固深度、桩截面尺寸及桩间距。合适的桩间距应保证土体不从桩间挤出。因此，当滑体完整、密实或下滑力较小时，桩间距可取大些，反之则取小些，常用的桩间距为6～10m。此外，也可按桩身抗剪强度来确定。

桩截面多为矩形和圆形，采用矩形时一般使正面一边较短，侧面一边较长，边长一般为2～4m。

桩的锚固深度应保证能够提供足够的抵抗力。实际设计时，要求抗滑桩传递到滑动面以下地层的侧壁压力不大于地层的侧向容许抗压强度，但锚固长度过大，锚固力也不再显著增加。

（二）抗滑桩的类型

抗滑桩的类型主要包括如下几种。

1）按桩身材质分为：木桩、钢管桩、钢筋混凝土桩等；

2）按桩身截面形状分为：圆形桩、管桩、方形桩、矩形桩等；

3）按成桩工艺分为：钻孔桩、挖孔桩；

4）按桩的受力状态分为：全埋式桩、悬臂桩和埋入式桩；

5）按桩身刚度分为：刚性桩和弹性桩；

6）按桩体组合形式分为：单桩、排架桩、刚架桩等；

7）按桩头约束条件分为：普通桩和锚索桩等。

常用的抗滑桩的基本形式如图2－21所示。全埋入式桩（图2－21a）和悬臂桩（图2－21b）使用较为普遍；埋入式桩（图2－21c）一般在滑坡体厚度较大的情况下使用，可节省造价；承台式桩（图2－21d）是将两排桩在桩头用承台连接，可使桩和桩间土共同受力；刚性桩（图2－21e、f、g）能有效发挥两桩的共同作用，可减小桩的埋深；锚索桩（图2－21h）即在桩头或桩的上部加若干束锚索固于滑动面以下稳定地层中，可增加横向支点和抗力，减小桩的弯矩和剪力，从而减小截面和埋深。

图2－21 常用抗滑桩的基本形式

实际工作中应根据滑坡的类型、规模和地质条件以及滑床的岩土状况、施工条件和工期等要求选择具体的桩型。

（三）抗滑桩的计算宽度

参考桥梁桩基设计，当抗滑桩的截面设计宽度为B或直径为d且和大于0.6m时，计算宽度（Bp）：

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（四）确定桩的长度

抗滑桩的长度由滑动面上、下两部分组成，滑动面以上的长度以保证滑体不会从桩顶滑出为原则，应进行越顶验算。在进行越顶验算时，应把因做桩后地下水排泄断面减小而可能抬高桩后地下水位这一因素考虑进去。实际工程中，有许多桩的长度大于实际需要而造成浪费，这就导致埋入式抗滑桩的出现。越顶和桩长过长均表明桩长设计欠合理。埋于滑动面以下的长度，除满足不超过土体允许的弹性抗力外，还应考虑滑动面是否向下发展的可能，以确保桩的稳定，悬臂桩桩身在滑面以下的埋置深度一般为桩长的1/3～1/2，视锚固条件而异。

（五）抗滑桩的计算模型

1.悬臂桩法与地基系数法模型

现有的计算方法一般将土层视为弹性地基，并符合Winkler假定，将抗滑桩作为弹性地基梁进行计算。根据对滑面以上桩前土体作用处理方法的不同，抗滑桩的计算方法可分为两种：一是悬臂桩法，计算时将滑面以上桩身所受滑坡推力及桩前土体的剩余抗滑力（即桩前土体处于稳定状态时所能提供的最大阻力）作为设计荷载，若剩余抗滑力大于被动土压力，则以被动土压力代替剩余抗滑力，计算出锚固段桩侧压力、位移及内力，其计算模型相当于下部锚固的悬臂结构，见图2－21b所示。该法计算简单，在实际工作中广为采用。二是地基系数法，计算时将滑面以上桩身所受的滑坡推力作为已知荷载，而将整个桩作为弹性地基梁计算，见图2－21c所示。采用该法时，要求所求得的桩前抗力不大于剩余抗滑力及被动土压力，否则应采用剩余抗滑力及被动土压力。

2.桩侧土的弹性抗力计算模型

假定地表以下y处地层对桩的抗力为

地质灾害防治技术

式中：σy为地表以下y处地层对桩的抗力（kPa）；xy为地表以下y处桩的水平位移（m）；K为地基系数，或称弹性抗力系数；Bp为桩的计算宽度（m）。

地基系数与深度有关，其计算公式为

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式中：y为嵌固段距滑带的深度（m）；y0为与岩土类别有关的常数（m）；n为随岩土变化的常数；m为地基系数随深度变化的比例系数；其他符号意义同前。

当n＝0时，K为常数，不随深度变化，其相应的计算方法称为“K”法，适用于硬质岩层及未扰动的硬粘土等；当n＝1且y0＝0时，K＝my，表明K沿深度呈三角形分布，相应的方法称为“M”法，适用于硬塑—半坚硬的砂粘土等。

3.刚性桩与弹性桩的计算模型

当桩的刚度远大于土体对桩的约束时，在计算桩身内力时，可忽略桩的变形，而将桩视为刚体，即刚性桩，这种简化对计算结果影响不大。反之，则需考虑桩身变形的影响，即将桩视为弹性桩。

刚性桩桩截面较大，长度较短，其刚性相对于桩周岩土为无穷大；弹性桩截面小，长度大，相对刚度较小。一般大截面的挖孔桩多为刚性桩。

当桩在滑面下埋深 时，按刚性桩设计；当 时，按弹性桩设计。

K法：

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M法：

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式（2－59）和式（2－60）中：α为桩的变形系数（1/m）；m为地基系数随深度变化的比例系数（kPa/m2）；Bp为桩的计算宽度（m）；EW为混凝土的弹性模量（kPa）；I为桩截面惯性矩， ，d为矩形桩沿滑坡推力方向的边长（m）；C为桩底侧向地基系数（kPa/m）。

4.柱底支承条件的计算模型

抗滑桩的顶端一般为自由支承，而底端则按约束程度的不同分为自由支承、绞支承及固定支承，如图2－22所示。

图2－22 悬臂桩与地基系数法的计算模型

（1）自由支承

滑面以下AB段，地层为土体或松软破碎岩石时，桩底端有明显的移动和转动，可认为是自由支承。

（2）绞支承

桩底岩层完整，但桩嵌入此层不深时，可以认为是绞支承。

（3）固定支承

桩底岩层坚硬完整，桩嵌入较深时，可以按固定端处理。

对悬臂桩法，桩在滑面以上所受的荷载是已知的，桩在这一段的变形及内力容易求得，桩侧土的反力计算可采用“M”法。

（六）抗滑桩的内力计算

抗滑桩的内力计算，分刚性桩和弹性桩两种情况，它们又各分为悬臂桩和全埋式两种情况。滑动面以上的下滑力和桩前剩余下滑力均视为外力，按一般的力学方法可以很容易由桩顶向下分别计算出桩侧应力和桩身内力。而对于滑动面以下岩土体的弹性抗力，刚性桩可以采用角变位法或无量纲法求解；弹性桩可以采用“M”法或无量纲法求解。

（七）抗滑桩的抗剪和抗弯验算

桩的控制效果主要取决于桩本身强度，根据桩的施工位置，可将其分为抗剪应力桩和抗弯应力桩。一般情况下，将桩所具有的容许应力作为桩所具有的控制效果界限值。为了获得设计安全系数，单位宽度桩所需的抗滑力（PR）可根据下式求得：

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式中：Fs为抗弯稳定性安全系数；N为单位宽度滑体重量法向分量（kN/m）；μ为单位宽度孔隙水压力（kN/m）；C为滑带土的内聚力（kPa）；L为滑面的长度（m）；PR为单位宽度桩所需要的抗滑力（kN/m）；T为单位宽度滑体的下滑力（kN/m）；其他符号意义同前。

由于抗滑桩位置与岩土性质等不同，桩受力状态也不同。一般来说，在距滑动面2/3深处的桩受到最大荷载，即称抗弯桩，此桩应满足下式：

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式中：σmax为钢管弯曲的容许应力强度（t/m2）；V为产生于桩的轴向力（t）；Mmax为产生于桩的最大弯矩（t·m）；AP为桩钢材断面面积（包括补强材料）（m2）；ZP为桩钢材断面系数（包括补强材料）。

当岩土强度高，所研究桩为刚性体时，在滑动面上的桩受到剪切力作用，常以剪切桩设计，应满足下式：

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式中：Smax为产生于桩上的最大剪力（t）；τp为钢管的容许剪应力强度（t/m2）；Ap为钢管断面面积（m2）；τs为补强材料的容许剪应力强度（t/m2）；As为补强材料的断面面积（m2）。

预制桩吊点位置和数量的选择应正负弯矩相等的原则。起吊的吊点和数量应按计算来确定。桩的起吊 待桩身强度达到设计强度的70%后方可以起吊，达到设计强度的100%才能运输和打桩，如需提前起吊，必须进行强度和抗裂验算，吊点的位臵应符合设计规定。无规定时，可按以下规定：用一个吊点吊桩时，吊点设于距桩上端0.3倍桩长处；用两个吊点时，吊点设于距两端各0.21倍桩长处；用三个吊点时，吊点设臵、在桩长中点及距离两端各0.15倍桩长处。吊点的位臵偏差不应超过设计位臵20mm。使用起重机起吊时，应使桩纵轴线夹角小于450。

预制桩，是在工厂或施工现场制成的各种材料、各种形式的桩（如木桩、混凝土方桩、预应力混凝土管桩、钢桩等），用沉桩设备将桩打入、压入或振入土中。中国建筑施工领域采用较多的预制桩主要是混凝土预制桩和钢桩两大类。

预制桩主要有混凝土预制桩和钢桩两大类。混凝土预制桩能承受较大的荷载、坚固耐久、施工速度快，是广泛应用的桩型之一，但其施工对周围环境影响较大，常用的有混凝土实心方桩和 预应力混凝土空心管桩。钢桩主要是钢管桩和H型钢桩两种。

较短的桩一般在预制厂制作，较长的桩一般在施工现场附近 露天预制。为节省场地，现场预制方桩多用叠浇法，重叠层数取决于地面允许 荷载和施工条件，一般不宜超过4层。制桩场地应平整、坚实。不得产生不均匀 沉降。桩与桩间应做好隔离层，桩与邻桩、底模间的接触面不得发生粘结。上层桩或邻桩的 浇筑，必须在下层桩或邻桩的混凝土达到设计强度的30%以后方可进行。钢筋骨架及桩身尺寸偏差如超出规范允许的偏差，桩容易被打坏，桩的预制先后次序应与打桩次序对应，以缩短养护时间。预制桩的混凝土浇筑，应由桩顶向桩尖连续进行，严禁中断，并应防止另一端的砂浆积聚过多。

桩基础构造及分类

桩基础是一种常用的深基础形式，它由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台桩基，若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上，则称为高承台桩基。建筑桩基通常为低承台桩基础，而在桥梁、码头工程中常用高承台桩基础。

一、按受力情况分为端承桩、摩擦桩

端承桩是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩，上部结构荷载主要由岩层阻力承受；施工时以控制贯入度为主，桩尖进入持力层深度或桩尖标高可作参考。

摩擦桩完全设置在软弱土层中，将软弱土层挤密实，以提高土的密实度和承载能力，上部结构的荷载由桩尖阻力和桩身侧面与地基土之间的摩擦阻力共同承受，施工时以控制桩尖设计标高为主，贯入度可作参考。

二、按挤土状况分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩

沉管法、爆扩法施工的灌注桩、打入（或静压）的实心混凝土预制桩、闭口钢管桩或混凝上管桩 属于挤土桩。

冲击成孔法、钻孔压注法施工的灌注桩、预钻孔打入式预制桩、混凝土 ( 预应力混凝土 ) 管桩、 H 型钢桩、敞口钢管桩等属 于部分挤土桩。

干作业法、泥浆护壁法、套管护壁法施工的灌注桩属非挤土桩。

三、按施工方法分为预制桩、灌注桩

预制桩是在工厂或施工现场制成的各种形式的桩，用沉桩设备将桩打入、压入或振入土中，或有的用高压水冲沉入土中。根据沉入土中的方法，可分打入桩（锤击沉桩）、水冲沉桩、振动沉桩和静力压桩等；

灌注桩是在施工现场的桩位上用机械或人工成孔，放入钢筋骨架，然后在孔内灌注混凝土而成。根据成孔方法的不同分为挖孔、钻孔、冲孔灌注桩，套管成孔灌注桩（沉管灌注桩）及爆扩成孔灌注桩等。

预制桩施工方法

预制桩包括混凝土预制桩、钢桩两种。混凝土预制桩常用的有钢筋混凝土实心方桩、预应力混凝土空心管桩。钢桩有钢管桩、H型钢桩、其他异性钢桩。

钢筋混凝土预制桩施工前，应根据施工图设计要求、桩的类型、成孔过程对土的挤压情况、地质探测和试桩等资料，制定施工方案。其主要内容包括：确定施工方法，选择打桩机械，确定打桩顺序，桩的预制、运输，以及沉桩过程中的技术和安全措施。

一、锤击沉桩的施工方法（打入法）

锤击沉桩的施工方法是利用桩锤落到桩顶上的冲击力来克服土对桩的阻力，使桩沉到预定的深度或达到持力层的一种打桩施工方法。锤击沉桩是混凝土预制桩常用的沉桩方法，它施工速度快，机械化程度高，适用范围广，但施工时有冲撞噪声和对地表层有振动，在城区和夜间施工有所限制。

打桩机械：打桩机具主要包括桩锤、桩架和动力装置三个部分。

桩锤是对桩施加冲击力，将桩打入土中的机具；施工中常见的桩锤有落锤、蒸汽锤（单动汽锤、双动汽锤）、柴油汽锤和液压锤（振动锤）。

桩架是支持桩身和桩锤，在打桩过程中引导桩的方向及维持桩的稳定，并保证桩锤沿着所要求方向冲击的设备。 一般由底盘、导向杆、起吊设备、撑杆等组成。 根据桩的长度、桩锤的高度及施工条件等选择桩架和确定桩架高度。桩架高度=桩长 桩锤高度 滑轮组高。桩架用钢材制作，按移动方式有轮胎式、履带式、轨道式等。

动力装置包括驱动桩锤及卷扬机用的动力设备。根据所选桩锤而定的。当采用空气锤时，应配备空气压缩机；当选用 蒸汽锤时，则要配备蒸汽锅炉和绞盘。

打桩施工

A. 准备工作

（1）场地准备：清除地上、地下障碍物，平整、压实场地，设置排水沟；

（2）放轴线、定桩位、设置水准点 （≮2个）；

（3）确定打桩顺序：挤土直接影响打桩进度、施工质量以及周围环境。

（4）接通现场的水、电管线，准备好施工机具；做好对桩的质量检验。

（5）进行打桩试验：≮2根，检验工艺、设备是否符合要求。

B.打桩顺序

根据桩的密集程度，打桩顺序一般分为逐段打设、自中部向四周打设和由中间向两侧打设三种。

当桩的中心距不大于4倍桩的直径或边长时，应由中间向两侧对称施打，或由中间向四周施打。

当桩的中心距大于4倍桩的边长或直径时，可采用上述两种打法，或逐排单向打设。

根据基础的设计标高和桩的规格，宜按先深后浅、先大后小、先长后短的顺序进行打桩。

C.打桩工艺顺序：

设置标尺→桩架就位→吊桩就位→扣桩帽、落锤、脱吊钩→低锤轻打→正式打（接桩，截桩，静、动载试验，承台施工）。

要点：采用重锤低击，开始要轻打；连续施打，减少回弹固结；注意贯入度变化，做好打桩记录（编号、每米锤击数、桩顶标高、最后贯入度…）；如遇异常情况（贯入度剧变；桩身突然倾斜、位移、回弹；桩身严重裂缝或桩顶破碎），暂停施打，与有关单位研究处理。

二、静力压桩的施工方法

静力压桩是在均匀软弱土中利用压桩架（型钢制作）的自重和配重，由钢丝绳、滑轮和压梁，将整个桩机的重力(800～1500kN)反压在桩顶上，以克服桩身下沉时与土的摩擦力，迫使预制桩下沉，将桩逐节压入土中的一种沉桩方法。这种沉桩方法无振动、无噪音、对周围环境影响小，适合在城市中施工。 压桩施工一般采取分节压入、逐段接长的施工方法。

接桩的方法目前有三种：焊接法、法兰螺栓连接法、硫磺浆锚法。

压桩与打桩相比:由于避免了锤击应力，桩的混凝土强度及其配筋只要满足吊装弯矩和使用期受力要求就可以，因而桩的断面和配筋可以减小压桩引起的挤土也小的多，因此压桩是软土地区一种较好的沉桩方法。

三、振动沉桩的施工方法

工作原理：其主要装置为振动器，利用振动器所产生的激振力，使桩身产生高频振动。这时桩在其自重或很小的附加压力作用下沉入土中，或是在较小的提升力作用下而拔出土。

四、水冲法沉桩（射水沉桩）的施工方法

射水沉桩方法往往与锤击（或振动）法同时使用，具体选择应视土质情况而定。必须注意，不论采取任何射水施工方法，在沉入最后阶段1~1.5m至设计标高时，应停止射水，用锤击或振动沉入至设计深度，以保证桩的承载力。

干作业钻孔灌注桩：

干作业成孔一般采用螺旋钻机钻孔。螺旋钻头外径分别为Φ400mm、Φ500mm、Φ600mm，钻孔深度相应为12m、10m、8m。适用于成孔深度内没有地下水的一般粘土层、砂土及人工填土地基，不适于有地下水的土层和淤泥质土。

钻机就位后，钻杆垂直对准桩位中心，开钻时先慢后快，减少钻杆的摇晃，及时纠正钻孔的偏斜或位移。

钻孔至规定要求深度后，进行孔底清土。清孔的目的是将孔内的浮土、虚土取出，减少桩的沉降。方法是钻机在原深处空转清土，然后停止旋转，提钻卸土。

钢筋骨架的主筋、箍筋、直径、根数、间距及主筋保护层均应符合设计规定，绑扎牢固，防止变形。用导向钢筋送入孔内，同时防止泥土杂物掉进孔内。钢筋骨架就位后，应立即灌注混凝土，以防塌孔。灌注时，应分层浇筑、分层捣实，每层厚度50～60cm。

泥浆护壁成孔灌注桩：

泥浆护壁成孔是利用泥浆保护稳定孔壁的机械钻孔方法。它通过循环泥浆将切削碎的泥石渣屑悬浮后排出孔外，适用于有地下水和无地下水的土层。

成孔机械有潜水钻机、冲击钻机、冲抓锥等。

泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺流程：测定桩位、埋设护筒、桩机就位、制备泥浆、机械(潜水钻机、冲击钻机等)成孔、泥浆循环出渣、清孔、安放钢筋骨架、浇筑水下混凝土。

1、埋设护筒和制备泥浆

埋设护筒和制备泥浆钻孔前，在现场放线定位，按桩位挖去桩孔表层土，并埋设护筒。护筒高2m左右，上部设1～2个溢浆孔，是用厚4～8mm钢板制成的圆筒，其内径应大于钻头直径200mm。护筒的作用是固定桩孔位置，保护孔口，防止地面水流入，增加孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导钻头的方向。

在钻孔过程中，向孔中注入相对密度为1.1～1.5的泥浆，使桩孔内孔壁土层中的孔隙渗填密实，避免孔内漏水，保持护筒内水压稳定；泥浆相对密度大，加大了孔内的水压力，可以稳固孔壁，防止塌孔；通过循环泥浆可将切削的泥石渣悬浮后排出，起到携砂、排土的作用。

2、成孔

潜水钻机成孔。潜水钻机是一种旋转式钻孔机，其防水电机变速机构和钻头密封在一起，由桩架及钻杆定位后可潜入水、泥浆中钻孔。注入泥浆后通过正循环或反循环排渣法将孔内切削土粒、石渣排至孔外。

潜水钻机成孔排渣有正循环排渣和泵举反循环排渣两种方式。正循环排渣法:在钻孔过程中，旋转的钻头将碎泥渣切削成浆状后，利用泥浆泵压送高压泥浆，经钻机中心管、分叉管送入到钻头底部强力喷出，与切削成浆状的碎泥渣混合，携带泥土沿孔壁向上运动，从护筒的溢流孔排出。泵举反循环排渣法:砂石泵随主机一起潜入孔内，直接将切削碎泥渣随泥浆抽排出孔外。

冲击钻成孔。冲击钻机通过机架、卷扬机把带刃的重钻头(冲击锤)提高到一定高度，靠自由下落的冲击力切削破碎岩层或冲击土层成孔。冲击钻头形式有十字形、工字形、人字形等，一般常用十字形冲击钻头。冲孔前应埋设钢护筒，并准备好护壁材料。

冲击钻机就位后，校正冲锤中心对准护筒中心，在冲程0.4～0.8m范围内应低提密冲，并及时加入石块与泥浆护壁，直至护筒下沉3～4m以后，冲程可以提高到1.5～2.0m，转入正常冲击，随时测定并控制泥浆相对密度。施工中，应经常检查钢丝绳损坏情况，卡机松紧程度和转向装置是否灵活，以免掉钻。

冲抓锥成孔；冲抓锥锥头上有一重铁块和活动抓片，通过机架和卷扬机将冲抓锥提升到一定高度，下落时松开卷筒刹车，抓片张开，锥头便自由下落冲入土中，然后开动卷扬机提升锥头，这时抓片闭合抓土。冲抓锥整体提升至地面上卸去土渣，依次循环成孔。

冲抓锥成孔施工过程、护筒安装要求、泥浆护壁循环等与冲击成孔施工相同。适用于松软土层(砂土、粘土)中冲孔，但遇到坚硬土层时宜换用冲击钻施工。

3、清孔

验孔是用探测器检查桩位、直径、深度和孔道情况；清孔即清除孔底沉渣、淤泥浮土，以减少桩基的沉降量，提高承载能力。泥浆护壁成孔清孔时，对于土质较好不易坍塌的桩孔，可用空气吸泥机清孔，气压为0.5MPa，使管内形成强大高压气流向上涌，同时不断地补足清水，被搅动的泥渣随气流上涌从喷口排出，直至喷出清水为止。 对于稳定性较差的孔壁应采用泥浆循环法清孔或抽筒排渣，清孔后的泥浆相对密度应控制在1.15～1.25。

4、浇筑水下混凝土

泥浆护壁成孔灌注混凝土的浇筑是在水中或泥浆中进行的，故称为浇筑水下混凝土。水下混凝土宜比设计强度提高一个强度等级，必须具备良好的和易性，配合比应通过试验确定。

水下混凝土浇筑常用导管法。浇筑时，先将导管内及漏斗灌满混凝土，其量保证导管下端一次埋入混凝土面以下0.8m以上，然后剪断悬吊隔水栓的钢丝，混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞进入水中。

沉管灌注桩（套管成孔灌注桩）：

沉管灌注桩是利用锤击打桩设备或振动沉桩设备，将带有钢筋混凝土的桩尖(或钢板靴)或带有活瓣式桩靴的钢管沉入土中(钢管直径应与桩的设计尺寸一致)，造成桩孔，然后放入钢筋骨架并浇筑混凝土，随之拔出套管，利用拔管时的振动将混凝土捣实，便形成所需要的灌注桩。

在沉管灌注桩施工过程中，对土体有挤密作用和振动影响， 施工中应结合现场施工条件，考虑成孔的顺序。间隔一个或两个桩位成孔；在邻桩混凝土初凝前或终凝后成孔；一个承台下桩数在5根以上者，中间的桩先成孔，外围的桩后成孔。

为了提高桩的质量和承载能力，沉管灌注桩常采用单打法、复打法、翻插法等施工工艺。单打法(又称一次拔管法)：拔管时，每提升0.5～1.0m，振动5～10s，然后再拔管0.5～1.0m，这样反复进行，直至全部拔出。复打法：在同一桩孔内连续进行两次单打，或根据需要进行局部复打。施工时，应保证前后两次沉管轴线重合，并在混凝土初凝之前进行。翻插法：钢管每提升0.5m，再下插0.3m，这样反复进行，直至拔出。

利用锤击沉桩设备沉管、拔管成桩，称为锤击沉管灌注桩；利用振动器振动沉管、拔管成桩，称为振动沉管灌注桩。

1、锤击沉管灌注桩

锤击沉管灌注桩施工要点：桩尖与桩管接口处应垫麻(或草绳)垫圈，以防地下水渗入管内和作缓冲层。沉管时先用低锤锤击，观察无偏移后，才正常施打。拔管前，应先锤击或振动套管，在测得混凝土确已流出套管时方可拔管。桩管内混凝土尽量填满，拔管时要均匀，保持连续密锤轻击，并控制拔管速度，一般土层以不大于1m/min为宜，软弱土层与软硬交界处，应控制在0.8m/min以内为宜。

在管底未拔到桩顶设计标高前，倒打或轻击不得中断，注意使管内的混凝土保持略高于地面，并保持到全管拔出为止。

桩的中心距在5倍桩管外径以内或小于2m时，均应跳打施工；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。

2、振动沉管灌注桩

振动沉管灌注桩采用激振器或振动冲击沉管。其施工过程为：桩机就位，沉管，上料，拔管。

人工挖孔大直径灌注桩：

大直径灌注桩是采用人工挖掘方法成孔，放置钢筋笼，浇筑混凝土而成的桩基础，也称墩基础。它由承台、桩身和扩大头组成，穿过深厚的软弱土层而直接坐落在坚硬的岩石层上。

优点是桩身直径大，承载能力高；施工时可在孔内直接检查成孔质量，观察地质土质变化情况；桩孔深度由地基土层实际情况控制，桩底清孔除渣彻底、干净，易保证混凝土浇筑质量。

1、人工挖掘成孔护壁方法施工

坍落的支护措施有现浇混凝土护壁、沉井护壁、喷射混凝土护壁等。

(1) 现浇混凝土护壁法施工

即分段开挖、分段浇筑混凝土护壁，既能防止孔壁坍塌，又能起到防水作用。

桩孔采取分段开挖，每段高度取决于土壁直立状态的能力，一般0.5～1.0m为一施工段，开挖井孔直径为设计桩径加混凝土护壁厚度。

护壁施工段，即支设护壁内模板(工具式活动钢模板)后浇筑混凝土，其强度一般不低于C15，护壁混凝土要振捣密实；当混凝土强度达到1MPa(常温下约24h)可拆除模板，进入下一施工段。如此循环，直至挖到设计要求的深度。

(2) 沉井护壁法施工

当桩径较大，挖掘深度大，地质复杂，土质差(松软弱土层)，且地下水位高时，应采用沉井护壁法挖孔施工。

沉井护壁施工是先在桩位上制作钢筋混凝土井筒，井筒下捣制钢筋混凝土刃脚，然后在筒内挖土掏空，井筒靠其自重或附加荷载来克服筒壁与土体之间的摩擦阻力，边挖边沉，使其垂直地下沉到设计要求深度。

施工中应该注意的几个问题：

桩孔中心线平面位置偏差不宜超过50mm，桩的垂直度偏差不得超过0.5%

桩径不得小于桩设计直径。 挖掘成孔区内，不得堆放余土和建筑材料，并防止局部集中荷载和机械振动。

桩基础一定要坐落在设计要求的持力层上，桩孔的挖掘深度应由设计人员根据现场地基土层的实际情况决定。

人工挖掘成孔应连续施工，成孔验收后立即进行混凝土浇筑。认真清除孔底浮渣余土排净积水，浇筑过程中防止地下水流入。

人工挖掘成孔过程中，应严格按操作规程施工。 井面应设置安全防护栏，当桩孔净距小于2倍桩径且小于2.5m时，应间隔挖孔施工。

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