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五、深基础设计与施工100问

长螺旋钻孔压灌砼桩施工及质量控制技术
　　摘要：长螺旋钻孔压灌砼桩采用长螺旋钻机钻孔，至设计深度后提钻，灌砼，下钢筋笼振捣成桩，既成孔、成桩由一机一次完成任务。在长螺旋干钻法基础上发展的压灌砼桩因其不受地下水位的限制，成桩速度快，低噪音，无振动，单桩承载力高，工程造价低，综合效益好，适应性强等优点近几年在全国各地开始广泛使用。同时，该种新桩型施工技术性强，桩基质量受施工因素影响较大。因此，本人根据实习过程中发现的质量问题并参考有关优秀施工单位总结的施工质量控制技术经验，供大家参考。

　　关键词：长螺旋钻孔压灌砼桩；施工技术

　　一、长螺旋钻孔压灌砼桩的质量优点

　　1、适应性强：该桩型适用于粘性土，粉土，填土等各种土质，能在有缩径的软土、流沙层、沙卵石层、有地下水等复杂地质条件下成桩。

　　2、桩身质量好：由于混凝土是从钻杆中心压入孔中，混凝土具有密实、无断桩、无缩颈等特点，并对桩孔周围土有渗透、挤密作用。

　　3、单桩承载力高：由于是连续压灌超流态混凝土护壁成孔，对桩孔周围的土有渗透、挤密作用，提高了桩周土的侧摩阻力，使桩基具有较强的承载力、抗拔力、抗水平力，变形小，稳定性好。

　　4、机械投入少：钻机直接吊入钢筋笼，节省了吊车台班，减少了大型机械的投入量。

　　二、材料要求

　　1、水泥

　　用425号矿渣水泥或普通水泥。

　　2、砂

　　中砂或粗砂，含泥量小于5%。

　　3、石子

　　卵石或碎石，粗径5～30mm，含泥量小于2%。

　　4、钢筋

　　品种和规格应符合设计要求，并有出厂合格证及试验报告。

　　5、外加剂、掺合料

　　根据施工需要按试验确定。

　　三、主要机具设备

　　采用CFG步履式系列或其他长螺旋钻机，带硬质合金钻头。另配钢筋加工、混凝土拌制、泵送设备。

　　四、作业条件

　　1、地质资料、施工图纸、施工组织设计已齐全。

　　2、施工场地范围内的地面、地下障碍物均已排除或处理。场地已平整，对影响施工机械运行的松软场地已进行适当处理，并有排水措施。

　　3、施工用水、用电、道路及临时设施均已就绪。

　　4、现场已设置测量基准线、水准基点，并妥加保护。

　　5、在复杂土层中施工时，应事先进行试桩，数量一般不少于2根。

　　五、施工操作工艺

　　1、施工前利用经纬仪和尺子根据桩位图放桩位，并作好记号。

　　2、压灌钻机就位，保持平整、稳固，在机架或钻杆上设置标尺，以便控制和记录孔深。

　　下放钻杆，使钻头对准桩位点，调整钻杆垂直度，然后启动钻机钻孔，达到设计深度后空转清土，在灌注前不得提钻。

　　3、成孔后，钻杆预提200mm左右，然后启动高压泵灌注混凝土，边灌注边提钻杆，提升速度要与泵送速度相适应，确保中心管内有0.1m3以上的混凝土，灌注时根据泵送量及时调整提速，直至成桩。现场拌制混凝土时，中间可停止提钻等待搅拌机拌制混凝土，但等待时间应远小于混凝土的初凝时间。若因意外情况出现等待时间大于初凝时间，则应重新钻孔成桩。成桩后立即吊放钢筋笼，在钢筋笼内套上振动棒将钢筋笼深度范围内的混凝土振捣密实。

　　4、清理孔口，封护桩顶。按施工顺序放下一个桩位，移动桩机进行下一根桩的施工。

　　六、常见质量缺陷的原因及控制技术

　　1、导管堵塞

　　由于混凝土配比或塌落度不符合要求、导管过于弯折或者前后台配合不够紧密。

　　控制措施：

　　（1）保证粗骨料的粒径、混凝土的配比和塌落度符合要求。

　　（2）灌注管路避免过大变径和弯折，每次拆卸导管都必须清洗干净。

　　（3）加强施工管理，保证前后台配合紧密，及时发现和解决问题。

　　2、偏桩

　　一般有桩平移偏差和垂直度超标偏差两种。多由于场地原因，桩机对位不仔细，地层原因使钻孔对钻杆跑偏等原因造成。

　　控制措施：

　　（1）施工前清除地下障碍，平整压实场地以防钻机偏斜；

　　（2）放桩位时认真仔细，严格控制误差。

　　（3）桩机的水平度和垂直度在开钻前和钻进过程中注意检查复核。

　　3、断桩，夹层

　　由于提钻太快泵送砼跟不上提钻速度或者是相邻桩太近串孔造成。

　　控制措施：

　　（1）保持砼灌注的连续性，可以采取加大砼泵量，配备储料罐等措施。

　　（2）严格控制提速，确保中心钻杆内有0.1m3以上的混凝土，如灌注过程中因意外原因造成灌注停滞时间大于混凝土的初凝时间时，应重新成孔灌桩。

　　4、桩身砼强度不足

　　压灌桩受泵送混凝土和后插钢筋的技术要求，塌落度一般不小于18-20cm，因此要求和易性好。配比中一般加粉煤灰，这样砼前期强度低，加上粗骨料粒径小，如果不注意对用水量的控制仍容易造成砼强度低。

　　控制措施：

　　（1）优化粗骨料级配。大塌落度砼一般用0.5-1.5cm碎石，根据桩径和钢筋长度及地下水情况可以加入部分2-4cm碎石，并尽量不要加大砂率。

　　（2）合理选择外加剂。尽量用早强型减水剂代替普通泵送剂。

　　（3）粉煤灰的选用要经过配比试验以确定掺量，粉煤灰至少应选用II级灰。

　　5、桩身砼收缩

　　桩身回缩是普遍现象，一般通过外加剂和超灌予以解决，施工中保证充盈系数>1。
　　控制措施：

　　（1）桩顶至少超灌1.0m，并防止孔口土混入。

　　（2）选择减水效果好的减水剂。

　　6、桩头质量问题

　　多为夹泥、气泡、砼不足、浮浆太厚等，一般是由于操作控制不当造成。

　　控制措施：

　　（1）及时清除或外运桩口出土，防止下笼时混入砼中。

　　（2）保持钻杆顶端气阀开启自如，防止砼中积气造成桩顶砼含气泡。

　　（3）桩顶浮浆多因孔内出水或砼离析造成，应超灌排除浮浆后才终孔成桩。

　　（4）按规定要求进行振捣，并保证振捣质量。

　　7、钢筋笼下沉

　　一般随砼收缩而出现，有时由于桩顶钢筋笼固定措施不当造成。

　　控制措施：

　　（1）避免砼收缩从而防止笼子下沉。

　　（2）笼顶必须用铁丝加支架固定，12小时后才可以拆除。

　　8、钢筋笼无法沉入

　　多由于砼配合比不好或桩周土对桩身产生挤密作用。

　　控制措施：

　　（1）改善混凝土配合比，保证粗骨料的级配和粒径满足要求。

　　（2）选择合适的外加剂，并保证砼灌注量达到要求。

　　（3）吊放钢筋笼时保证垂直和对位准确。

　　9、钢筋笼上浮

　　由于相邻桩间距太近在施工时砼串孔或桩周土壤挤密作用造成前一支桩钢筋笼上浮。

　　控制措施：

　　（1）在相邻桩间距太近时进行跳打，保证砼不串孔，只要桩初凝后钢筋笼一般不会再上浮。

　　（2）控制好相邻桩的施工时间间隔。

　　10、桩底不能入岩

　　干钻施工时入岩难度较大，钻进工艺选择不当，钻头和螺旋叶片设计不当时长螺旋钻孔根本不能入岩。

　　控制措施：

　　（1）钻头一定用锥型，避免二翼，三翼等端部平的钻头，切削韧要用大块。

　　（2）钻杆螺距至少250mm，防止钻头部位挤土而发生堵塞现象。

　　（3）钻头加水冷却。对要求入中风化岩较深的φ800桩可以泵送加入高压水冷却钻头。

　　（4）对岩石硬度大或很破碎的地层也可以用大口径潜孔锤钻入后再用螺旋钻复孔。

　　11、单桩承载力低

　　主要与钻孔入岩和桩底嵌固情况有关，在粘性土地层中施工与进展速度也有一定关系。

　　控制措施：

　　（1）增加入岩程度是最好的措施。

　　（2）对嵌岩桩一定要在砼带压灌注一定量后才可以提钻，以保证桩底嵌固良好。

　　（3）在粘土层中钻孔时要加快进展速度，以防螺旋钻的离心作用在钻孔壁上造成泥皮而降低桩摩阻力。

　　（4）尽量选用60泵施工，以增强泵送时孔内压力，加大砼的充盈性。

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五、深基础设计与施工100问

谈土钉墙支护技术在基坑工程中的应用
摘要：土钉墙支护是通过土钉技术的加固使其成为一个复合挡土结构。尽管该技术应用较为广泛，但其理论研究却落后于工程实践，特别是对于土钉支护软弱岩质边坡工程的研究则更少，因此，本文通过分析土钉墙支护的特点，针对边坡支护的机理，从施工材料及机具的准备，到施工工艺及质量控制的相关技术进行探讨，以期充分发挥土体的空间支护作用，使边坡位移和变形及时得到约束限制。

关键字：土钉墙支护；边坡；材料；施工工艺、质量控制

　　

　　

　　1 土钉墙支护的特点

　　

　　土钉墙支护法，以尽可能保持、显著提高、最大限度地利用基坑边壁土体固有力学强度，变土体荷载为支护结构体系一部分。喷射混凝土在高压气流的作用下高速喷向土层表面，在喷层与土层间产生“嵌固效应”，并随开挖逐步形成全封闭支护系统；喷层与嵌固层同具有保护和加固表层土，使之避免风化和雨水冲刷、浅层坍塌、局部剥落，以及隔水防渗等作用。土钉的特殊控压注浆可使被加固介质物理力学性能大为改善并使之成为一种新地质体，其内固段深固于滑移面之外的土体内部，其外固端同喷网面层联为-体，可把边壁不稳定的倾向转移到内固段及其附近并消除。钢筋网可使喷层具有更好的整体性和柔性，能有效地调整喷层与土钉内应力分布。

　　

　　2 土钉墙边坡支护的机理

　　

　　土钉墙加固与传统的护坡和挡土墙支撑机理不一样，土钉墙在边坡的一定范围内形成了一个加固区，由于很密的土钉锚杆的作用，滑移面不可能出现在加固区，只能产生于非加固区，从而使滑移面远离边坡，达到稳定边坡的目的，加固区的整体稳定，包括加固区抗倾覆与抗滑移问题，用增加加固区的宽度和底排土锚杆打成向下倾斜穿过滑移面等措施来解决，土钉墙通过下述几个方面的综合作用使边坡周边土体形成加固区。

　　2.1 锚固作用

　　密布的锚杆与砂浆柱体相结合对周围土体产生有效的锚固作用，限制了砂浆柱体周围的土体变形。①土钉不需要施加预应力，而是在土体发生变形后使其承受拉力工作；②土钉支护在边坡中比较密集，起到了加筋的作用，提高了土的强度，为被动受力机制。由于土钉在全长范围内与土体接触，其荷载传递沿整个土体进行。

　　2.2 土钉浆孔对土体的挤密作用

　　由于土钉锚杆的密度比较大，挤密作用的影响也较大，使加固区的土体比非加固区土体密度大。密集的土钉与土钉之间土形成复合土体，其结构类似重力式挡土墙，个别土钉的破坏不会使整个结构的功能完全丧失。

　　2.3 护坡作用

　　土钉墙的面层不是主要受力结构，其主要作用在于保持土体的局部稳定性。在公路边坡治理中，土钉墙的面层还起到防止冲刷、防止雨水渗入坡体影响边坡稳定性的重要作用。

　　2.4 土钉受力及规模

　　一般锚杆长度在15～45m之间，直径较大，锚杆所承受的荷载可达400kN以上，某些预应力锚索设计荷载更可达3000kN。其端部的构造较土钉复杂，以防止面层冲切破坏；而土钉长度一般为3～10m，浆体直径100 mm左右，一般不提供很大的承载力。单根土钉受荷一般在100kN以下，面层结构较简单，利用小尺寸垫板及挂网喷射混凝土即可满足要求。

　　目前国内土钉支护结构主要用在建筑基坑支护上，用于公路边坡支护的较少。这主要是因为基坑深度不大，一般不超过20m。但是山区，道路路堑边坡很高，原来的力学平衡破坏严重，产生的滑坡推力每延米可达1000kN以上，采用土钉支护结构则难以满足要求。对于一些滑坡推力小的土石质路堑边坡，仍可采用土钉支护，既节省投资，也能缩短工期，具有明显的优势。一些缺乏稳定性的高路堤或挡土墙也可以采用土钉支护加固，但还有待于我们改进土钉支护技术，使其优点发挥在整个边坡支护中。

　　

　　3 土钉墙边坡支护的施工材料及机具

　　

　　3.1 原材料

　　土钉钢筋使用前应拉直、除锈、涂油；选用P·032.5普通硅酸盐水泥；采用干净的中粗砂，含泥量小于5％；采用干净的圆砾，粒径2～4 mm；使用速凝剂，应做与水泥相容性试验及水泥浆凝结效果试验。

　　3.2 施工机具

　　土钉成孔机具根据土质和现场环境条件选用(冲击钻、螺旋钻、风枪或洛阳铲等)能完成设计要求的有效机具；注浆泵选用孔口压力大于0.1MPa的泥浆泵；混凝土喷射机应密封良好，输送连续均匀，输送水平距离不小于60m，垂直距离不小于10m；空压机应满足喷射机工作压和耗风量的要求；搅拌方法采用现场人工拌和或混凝土搅拌机搅拌。

　　4 土钉墙边坡支护的施工工艺

　　

　　土钉墙的施工流程为：挖土→整理坡面→初喷→打孔眼→插杆→灌注→挂网→复喷。

　　4.1 开挖整理坡面

　　土钉支护是分层进行的，因此挖土深度不能超过设计深度，同时要保证坡角达到设计要求的78°～80°，坡面平整光滑，坡角未达到设计要求的则要进行专门修整。

　　4.2 初喷

　　为使挖好的坡面不产生垮塌，凡挖好的坡面需立即进行混凝土喷射，以使表层固结。其混凝土材料的配合比为水泥：石子=1.5:1.5，水灰比=0.5～0.6。

　　4.3 钻孔

　　采用人工机械一起作用的方法，钻孔下倾角度为15°～25°，采用风钻的方法进行，人工挖工用的是洛阳铲，两人一组。

　　4.4 插杆与灌浆

　　成孔后按设计要求插入直径中22mm加筋杆，加筋杆每1.5m焊接直径110mm的扶正环，起导正作用。在插筋的同时，用加筋杆将注浆管(直径1.5in)带进离孔底0.3m的地方，然后进行灌注，注浆材料的配合比为水泥：砂子=1:2。水灰比=0.4～0.5。孔内一定要灌满，不能形成空洞和孔隙。

　4.5 挂网

　　上道工序完工后，按设计要求，将直径中6mm的钢筋，按30cm×30cm的网距焊接，固定于坡面之上；同时，在危险坡上的土钉之间用金属件(如槽钢等)连接在一起，以进一步加强支护强度。

　　4.6 复喷

　　挂网后，整个坡面复喷混凝土，其喷射厚度达到设计要求。

　　

　　5 土钉墙边坡支护的施工质量控制

　　

　　5.1 原材料控制

　　采购的各种材料必须满足规范及设计要求，必须选择清洁、坚硬、耐久的材料，禁止使用含有达到有害量的废物、泥、盐类、有机物等的不合格材料；选择的混合剂不能对水泥的凝固、水化作用产生有害的影响。

　　5.2 施工工艺控制

　　土钉孔眼的位置必须根据受喷面实际情况和设计布置。作土钉用的钢筋，使用前须除锈矫直，安装位置距孔眼中心，钢筋插入深度不得小于设计要求的90%，安装后不得敲击、碰撞。灌浆用的砂浆应拌和均匀，随用随拌，孔眼在灌浆前用风吹净，灌浆时从孔底开始，连续均匀的进行。挂钢筋网前必须将坡面清理平顺使钢筋网紧靠坡面钢筋网与土钉的联接必须牢固可靠。喷射混凝上的配合比必须经试验确定喷射混凝上宜随拌随用。分层喷射混凝土时后层混凝土应在前层混凝土终凝后进行，如超终凝1小时以上时，则受喷面必须用水、风清洗；喷头应与受喷面垂自其间距以0.6-1.2m为宜。喷头应连续、缓慢横向移动喷射厚度应均匀。喷射混凝土施工终凝2h后及时进行湿润养护，养护时间不得少于l4天。

　　

　　结束语

　　

　　土钉墙施工成功解决了基坑边坡的强度及稳定性问题，保证了施工的安全。此外，由于土钉墙能充分利用土体的自承能力的特点，与喷锚支护相比，其造价低，施工方便。因此在条件允许的情况下，采用土钉墙支护，可以大大节省投资。土钉墙施工周期短，与挖土同时进行，很少占用独立工期。挖土与土钉支护都分层分块施工，充分发挥土体的空间支护作用，并在开挖后几个小时内封闭，使边坡位移和变形及时得到约束限制。

　　参考文献

　　[1]YB9258-97，建筑基坑工程技术规范[S]．

　　[2]曾宪民，李世丁，王作民．土钉支护设计与施工手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2002．

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五、深基础设计与施工100问

浅谈桩基础设计
　一．桩基设计中静载荷试验的重要性：

　　目前的桩基础设计过程，往往受到时间的约束首先根据地质报告提供的参数确定单桩承载力设计值，根据这个估算的单桩承载力直接进行桩基础设计并施工，等工程桩施工结束后再挑选试桩进行静载荷试验。这个过程具有相当的不科学性，结果符合估算要求，则皆大欢喜，否则因工程已施工完毕补桩也会很困难，且有时因地质报告有出入会给施工中带来相当的不便。这里主要有两个问题，下面举例来说明。一是根据地质报告提供的桩周土摩擦力标准值及桩端土承载力标准值由规范JGJ94-94计算的场区单桩承载力标准值，这是一个经验数值，不宜直接采用。近几年来笔者通过各类桩基础中试桩及工程桩的检测，发现绝大多数桩的实际承载力均大于计算值，有些相差幅度较大，因此按试桩获得的实际承载力将会比按勘察报告估算的承载力来布置基础将产生巨大的经济效益。例如，笔者曾设计过苏州工业园区南都·玲珑湾花园住宅，主体为地下一层、地面十八层的高层住宅，根据地质勘察报告拟采用 D500的预应力管桩，桩长20m，按JGJ94-94公式5.2.8估算单桩承载力设计值约为1400kN，而我要求进行的3根破坏性试桩显示实际单桩承载力可达1850kN，整整比估算值提高了30%左右，实际工程桩设计就采用试验值进行，为甲方大大节省了投资。其二是当场地不均匀或地质报告数值有偏差的情况下，不进行试桩而直接按地质报告进行工程桩施工将给施工带来巨大的困难且造成不必要的浪费。例如唯亭某五层商住楼，根据地质报告采用10m 长的预制方桩，桩径400x400，单桩承载力极限标准值约为1350kN，采用静力压桩，实际施工中几乎每根桩都压至2000kN而未达到预定深度，而此时已达到预制桩的桩身强度，故施工过程中每根桩都采用了劈桩，在时间金钱上都造成了巨大的浪费。经过静载荷试验未达设计标高的工程桩均达到了设计承载力，也就是说设计上如先进行试桩则至少可减短1.5m左右的桩长，桩承载力不减小且不需要劈桩。由上可见，桩基础设计过程中静载荷试验是一个十分重要的环节。因为次项工作质量直接影响到桩基形式、桩规格和桩入土深度的确定，同时也对施工难易有密切影响。通过科学试验，取得准确数据，能使设计方案更加合理、可行和经济，远远超过缩短工期所获得的效益。

　　二．桩基设计中桩型、桩长设计的重要性：

　　桩基础设计中对桩型及桩长的合理选择均会对基础设计产生重大的影响，合理的桩型、桩长选择将产生巨大的经济效益。笔者在“昆山华地”住宅设计中，开始由于考虑时间原因（有现成的D400预应力管桩），甲方要求采用D400的预应力管桩，根据地质报告采用桩长L=16m，单桩承载力极限标准值为850kN，预算基础部分造价约为160元/m2，在整个住宅造价中占了相当大的比例。在其后的设计中，笔者桩长不变，结合当地的设计经验，将桩型改为250x250的预制钢筋混凝土小方桩，单桩承载力极限标准值约为600kN。预制小方桩在当地的施工价才约50元/m，而预应力管桩的单价约为100元/m。采用小方桩后预算造价约为90元/m2，综合经济价值明显。可见选择合理的桩型，将对工程的造价产生巨大影响。同样桩基设计中对桩长的选择也至关重要，在某一高层住宅桩筏基础设计中，根据勘察报告采用D500预应力管桩，可选桩长有：桩长25m ，单桩承载力特征值Ra=900kN；桩长34m，单桩承载力特征值Ra=1300kN。采用25m桩，约需要桩数290根；而采用34m 桩，则需要工程桩200根。从桩本身而言，两种方案总的工程桩延米数量相当，但我们分析一下由此而相对应的筏板设计，采用25m 桩为满樘布桩，所需筏板厚约为1200mm，而采用34m 桩为墙下布桩，筏板厚可减至900mm，经济效益明显。因此，我们设计人员在桩基础设计中一定要采用多方案比较，选择合理的桩型与桩长，这都将对整个基础设计的合理性与经济性产生巨大的影响，当然我们也应考虑施工可行性等多方面因素。

　　三．关于桩偏差的控制和处理：

桩基施工中对桩的偏差必须严格控制，特别是对于承台桩及条形桩，桩位的偏差都将产生很大的附加内力，而使基础设计处于不安全状态。对于桩位偏差我们主要控制两个方面，其一是竖向偏差，根据JGJ94-94第7.4.12条我们控制桩顶标高的允许偏差为-50~+100mm，但实际施工中偏差这么大将引起繁重的施工任务及损失。当桩顶标高高于设计标高，则需要劈桩，特别对于预应力管桩等空心桩来说，桩顶有桩帽劈桩既困难又不经济；而当桩顶标高低于设计标高时，又需要补桩头，这既影响工期又浪费金钱。这就要求施工单位在施工过程中必须严格控制桩顶标高，尽可能地使工程桩标高同设计一致，特别是施工过程中必须考虑到桩在卸载后的回降量，否则不加考虑则每根桩都将高于设计标高。而我们设计人员在设计过程中对施工误差亦应有所考虑，笔者建议针对目前的施工质量，设计中可以考虑2mm左右的偏差容许，这样就可以免除大量小偏差桩的劈桩，这在实践工程中具有相当的可操作性，避免了大量不必要的工作。其二则是桩位的水平偏差。根据JGJ94-94第7.4.11条控制各桩位偏差，施工过程中发现桩位偏差较大则应及时补桩处理。这里针对4~16根承台的桩基，JGJ94-94规范第7.4.11条中规定允许偏差为1/3桩径或1/3边长，而根据GB50202-2002第5.1.3条则规定允许偏差为1/2桩径或边长。这显然是矛盾的，在实际过程中很容易与施工验收方产生不同的理解，因此笔者强调在设计过程中可以明确桩位偏差允许值所执行的标准。另外，对于小直径桩（D≤250）笔者强调必须对其偏位进行严格控制而不应按上述规范标准，笔者建议对承台桩可控制70mm；而对于条形承台则区分垂直于条形承台方向50mm，平行于承台方向为70mm，当然这些要求必须在施工前予于明确。当然桩位偏差满足规范或设计要求仅仅代表桩基本身验收合格，而对于由此引起的承台整体偏心或基础高度损失，我们必须另行处理。对于桩偏心我们可以采取增加承台刚度或加大拉梁刚度、配筋来解决，这在实际工程中需针对具体情况相应处理。

四．施工中特殊情况处理：

　　桩基施工由于地层的不可知性，经常会遇到很多异常情况，这就要求我们根据具体的情况，仔细分析，采用妥善的方法去解决各类问题。

　　1）桩基达到其极限承载力而无法压至设计标高。这里可能存在两种情况，其一是地质报告有误，桩实际承载力大于计算值，必须先做试桩以确定其合理的桩长及承载力。其二则可能由于土层本身原因，譬如说饱和砂土产生的孔隙水压力使桩基根本无法压入，这就需要我们从施工措施上去解决。首先是必须制定合理的施工顺序，譬如说跳打，使先期施工的桩产生的水压力消散后再施工下一根桩；其次对静力压桩来说必须选择有足够压桩力的施工机械，要避免抬机等现象出现；另外可以采取引孔，设置排水孔等措施尽量减少空隙水压力。当然压桩时必须注意压桩力应控制在桩身极限强度范围以内，且应注意压桩挤土作用对周边建筑物的影响。

　　2）桩基施工时压桩力远低于设计承载力。苏州阊胥公寓小高层住宅采用18m长D400预应力管桩，根据地质勘察报告单桩承载力设计值为650kN，进行工程桩试打时连续4根桩的最大压桩力均仅为300kN，远远小于设计承载力。我们仔细分析了勘察报告认为报告所提供的各土层特性基本准确，而从周边其他工程的地质报告也证明勘察报告无误，因此我们分析可能由于压桩机械的压桩速度偏快，而土层的粘聚力又偏小，故压桩时桩将土直接剪坏，引起压桩力偏低，随着时间土能恢复固结。在15天后进行的试桩，证明我们的判断准确，试验承载力满足设计要求。这一点也从侧面强调了先进行静载荷试桩的重要性。

　　3）桩基静载荷试验不合格。某工程由于时间限制，甲方要求试桩与工程桩同时进行，待试桩满足JGJ94-94附录c.0.6条时进行静载荷试验，结果三组试桩有一组满足设计要求而另外两组试桩均在小于设计承载力时产生破坏。这就让我们从设计、施工和试验等各方面去分析这两组试桩，但经过与周边工程比较及现场施工试验记录分析，均未发现特殊情况，即不存在施工，试验中的失误。笔者对第一组合格试桩的情况进行了比较，终于发现后二组试桩本身的停歇时间已够，但周边的其余工程桩施工在试验前2天才完成，完全有理由认为是因为工程桩施工时将试桩周边的土破坏而没有固结，影响了试桩的承载力。于是等工程桩停歇时间也满足JGJ94-94附录c.0.6条时再次对2根试桩进行了静载荷试验，结果与我们判断完全一致，试桩均满足设计要求。这一实例告诉我们影响试桩结果的因素有很多，我们在工程实践中对各种情况一定要仔细分析，找出问题所在，而不要盲目处理，造成不必要的损失和浪费。

　　4）管桩裂缝处理。预应力管桩以其强度高，制作周期短，比预制桩节省材料等优点在工程设计中受到普遍应用，但其也存在受剪能力差的不足之处。在工程实践中，由于垂直度偏差或挤土等原因经常会使管壁产生裂缝而影响质量。在昆山某一工程中由于场地天然地面标高较低，在桩施工前场地回填了约2m左右的土，而施工中又未对上述情况采取合适的措施，使压桩机械在施压进行过程中对桩产生了不均匀的侧压，施工结束后发现局部桩位产生了侧偏，经小应变检测发现这些管桩都不同程度地产生了裂缝，如何处理显得相当关键。我们对偏差资料经过分析归类后，对于垂直度偏差小于0.5%的管桩，管壁基本无裂缝，我们认为承载力应不受损失，故在增加了一组试桩证明承载力满足设计条件后不再进行处理。而对垂直度偏差大于0.5%的管桩，可以认为管壁均已产生裂缝，承载力已受影响，我们对此类桩采用了先纠偏再进行灌芯处理，使裂缝部位的传力通过灌芯部分混凝土传递，经最终静载荷试验证明是切实可行的。因此我们在管桩的实际施工中一定要注意垂直度的控制，因为管桩的抗剪能力较差，很容易破坏而引起不必要的经济损失。

　　桩基工程是一繁重而复杂的过程，我们设计人员一定要考虑到每一个环节，统筹兼顾，从各方面使之合理化。好的设计不仅仅是要保证建筑物安全，更要使设计经济合理。

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五、深基础设计与施工100问

水泥喷粉深层搅拌桩沉桩问题分析及处理
一、前言：

　　深层搅拌桩经过近二十年的发展，由于施工技术和施工机械的成熟已经被广泛地用于软土地基加固、边坡支护、基坑及堤坝防渗等方面。深层搅拌桩可以增加软土地基的承载力，减少沉降量，提高边坡的稳定性，以及具有快速、经济、有效等特点，而被应用在公路桥头软土地基上，以加快公路的施工进度，消除或缓解桥头跳车等问题。其施工方法分为喷粉和喷浆两种方法。设计人员在地基天然含水量大于60％的情况下，从降低地基含水量考虑，常常选用喷粉法。由于地质条件千变万化，其中若存在淤泥含水量过大，采用喷粉法则可能出现沉桩问题。以下通过对采用喷粉法出现沉桩工程问题分析及提出处理方法与同行探讨。

二、工程实例

　　1、工程简况

　　某高等级公路在K9+753~K10+836桥头186m采用水泥喷粉桩处理，水泥喷粉桩按正三角形布置，桩径采用50cm，桩距1.5m，平均桩长10m，水泥掺入比15%，即每延米50kg水泥，标号425#。施工单位在施工配套设备进行标定、试桩方案经过监理单位和业主单位同意的情况下采用喷粉法进行试桩试验，共试59根，其中的21根桩发生沉桩，沉桩深度一般为1.1m~4.5m不等。

　　2、沉桩原因分析

　　水泥深层搅拌桩加固机理是通过水泥的水解和水化反应、水泥水化物与土颗粒之间的离子交换和团粒化作用、凝硬作用、碳酸化作用等一系列化学反应而成为具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩体。因此，可从地质、施工工艺两方面来分析沉桩原因。

　　地质方面，由于各地质层土质的差异而产生水泥加固土的效果不同，一般认为含有高岭石、多水高岭石、蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好，而含有伊里石、氯化物和水铝英石等矿物的粘性土以及有机质含量高、酸碱度（PH值）较低的粘性土加固效果较差。各地质层的含水量的不同，也是引起水泥和土一系列化学反应而形成强度的速度不同的原因。

　　施工工艺方面，水泥与土搅拌不均匀，甚至水泥与土无法混合。这与施工机械的各施工参数有关，如钻进速度、钻头转速、提升速度、喷粉压、水泥用量等有关。必须通过试验桩根据不同地质层、不同土质、不同土压力找到合适的施工参数，加以严格控制，使桩体均匀，防止缩颈、断颈等现象。

　　１）地质方面

　　在第一次试桩的一排7根桩中，靠路线前进方向右侧有4根桩沉桩。在试桩后第七天对其中两根进行抽芯检测，发现桩体上均有两段水泥明显不凝固。在试桩后第十天对发生沉桩的地质进行补勘，具体地层由上至下为：

　　①填砂：河砂，层厚为0.5m.

　　②粉质粘土：灰黄、灰褐色，可塑，稍湿～湿，随深度增加渐变为软塑状，层厚为1.2m。

　　③淤泥：深灰、灰黑色，软塑～流塑，饱和，粘性强，滑腻，岩性均一，底部0.5m含腐殖物，层厚为6.0m。

　　④淤泥质粘土：灰、青灰色，软塑，饱和，粘性较强，均匀，层厚为1.8m。

　　⑤淤泥夹砂：灰、青灰色，软塑，含较多中粗砂，含量在30%～50%，松散状，层厚为1.5m。

　　⑥砂层：浅灰色，稍密～中密，饱和，以粗砂为主，含粘性土，级配良好，层厚为1.9m。

　　⑦粉质粘土夹砂：灰黄、棕黄色，软塑，湿，含量在20%～50%，岩性不均，层厚为2.6m。

　　⑧砂层：以中粗砂为主，灰白、灰黄色，中密，饱和，含粘性土，级配良好，层厚为0.3m。

　　软土物理力学指标很差，淤泥平均含水量为90%，天然孔隙比2.51，直快剪C=6.79Kpa，φ=7.36。

　　从以上地质补勘分析，主要有以下原因：

　　（1）由于该段淤泥含水量为90%，而喷粉（50～60kg/m）后水泥在桩体内吸水是有限的，参照相近项目试验结果可知，短期内水泥加固土含水量减少量低于水泥掺入比，也就是该段淤泥经水泥加固土的含水量仍为75%以上，搅拌时的土和水泥还是处于流塑～软塑状，压缩模量小，抗剪强度低；喷50～60kg/m水泥9m后增加4500~5400KN自重力。处于流塑～软塑状水泥加固土压缩模量小，自身自重引起桩压缩量就大；水泥加固土抗剪强度低自身自重引起侧向挤出量大；

　　（2）桩身周围土受扰动土体下沉后，土对桩侧表面产生向下的负摩阻力。当土和水泥还是处于流塑～软塑状、压缩模量小、抗剪强度低时，在负摩阻力的作用下发生沉桩。

　　（3）该段淤泥的灵敏度大，灵敏度是原状试样的无侧限抗压强度与相同含水量重塑试样的无侧限抗压强度之比。从试桩现场，试桩桩位砂垫层表面挤压出来的淤泥很稀，表明其重塑后强度很低，灵敏性高。
　　（4）喷粉在桩体内吸水，引起桩体周围土体孔隙压力消散、产生下沉，短时间增加对桩体的负摩阻力，而此时水泥加固土的强度很低且增长慢。

　　总的来说，是在喷粉初期，水泥加固土的强度承受不了水泥加固土的自重力和负摩阻力的作用而发生沉桩。

　　２）施工工艺方面

　　在施工工艺方面，针对沉桩问题，结合地质情况较差的实际，在施工工艺上找沉桩的原因。试桩时各施工参数（钻进速度、钻头转速、提升速度、喷粉压、水泥用量等）作了有效控制。在第二次试桩52根桩中，采用不同钻进速度、不同钻头转速、不同提升速度、不同喷粉压、不同水泥用量进行严格控制。试桩中虽然采用加大喷粉量至75kg/m,仍未解决沉桩问题。

　　察看试桩现场，试桩桩位砂垫层表面存在大量淤泥，据分析软塑～流塑状淤泥是在喷粉施工时风压气流的作用下，搅拌过程中因受扰动发生液化，液化的淤泥上涌至地表面，造成桩体范围内淤泥质的减少而沉桩。

　　增加喷粉量解决不了沉桩问题的原因在于：

　　（1）增加喷粉量即增加桩体自重力；

　　（2）增加喷粉量导致喷粉在桩体内吸水量增加，引起桩体周围土体孔隙压力消散加快、产生下沉，短时间对桩体的负摩阻力增大，因增加喷粉量水泥加固土的强度提高不显著，在喷粉初期，水泥加固土的强度仍承受不了水泥加固土的自重力和负摩阻力的作用而发生沉桩。

　　3、处理方法

　　通过以上分析，沉桩是由于在喷粉初期，土体受扰动，水泥加固土的强度承受不了水泥加固土的自重力和负摩阻力的作用而发生沉桩。改用在水泥浆液中加入适量的早强剂喷浆法施工可以解决喷粉法施工成桩初期水泥加固土的强度承受不了水泥加固土的自重力和负摩阻力发生沉桩问题。主要原因：

　　（1）早强剂可以使水泥加固土的强度迅速提高，而早强剂在水泥浆中搅拌可以较均匀；

　　（2）水泥浆液注入土体发生水泥的水解和水化反应、水泥水化物与土颗粒之间的离子交换和团粒化作用、凝硬作用、碳酸化作用等一系列化学反应而成为具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩体时，浆液本身存在足够水，不需吸收天然地基的水，并未引起桩体周围土体孔隙压力消散、产生对桩体的负摩阻力。

　　因此，改用喷浆法施工并在水泥浆液中加入适量的早强剂，以解决喷粉法施工成桩初期水泥加固土的强度承受不了水泥加固土的自重力和负摩阻力的作用而发生沉桩的问题。

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五、深基础设计与施工100问

压力注浆处理桩基质量事故的方法
一、前言

　　随着我省高层和超高层建筑物的大量兴建，大直径灌注桩因其具有承载力高、无挤土、无振动、能贴近已建建筑物施工、适应性强等优点，已在桩基工程中得到广泛应用。但是大直径灌注桩的质量事故时常发生严重影响了其承载力的发挥。近几年发展起来的桩端注浆处理桩基质量事故方法不仅可以提高大直径灌注桩承载力，而且当设计合理、施工得当时能确保其质量稳定可靠。

二、实现合理的桩端注浆条件

　　1、合理的注浆设计是实现注浆目的的前提

　　为使桩端注浆施工合理、有效，有必要对注浆目标的土岩特性、地下水条件、地下埋设物分布状况和周围环境进行详细调查和分析，并在分析相关资料基础上进行桩端注浆设计。桩端注浆设计主要包括浆液配比，浆液浓度、注浆率、注浆量和注浆压力等参数确定。

　　2、合理的注浆工艺是实现注浆目的保证

　　a、注浆管埋设

　　桩端注浆处理大直径灌注桩需在桩中心造一注浆孔直至桩端持力层一定深度，然后埋入注浆管至孔底，并封闭孔口一定范围注浆管与孔之间空隙。

　　b、压水试验

　　压水试验不仅起到疏通注浆通道的作用，而且注浆设计的有关参数也应根据压水试验结果做相应调整。

　　3、合理控制注浆参数有利于提高桩端注浆效果在桩端注浆过程中，注浆压力、浆液浓度、注入率和注浆量是变化的。合理的确定和控制其变化对提高桩端注浆效果十分重要。

　　桩端注浆压力随注浆进展呈现出由低到高的变化规律。若注浆过程中压力突然急剧下降，表明发生冒浆或漏浆现象，应在浆液中加入相应的添加剂和采取间歇灌浆措施以确保桩端注浆效果。

　　在桩端注浆中，浆液浓度经历了由稀浆向浓浆变化的过程。稀浆渗透性强可扩大桩端注浆加固范围，浓浆有利于提高桩端注浆加固区强度。

三、桩端注浆提高单桩承载力机理

　　1、改善持力层条件、提高桩的端承力

　　大直径灌注桩成孔中，对桩周土扰动降低了桩端土体强度，水的水泡软化作用又进一步加剧其强度降低。桩端注浆通过渗透、劈裂和挤密作用使桩端持力层在一定范围内形成浆液和土的结石体，从而改善持力层的物理力学性能，恢复和提高了持力层土体强度。

　　桩底沉碴的存在因其强度低严重影响端承力的发挥。桩端注浆通过浆液对沉碴的置换、挤密和固结作用改善或消除桩底沉碴对端承力发挥的不良影响。试验证实，桩端注浆使桩的端承力得到大幅度提高。

　　2、大幅提高桩侧摩阻力

　　大直径冲钻孔灌注桩桩周泥皮和人工挖孔桩护壁与桩周土体间空隙降低了桩侧摩阻力。桩端注浆在压力作用下，浆液从桩端沿桩侧向上，通过渗透、劈裂、充填、挤密和胶结作用，对桩周泥皮置换和空隙充填，在桩周形成脉状结石体，如同树根植入土中，从而使桩侧摩阻力大幅度提高。

　　3、改善持力层受力状态和荷载传递性能

　　桩端注浆通过渗透、劈裂、挤密和胶结作用形成桩端扩大头增大了桩端受力面积，并且注浆对持力层加固又改善其受力状态。

　　试验结果表明，桩端注浆后，桩侧摩阻力的提高先于桩端承力的提高。当桩端邻近土层的桩——土相对位移SZ≤SO(4～10mm)时，随荷载增加SZ增大，桩侧摩阻力提高增大，此时桩侧摩阻力提高(ΔQS)对单桩承载力提高起主导作用，而桩的端承力潜能尚未被充分发挥。当SZ＞SO时，桩侧摩阻力下降，而桩的端承力提高(ΔQP)迅速增加，此后桩的端承力提高对单桩承载力提高起主导作用。

四、工程实例

　　1、实例A

　　某邮电综合大楼，桩基础采用31根?800～1000mm人工挖孔桩，扩大头直径为1600～2400mm，桩长为8.5～10.5m，桩端持力层为含粘性土角砾土层。该工程位于低洼水稻田菜地，西侧靠近河流。工程地质勘察揭示，场地土层分布为：

　　①粉质粘土，黄褐色，可塑，下部为软可塑，层厚1.2～1.4m。

　　②淤泥，深灰色，饱和，流塑，局部含20%左右碎石及砂砾，层厚4.3～5.8m。

　　③含粘性土角砾，土黄色，饱和，稍—中密，含17～38%碎石，角砾含量26.7～36?.6%，层厚为1.1～3.6mm

　　④残积砂质粘性土，褐黄色，可塑，层厚12.2～13.3m。

　　工程桩静载检测结果，单桩竖向极限承载力达不到设计要求。该工程除4根小荷载桩外，共对27根桩进行桩端压力注浆。
　2、实例B

　　某铁道大厦，主体为25层框剪结构高层建筑，设地下室一层。桩基础设计为?800～1000mm钻孔灌注嵌岩桩，桩长20～25m，桩端持力层为中风化花岗岩和微风化辉绿岩。

　　由于施工中误把强风化碴样当作中风化碴样造成几乎多数工程桩都落在强风化岩层上。桩基检测结果，单桩承载力达不到设计要求。该工程共对68根桩进行桩端注浆加固处理。

　　3、工程桩承载力偏低的原因

　　对工程桩静载、动测和取芯检测结果分析，造成两实例工程桩单桩承载力偏低达不到设计要求的主要原因有以下几个方面：

　　①桩底持力层力学性能不良、强度低。

　　②挖孔桩施工对桩周土体扰动产生应力释放降低了桩端和桩侧土体强度，地下水对桩周土体的水泡软化作用又进一步加剧其强度降低。

　　③挖孔桩护壁与桩周土体之间空隙影响桩侧摩阻力充分发挥。

　　④施工中现场管理和技术水平低造成桩底沉碴和桩身离析对单桩承载力影响。

　　⑤桩没到达设计要求的持力层。

　　4、桩端注浆工艺流程

　　①造孔→②高压水洗孔→③注浆管埋设→④压水试验→⑤制浆→⑥注浆→⑦达到设计予定注浆量和终压→⑧封孔→⑨钻孔检验。若检验合格，结束该桩补强加固。若不合格，重复①→⑨步骤直至合格为止。

　　5、注浆顺序

　　首先对靠近河流一侧和建筑物边桩进行注浆以达到封闭浆液外流。然后进行中间桩注浆，并加大其注浆量，以达到在控制注浆总量基础上最大限度提高注浆效果。

五、加固效益分析

　　1、静载荷试验结果对比此为实例A注浆前后单桩竖向抗压静载试验曲线图。

　　从曲线分析得知，注浆前2根桩单桩竖向极限承载力仅为设计要求20%和40%，且桩顶沉降都超过90mm，其破坏模式均为陡降型，提示桩身砼材料破坏或桩端持力层极差。钻孔取芯结果证实，桩身砼除局部离析外，其强度基本满足设计要求，故桩端持力层差是导致该工程单桩竖向极限承载力达不到设计要求的根本原因。注浆后，由业主随机指定2根桩进行单桩竖向抗压静载试验。从此曲线分析得知，挖孔桩经桩端注浆处理，当加荷至设计要求最大值时，桩顶沉降量很小，均未达到极限承载力状态，表明桩端注浆对人工挖孔桩加固效果明显，满足设计要求。钻孔取芯结果证实，注浆对桩身局部离析，桩底沉碴和桩端持力层的角砾土层加固效果十分明显。

　　2、沉降观测结果及分析

　　实例A为邮电综合楼对沉降量和沉降差控制严格，故该工程沉降观测从上部结构施工开始到工程竣工结束一直进行跟踪观测。从沉降资料分析，不仅各测点沉降量小，其最大沉降量仅为6mm，且各测点相邻沉降差也很小，满足设计要求。?

　　从实例B沉降观测资料分析，裙楼观测点的沉降于97.6.27后趋于稳定，主楼观测点的沉降于97.12.10后趋于稳定，主楼观测点最大沉降量仅为16.4mm，其最终沉降量和沉降差均控制在规范允许范围内。两实例沉降观测结果表明，桩端注浆对桩基加固处理效果十分理想，建筑物处于稳定和安全状态。

六、结论

　　1、桩端注浆对两实例桩基加固处理分别为建设单位节约近百万元资金和争取3个月以上建设工期，创造了良好的社会效益和经济效益。实践证明，桩端注浆在桩基加固处理、提高桩基综合承载力和减少沉降量方面不失为一种经济合理，技术先进的方法。

　　2、施工中合理确定和控制注浆参数对桩端注浆提高单桩承载力效果十分重要，而这又完全有赖于现场工程师和工人的经验。

　　3、桩端注浆明显改善了桩端持力层和桩周条件，提高了桩的端承力和桩侧摩阻力，改善桩荷载传递性能，使桩的综合承载力得到大幅度提高。

　　4、桩端注浆对桩侧摩阻力提高先于端承力提高发挥。当SZ≤SO时，桩侧摩阻力提高对单桩承载力提高起主导作用，当S?Z＞S?O时，桩的端承力提高对单桩承载力提高起主导作用。

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五、深基础设计与施工100问

桥梁钻孔灌注桩质量缺陷的处治实践
1 基本情况

　　焦郑高速公路是由焦作市公路局自筹资金投资兴建的地方性高速公路，全长56.274km，分两期修建。一期开工建设的工程内容有43.6km的路基工程及桥涵通道等构造物，共有钻孔灌注桩711根。项目所在地区地貌主要处于黄河、沁河冲积平原内，地质较不稳定。K0～K20范围内，20m以内地层土体主要为黄土状亚砂土、亚粘土及细、中砂，地下水位深1.0m左右，黄土状亚砂土软塑或流塑，细中砂以松散为主，局部中密，属于较差地质段落。该工程发生的18根缺陷桩较集中分布于这一区间内，占总量的2.53％。

2 几种缺陷桩的形成与处治

　　2.1 断桩

　　2.1.1 形成断桩原因分析

　　断桩是严重的质量事故。对于诱发断桩的因素，必须在施工初期就彻底清除其隐患，同时又必须准备相应的对策，预防事故的发生或一旦发生事故及时采取补救措施。断桩产生的原因有以下几个方面：

　　(1)灌注混凝土过程中，测定已灌混凝土表面标高出现错误，导致导管埋深过小，出现拔脱提漏现象形成夹层断桩。特别是钻孔灌注桩后期，超压力不大或探测仪器不精确时，易将泥浆中混合的坍土层误为混凝土表面。因此，必须严格按照规程用规定的测身锤测量孔内混凝土表面高度，并认真核对，保证提升导管不出现失误。

　　(2)在灌注过程中，导管的埋置深度是一个重要的施工指标。导管埋深过大，以及灌注时间过长，导致已灌混凝土流动性降低，从而增大混凝土与导管壁的摩擦力，加上导管采用已很落后而且提升阻力很大的法兰盘连接的导管，在提升时连接螺栓拉断或导管破裂而产生断桩。

　　(3)卡管现象也是诱发断桩的重要原因之一。由于人工配料(有的机械配料不及时校核)随意性大，责任心差，造成混凝土配合比在执行过程中的误差大，使坍落度波动大，拌出混合料时稀时干。坍落度过大时会产生离析现象，使粗骨料相互挤压阻塞导管；坍落度过小或灌注时间过长，使混凝土的初凝时间缩短，加大混凝土下落阻力而阻塞导管，都会导致卡管事故，造成断桩。所以严格控制混凝土配合比，缩短灌注时间，是减少和避免此类断桩的重要措施。

　　(4)坍塌。因工程地质情况较差，施工单位组织施工时重视不够，有甚者分包或转包，施工者谈不上有什么经验，在灌注过程中，井壁坍塌严重或出现流砂、软塑状质等造成类泥沙性断桩。这类现象在本工程的断桩中占有相当大的比例，较为严重。而且位置深、难处理，是导致工期无限延期及经济上大量浪费的重要因素之一。

　　(5)另外，导管漏水、机械故障和停电造成施工不能连续进行，突然井中水位下降等因素都可能造成断桩。因此应认真对待灌注前的准备工作，这对保证桩基的质量很重要。

　　2.1.2 断桩处理的几种方法

　　(1)原位复桩。对在施工过程中及时发现和超声波检测出的断桩，采用彻底清理后，在原位重新浇筑一根新桩，做到较为彻底处理。此种方法效果好、难度大、周期长、费用高，可根据工程的重要性、地质条件、缺陷数量等因素选择采用。如K32＋686.5万花分离立交桥1#-3桩及K19＋110共产主义总干渠大桥7#-6桩分别采用将孔内回填土经沉淀后用冲击锥二次成孔或直接用冲击锥对已浇成的坏桩进行冲击二次成孔，重新浇注。

　　(2)接桩。如K7＋954.5小桥0#-6桩，在灌注过程中发生导管焊口破裂，裂缝长30cm，宽0.5cm。设计桩长为26m，当时水下混凝土已灌注17m，为确保工程质量，停止混凝土的浇筑并提前拔出导管。确定接桩方案，首先对桩进行声测确定好混凝土的部位；其次，根据设计提供的地质资料表明桩顶以下10m均为粘土层，确定井点降水-开挖-20#素混凝土进行护壁，护壁内用?12的钢筋箍圈以20cm间距进行加固，护壁间连接筋用?12钢筋以20cm间距布置。第三，挖至合格数处利用人工凿毛，按挖孔法混凝土施工方法进行混凝土的浇注。

　　(3)桩芯凿井法。这种方法说起来容易做起来难，即边降水边采用风镐在缺陷桩中心凿一直径为80cm的井，深度至少超过缺陷部位，然后封闭清洗泥沙，放置钢筋笼，用挖孔混凝土施工方法浇筑膨胀混凝土。此方法日进度0.6m，如果遇到个别桩水处理不好、降不下去，更是困难重重，导致质量、工期和经济上的重大损失。如K19＋110共产主义大桥6#-3、3#-4、1#-2等几根桩及K12＋087乔庙分离式立交桥3#-1桩均采用此方法，个别桩处理工期长达近6个月，费用达20万元。
　　2.2 缩颈

　在钻孔过程中，由于钻锥磨损或焊补不及时，再或地层中遇到膨胀的软土、粘土、泥岩等，容易产生缩孔现象。如K10＋028.8京广立交桥2#-4桩，设计桩长46m，直径1.5m，在28～30m处出现缩孔，即出现膨胀性软土，俗称探头泥，成孔检验不太仿事，但至下钢筋笼时钢筋笼下不去，拔出钢筋笼用钻锥上下冲扩后仍下不去，回填重新钻孔反复3次，最后下决心在锥头上加焊8cm的合金钢，再度扩大孔径，成孔后重新浇筑，增加混凝土80余方。

　　2.3 灌注时发生井壁坍落

　　成孔后灌注水下混凝土时发生坍孔现象，若坍塌不止，应将导管拔出，以粘土回填重新成孔；轻微坍落在施工中不易被察觉，声测时发现局部裹泥或夹砂现象。如K30＋286白马泉小桥1#-3桩，在距声测管顶端6.5～7.0m断面处出现异常情况，AB测面读数均匀正常，但BC、AC面无读数，判定此两面交汇处可能出现裹泥块。该标在C声测管处用钻机干钻一直径为1.2m，距桩顶7m的井，用木板和钢筋圈加固后，派人从距桩顶6.5m处开凿，发现C声测管处有一高32cm、宽14cm、深16cm的黏土块。采用清除-凿出新鲜混凝土2cm-清洗(饱和面干)-高标号混凝土修补，保证了桩的整体性和完整性。根据实际情况还可以采用压浆、旋喷等工艺处理桩芯局部夹泥砂或空洞等缺陷，不再赘述。

3 钻孔灌注桩的质量控制

　　钻孔灌注桩的施工质量直接影响到上部结构的稳定与安全。部颁《公路工程质量检验评定标准》JTJ07198对钻孔灌注桩的质量作了严格的要求，增加了6.3.1.5和6 .3.1.6条，明确规定了钻孔灌注桩进行无破损检测，这一结果需由设计单位的确认。对钻孔灌注桩的质量控制，我们认为在现时代仍应强调以下几点：

　　(1)对质量控制应注重预防为主，即在施工前做好充分准备工作，制定相应的防范措施，并责任到人。

　　(2)严把队伍进场关。"一流队伍投标、二流队伍进场、三流队伍干活儿"的现象在建筑市场上仍然存在。只有从严把关，使一流人才、先进的工艺，过硬的设备进场，就为优良工程打下了坚实的物质基础。

　　(3)严把检测关。桥梁钻孔灌注桩无破损检测是确保施工质量的一个重要技术检测手段，我们的做法是：

　　A、对承担本工程桩基无破损检测任务的单位和个人进行资格审查；

　　B、逐根桩作超声波法检测；

　　C、对处理后的缺陷桩做二次声测，若声测仍有缺陷，则该桩再辅以承载试验(大应变)，以确保成桩质量及工程的安全性。

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五、深基础设计与施工100问

浅淡立式高抛无振浇注深孔桩芯砼技术
山区地形的特定地质条件和各个建设时期城市建设的不同特点，建筑基础设计的主流形式不断变化，体现了各个时期的建筑特色。从带形浅基础、机械钻孔灌注桩基础到现在普遍采用的人工挖孔桩基础，而后者成了当前基础设计形式中最普通常用的承载结构形式。

　　由于采用人工挖孔桩基础形式的工业与民用建筑量大面广，桩芯混凝土浇筑按照施工“混凝土自高处倾落的自由高度不应超过2米”的要求，普遍感觉采用传统施工方法浇筑深孔桩芯混凝土，串筒下料、分层振捣的方法将是十分困难，尤其是深井下操作工人的安全，将面临严重威胁，这是因为桩的直径仅容一人的井下，操作工人要一手抓紧钢爬梯，一手操作振动机，虽有安全防护，但新浇筑混凝土的水化热扑面而来，又随着混凝土浇注面的上升而拆卸钢爬梯及串筒，工人体力消耗巨大，操作条件和施工环境十分危险，而且工效低、速度慢，在实际浇注混凝土中缺乏可操作性。为了克服传统施工方法的各种不利因素，选用立式高抛无振浇注深孔桩芯砼技术，将是既安全又快捷稳妥的施工方法。

　　立式高抛无振浇注深孔桩芯砼施工方法，就是对传统施工方法的一个重要革新，施工的主要关键是配制流动性、填充性、抗分离性等工作性能良好的混凝土拌合物，发挥其优良的均匀性、粘聚性、流动性、填充性，同时利用混凝土拌合料在一定高度上高抛动能的冲击振实效应，达到高抛免振自密实效果。其施工要点是控制浇筑桩芯砼质量的主要关键点。

　　一、优化砼配合比，具备良好的流动性、填充性、抗分离性和匀质性

　　混凝土配合比优化设计，实质就是对原材料精选和配合比的调整试配，使混凝土具有足够的塑性粘度（即聚粘度），不致离析泌水；又具备良好的流动性、填充性能，形成均匀致密的结构。混凝土的性能试配中，应遵循：

　　1、按照用水量、外加剂、砂率及掺和料性能对混凝土工作性能的影响规律，对配合比作调整，把工作性能的多项指标控制在适当范围内。

　　2、通过高效减水剂、缓凝保塑剂、适量引气等降低水胶比，保证混凝土工作性能及强度等级。

　　3、在混凝土工作性能适宜但强度值离试配值相差较大时，可通过提高胶凝材料浆量，降低水胶比，以满足强度等级。

　　4、混凝土拌合若出现离析，可增加砂率或减小细骨料细度模数，以及增加掺合料、减少用水量等办法解决。

　　5、若配制的混凝土拌合料“粘滞”，可适当增大细骨料细度模数，控制细粉含量；调整掺合料品种或掺量；或通过更换水泥品种，以保证水泥与外加剂的良好适应性。

　　二、控制混凝土坍落度和坍落扩展度

　　人工挖孔桩身混凝土存在的主要缺陷是混凝土的离析后造成局部浆体富余、粗骨料局部堆积，直接影响混凝土的内在质量。而通过对混凝土坍落度、坍落扩展度抗离的控制，将是控制高抛免振混凝土工作性能的重要关键。

　　混凝土拌合物的坍落扩展度指标量化了混凝土在自重作用下克服屈服应力、粘度和摩擦后的流动状态，坍落扩展后越接近圆形，则表明匀质、变形能力越好；中边差则反映了石子在砂浆中的悬浮流动能力、抗分离能力和稳定性，所以中边差越小则表明越好。同时，要求粗骨料中间不集堆，而且砼拌合物扩展度边缘无砂浆析出和泌水现象。

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五、深基础设计与施工100问

浅探桥桩基础施工方案
引言　　由于桥梁横跨水库连接山岭，桥桩所经之处水位较深，根据现场情况，为了施工方便，先采取全部回填土方高于水库水位之上1米之后再进行钻孔施工，待板梁全部吊装完毕后，现挖清回填土，以保持桥底下面流水畅通。

一、钻孔灌注桩的一般要求

1、前查阅水文地质资料，以确定钻孔顺序、施工方法和选择机具设备。

2、必须将桩周围场地平整好，场地平整的高度及范围应根据地形、施工水位、桩顶标高、施工需要等因素考虑。

3、在平整好的场地上，依据已测定的桥位中线将基桩钻孔位置定出。在打放样桩同时，应加设控制桩以便施工时核对。放样桩与控制桩均不宜过短，在松软土基上桩的入土深度不得少于1m。

二、钻孔施工

1、埋设护筒

钻孔前应在测定的桩位，准确埋设护筒，用以固定钻孔位置，隔离地面水，提高井内水头以增大井内的静水压力，稳定孔口土壤和保护孔壁不坍以利钻孔工作进行。在埋设护筒时应注意下列事项：

⑴护筒内径应比桩径稍大。

⑵护筒在构造上必须坚固、耐用、轻便、不漏水。在埋前应对护筒内径尺寸、形状、缝隙大小、漏水情况、连接销的牢固程度等进行检查。

⑶埋设护筒时按照确定的桩位和高度进行，不得偏移，并应保证护筒中心与桩位中心一致，护筒周壁与水平面垂直。

⑷护筒定位时应先对墩台桩位进行复核。然后以桩位为中心，定出相互垂直的十字控制桩，使十字中心与桩位中心一致。

⑸护筒的埋设深度应根据地下水位或河道水位的高度确定，一般应保证筒内有1~1.5m的水头高度，护筒顶面必须高出施工水位。

⑹护筒就位必须准确，保证护筒中心与桩位中心一致、筒壁与水平面垂直（即筒壁与桩中心线下平行）。首先使护筒底脚居中，然后再将护筒放平，并反复校核直至垂球对准中心，筒壁与垂线的距离均等为止。护筒就位后通过十字控制桩检查桩位是否正确。

⑺护筒就位后，应用粘土分层夯填埋固，填土时每20一层对称夯打。护筒周围填土高度不比护筒顶面低20左右，并在顶面周围留有约0.5m宽的平台。填土外侧边坡以1：1～1：1.5为宜。

⑻分层夯实时，每夯完一层应检查一次护筒的中心位置和垂直度，填平后并应挂上垂球再检查一次，发现偏差应立即纠正。

2、安置钻架

⑴钻孔的钻架应根据造孔方法结合现场具体条件选用。但应尽量采用一种钻架满足钻孔、吊装钢筋骨架和灌注孔内混凝土的需要，只用于钻孔的钻架高度以6~8m为宜，钻架底脚应有不小于4m的宽度。

⑵护筒埋好经检验位置无误后，将钻架移到桩位上，架立稳固，四脚垫平不得倾斜。

⑶当采用螺旋锥钻孔作业时，钻架应设扶钻平台和推钻平台，扶钻平台应高出推钻平台约2.m，供扶持钻杆掌握方向。推钻平台供转动钻杆操作，应高出护筒顶面最少20。

⑷在架立钻架时应使钻架顶面的起重滑轮、扶钻平台外固定钻杆的卡杆孔的护筒中心三者在一根竖直线上，以保证钻孔的竖直方向。

⑸钻架架立稳固后，在安装有关机具设备时，以使起重滑轮、

转向滑轮和绞车或卷扬机三者在同一竖直平面中为宜。

3、泥浆处理

⑴在砂性土层或在砂卵石层河床中钻孔，必须用泥浆护壁。

⑵泥浆护壁使用的粘土，一般要求塑性指数大于17，泥浆相对密度采用1。1～1。25，含砂率不大于4%，粘土取样时的外观鉴定，以刀切割面光滑、水浸后有粘性感为标准。

⑶开钻前，须准备足够数量的泥浆，泥浆稠度和用量应隋土质的不同增减，一般粘土质不用，砂质土少用，粗砂、砂卵石层多用。调制泥浆的粘土备料数量对于砂质河床约为孔眼体积的70%～80%，对于砂卵石层约为100%～120%。

⑷在钻架旁作好泥浆拌和池，并调制和储备足够的泥膏和泥浆，再开始进行钻孔作业。

4、钻孔作业

⑴当采用螺旋锥钻孔作业时应灌入事先调制好的泥浆。

⑵开钻时，若地表为软土应在护筒内填入片石：砂砾：粘土=3：2：1的填料50；若地表为砂砾应在护筒内先填入小石子：粘土=1：1填料50，用钻头打实以加固护筒下脚孔壁。

⑶当进行钻孔作业时，应注意以下事项：

①施钻前首先检查钻架、滑轮、钢丝绳和绞车等部分有无损伤和位置是否正确，如各项均符合要求，即将钢丝绳一端裹绕在绞车轴上。另一端通过转向滑轮、起重滑轮与钻头连接、用卡头拧紧后，再将钻头落入井内。

②第一锥干钻的钻进是否正确、影响钻孔位置和垂直度甚大，必须认真注意，当锥头落入护筒开始下第一钻时，应小心细致使锥尖对准桩心，再盖上封口板，卡上推钳，正推和反推数圈后，提出锥头。根据干钻痕迹实际丈量检查锥尖是否对中，若有偏斜应用粘土回填调正后再重钻，直到锥尖准确对准桩尖后，再开始往护筒内加泥浆，正式施钻。

③在钻进过程中，落锥出锥时速度应均匀，不得突然加快。隋着钻孔加深，应逐节接长钻杆，不应使钻杆顶端落至扶钻平台下方，以免钻杆掉入井内。

④钻孔过程中应经常检查锥头最大直径尺寸有无变动，是否符合设孔径，钢丝绳结头和滑轮有无松动，钻杆的插头和插座是否密合，有无损坏歪扭、钻架有无移动偏斜，各部位特别是起重滑轮吊点是否牢靠，卡杆孔和定位板有无移动，护筒位置有无变动或漏水，水头高度和泥浆稠度是否合格，如有损坏和不当之处应即修正处理。

⑤钻孔通过不同土质地层，应选用造当形式锥头。钻进中如遇卵石应掌握规律谨慎操作，如遇有大卵石，应先松动，后取出。松动时先用锥头抵住石块用力猛推，不能后退、同时推动绞车使锥头上升将石块松动、并加入泥膏隔离，也可采用松石锥将石块松动然后再取出。

⑥钻孔工作应一气呵成，中间停顿时间不得过长，如因工休或其他原因停止个钻进时，不得将钻头停放在孔底，以免泥浆吸住钻头。继续开钻时应先进行清孔，待沉淀泥浆基本除净后才能下钻。

⑦若钻孔结束后，经过测量孔深已达设计要求（一般应较设计深度加深0.5m）即吊装钢筋骨架，如预计钻孔完成后不能紧接着进行吊装和灌注混凝土时，不得拆除钻孔设备。

⑧钻孔周围地面上下不得堆放重物，孔口附近应清除积水经常保持排水良好，场地干燥。施钻过程中，并应隋时检查护筒四周填土变化，注意是否有沉陷坍塌现象。

⑨每次钻进时，必须测记钻孔深度和通过的土层。

⑩钻孔过程中如发生下列事故，应立即停钻，待调查分析原因进行处理后再继续钻进：

A漏水

在钻孔中如产生漏水现象，不能保证孔内水头时，首先应集中力量加水，保护水位不下降，再迅速针对漏水原因采取相应措施：

a．属于护筒漏水时，应用粘土在护筒周围填土加固，漏水严重时应返工重埋护筒。

b．井下漏水时，应用泥膏填到不漏水为止，并改用泥浆护壁。

B．坍孔

a．在钻孔中如发现孔内水位骤然下降，并有气泡上冒，出土量显著增加而不见进尺的现象，应仔细分析查明原因和坍孔位置，立即组织人员加水，维持一定的水位。然后回填碎石粘土，用钻头反复回填冲孔，以夯实周围的回填土壤增强护壁。待井内水位基本稳定后再继续进钻。

b．如坍孔严重，则须将护筒拔出，清除孔内杂物，回填粘土及石子混合料边填边用锤夯实，再重新定位埋设护筒，用低锤勤打开孔，使坍孔部位形成坚实孔壁，通过坍孔部位后再恢复正常钻进。

C．钻孔偏移或歪斜

钻孔过程中遇有探头石，岩层倾斜，同一平面上地层软硬差别较大，或因操作时钻杆扒杆移位造成钻孔偏移或歪斜时，应立即停钻分析原因，并填片石，使高出斜孔位置0.3～0.5m重钻。

D．卡钻

施钻过程中如发现钻头卡住提不上时，严禁猛拉，应仔细分析查明原因，若系孔壁坍落石块或探头石卡住钻头上刃部，则摇动大绳幌动钻头，使石块掉下，必要时可采用小钻头冲击所卡位置一方，后再起吊；若为下卡钻头时，亦可用小钻头冲击使钻头松动；若沉泥埋住钻头时，可放入高压风管，吹开埋住钻头的泥土后再缓缓上提钻头。

（11）钻孔作业完成后应立即进行清孔，清孔时可将高压胶管与空气吹吸管接好吊进孔底，喷出口弯管应高出水面，必要时可插入吹气管直到孔底，用气流扰动渣浆和清扫孔底，在开动空压机吸取泥浆时，应开动水泵向孔内注入清水，以保持水头高度。

5、钢筋骨架制作与吊装

⑴ 配筋前应将钢筋调直，要求主筋无局部弯折，钢筋接头采用电焊焊接，骨架制作时应严格符合设计尺寸，以免过大难以放入孔中。

⑵ 每根桩钢筋骨架应尽量一次制成，如骨架过长时，亦可根据吊装设备的起吊高度，采取分段制作的方法。每段长度不宜超过10m，各段段钢筋骨架之间的钢筋接头，可采用搭接焊接方法。并应符合下列规定：

① 钢筋接头应顺圆周方向排列，在骨架内侧不能形成错台。

② 距每个接头50范围内的箍筋，可待两段钢筋骨架焊接后再做。

⑶ 钢筋骨架除设计规定设置外，并每隔2m可增设直径16

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五、深基础设计与施工100问

钻孔灌注桩后压浆法桩端地基加固施工技术
近年来我国的高层建筑迅猛发展,对地基承载力的要求越来越高,基础形式一般采取灌注桩基础,为了满足设计要求,灌注桩的持力层要求是较为完整的岩石层,桩长和桩径尺寸往往做的很大,使得地下部分的造价在整个工程总造价中占有较大的份额,同时,由于桩长很长
长,给施工造成很大的困难。在我国有些地区,地貌属于山前冲积平原单元,地质在穿过粘土层后,是一层较厚的碎石层,能否将这一地层加固,达到设计要求,作为基础的持力层呢? 基于这种考虑,我国设计和施工工作者经过多年的探索和实践,总结了一套钻孔灌注桩后压浆法加固桩端地基的方法,大大缩短了桩长,取得了良好的经济效益。

1 　适用的地质条件
本文介绍的施工方法适用于灌注桩的持力层应为碎石层,碎石含量应在50 %以上,充填土与碎石无胶结或者为轻微胶结,碎石的石质要坚硬,碎石分布均匀,碎石层厚度要满足设计要求。

2 　加固机理

在灌注桩施工中将钢管沿桩钢筋笼外壁埋设,桩混凝土强度满足要求后,将水泥浆液通过钢管由压力作用压入桩端的碎石层孔隙中,使得原本松散的沉渣、碎石、土粒和裂隙胶结成一个高强度的结合体。水泥浆液在压力作用下由桩端在碎石层的孔隙里向四周扩散,对于单桩区域,向四周扩散相当于增加了端部的直径,向下扩散相当于增加了桩长;群桩区域所有的浆液连成一片,使得碎石层成为一个整体,从而使得原来不满足要求的碎石层满足结构的承载力要求。在钻孔灌注桩施工过程中,无论如何清孔,孔底都会留有或多或少的沉渣;在初灌时,混凝土从细长的导管落下,因落差太大造成桩底部位的混凝土离析形成“虚尖”、“干碴石”;孔壁的泥皮阻碍了桩身与桩周土的结合,降低了摩擦系数,以上几点都影响到灌注桩的桩端承载力和侧壁摩阻力。浆液压入桩端后首先和桩端的沉渣、离析的“虚尖”、“干碴石”相结合,增强该部分的密实程度,提高了承载力;浆液沿着桩身和土层的结合层上返,消除了泥皮,提高了桩侧摩阻力,同时浆液横向渗透到桩侧土层中也起到了加大桩径的作用。以上几点均对提高灌注桩的单桩承载力起到不可忽视的作用。

3 　压浆参数的设定

压浆参数主要包括压浆水灰比、压浆量以及闭盘压力,由于地质条件的不同,不同工程应采用不同的参数。在工程桩施工前,应该根据以往工程的实践情况,

2 2

先设定参数,然后根据设定的参数,进行试桩的施工,试桩完成后达到设计的强度,进行桩的静载试验,最终确定试验参数。

(1) 水灰比　水灰比一般不宜过大和过小,过大会造成压浆困难,过小会使水泥浆在压力作用下形成离析,一般采用015～017 。

(2) 压浆量　压浆量是指单桩压浆的水泥用量,它与碎石层的碎石含量以及桩间距有关,取决于碎石层

的孔隙率,在碎石层碎石含量为50 %～70 % ,桩间距为4～5m 的条件下,压浆量一般为115～210t 。它是控制后压浆施工是否完成的主要参数。
(3) 闭盘压力　闭盘压力是指结束压浆的控制压力,一般来说什么时候结束一根灌注桩的压浆,应该根

据事先设定的压浆量来控制,但同时也要控制压浆的压力值。在达不到预先设定的压浆量,但达到一定的压力时就要停止压浆,压浆的压力过大,一方面会造成水泥浆的离析,堵塞管道,另一方面,压力过大可能扰动碎石层,也有可能使得桩体上浮。一般闭盘的最大压力应该控制在018MPa 。

根据预先设定的参数,进行试验桩的施工,再根据试桩的静载试验结果,最后确定工程桩的压浆参数,就可以进行工程桩的施工了。

4 　后压浆施工工艺
411 　施工工艺流程

灌注桩成孔钢筋笼制作压浆管制作灌注桩清孔压浆管绑扎下钢筋笼灌注桩混凝土后压浆施工

412 　施工要点

(1) 压浆管的制作　在制作钢筋笼的同时制作压浆管。压浆管采用直径为25mm 的黑铁管制作,接头采用丝扣连接,两端采用丝堵封严。压浆管长度比钢筋笼长度多出55cm,在桩底部长出钢筋笼5cm,上部高出桩顶混凝土面50cm 但不得露出地面以便于保护。压浆管在最下部20cm制作成压浆喷头(俗称花管) ,在该部分采用钻头均匀钻出4 排(每排4 个) 、间距3cm、直径3mm的压浆孔作为压浆喷头;用图钉将压浆孔堵严,外面套上同直径的自行车内胎并在两端用胶带封严,这样压浆喷头就形成了一个简易的单向装置:当注浆时压浆管中压力将车胎迸裂、图钉弹出,水泥浆通过注浆孔和图钉的孔隙压入碎石层中,而混凝土灌注时该装置又保证混凝土浆不会将压浆管堵塞。

(2) 压浆管的布置　将2 根压浆管对称绑在钢筋笼外侧。成孔后清孔、提钻、下钢筋笼,在钢筋笼吊装安放过程中要注意对压浆管的保护,钢筋笼不得扭曲,以免造成压浆管在丝扣连接处松动,喷头部分应加混凝土垫块保护,不得摩擦孔壁以免车胎破裂造成压浆孔的堵塞。按照规范要求灌注混凝土。

(3) 压浆桩位的选择　根据以往工程实践,在碎石层中,水泥浆在工作压力作用下影响面积较大。为防止压浆时水泥浆液从临近薄弱地点冒出,压浆的桩应在混凝土灌注完成3～7d 后,并且该桩周围至少8m 范围内没有钻机钻孔作业,该范围内的桩混凝土灌注完成也应在3d 以上。

  (4) 压浆施工顺序　压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆,压浆先施工周圈桩位再施工应在3d 以上。

  (4) 压浆施工顺序　压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆,压浆先施工周圈桩位再施工中间桩;压浆时采用2 根桩循环压浆,即先压第1 根桩的A&

  管,压浆量约占总量的70 %(111～114t 水泥) ,压完后再压另1 根桩的A 管,然后依次为第1 根桩的B 管和第2 根桩的B 管,这样就能保证同一根桩2 根管压浆时间间隔30～60min 以上,给水泥浆一个在碎石层中扩散的时间。压浆时应做好施工记录,记录的内容应包括施工时间、压浆开始及结束时间、压浆数量以及出现的异常情况和处理的措施等。

5 　压浆施工中出现的问题和相应措施
(1) 喷头打不开　压力达到10MPa 以上仍然打不开压浆喷头,说明喷头部位已经损坏,不要强行增加压力,可在另一根管中补足压浆数量。

(2) 出现冒浆　压浆时常会发生水泥浆沿着桩侧或在其他部位冒浆的现象,若水泥浆液是在其他桩或者地面上冒出,说明桩底已经饱和,可以停止压浆;若从本桩侧壁冒浆,压浆量也满足或接近了设计要求,可以停止压浆;若从本桩侧壁冒浆且压浆量较少,可将该压浆管用清水或用压力水冲洗干净,等到第2 天原来压入的水泥浆液终凝固化、堵塞冒浆的毛细孔道时再重新压浆。
(3) 单桩压浆量不足　压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆,压浆先施工周圈桩形成一个封闭圈,再施工中间,能保证中间桩位的压浆质量,若出现个别桩压浆量达不到设计要求,可视情况加大临近桩的压浆量作为补充。
6 　结语

不同的工程地质条件有很大的差异,不可能有相同的压浆参数,预先设定的压浆参数往往参考相似工程的经验,压浆参数的最终确定要依赖于试验桩的结果,而全国可以借鉴的经验并不多,有待进一步的积累,再加上理论的探讨,最终形成一个成熟的技术。灌注桩后压浆具有提高单桩承载力,提高生产率,节约建设资金的优点,所以,在具备条件的工程中推广后压浆施工工艺有着重要的意义和广阔的前景。

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五、深基础设计与施工100问

钻孔灌注桩施工常见问题及控制措施
摘　要:通过地铁车站基坑围护结构钻孔桩施工实例,简要介绍了在钻孔灌注桩施工中的常见问题、成因及控制措施。

关键词:钻孔灌注桩;常见问题;原因分析;控制措施

1工程概况

北京地铁某车站为地下双层三跨岛式车站,车站主体采用明挖顺作法施工,基坑长178.4m,标准段宽20.9m,端头井宽26.6m。基坑开挖深度标准段为17.05m,端头井为18.03m。

车站主体采用钻孔灌注桩及旋喷桩围护结构,钻孔灌注桩设计桩径800mm,沿车站结构外墙布置,桩间间距1200mm。基坑中部为1#桩,桩长21.05m,共计229根;东、西端头井为2#桩,桩长22.03m,共计125根。钻孔灌注桩采用C25混凝土浇筑;钢筋笼主筋为30 28(双层),内加强筋为20,外螺旋筋为  12。

2 工程地质及水文

2.1 工程地质

根据地质勘察报告,车站的地层自上而下依次为:

(1)人工堆积层:粉质粘土填土、杂填土,层底标高45.43~42.61m。

(2)新近沉积层:粉土、粉粘土、粉细砂及粒径为10~20mm的圆砾,D大=200mm,分布在标高38.09~35.28m之间。

(3)一般第四纪沉积层:粉土、粉质粘土,层底标高36.37~32.08m;粉细砂,层底标高35.07~30.88m;粉质粘土、粘土层、粉土层、细中砂层,层底标高24.69~20.88m;卵石、粉细砂,层底标高22.09~10.52m;粉质粘土、粘土、粉土、细中砂,层底标高10.79~7.63m;粉细砂、粉质粘土,层底标高8.38~7.03m。

2.2 水文地质

(1)潜水:含水层主要为圆砾、粉细砂,透水性好,水位标高为39.51~41.59m,水位埋深为4.50~6.50m,处于车站结构站厅层中。此层地下水与地表水系联系密切,由于受附近水塘、湖渗漏影响,本层地下水直接接受地表水补给。

(2)第一层承压水。含水层主要为粉土、粉细砂,透水性一般,水位标高为32.41~35.88m,水位埋深为10.10~13.50m,处于车站结构站台层上部,水头高度1~4m。第一层承压水与地表水及潜水联系极密切。

(3)第二层承压水。含水层主要为卵石及粉细砂层、渗透系数大,为强透水层,水位标高为29.33~33.13m,水位埋深为13.00~16.40m,处于车站结构站台层下部,水头高度7~9m。

3 施工安排

根据工期要求,为加快工程进度,提高工作效率,结合场地及地质水文条件,采用旋挖钻机施工,直升导管灌注混凝土成桩的施工方法。另外配备一台冲击钻机(只做为辅助使用,当旋挖钻机难以通过卵石、圆砾地层时,可采用冲击钻机通过)配合施工。为防止钻孔时两桩相距太近或时间间隔太短,造成塌孔,采取按每间隔两孔分批跳孔施作的顺序。

4 钻孔灌注桩在施工中常见问题及过程控制措施

4.1 孔壁坍落

(1)原因分析:

①护壁泥浆密度和浓度不足,起不到可靠的护壁作用;

②护筒埋深位置不合适,埋设在砂或粗砂层中;

③成孔速度太快,在孔壁上来不及形成泥膜;

④孔内水头高度不够或出现承压水,降低了静水压力;

⑤掏除钻渣或下放钢筋笼时,撞击孔壁;

⑥排除较大障碍物形成较大空洞而漏水致使孔壁坍塌。

(2)控制措施:

①在松散砂土中钻进时,应控制进尺,对泥浆的密度、粘度和胶体率进行调整;

②将护筒底部贯入粘土中0.5m以上;

③根据地质情况合理选取成孔速度;

④如地下水位变化大,应采取升高护筒、增大水头,或用虹吸管连接等措施;

⑤从钢筋笼的绑扎、吊插以及定位垫块设置等环节均予以充分注意;

连接等措施;

⑤从钢筋笼的绑扎、吊插以及定位垫块设置等环节均予以充分注意;

⑥如孔口发生坍塌,应先探明坍塌位置,将砂和粘土混合物回填到坍孔位置以上1~2m,如坍孔严重,应全部回填,等回填物沉积密实后再进行钻孔。
4.2 护筒冒水、漏浆

(1)原因分析:

①埋设护筒时周围填土不密实;

②起落钻头时碰动了护筒。

(2)控制措施:

①埋设护筒时,四周的土要分层夯实,发生冒水、漏浆时重新选用含水量适当的粘土填筑;

②起落钻头时要防止碰撞护筒;

③开始发现护筒冒水,可用粘土在四周填实加固, 如护筒严重下沉或位移,则应返工重埋。

4.3 缩孔

(1)原因分析:塑性土膨胀。

(2)控制措施:上下反复扫孔,以扩大孔径。

5.4 钢筋笼安装不符合设计要求

(1)原因分析:

①钢筋笼堆放、起吊、搬运没有严格执行规范要求,支垫数量不够或位置不当,造成笼体变形;

②钢筋笼安放入孔时不是垂直缓慢放下;

③清孔时孔底沉渣或泥浆没有清理干净,造成实际孔深与设计要求不符,钢筋笼放不到设计深度。

(2)控制措施:

①在制作过程中,每隔2.0m设置加劲箍一道,并在笼内每隔4m装一个临时十字形加劲架,在钢筋笼安放入孔后拆除;

②对已发生变形的钢筋笼,进行修复后再使用;

③钢筋笼应垂直缓慢放入孔内,防止碰撞孔壁,加强入孔后的固定措施;

④清孔时应把沉渣清理干净,保证实际有效孔深满足设计要求。

4.5 断桩

(1)原因分析:

①混凝土坍落度太小,骨料粒径太大,未及时提升导管或导管倾斜,使导管堵塞,形成桩身混凝土中断;

②混凝土供应跟不上,使混凝土浇注中断时间过长;

③提升导管时碰撞钢筋笼,使孔壁土体混入混凝土中;

④导管没扶正,接头法兰挂住钢筋笼;

⑤异常恶劣天气原因导致混凝土灌注被迫中断。

(2)控制措施:

①严格控制商品混凝土的质量,其塌落度及粗骨料粒径符合设计和规范要求;

②拔管时掌握导管埋深,避免导管脱离混凝土面;

③当导管堵塞,混凝土尚未初凝时,可吊起一节钢轨或其它重物在导管内冲击,把堵塞的混凝土冲开,使混凝土继续浇注;

④如果混凝土发生断桩,可用比原桩稍小的钻头,在原桩位钻孔,至断桩部位以下适当深度时,重新清孔,在断桩部位增加一节钢筋笼,其下部埋入新钻孔中,然后继续浇注混凝土;

⑤如果导管接头法兰挂住钢筋笼,钢筋笼埋入混凝土又不深,则可提起钢筋笼,转动导管,使导管与钢筋笼脱离;

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五、深基础设计与施工100问

湿作业成孔灌注桩
简介：湿作业成孔灌注桩是指采用泥浆或清水护壁排出土成孔的灌注桩。这种作业方法，对各种土层中的适应能力较强，在无地下水或有地下水的情况下都能施工。

关键字：湿作业，成孔，灌注桩

9．7 湿作业成孔灌注桩

　　湿作业成孔灌注桩是指采用泥浆或清水护壁排出土成孔的灌注桩。这种作业方法，对各种土层中的适应能力较强，在无地下水或有地下水的情况下都能施工。

　　桩的施工机具有潜水钻机、冲击锥、冲抓锥、回转式钻机等。不同施工机具成孔工艺虽有所不同，但施工中的质量问题大致一样。湿作业成子L灌注桩的桩长可达50m以上，校直径一般为∮400一1200mm，有的直径可达2500mm，桩的工作特性一般是摩阻力为主的摩擦端承桩。但也有以端阻力为主的端承摩擦桩，视工程地质条件而定。

　　9．7．1 坍孔

　　1．现象

　　在成孔过程中或成孔后，孔壁坍落，造成钢筋笼放不到底，桩底部有很厚的泥夹层。

　　2．原因分析

　　(1)泥浆密度不够，起不到可靠的护壁作用。

　　(2)孔内水头高度不够或孔内出现承压水、降低了静水压力。

　　(3)护筒埋置太浅，下端孔坍塌。

　　(4)在松散砂层中钻进时，进尺速度太快或停在一处空转时间太长，转速太快。

　　(5)冲击(抓)锥或掏渣筒倾倒，撞击孔壁。

　　(6)用爆破处理孔内孤石、探头石时，炸药量过大，造成很大振动。

　　(7)勘探孔较少，对地质与水文地质描述欠缺。

　　3．预防措施

　　(1) 在松散砂土或流砂中钻进时，应控制进尺，选用较大密度、粘度、胶体率的优质浆，

　　(2) 或投入粘土掺片、卵石，低锤冲击，使粘土膏、片、卵石挤入孔壁。

冲程1m左右，泥浆密度1．1～1．3；土层不好时，宜提高泥浆密度，必要时加入小片石和粘土块

冲程1～2m，加清水或稀泥浆

冲程1～3m，泥浆密度1．3～1．5，抛粘土块

砂卵石层

风化岩

坍孔回填重成孔

冲程1～3m，泥浆密度1．3～1．5

冲程1～4m，泥浆密度1．2～1．4

冲程lm，反复冲击，加粘土块及片石，密度1．3～1．5

　　(2)如地下水位变化过大，应采取升高护筒，增大水头，或用虹吸管连接等措施。

　　(3)严格控制冲程高度和炸药用量。

　　(4)复杂地质应加密探孔，详细描述地质与水文地质情况，以便预先制定出技术措施，施工中发现塌孔时，应停钻采取相应措施后再行钻进(如加大泥浆密度稳定孔壁，也可投入粘土、泥膏，使钻机空转不进尺进行固壁)。

　　4．治理方法

　　如发生孔口坍塌，应先探明坍塌位置，将砂和粘土(或砂砾和黄土)混合物回填到坍孔位置以上1～2m，如坍孔严重，应全部回填，等回填物沉积密实后再进行钻孔。

　　9．7．2 钻孔漏浆

　　1．现象

　　在成孔过程中或成孔后，泥浆向孔外漏失。

　　2．原因分析

　　(1)遇到透水性强或有地下水流动的土层。

　　(2)护筒埋设太浅，回填土不密实或护筒接缝不严密，会在护筒刃脚或接缝处漏浆。

　　(3)水头过高使孔壁渗浆。

　　3．防治措施

　　(1)加稠泥浆或倒入粘土，慢速转动，或在回填土内掺片、卵石，反复冲击，增强护壁。

　　(2)在有护筒防护范围内，接缝处可由潜水工用棉絮堵塞，封闭接缝，稳住水头。

　　(3)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。

　　(4)在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。
9．7．3 桩孔偏斜

　　1．现象

　　成孔后孔不直，出现较大垂直偏差。

　　2．原因分析

　　(1)钻孔中遇较大的孤石或探头石。

　　(2)在有倾斜度的软硬地层交界处、岩石倾斜处，或在粒径大小悬殊的卵石层中钻进，钻头所受的阻力不均。

　　(3)扩孔较大，钻头偏离方向。

　　(4)钻机底座安置不平或产生不均匀沉陷。

　　(5)钻杆弯曲，接头不直。

　　3．预防措施

　　(1) 安装钻机时要使转盘、底座水平，起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在同一轴线上，并经常检查校正。

　　(2) 由于主动钻杆较长，转动时上部摆动过大，必须在钻架上增添导向架，控制钻杆上的提引水龙头，使其沿导向架向下钻进。

　　(3)钻杆、接头应逐个检查，及时调整。发现主动钻杆弯曲，要用千斤顶及时调直或更换钻杆。

　　(4)在有倾斜的软、硬地层钻进时，应吊住钻杆控制进尺，低速钻进，或回填片、卵石，冲平后再钻进。

　　(5)钻孔机具及工艺的选择，应根据桩型、钻孔深度、土层情况、泥浆排放及处理条件综合确定。

　　(6)为了保证桩孔垂直度，钻机应设置相应的导向装置。

　　(7)钻进过程中，如发生斜孔、塌孔等现象时，应停钻，采取相应措施再行施工。

　　4．治理方法

　　(1)在偏斜处吊住钻头，上下反复扫孔，使孔校直。

　　(2)在偏斜处回填砂粘土，待沉积密实后再钻。

　　9．7．4 缩孔

　　1．现象

　　孔径小于设计孔径。

　　2．原因分析

　　(1)塑性土膨胀，造成缩孔。

　　(2)选用机具、工艺不合理。

　　3．防治方法

　　(1)采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。

　　(2)根据不同的土层，应选用相应的机具、工艺。

　　(3)成孔后立即验孔，安放钢筋笼，浇筑桩身混凝土。
9．7．5 梅花孔

　　1．现象

　　孔断面形状不规则，呈梅花形。

　　2．原因分析

　　(1)由于转向装置失灵，泥浆太稠，阻力大，冲击锥不能自由转动。

　　(2)冲程太小，冲击锥刚提起又落下，得不到足够的转动时间，变换不了冲击位置。

　　3．防治措施

　　(1)经常检查转向装置是否灵活。

　　(2)选用适当粘度和密度的泥浆，适时掏渣。

　　(3)用低冲程时，隔一段时间要更换高一些的冲程，使冲击锥有足够的转动时间。

　　9．7．6 钢筋笼放置与设计要求不符

　　1．现象

　　钢筋笼变形，保护层不够，深度、位置不符合要求。

　　2．原因分析

　　(1)堆放、起吊、运输没有严格执行规程，支垫数量不够或位置不当，造成变形。

　　(2)钢筋笼吊放入孔时不是垂直缓缓放下，而是斜插人孔内。

　　(3)清孔时孔底沉渣或泥浆没有清理干净，造成实际孔深与设计要求不符，钢筋笼放不到设计深度。

　　3．防治措施

　　(1)如钢筋笼过长，应分段制作，吊放钢筋笼入孔时再分段焊接。

　　(2)钢筋笼在运输和吊放过程中，每隔2．O～2．5m设置加强箍一道，并在钢筋笼内每隔3～4m装一个可拆卸的十字形临时加劲架，在钢筋笼吊放入孔后再拆除。

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五、深基础设计与施工100问

初探挤扩支盘灌注桩的探究和工程应用
摘要：挤扩支盘灌注桩及其用于支盘挤扩成形的液压设备是八十年代末期由张俊生先生发明的。1990年在国内取得发明专利权以后又分别在美国、欧洲、日本、加拿大和泰国取得或申请了专利。

摘要：地基基础桩基础灌注桩

一、概述

　　挤扩支盘桩是在原有等截面钻孔灌注桩的基础上发展而来的，其专用液压挤扩设备和现有桩基机械配套使用，产生了桩体、承力盘和分支。根据地质情况在适宜土层中挤扩成型承力盘及分支、承力盘直径较大，如桩身直径600mm的桩体，其承力盘直径可达1500—1600mm，如表1所示。

桩径 400 600 800 1000

直径 960 1600 2000 2500

桩径和承力盘直径关系表1

　　挤扩支盘灌桩从1992年开始在建筑工程中使用。十年来已在北京、天津、河北、河南、安徽、山东、江苏、黑龙江、湖北、广东、海南、福建等十多个省市的上百项工程中采用。在提高桩基承截力、减少沉降、增加桩基平安性、降低工程造价和缩短工期等方面都取得了显著效果。国家科委1998年4月组织专家论证后，已将挤扩支盘灌注桩技术纳入“重点国家级火炬计划项目”，建议在全国推广应用。1998年11月科技部、税务总局、对外贸易经济合作部、质量技术监督局、环保总局等单位将挤扩支盘灌注桩及设备纳入“国家重点新产品“。在此之前，天津市建委、北京市科委、黑友江省建委、江苏省建委、河南省建委、广州市建委等都下达了文件或以会议纪要的形式推广这项新技术。

　　挤扩支盘灌注桩的出现，对于解决灌注桩的许多技术缺欠，提高和改进灌注桩的承载性状有着重大的影响和改进，是一项重要的新技术成果。

　　挤扩支盘灌注桩技术在理论探究方面也做了大量工作。1992年北方交通大学唐业清教授主持完成了《挤扩多分支承力盘砼灌注桩受力机型及承载力性状的实验探究》、《挤扩支盘桩支护结构的试验探究》并做了18组不同盘距、不同盘数支盘桩的数据测定，总结出不同盘距或盘数对承载力的影响和承载力的计算公式，对挤扩支盘桩技术做为承载桩及支护桩的应用提供了重要的理论基础。1994年在中国水利水电科学探究院主持下，对挤扩支盘带来的土质挤密效果进行了72组试验，得出了不同土层下挤密效果和成型规律。1995年在天津大学顾晓鲁教授的指导下，在天津沿海软土地区做了挤扩支盘工程桩的应力传递规律的试验探究，并对该桩型的应用效果进行了分析探究，进一步丰富了沿海软土情况下的设计计算方法。1999年4月，和北京勘察设计探究院合作进行了10组挤扩支盘桩的抗试验。

　　目前，挤扩支盘灌注桩已编制了具体的设计规程、施工规程以及施工质量检测和验收评定标准，并由天津市建委下发了新技术认定证书。建设部于1997年5月和7月分别在《建筑施工手册》和《地基基础施工手册》中编入了“挤扩多分支承力盘砼灌注桩”的章节，内容包括挤扩支盘灌注桩的特征、适用范围、工艺工法、承载力计算、质量要求、工程实例和效果评价等。

　　电力规划设计总院于1998年4月下旬，在郑州召开的“电子岩土工程技术领导小组1998年年会暨多分支承力盘桩基经验交流会”上，已明确提出在电力行业的工程建设中推广应用挤扩支盘灌注桩，并建议将现有的挤扩支盘灌注桩技术标准修订后，作为电力行业的标准来执行。

　　总之，挤扩支盘灌注桩经过多年实践证实技术是可靠的，经济效益十分显著。而且设计、施工、检验、验收都已制定了规程，并取得地方政府和在关单位的认可。进一步加速推广这项新技术的条件已基本具备，应用前景十分广阔。

二、桩的功能机理

　　挤扩支盘灌注桩作为一种新型桩基，其功能机理可概括为以下几点。
　　１、灌注桩的特征

　　灌注桩按其成桩过程对桩侧土体的影响程度，可分为非挤土灌注桩（普通灌注桩）、部分挤土灌注桩（挤扩支盘桩）和挤土灌注桩（沉管灌注桩）等三大类。主要有以下特征摘要：

　　（1）除沉管灌注桩外，（2）各种灌注桩在施工过程中无大的噪声和振动。（3）可根据土层分布情况任意变化桩长，（4）可根据同（5）一建筑物的荷载分布和土层情况采用不同（6）桩径或桩型，（7）对于承受侧向荷载的桩可设计成有利于提高水平承载力的异型桩，（8）变截面桩。（9）可穿过各种软硬层，（10）将桩端置于坚实土层和嵌入基岩，（11）还可扩大桩底以充分发挥桩身强度和持力层的承载力。（12）桩身钢筋可根据荷载大小和性质及荷载沿深度的传递特征，（13）以及土层的变化配置，（14）配筋率远低于预制桩。

　　2、挤扩支、盘可充分利用承载土层

　　挤扩支盘灌注桩是采用普通钻机成孔、通过专用装置液压挤密成支或承力盘，属于部分挤土灌注桩。在所需挤扩支或盘的土层，支盘成型设备施加较大的油缸压力(10-28Mpa)，最大挤扩压力可达300T，对土强力挤密成分支或承力盘。因此不仅加大了桩侧、桩端承载面积(以直径600mm支盘桩为例，一个挤扩成1.6m承力盘的面积是桩身截面面积的7倍)，同时还对分支或承力盘上下的桩周土进行了挤密加固，提高了地基土的承载力和桩侧摩阻力。

　　1994年6月水电科学探究院有关《多分支承力盘成型装置支盘成型压密效果试验报告》的试验探究结论指出摘要：

　　(１)多分支承力盘成型挤密的效果是明显的，成型挤密的影响范围水平方向在距桩孔外边1.0米以内，垂直方向在0.5米以内，干密度的提高幅度量大可达15—20%左右。

　　(２)分支或盘成型挤密的功能，对支或盘下方土体的影响比对上方土体的影响要大。由于桩的承载力主要取决于支盘下部土的性质，因此该特征对提高桩的承载力是利的。

　　３、挤扩支盘灌注桩具有广泛的适用性
　　挤扩支盘桩不仅可以作为承载桩，也可作为支盘桩、抗拔桩和承受较大水平荷载的桩、复合地基等。非凡是对于水下难于成孔的砂砾土层，此种挤扩可形成理想的规则的扩大头，以及在挤扩过程对持力土层进行加固挤密。

　　４、挤扩支盘桩比普通灌注桩更优越

　　挤扩支盘灌注桩和普通灌注桩相比具有明显的优越性，由于挤扩支盘的有效功能。

　　５、挤扩支盘灌注桩的破坏形式

　　灌注桩的破坏形式可分二种情况摘要：第一为置于软弱土层中的摩擦桩或一般土层中的小直径桩，为桩尖刺入破坏模式。桩端阻力分担的荷载比例较小，Ｑ－Ｓ曲线呈徒降型。第二为大直径扩底桩。由于桩端有较大的支承面积，以基底土的压密变形为主，伴有少量的侧向挤出。支承于砾、砂、硬粘性土、粉土上的扩底桩，由于端阻破坏所需位移量过大，端阻所占比例较大，其中Ｑ－Ｓ曲线呈缓变形，极限承载力一般可取Ｓu=(3%-6%)D控制。

　　挤扩支盘灌注桩的破坏机理类似于大直径扩底桩基础，当桩顶受荷较小时，桩底承力盘下部土体被挤密，当荷载继续加大，承力盘底下土层被压密。由于施工时通过液压装置挤扩成孔，对桩底土压密，故盘底土承载力高于原状土，扩底盘的上部斜面由于桩体向下位移会出现临空面，如在适宜土层处设多个承力盘，则挤扩支盘桩的极限承载力会明显高于大直径桩基础，而且可以解决水下砂土不易形成扩大头的困难。

　　当有两个挤扩盘时，假如其间距大于最小临界间距，则各承力盘四周的土体，在成桩时被挤密加固，承力盘能提供较大的承载力，根据百余根挤扩支盘桩的静载荷检测报告数据分析，极限承载力中支承阻力即各承力盘分担荷载之和所占比例达50%—90%。

　　假如盘间距太近，则承力盘间的土体就可能被剪裂，甚至塌落到下面承力盘的临空面缝隙中，从而破坏了这一段桩土间的摩擦力。设计规程要求在计算桩侧摩阻力时，将桩长减少ah,其中a取值1.1～1.8之间(参见表4)，h为承力盘高度。

　　当设置两个以上承力盘时，合理的盘间距是设计多支盘桩的一个重要因素。因为盘间距太近，盘之间土层将会被剪坏，根据大量的室内模型实验成果以及大量工程桩的工程实践，总结出盘间距和土层的关系，在粘性土中承力盘最小临界间距小于砂性土中最小临界间距。

　　分支的破坏机理和承力盘的不同之处在于分支和土层的接触面比承力盘小，分支会产生剪切刺入破坏。其对承载力的贡献可按增加侧阻考虑。

　　６、桩侧摩阻力的分析

　　桩侧摩阻力及支承力的发挥和受荷状态下桩的位移有密切关系摘要：

　　(１)桩侧土阻力在受荷初期就发挥功能，桩顶位移主要由桩身弹性变形和桩土相对位移引起，上部桩身和土体发生相对位移，使桩侧摩阻力得以发挥，随荷载的增加侧摩阻力的发挥逐渐向下转移，在分支或盘处荷载传递重新分配，尽管在盘四周可能失去部分摩阻力，但是，盘可以起到类似端承的支承功能，所以最终承载力仍可大幅度提高，单桩竖向承载力是普通钻孔灌注桩的2倍—3倍。

　　(２)支、盘支承力的发挥一般滞后于侧摩阻力，由于有支或盘的存在使荷载传递更加复杂。在盘的设置位置新问题上，除考虑最小临界盘间距因素外，更要考虑各承力盘之间的协调变形新问题，即各承力盘压缩变形区内各土层的压缩模量Eai的新问题。

　　有时挤扩支盘灌注桩的Q－S曲线呈此外形，曲线前段和一般摩擦桩相同，随各承力盘逐渐发生功能，Q－S曲线的坡度变缓，可谓支盘桩越压越有劲。

　　７、桩的沉降变形是控制桩基承载能力的首要条件

　　挤扩支盘灌注桩的承载能力，既要考虑桩的承载能力因素，更应考虑桩的沉降因素，过大的沉降即使地基还没有发生塑性破坏，往往会导致上部结构的开裂和损坏。因此桩基承载力和桩的下沉变形是控制挤扩支盘桩承载能力的双重条件。尤其沉降变形更是首要条件。挤扩支盘灌注桩的破坏模式。应通过现场压桩试验，按桩许可的沉降量，选定桩的承载力，以便根据设计要求选择合理桩长、支盘数、支盘间距的挤扩盘的大小尺寸等。

三、桩基承载力

　　挤扩支盘灌注桩作为一种新型深基础，在适宜土层条件下可取代目前工程上使用最多的预制桩、钻孔灌注桩以及大直径桩墩基础。虽然挤扩支盘桩和大直径扩底桩变形均为渐近压密形，但由于挤扩支盘桩对分支和承力盘四周土体进行挤密加固，且可根据土层情况，选择较好土层挤扩成数个分支或承力盘，所以挤扩支盘桩的受力机理和承载力性状比普通钻孔桩要复杂。

　　根据室内模型试验的分析探究、大量现场静压试桩结果以及多项工程使用情况的，可用以下四种方法确定支盘桩的承载力摘要：

1、直接法摘要：

　　直接法主要有静载压桩试验和大应变试验法。采用现场静载荷试验确定单桩承载力标准值时，在同一条件下的试桩数量不宜小于总桩数的1%，且不应小于3根，工程总桩数在50根以内时不应小于2根，由于Q-S曲线为缓变形，极限承载力一般可取S=40-60mm对应的荷载，对于大直径桩可取S=(0.03～0.06)D所对应荷载值，也可取S=0.001D(D为承力盘直径-20cm)对应的荷载为容许承载力。这是首选的方法，尤其重要工程都应通过压桩试验确定其承载力。这样既可满足变形条件又可有效的确定其承载力标准值。

2、计算法

（１）标准贯入法

根据专家建议摘要：结合挤扩支盘桩的特征，可用标准贯入法进行承载力估算摘要：

式中Rk一单桩竖向载力标准值(KN)；
η2j, η3—土性系数按表2采用
qsi—桩身第I层土的侧阻力标准值(KPa)，按桩基规范选用

K2j,K3—分项系数按表3采用；

Nj,N—第J层土标贯平均值和底盘座位置上下各4d土层的标贯平均值；
Li—折减后桩周第I层土摩阻(M)，计算方法按表4采用；

u--主桩径周长（Ｍ）

Ap—底盘投影面积，按承力盘直径－１０cm计算；

Ａpbj—扣除桩身截面积的支盘投影面积(M2)；

n ----桩有效深度范围内土性系数；

m ----除底盘外的承力盘和十字分支个数。

支盘四周土性系数表2

土类 η2j η3

粘土、粉土 21-25 21

砂土 55 55

碎石、砾石 55 75

其它

分项系数K2j、K3系数表3

中间盘、上盘分项系数k 层盘分项系数k
1.4—1.8 2.5—3.5

L4计算方法表4

粘土、粉土砂土碎石、砾石其它

H-1.2h H-1.5∽1.8h H-1.8h H-1.1∽1.2h

式中摘要：Hi-土层厚度；h—承力盘高度

(2)阻力法摘要：

天津及软土地区单桩竖向极限承载力标准值可按以下经验公式估算摘要：

其中

Quk—单桩竖向极限承载力标准值（KN）摘要：

ai –第i层土侧阻力修正系数；

i— 第j个支盘阻力修正系数；

Qski—第i层土极限侧阻力标准值（KN），暂按普通灌注桩的0.6～0.9计算；

Qpkj—第J个建盘极限端阻力标准值（KN），暂按砼预制桩标准计算；

n—有效深度范围内土的层数；

m—承力盘和个数。

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土老帽

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2010-06-04

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