(毕业论文)桩基础施工技术研究.doc

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1、学号：20087091078 信阳师范学院华锐学院 本科毕业论文 专 业 土 木 工 程 年 级 姓 名 论文题目 桩基础施工技术研究 指导教师 职称 2012年 5月 10日目 录摘要1关键词1Abstract1Key Words21.研究前提21-1.问题的提出 21-2.理论研究的趋势 31-3.课题研究的意义 31-4.边界条件41-5.设置后浇带注意事项51-6.共同作用分析 61-7.地基刚度的影晌 72.新技术展望 82-1.螺纹灌注桩82-2.螺杆灌注桩基本原理102-3.钻孔压浆桩基本原理112-4.钻孔扩底桩的施工控制 163.成桩检验 174.优缺点比较175.参考文献1

2、9标题 桩基础施工技术学生姓名：董斌 学号：20087091078土木工程系 土木工程专业指导教师： 职称：摘 要：钻孔灌注桩由于对各种地质条件的适应性、施工简单易操作且设备投入一般不是很大，因此在各类房屋及民用建筑中都得到了广泛的应用。钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的，其施工过程无法观察，成桩后也不能进行开挖验收。施工中的任何一个环节出现问题，都将直接影响整个工程的质量和进度，甚至给投资者造成巨大经济损失和不良社会影响。必须防治在钻孔过程中及水下混凝土灌注过程中经常出现的施工质量问题，保质、保量地完成桩基施工任务。 钻孔灌注桩由于对各种地质条件的适应性、施工简单易操作且设备投入一般不是很

3、大，因此在各类房屋及民用建筑中都得到了广泛的应用。钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的，其施工过程无法观察，成桩后也不能进行开挖验收。施工中的任何一个环节出现问题，都将直接影响整个工程的质量和进度，甚至给投资者造成巨大经济损失和不良社会影响。必须防治在钻孔过程中及水下混凝土灌注过程中经常出现的施工质量问题，保质、保量地完成桩基施工任务。 关键词：桩筏基础，发展趋势，理论研究，边界条件，地基刚度，螺纹灌注桩，钻空压浆桩。Abstract: Abstract: bored pile due to the adaptability of a variety of geological conditi

4、ons, the construction is simple and easy to operate and equipment investment in general is not very big, have been widely used in various types of housing and civil construction. Most of the construction of bored piles under water, and its construction process can not be observed, into a pile after

5、excavation of acceptance. Construction problems will directly affect the quality and progress of the whole project, even to investors, resulting in huge economic losses and negative social impact. Prevention and underwater concrete pouring process that often appear in the drilling process, the quali

6、ty of construction, ensuring quality and quantity to complete the pile foundation construction tasks.Bored pile due to the adaptability of a variety of geological conditions, the construction is simple and easy to operate and equipment investment in general is not very big, so has been widely used i

7、n various types of housing and civil construction. Most of the construction of bored piles under water, and its construction process can not be observed, into a pile after excavation of acceptance. Construction problems will directly affect the quality and progress of the whole project, even to inve

8、stors, resulting in huge economic losses and negative social impact. Prevention and underwater concrete pouring process that often appear in the drilling process, the quality of construction, ensuring quality and quantity to complete the pile foundation construction tasksKey words: Piled raft founda

9、tion, the development trend of theoretical research, boundary conditions, foundation stiffness, screw pile, air drilling grouting pile.1.研究前提1.1问题的提出桩基础是一种历史悠久的建筑基础型式，也是一种应用广泛、发展迅速、生命力很强的基础型式。在以现代建筑为特征的大型土木建设工程中，几乎都会广泛使用到桩基技术。桩基础已经成为在土质不良的地区修建各种建筑物(特别是高层建筑、重型厂房和具有特殊要求的构筑物)所广泛采用的基础形式。地基基础是一项古老的工程技术，又

10、是一门年轻的应用学科。追本溯源世界文化古国的远古先民，早在史前的建筑活动中，就己创造了自己的地基基础工艺。最早使用的是桩为木桩，早在新石器时代人类就开始在湖泊和沼泽地里栽木桩搭台作为水上住所。1973年考古学家在浙江钱塘江南岸7000年前的河姆渡文化遗址发现了较多的木桩和木构建筑遗迹，其形式有圆木桩、方木桩和板桩，这是我国发现的最早的桩基工程。到汉朝已用木桩修桥，到宋朝人们己利用桩基技术修建高塔和宫殿这一类较重要的建筑物，山西太原的晋祠圣母殿就是一例。在英国也保存有一些罗马时代修建的木桩基础的桥和居民点。随着人类文明的发展桩基础在地基基础工程中获得更广泛的应用:19世纪20年代，人们开始便用铸

11、铁板桩修建围堰和码头，20世纪初美国开始广泛便用H型钢桩，二次大战后人们把各种直径的无缝钢管也作为桩材用于基础工程。尤其是20世纪初钢筋混凝土预制构件的问世，更是引起了人们广泛的研究和重视，出现了厂制、现场预制和现场灌注的各类钢筋混凝土桩。人们对桩基技术的研究也从过去的感性认识上升到设计理论和方法并伴随科技的发展而进步。随着经济建设的飞速发展，高层建筑和其它一些大型市政构筑物越来越多。单独的片筏基础往往能够满足承载力方面的需要或能够提供大部分的承载力，却不能满足对于基础整体沉降和差异沉降方面的要求。而桩筏基础由于在控制沉降和满足承载力方面的优势而受到了越来越多的应用。桩筏基础的沉降包括整体沉降

12、(平均沉降)和差异沉降。现在的沉降计算方法大都是对整体沉降进行分析，而对差异沉降基本是无能为力。但是实际工程设计最关心的又往往是差异沉降，故规范的方法常常是通过控制平均沉降来达到间接控制差异沉降的目的。实际工程中，如果能够准确计算结构的差异沉降则可以通过调节桩长、桩径、桩位来进行桩土刚度调整，取得沉降均匀，板内弯矩减小，减少配筋的良好效果。天然土层由于不是理想状态，故存在竖向和横向(水平向)的不均匀性，故在分析时应该进行考虑，对于竖向土层的不均匀性，现在的计算能通过不同土层参数不同，来考虑土层的竖向不均匀性，但是在横向就不能分析了，实际土层勘探时可以看到，不同的勘探孔得到的资料是不同的，这反映

13、了土层在横向是不均匀的，但是现阶段的土层分析都是假定不存在横向不均匀性，故选用其中一个勘探孔的土层资料进行分析，这种方法的合理性需要进行探讨。桩筏基础应用的广泛性和目前分析设计方法的落后形成了鲜明的对比，即桩筏基础优化设计的迫切性和其目前研究水平的不相适应性二者产生了一个尖锐的矛盾，而这正是推动桩筏基础研究水平迅速发展的不竭动力(王伟，2005)。这一矛盾产生的根源在于桩筏基础事物本身的复杂性，同时与传统桩基础设计思想在研究者脑海中形成的烙印也密切相关。对于前者可以采用由整体到局部，再由局部到整体的分析思路来把复杂事物简化，最终再集合来分析整个系统。对于后者只能靠尊重科学，解放思想来解决。1.

14、2理论研究的趋势在20世纪90年代后，桩基础领域研究重点逐步倾向于桩筏基础方向。一方面是因为桩基础经过几十年的研究基本可以满足工程上的需要，同时在现有分析法的基础上提出实质性进展的方法己越来越困难。另一方面得益于90年代后计算机硬件水平的飞速发展，使得各种数值分析方法如边界元法、有限单元法等恢复了在桩基础领域内的活力，从而使桩筏基础这一复杂体系的广泛分析成为可能。现在的各个学科有相互参考，互相协作的趋势，如土木工程学和材料学的融合引领的智能材料在土木工程抗震减灾工程中的应用(王社良，2000)，土木工程学和计算科学的融合推动的数字化在土木工程中的应用(吴江斌，2003)等等。由于计算机图形学的

15、引入，对于原来难以分析的土层横向不均匀性的成为可能，考虑土层的横向不均匀性。1.3课题研究的意义通过该课题的研究，将桩筏基础分析这一复杂过程通过计算机程序化，把桩基础的分析设计简单化、实例化。同时考虑实际设计中的特点，能够让该方法能够反映实际的工程特点。推动桩基设计的进步。随着高层建筑越建越高，为确保建筑物的安全，桩长也是越来越长，筏板越来越厚，但是实际中的安全储备到底有多大也不是很清楚，本文通过环球金融中心的超高程建筑的工程实测数据分析为此类工程的设计提供了有益的参考。同时有助于比选较优的分析方法。1.4边界条件对于桩基础在地层的中的影响范围，即上部结构产生的荷载在地层的影响深度的分析，采用

16、应力比法。上部结构的荷载在地层中产生附加应力，随着土层的深度增加而不断的扩散，而土层的自重应力却不断增大，到达一定深度后附加应力衰减到相对与土层的自重应力较小(一般为l或者2)，可以用此处为桩端土层边界位置确定边界条件。对于某些地方经验充足的地区常不采用程序自动计算的土层深度，而是采用地方经验数据，这个时候可以采用程序把输入的土层全部考虑的方法完成压缩层的处理，同时把范围的处理过程让用户处理。压缩层的处理过程其实就是桩土刚度计算程序边界条件的处理过程。应力比法中采用附加应力相对于土层的自重应力的1或2两个参数的确定有一定的合理性。岩土工程勘察规范(GB5O021一2001)中4.1.19条对详

17、细勘察勘探孔深度进行了规定:地基变形计算深度，对中、低压缩性土可取附加压力等于上援土层有效自重压力2的深度;对于高压缩性土层可取附加压力等于土层有效自重压力1的深度。这其实也是考虑到了基础沉降的实际深度范围以后的结果。此规范条文说明的第4.9.4(4)条说明:按变形计算深度控制一般自桩端下算起，最大勘探深度取决于变形计算深度;对软土，如上海市地基基础设计规范(GBJOS一11)一般算至附加应力等于自重应力的2处;上海市民用建筑设计院通过实测，以各种公式计算，认为群桩中变形计算深度主要与桩群宽度b有关，而与桩长关系不大;当群桩平面形状近似接近于方形时，桩尖以下压缩层厚度大约等于一倍b，但仅仅将钻

18、探深度同基础宽度挂钩的做法是不全面的，还与建筑平面形状、基础埋置深度和基底的附加应力有关;根据北京市勘查设计研究院对若干典型住宅和办公楼的计算，对于比较坚硬场地，当建筑层数在14、24、32层，基础宽度为24-45m，基础埋置深度为7-9m，以及地下水位变化很大的情况下，变形计算深度(从桩尖算起)为 (0.6- 1.25b):对于比较软弱的地基，各项条件相同时，为 (0.9-2.0)b。故采用10%或20%两参数控制压缩层的边界范围比较合理。通过分析可以发现，桩的刚度影响因素主要为三部分:1)桩身材料性质、桩长、桩径等因素，这主要是对桩身的压缩产生影响，从而影响刚度大小。2)桩身周围土层的压缩

19、模量，泊松比有关等因素，这是在单桩、双桩、桩土影响分析时影响系数中体现的，最后在桩土刚度中反映。3)桩端的土层的厚度，压缩模量、泊松比等因素，这主要是在分析桩端土部分的沉降时体现的，最后在桩土刚度中体现。综上所述，桩土刚度受桩长、桩径、材料、桩端土层厚度、土层的压缩模量、泊松比等因素的共同影响。1.5设置后浇带注意事项当建筑结构的平面尺寸超过混凝土规范规定的伸缩缝最大间距(混凝土规范第9.1.1条)时，可考虑采用施工后浇带的方法来适当增大伸缩缝间距。但一般地上结构由于受环境温度变化影响较大，所以伸缩缝最大间距不宜超过混凝土规范限值过多，同时应注意加强屋面保温隔热。当地上结构由于抗震设计需要而设

20、置了防震缝时，伸缩缝宽度应满足防震缝宽度的要求。地下室结构超长的情况较为常见，除地下室顶板和处于室外地面以上的地下室外墙受温度变化影响相对较大外，地下室内部和基础结构在使用阶段受室内外温度变化影响较小，需解决的主要问题是混凝土收缩应力对结构的影响。除在施工阶段设置后浇带外，应该加强地下室顶板及地下室外墙的配筋，建议纵向钢筋最小配筋率不宜小于0.5%，钢筋应尽可能选择直径较小的，一般10-16mm即可。间距尽量选择较密的，宜不大于150mm，细而密的钢筋分布对结构抗裂是有利的。对高层建筑主体与裙房之间是设置永久变形缝，还是在施工阶段设置沉降后浇带，应该根据建筑场地地基持力层土质情况、基础形式、上

21、部结构布置等条件综合确定.当地基持力层土质较好，例如高层建筑基础做在基岩层或卵石层上，或采用桩基时，高层建筑沉降变形量较小，此时可考虑采用施工后浇带而不设置永久变形缝，将高层建筑与裙房基础(或地下室)连成整体。当地基持力层压缩性较高，且厚度较大，高层建筑主体与裙房之间的高差悬殊较大，高层建筑荷载较大，则由于高层建筑与裙房之间的差异沉降量较大，在采用天然地基的情况下，还是以设置永久变形缝将高层建筑与裙房彻底脱开为好。当高层建筑与相邻的裙房之间设置永久变形缝时，高层建筑的基础埋深一般应大于裙房基础埋深至少2米，不满足此要求时应计算高层建筑的稳定性，并采取可靠措施防止高层建筑与裙房之间发生相互倾斜。

22、施工后浇带的位置，应根据基础和上部结构布置的具体情况确定。后浇带应设置在结构受力较小处，一般在梁、板跨度内的三分之一处，结构弯矩和剪力均较小，且宜自上而下对齐，竖向上不宜错开，后浇带间距一般为30米至50米。在高层建筑与裙房之间设置后浇带时，后浇带宜处于裙房一侧，且在结构设计上，应注意加强高层建筑与裙房相连部位的构造，提高纵向钢筋配筋率，用以抵抗后浇带封闭后由剩余差异沉降差所引起的结构内力。为减小后浇带封闭后由剩余差异沉降差所引起的结构内力，尚应采取其他措施，通常可考虑以下方法：l)高层建筑采用桩基或其他地基基础处理方法，或补偿基础。尽量扩大高层建筑基础与地基接触面积，减小高层建筑基础底面接触

23、压力，而裙房则采用埋深较浅的独立柱基或条形基础等。其目的是调节高层建筑与裙房之间的差异沉降。2)尽量减小裙房部分基础与地基的接触面积，即尽量增大裙房部分的基础底面接触压力，加大裙房的沉浸量。3)结合高层建筑埋置深度要求，调整高层建筑地下室高度，使地基持力层落在压缩性小、地基承载力高的土层上，可有效地减小高层建筑的沉降量。1.6共同作用分析所谓共同作用指的是上部结构、基础和地基三者之间的共同作用，对于桩筏基础就是指上部结构、桩筏基础与地基的共同作用。上部结构、基础与地基共同作用的分析方法，就是把上部结构、基础与地基三者作为一个彼此协调工作的整体进行分析，计算各部分的内力与变形。其基本假定是整个体

24、系符合静力平衡条件，上部结构与基础之间、基础与地基之间的连接部位满足变形协调。共同作用分析法的核心是结构的整体分析，研究结构整体的内力与变形。理论研究表明，共同作用分析的结果与将上部结构、基础、地基三者相互割裂的计算结果显然是不同的。由于结构荷载的作用，地基将产生变形，但地基的变形将受到基础的制约，基础的刚度不同，其制约的程度也不同。基础随地基的变形而变形，但基础的变形同样受到上部结构的制约，上部结构的刚度不同，其制约的程度也不同。所以在共同作用分析法中，上部结构、基础和地基三者之间是相互影响、相互制约的关系。采用共同作用分析方法是符合整体结构的实际工作状态的，因此，在实际工程的设计计算中应采

25、用共同作用的分析方法，使设计更为合理、经济。目前，共同作用分析方法难以推广的原因，一是受计算手段的限制;二是一些计算参数较难确定;三是尽管多数设计人员意识到共同作用分析的重要性，但由于缺乏成熟的计算理论和方法，他们仍喜欢采用纳入规范、简单而安全的理论来进行设计。现在随着计算机与计算技术的迅速发展，大量建造高层建筑的实践、日渐丰富的现场实测和试验室研究，可大大降低设计人员的劳动强度，己为采用共同作用分析方法指导实际工程和解决问题提供了可能性和现实性(赵锡宏，1989)。建筑地基基础设计规范(GB5007一2002)7.1.3条规定:(软弱地基)在设计时，应考虑上部结构和地基的共同作用;8.5.1

26、4条规定:桩基设计时，应结合地区经验考虑桩、土、承台的协同工作。新的建筑桩基技术规范(报批稿)3.1.7第5款规定:对按变刚度调平设计的桩基，宜进行上部结构一承台一桩土共同作用工作分析。高层建筑箱形与筏形基础技术规范 (JGJ6一99) 1.0.3条规定:箱形和筏形基础的设计与施工，应综合考虑整个建筑场地的地质条件、施工方法、使用要求以及与相邻建筑的相互影响，并应考虑地基基础和上部结构的共同作用。规范都要求考虑上部结构的作用，但是没有统一的方法考虑。通过大量的共同作用分析结果与工程实测的综合研究，使得人们对共同作用的机理有了一定的认识，虽然定量的阐述共同作用的机理还有相当的难度，但是仍有一些定

27、性的特征，可以通过上部结构、地基、基础三者各自的刚度对其他二者比例关系的变化造成的影响来描述(董建国等，1997).1.7地基刚度的影晌地基的弹性模量与平均沉降成反比，它的变化对差异沉降的影响不显著，但对基础底板弯矩和筏基或箱基的分担建筑物的荷载却影响很大。当地基变得软弱时，基础内力和挠曲增加，上部结构中内力发生变化;相反，当地基刚度增加至相当大的程度时，上部结构的刚度对基础内力己没有什么影响，因为这时沉降和差异沉降己很小，不需要上部结构的刚度来帮助减小不均匀沉降。同时，上部结构中的次应力也减小。另外，基础与地基界面处的边界条件对基础的受力状况也有一定的影响。进行共同作用分析时应该确定基础和地

28、基两者界面处的边界条件，然而这是一个比较困难的任务。界面处往往显示出摩擦特性，由于土的抗剪刚度有限，形成的摩擦力也有限，一般不会超过土的抗剪强度。同时，孔隙水压力的变化，可能改变压缩过程中的摩擦力大小和分布。一般的说，粘着和摩擦总是减小基础的沉降，且对非常柔性的基础影响更大。此外，除了要确定界面上的摩擦条件外，还要规定界面脱离接触的条件。一般而言，在竖向荷载作用下基础与地基总是较好的接触的，除非在基础受力很不良好的情况下(发生较大的倾斜)，可能脱开。总之，基础与地基的摩擦条件和触离条件是非常复杂的。2.新技术展望2.1螺纹灌注桩 基本原理螺纹灌注桩又称全螺旋灌注桩，该桩成桩工艺是用带有钻进自控

29、装置和特制螺纹钻杆的螺纹桩钻机钻进、提升、灌注混凝土、沉入钢筋笼，从而在土体中形成带螺纹的桩体(专利号ZL96119602.5,ZL01240059.9, ZL01250189.1和ZL01250190.5)0螺纹灌注桩属于国内外原创性桩型。螺纹灌注桩适用范围螺纹灌注桩适用于淤泥质钻土、私土、粉质粘土、粉土、砂土层和粒径小于30 m m的卵砾石层及强风化岩等地层，对非均质含碎砖、混凝土块的杂填土层及粒径大于30 m m的卵砾石层成孔困难很大。成孔成桩不受地下水的限制。螺纹灌注桩桩型特点螺纹桩的整个桩身均形成螺纹段，因其存在使土体抗剪强度大幅提高，从而使桩侧阻力也有较大提高。另外螺纹桩在成孔过程

30、中钻头对孔底有挤土作用，加之向钻杆空心管内泵压混凝土有较高的压力，从而使桩端阻力也有较大提高。因此，在相同条件下，螺纹桩与普通长螺旋钻孔灌注桩(直杆灌注桩)相比，单桩极限承载力有显著提高。螺纹桩属于挤土灌注桩，在成孔成桩时通过特制的螺纹钻杆对桩周土体螺旋状挤压，改善桩间土物理力学性能，从而有利于提高桩侧阻力和减小地基土沉降。当然，在实际施工中需将挤土效应控制在有利的状态下。通过螺纹桩处理的复合地基可以消除可液化土层，从而有效地降低地震力对上部结构的影响。螺纹桩施工工艺简便，在正确操作的前提下不存在清底、排土、泥浆护壁、塌孔、缩径和断桩等问题，桩身质量可靠，低噪声、低振动、无泥浆污染，属绿色环保

31、桩型。螺纹灌注桩施工程序与成桩工艺施工程序与成桩工艺为:桩机就位。按测量放线位置将螺纹桩机就位。对中调平。桩机调平并稳固，确保成孔垂直度。钻孔至设计深度。下钻过程中桩机自控系统严格控制钻杆下降速度和旋转速度，使二者匹配，要求钻杆旋转一周，下降一个螺距，钻至设计深度，在土体中形成螺纹状段。泵送混凝土。钻头钻至设计标高后，桩机反向旋转提升钻杆，提钻过程中自控系统严格控制钻杆提升速度和旋转速度，保持同步和匹配，要求钻杆提升旋转一周，上升一个螺距。与此同时将制备好的细石混凝土采用泵送方式迅速填满由钻杆旋转提升所产生的螺纹状空间。停泵。提钻时钻头到达离桩顶设计标高处一定位置可停止泵送混凝土，由钻杆内的混

32、凝土充填至桩顶标高，并考虑灌注余量。提出钻头。待钻孔中心泵压混凝土形成桩体后，缓慢地提出钻头。沉放钢筋笼。钻杆拔出孔口前，先将孔口浮土清理干净，然后将已吊起的钢筋笼竖直对准孔口，把钢筋笼下端插入混凝土桩体中，采用不完全卸载方式，使钢筋笼下沉至预定深度。成桩，准备下一循环作业。螺纹灌注桩施工特点螺纹桩的施工方法与普通长螺旋钻成孔灌注桩的施工方法不同，它采用一次性挤压旋转成孔技术，在成孔的同时通过中空钻杆的钻头泵出混凝土，直接成桩。螺纹桩的施工方法与钻孔压注桩C FA工法桩及后植入钢筋笼灌注桩施工方法有共同点，即用成孔设备钻成孔达到预定设计深度后，再用混凝土泵通过钻杆中心将混凝土压入到已钻成的桩孔

33、中形成桩体，不同之处在于螺纹桩通过挤压方式形成桩孔，而后两类桩则通过非挤土钻孔方式形成桩孔。螺纹桩的施工方法与德国宝峨公司的FDP挤土桩(Full Displacement Pile)同属挤土灌注桩，但两者成孔方法和工艺不同。FDP桩采用橄榄形即锥形挤土体挤压成等直径桩体，而螺纹桩则采用挤压旋转成孔技术形成螺纹形桩体。螺纹桩在钻杆下降和提升过程中，通过自控系统严格控制钻杆下降速度与旋转速度及提升速度与旋转速度，分别使两者匹配，确保螺纹桩体的形成。挤压成孔、中心压灌混凝土护壁和成桩合三为一，从根本上排除了余土外运、泥浆污染和泥浆处理的问题，做到了绿色施工。由于钻机成孔后，用拖式泵将混凝土通过钻杆

34、中心从钻头活门直接压人桩底，桩底无虚土;泵压混凝土具有一定动压力，桩端和桩侧与桩身周围土壤结合紧密，无泥皮影响。这就从根本上改善了基础桩的承载和变形性状。特别对基础桩抗拔受力性能的改善起到了重要作用。钢筋笼植入混凝土中有一定振捣密实作用，钢筋笼的钢筋与混凝土的握裹力能够充分保证，没有泥浆遗留减弱握裹力的可能。螺纹灌注桩施工要点成孔螺纹桩机当需穿越老乳土、厚层砂土、碎石土及塑性指数大于25的私土时，应进行试钻。螺纹桩机定位后，应进行预检，钻头与桩位偏差不得大于20 mm，刚接触地面时，下钻速度应缓慢。钻进过程中，如遇到卡钻、钻机摇晃、偏斜或发生异常的声响时，应立即停钻，查明原因，采取相应措施后方

35、可继续作业。混凝土配合比根据桩身混凝土的设计强度等级，通过试验确定混疑土配合比，入泵混凝土坍落度180-220 mm为宜;初凝时间应大于1h。水泥强度等级大于P032.5为宜，其用量不得少于300 kg/m3。宜加粉煤灰和外加剂，采用1级粉煤灰，其用量不少于75 kg/m3。粗骨料可用卵石或碎石，最大粒径不宜大于16 mm(当桩径为400-600 mm时)。混凝土泵送 混凝土泵应根据桩径选型，安放位置应与钻机的施工顺序相配合，泵管布置尽量减少弯道，泵与钻机的距离不宜超过60 m。首盘混凝土灌注前，应先用清水清洗管道，再泵送一定量的水泥砂浆润滑管道。混凝土的泵送应连续进行，当钻机移位时，混凝土泵

36、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400 mm，以防吸进空气造成堵管。混凝士输送泵管尽可能保持水平，长距离泵送时，泵管下面应垫实。当气温高于30时，应在输送泵管上覆盖隔热材制，每隔一段时间洒水湿润，以防管内混凝土失水离析，造成堵塞泵管。钻至设计标高后，应先泵入混凝土并停顿10-20 s加压，再缓慢提升钻杆。通过自控系统，匀速控制提杆速度，桩径400 mm的桩钻杆提升速度为2.6 m/min,桩径500 mm的桩钻杆提升速度为1.6 m/min。钻进地下水以下的砂土层时，应采取防止钻杆内进水的措施，压灌混凝土应连续进行。螺纹桩的充盈系数应为1.02 -1.20。桩

37、顶混凝土超灌高度不宜小于300-500 mm。成桩后，应及时消除钻杆及软管内残留混凝土。长时间停置时，应用清水将钻杆、泵管、混凝土泵清冼干净。随时检查泵管密封情况，以防漏水造成局部坍落度损失。沉放钢筋笼 为确保钢筋笼顺利沉放，钢筋笼底部可做成圆台式或圆锥式。混凝士灌注结束后，若钢筋笼长度不长，且混凝土坍落度合适时应立即将钢筋笼沉入混凝土桩体中。若钢筋笼长度较长，应设置下拉式刚性传力杆作为沉放的工具杆用，并采用合适的平板振动器或振动锤将钢筋笼振动沉入混凝土桩体中。混凝土的和易性是钢筋笼植入到位(到设计深度)的充分条件，经验表明，桩孔内混凝土坍落度损失过快，是造成植笼失败和桩身质量缺陷的关键因素之

38、一。施工顺序 桩的施工顺序应根据桩间距和周围建筑物的情况，按流水法分区考虑。对于较密集的满堂布桩可采取成排推进，并从中间向四周进行。若一侧靠近既有建筑物，则应从毗邻建筑物的一侧由近及远进行。同时根据桩的规格，采用先长后短的方式进行施工。当桩距小于1.2 m且地下有深厚淤泥层及松散砂层时，应采取跳跃式施工，或采用控制凝固时间间隔施工，以防桩孔间窜浆。2.2螺杆灌注桩基本原理螺杆灌注桩的全称为半螺旋挤孔管内泵压混凝土灌注桩，也可简称为螺杆桩，是一种变截面异型灌注桩，由上、下两部分组成。桩的上部分为圆柱形，与普通的灌注桩相同，下部为带螺纹状的桩体，与螺纹灌注桩相同，其上下两桩段的长度可根据地基土质情

39、况进行调节，没有固定的比例，下部螺纹桩体的外径与上部圆柱桩体直径相同。螺杆灌注桩优缺点、适用范围及施工机械与设备基本上与螺纹灌注桩相同。螺杆灌注桩桩型特点 前4个特点与螺纹灌注桩相同，不同之处在于螺杆桩上部的圆柱段在荷载传递过程中，加大受压面积，提高桩身刚度，并对螺纹段功能的发挥起到承上启下的作用。螺杆灌注桩施工螺杆灌注桩的施工顺序、成桩工艺、施工特点、施工要点及施工顺序大部分与螺纹灌注桩相同，不同之处在于螺杆桩的成桩程序要满足下述2个要求，一是下钻，采用正向非同步技术挤压土体形成圆柱状至直杆段设计标高;随后钻杆采用正向同步技术下钻，即钻杆旋转一圈，钻杆同时下降一个螺距，挤压土体直至桩设计深度

40、。二是提钻，泵压混凝土同时，钻杆顺着已形成的土体螺纹轨迹，采用反向同步技术提钻，即钻杆反向旋转一圈，钻杆同时上升一个螺距，提升至螺纹段顶标高。泵压混凝土的同时，在直杆段土体内采用直提钻杆或正向非同步技术提钻。提钻阶段中，在提钻同时混凝土泵利用钻杆芯管作为通道，保持额定泵送压力和速度，在高压状态下使桩身混凝土分别形成螺纹状桩体及圆柱状桩体。上述非同步技术指下钻速度与旋转速度不同步匹配，钻头每下落或提升一个螺距，钻杆旋转多圈并挤压土体，从而形成圆柱形的孔或桩。2.3钻孔压浆桩基本原理钻孔压浆桩施工法是利用长螺旋钻孔机钻孔至设计深度，在提升钻杆的同时通过设在钻头上的喷嘴向孔内高压灌注制备好的以水泥浆

41、为主剂的浆液，至浆液达到没有塌孔危险的位置或地下水位以上0.5- 1.0 m处;起钻后向孔内放人钢筋笼，并放入至少1根直通孔底的高压注浆管，然后投放料至孔口设计标高以上0.3 m处;最后通过高压注浆管，在水泥浆终凝之前多次重复地向孔内补浆，直至孔口冒浆为止。钻孔压浆桩施工法可以看成是吸收埋入式桩的水泥浆工法和CIP工法桩原理的组合。 所谓埋入式桩的水泥浆工法的基本原理是用长螺旋钻孔机钻孔至设计深度，在钻孔同时通过钻头向孔内注入以膨润土为主剂的钻进液，然后注入以水泥浆为主剂的桩端固定液或桩周固定液取代钻进液的同时提升钻杆，最后将顶制桩插入孔内，并将其压入或轻打入至设计深度。所谓CIP(Cast-

42、in-Place Pile)工法的基本原理是用长螺旋钻孔机钻孔至预定深度(如孔有可能坍塌时要插入套管)，提出钻杆，向桩孔中放入钢筋笼和注浆管(1-4根)，投入粗骨料，最后边灌注砂浆边拔注浆管(及套管)，成桩。钻孔压浆桩适用范围 钻孔压浆桩适应性较广，几乎可用于各种地质土层条件施工，既能在水位以上干作业成孔成桩，也能在地下水位以下成孔成桩;既能在常温下施工，也能在一35的低温条件下施工;采用特制钻头可在饱和单轴抗压强度标准值f,k_40 MPa的风化岩层、盐渍土层及砂卵石层中成孔:采用特殊措施可在厚流砂层中成孔:还能在紧邻持续振动源的困难环境下施工。 钻孔压浆桩的直径为一般为300. 400,

43、500,600和800 mm，常用桩径为400, 600 mm，桩长最大可达31 m.施工工艺流程(见图2)施工程序(见图3)钻机就位 在设计桩位上将钻机放平稳，使钻杆竖直，对准桩位钻进，随时注意并校正钻杆的垂直度。钻进 钻至设计深度后，停止进尺，回转钻具，空钻清底。第1次注浆 把高压胶管一端接在钻杆顶部的导流器预留管口，另一端接在注浆泵上，将配制好的水泥浆由下而上在提钻同时在高压作用下喷入孔内。提钻 对于有地下水的情况，注浆至无坍孔危险位置以上0.5- 1.0 m处，提出钻杆，形成水泥浆护壁孔。放钢筋笼和注浆管 将塑料注浆管或钢注浆管固定在制作好的钢筋笼上，使用钻机的吊装设备吊起钢筋笼对准孔

44、位，并将其竖直地慢慢放入孔内，下到设计标高后，固定钢筋笼。 放碎(卵)石 碎(卵)石通过孔口漏斗倒入孔内，用铁棍捣实。 第2次注浆(补浆) 利用固定在钢筋笼上的塑料管或钢管进行第2次注浆，此工序与第，次注浆间隔不得超过45 min，第2次注浆通常要多次反复，最后一次补浆必须在水泥浆接近终凝前完成，注浆完成后立即拔管洗净备用。 施工特点 钻孔压浆桩施工工艺有两次注浆，所需的水泥浆液，是由注浆泵压人的，该泵配有水泥浆的搅拌系统。注浆泵的工作压力应根据地质条件确定，第1次注浆压力一般为4-8 MPa，第2次补浆压力一般为2-4 MPa。在淤泥质土和流砂层中，注浆压力要高:在钻性土层中，注浆压力可以低

45、些;对于地下水位以上的翁性土层，为防止缩颈和断桩，也要提高注浆压力。以上注浆压力均指泵送终止压力。成孔时边注浆边提钻，每次提钻在钻头下所形成的空间必须有足够的水泥浆填充，而且压进水泥浆的体积要略大于提钻所形成的空间，必须保证水泥浆要包裹在钻头以上1 m，不得把钻杆提出水泥浆面。两次高压注浆都是由下而上，靠高压浆液振荡，并顶升排出桩体内的空气，使桩身混凝土达到密实，因此桩身混凝土强度等级能达到C20. C25甚至更高。当钻头达到预定持力层标高后，不提钻即注浆，桩端土体未扰动，没有沉渣掉入孔内。水泥浆在高压作用下向孔底持力层内扩渗，使桩端形成水泥土扩大头，提高桩端阻力:同时水泥浆向上沿桩体周边土层

46、孔隙向四周扩散渗透，形成网状树根型，提高桩侧阻力。 钻孔压浆桩为钢筋无砂混凝土桩，故其脆性比普通钢筋混凝土桩要大。 施工要点 钻机定位时，将钻头的钻尖对准标志桩后，用吊线或经纬仪在互为90。的两个方向，将螺旋钻杆或挺杆调至设计角度，垂直度控制在桩长的1%以内。如果地基承载力不能满足长螺旋钻机行走要求，则应采用道渣、废砖块、钢板及路基箱等垫道。钻机挺杆下方必须用硬方木垫实，以避免钻进时钻机晃动，影响桩的垂直度，损坏钻机。 制备浆液用的水泥宜采用强度等级不低于32.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，不宜使用矿渣水泥。当平均气温低于一20时，可采用早强型普通硅酸盐水泥。水泥浆液可根据不同的使用要求掺加不同的外加剂(如减水剂、增强剂、速凝剂、缓凝剂或磨细粉煤灰等)。浆液应通过14 mm * 14 mm-18 mm * 18 mm的筛子，以免掺入水泥袋屑或其他杂物。水泥浆的水灰比宜为0