沉入桩与钻孔灌入桩基础施工

【摘要】本文主要阐述了沉入桩基础施工要点、锤击沉桩的停锤控制标准，钻孔灌注桩施工的主要工序、灌注桩质量检验与质量要求、钻孔桩水下混凝土的质量要求、施工中可能存在的问题与预防和处理措施等问题。

【关键词】沉入桩；钻孔灌入桩；施工

1 沉入桩基础施工

它所用的基桩一般是预制的钢筋混凝土桩和预应力混凝土桩。断面形式一般有实心方桩和空心管桩。管桩，包括普通的和预应力的通常由工厂以离心成型法制成。沉入桩主要运用锤击沉桩、振动沉桩、射水沉桩以及静力压桩等。锤击沉桩通常适用于中密砂类土、黏土。因锤击沉桩依靠桩锤的冲击能量把桩打入土中，桩径不可过大，即小于0.6m，入土深度在40m左右，不然对沉桩设备要求较高。

1.1 施工要点

沉桩之前，要对桩架、桩锤、动力机械等设备部件实施检查；开锤前要再次检查桩锤、桩帽或送桩与桩的中轴线是不是一致；锤击沉桩开始时，要控制各种桩锤的动能：用坠锤和单动气锤时，提锤高度不可超过0.50m；运用双动气锤，要少开气阀降低气压和进气量，减少每分钟的锤击数；运用柴油机锤，要控制供油量以减少锤击能量；若桩尖已沉入设计标高，而沉入度没有达到要求，要继续下沉至达到要求的沉入度。沉桩时如遇到沉入度出现急剧变化；桩身发生倾斜、移位；桩不下沉，桩锤有回弹现象；桩顶破碎或桩身开裂、变形，桩侧地面有隆起等现象，要马上停止锤击，查明原因后，采取措施才能继续施工。

在沉桩过程中，桩帽与桩周围要有5~10mm间隙，以便锤击时桩在桩帽内可作微小的自由转动，防止桩身出现超过许可的扭转应力；打桩机的导向杆要固定，以便稳定桩身；导向杆设置要保证桩锤上、下活动自由；预制桩顶面要附有适合桩帽大小的桩垫，它的厚度看桩垫材料、桩长及桩尖所受抗力的大小决定；桩垫破碎后要及时更换；选用的桩帽要把锤的冲击力均匀分布在桩顶面。

1.2 锤击沉桩的停锤控制标准

桩尖标高处为硬塑黏土、碎石土、中密以上的砂土或风化岩等土层时，按照贯入度变化依据地质资料，确认桩尖已沉入该土层，贯入度达到控制贯入度。

在贯入度已达到控制贯入度，而桩尖标高未达到设计标高时，要继续锤入0.10m左右，或锤击30~50次，若无异常变化就可停锤；如果桩尖标高比设计标高高很多，要报有关部门研究确定。

桩尖标高处为黏土或松软土层时，要以标高控制，贯入度作为校核。在桩尖已达设计标高，而贯入度仍较大时，要继续锤击，使它接近控制贯入度。

同一桩基各桩的最终贯入度要大致接近，沉入深度不可相差太大，防止基础出现不均匀沉降。若因土质变化过大，各桩贯入度或沉桩深度相差太大时，要报有关部门研究，制定停锤标准。对特殊设计的桩，桩尖设计标高有高有低时，要按设计要求处理。

从沉桩开始时起，要控制桩位及竖桩的竖直度或斜桩的倾斜度。在沉桩过程中，不可采用顶、拉桩头或桩身方法纠偏，避免桩身开裂并增加桩身附加弯矩。

2 钻孔灌注桩基础施工

钻孔灌注桩桩长要按照持力土层的起伏面变化，使用期间容易发生的最不利内力组合配置钢筋，其用量较少，有利于施工，因此，采用比较普遍。

2.1 钻孔灌注桩施工的主要工序

2.1.1 埋设护筒能稳定孔壁、避免坍孔，也有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和起到钻头导向作用等。护筒要坚固耐用，不漏水，内径要比钻孔直径大，旋转钻约大20cm，潜水钻、冲击或冲抓锥约大40cm，每节长度约2m~3m。通常用钢护筒，在陆上与深水中都可使用，钻孔完成后，能取出重复使用。在深水中埋设护筒，要先打入导向架，再用锤击或振动加压沉入护筒。护筒入土深度根据土质与流速确定。护筒平面位置的偏差必须小于5cm，倾斜度要小于1%。

2.1.2 泥浆制备钻孔泥浆由水、黏土和添加剂组成，具有浮悬钻渣、冷却钻头、钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，避免坍孔的作用。一般采用塑性指数大于25，粒径小于0.005mm的黏土颗粒含量大于50%的黏土，通过泥浆搅拌机或人工调和，贮存在泥浆池内，然而，用泥浆泵输入钻孔内。

2.1.3 钻孔通常采用螺旋钻头或冲击锥等成孔，也可以用旋转机具辅以高压水冲成孔，主要方法是：正循环回转法、反循环回转法、潜水电钻法、冲抓锥法、冲击锥法。正循环回转法是利用钻具旋转切削土体钻进，泥浆泵把泥浆压进泥浆笼头，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到沉淀池，钻渣沉淀而泥浆流入泥浆池循环使用。它的特点是钻进与排渣连续进行，在适用的土层中钻进速度快，而需要设置泥浆槽、沉淀池等，施工用地多，机具设备复杂。

反循环回转法是泥浆输入钻孔内，再从钻头的钻杆下口吸进，通过钻杆中心排出至沉淀池内。钻进与排渣效率较高，而接长钻杆时装卸麻烦，钻渣可能堵塞管路。泥浆是从上向下流动，孔壁坍塌的的危险比正循环法大，所以需要用较高质量的泥浆。

2.1.4 孔径检查与清孔：钻孔的直径、深度和孔形影响成桩质量，是钻孔桩成败的关键。除钻孔过程中正确操作、密切观测监督外，在钻孔达到设计要求深度后，要采用适当器具对孔深、孔径、孔形认真检查。清孔的方法主要有抽浆法、换浆法、掏渣法、喷射清孔法及用砂浆置换钻渣清孔法等，要按照设计要求、钻孔方法、机具设备和土质条件决定。抽浆法清孔较为彻底，适合各种钻孔的灌注桩。对孔壁易坍塌的钻孔，清孔时操作应细心，避免坍孔。

2.2 灌注桩质量检验与质量要求

每根灌注桩要留取混凝土抗压强度试件二组以上。要以钻取芯样法或超声波法、机械阻抗法、水电效应法等无破损检测法对桩的匀质性进行检测。要对各墩台有代表性的桩用无破损法进行检测，重要工程或重要部位的桩要逐根检测；对质量有怀疑的桩及由于灌注故障处理过的桩进行检测。

2.3 钻孔桩水下混凝土的质量要求

2.3.1 强度不可低于设计强度。要检查灌注过程中预留试块的抗压强度，还要凿平桩头，凿取桩头混凝土试块做抗压强度试验，应按基桩总数的5%~10%抽查；大桥的钻孔桩，要以地质钻机钻取桩身混凝土芯样作抗压试验，检查桩尖沉淀土实际厚度和桩底土层状况，钻取的芯样直径要大于70mm。

2.3.2 桥身混凝土没有断层或夹层，钻孔桩桩底要低于设计标高，桩底沉淀厚度小于设计规定。检查分析各桩径的混凝土灌注记录，并用无破损方法检验桩身，发现某些桩的质量可疑，就要以地质钻机钻通全桩取芯样，检查该桩有无夹泥、断桩、混凝土质量松软，要做芯样抗压强度的试验。

2.3.3 桩头凿除预留部分无残余松散层和薄弱混凝土层；需嵌入承台内的桩头及锚固钢筋长度符合规范。

2.4 施工中可能存在的问题与预防和处理措施

2.4.1 钢筋笼上浮。

原因：混凝土在进人钢筋笼底部时浇筑速度太快；钢筋笼未采取固定措施。防治措施：在混凝土上升到接近钢筋笼下端时，要放慢浇筑速度，减小混凝土面上升的动能作用，防止钢筋笼被顶托而上浮。在钢筋笼被埋入混凝土中有一定深度时，再提升导管，减少导管埋入深度，使导管下端高出钢筋笼下端有相当距离时再按一般速度浇筑，能避免钢筋笼上浮。浇筑混凝土前要把钢筋笼固定在孔位护筒上，也能避免上浮。

2.4.2 桩身混凝土质量差

桩身混凝土质量差是桩身出现蜂窝、空洞、夹泥层或级配不均的现象。

原因分析：浇灌混凝土时未边灌边振捣，使桩身混凝土不密实；上部放钢筋笼时，孔壁土塌落在混凝土中，造成桩身夹泥。混凝土配合比坍落度掌握不严，下料高度过大，混凝土出现离析，导致桩身级配和强度不均匀。

防治措施：浇灌混凝土时要边灌边振捣；上部放钢筋笼时，不要碰撞土壁，防止造成土体坍落。要认真控制混凝土的配合比和坍落度，浇灌混凝土时设置串筒下料，避免混凝土出现离析现象，使混凝土强度均匀。