城市橋梁工程常用的樁基礎(chǔ)通常可分為沉入樁基礎(chǔ)和灌注樁基礎(chǔ)，按成樁施工方法又可分為：沉入樁、鉆孔灌注樁、人工挖孔樁；本條文簡要介紹施工方法及其機(jī)械設(shè)備選擇要點(diǎn)。

一、沉入樁基礎(chǔ)

常用的沉入樁有鋼筋混凝土樁、預(yù)應(yīng)力混凝土樁和鋼管樁。

 

注：什么是沉入樁？

沉入樁，是靠樁錘的沖擊能量將預(yù)制樁打(壓)入土中，使土被壓擠密實(shí)，以達(dá)到加固地基的作用。沉入樁所用的基樁主要為預(yù)制的鋼筋混凝土樁和預(yù)應(yīng)力混凝土樁。沉入樁的施工方法主要有：錘擊沉樁、振動(dòng)沉樁、射水沉樁、靜力壓樁以及鉆孔埋置樁等。

 

（一）準(zhǔn)備工作

1．沉樁前應(yīng)掌握工程地質(zhì)鉆探資料、水文資料和打樁資料。

2．沉樁前必須處理地上（下）障礙物，平整場地，并應(yīng)滿足沉樁所需的地面承載力。

3．應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境狀況采取降噪聲措施；城區(qū)、居民區(qū)等人員密集的場所不應(yīng)進(jìn)行沉樁施工。

4．對(duì)地質(zhì)復(fù)雜的大橋、特大橋，為檢驗(yàn)樁的承載能力和確定沉樁工藝應(yīng)進(jìn)行試樁。

5．貫人度應(yīng)通過試樁或做沉樁試驗(yàn)后會(huì)同監(jiān)理及設(shè)計(jì)單位研究確定。

6．用于地下水有侵蝕性的地區(qū)或腐蝕性土層的鋼樁應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求做好防腐處理。

（二）施工技術(shù)要點(diǎn)

1．預(yù)制樁的接樁可采用焊接、法蘭連接或機(jī)械連接，接樁材料工藝應(yīng)符合規(guī)范要求。

2．沉樁時(shí)，樁帽或送樁帽與樁周圍間隙應(yīng)為5～lOmm;樁錘、樁帽或送樁帽應(yīng)和樁身在同一中心線上；樁身垂直度偏差不得超過0.5%。

3．沉樁順序：對(duì)于密集樁群，自中間向兩個(gè)方向或四周對(duì)稱施打；根據(jù)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)標(biāo)高，宜先深后淺；根據(jù)樁的規(guī)格，宜先大后小，先長后短。

錘擊過程應(yīng)采用重錘低擊。

4．施工中若錘擊有困難時(shí)，可在管內(nèi)助沉。

5．樁終止錘擊的控制應(yīng)以控制樁端設(shè)計(jì)標(biāo)高為主，貫人度為輔。

6．沉樁過程中應(yīng)加強(qiáng)鄰近建筑物、地下管線等的觀測、監(jiān)護(hù)。

 

注：什么是樁帽？

樁帽是為了防止打入樁樁頭被打壞而使用的一種施工設(shè)施，不屬于建筑結(jié)構(gòu)范圍。

在樁基施工時(shí)為了保護(hù)樁不被打壞安裝上樁帽主要起保護(hù)作用。樁帽一般的材料是采用抗沖擊強(qiáng)的鋼材制成。

 

注：什么是貫入度？

貫入度一般是指錘擊樁每10擊進(jìn)入的深 度mm,用(mm/10擊)表示,如在強(qiáng)風(fēng)化花崗巖中最后 貫入度(6.0噸的錘)一般為20～50(mm/10 擊).

 

注：什么是控制樁端設(shè)計(jì)標(biāo)高？

 

（三）沉樁方式及設(shè)備選擇

1．錘擊沉樁宜用于砂類土、黏性土。樁錘的選用應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、樁型、樁的密集程度、單樁豎向承載力及現(xiàn)有施工條件等因素確定。

2．振動(dòng)沉樁宜用于錘擊沉樁效果較差的密實(shí)的黏性土、礫石、風(fēng)化巖。

3．在密實(shí)的砂土、碎石土、砂礫的土層中用錘擊法、振動(dòng)沉樁法有困難時(shí)，可采用射水作為輔助手段進(jìn)行沉樁施工。在黏性土中應(yīng)慎用射水沉樁；在重要建筑物附近不宜采用射水沉樁。

4．靜力壓樁宜用于軟黏土(標(biāo)準(zhǔn)貫入度N<20)、淤泥質(zhì)土。

5．鉆孔埋樁宜用于黏土、砂土、碎石土，且河床覆土較厚的情況。

 

注：為什么射水沉樁慎用黏性土？

 粘土吸水產(chǎn)生塑性形變,極易產(chǎn)生塌孔現(xiàn)象

 

注：什么是靜力壓樁？

利用靜壓力將樁壓入土中，施工中雖然仍然存在擠土效應(yīng)，但沒有振動(dòng)和噪音，適用于軟弱土層和鄰近有怕振動(dòng)的建（構(gòu)）筑物的情況。

壓樁一般是分節(jié)壓入，逐段接長。為此，樁需分節(jié)預(yù)制。當(dāng)?shù)谝还?jié)樁壓入土中，其上端距地面2m左右時(shí)將第二節(jié)樁接上，繼續(xù)壓入。對(duì)每一根樁的壓入，各工序應(yīng)連續(xù)。

如初壓時(shí)樁身發(fā)生較大移位、傾斜；壓入過程中樁身突然下沉或傾斜；樁頂混凝土破壞或壓樁阻力劇變時(shí)，應(yīng)暫停壓樁，及時(shí)研究處理。

        注：什么是射水沉樁？

射水沉樁方法往往與錘擊（或振動(dòng)）法同時(shí)使用，具體選擇應(yīng)視土質(zhì)情況：在砂夾卵石層或堅(jiān)硬土層中，一般以射水為主，以錘擊或振動(dòng)為輔；在粉質(zhì)粘土或粘土中，為避免降低承載力，一般以錘擊或振動(dòng)為主，以射水為輔，并應(yīng)適當(dāng)控制射水時(shí)間和水量。下沉空心樁，一般用單管內(nèi)射水。當(dāng)下沉較深或土層較密實(shí)，可用錘擊或振動(dòng)，配合射水；下沉實(shí)心樁，將射水管對(duì)稱地裝在樁的兩側(cè)，并能沿著樁身上下自由移動(dòng)，以便在任何高度上射水沖土。必須注意，不論采取任何射水施工方法，在沉入最后階段1~1.5m至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，應(yīng)停止射水，用錘擊或振動(dòng)沉入至設(shè)計(jì)深度，以保證樁的承載力

1—送樁管；2—加強(qiáng)的圓鋼；3—彎管；4—膠管；5—樁管；

6—射水管；7—保險(xiǎn)鋼絲繩；8—導(dǎo)向環(huán)；9—擋砂板

 

注：什么是振動(dòng)沉樁？

振動(dòng)法是利用振動(dòng)錘沉樁，將樁與振動(dòng)錘連接在一起，振動(dòng)錘產(chǎn)生的振動(dòng)力通過樁身帶動(dòng)土體振動(dòng)，使土體的內(nèi)摩擦角減小、強(qiáng)度降低而將樁沉入土中。該方法在砂土中施工效率較高。

 

二、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)

（一）準(zhǔn)備工作

1．施工前應(yīng)掌握工程地質(zhì)資料、水文地質(zhì)資料，具備所用各種原材料及制品的質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告。

2．施工時(shí)應(yīng)按有關(guān)規(guī)定，制定安全生產(chǎn)、保護(hù)環(huán)境等措施。

3．灌注樁施工應(yīng)有齊全、有效的施工記錄。

（二）成孔方式與設(shè)備選擇

依據(jù)成樁方式可分為泥漿護(hù)壁成孔、干作業(yè)成孔、護(hù)筒（沉管）灌注樁及爆破成孔，施工機(jī)具類型及土質(zhì)適用條件可參考表1K412021。

成樁方式與適用條件    表IK412021

（三）泥漿護(hù)壁成孔

1．泥漿制備

(1)泥漿制備根據(jù)施工機(jī)械、工藝及穿越土層情況進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，宜選用高塑性黏土或膨潤土。

(2)泥漿護(hù)壁施工期間護(hù)筒內(nèi)的泥漿面應(yīng)高出地下水位1．0m以上，在清孔過程中應(yīng)不斷置換泥漿，直至灌注水下混凝土。

(3)灌注混凝土前，孔底500mm以內(nèi)的泥漿相對(duì)密度應(yīng)小于1.25；含砂率不得大于8%；黏度不得大于28s。

(4)現(xiàn)場應(yīng)設(shè)置泥漿池和泥漿收集設(shè)施，廢棄的泥漿、渣應(yīng)進(jìn)行處理，不得污染環(huán)境。

(注：

 注：護(hù)筒的作用：

   固定樁孔位置，保護(hù)孔口，防止地面水流入，增加孔內(nèi)水壓力，防止塌孔，成孔時(shí)引導(dǎo)鉆頭的方向。

 
 

 注：泥漿的作用

   在孔壁形成泥皮穩(wěn)定孔壁、懸浮鉆渣、潤滑鉆具 、正循環(huán)排渣。在開鉆的同時(shí)就要制備泥漿，鉆孔的時(shí)候是正循環(huán)，泥漿是從鉆桿里面進(jìn)入鉆孔，然后將孔內(nèi)泥沙一起和泥漿一起泛上來，從護(hù)筒的泥漿孔流入泥漿池，然后經(jīng)沉淀后再從鉆桿進(jìn)入鉆孔循環(huán)。泥漿的作用是在鉆孔的時(shí)候在孔壁上形成一層泥漿膜，對(duì)孔壁進(jìn)行保護(hù)，防止孔壁坍塌。

)

2．正、反循環(huán)鉆孔

　　（1）泥漿護(hù)壁成孔時(shí)根據(jù)泥漿補(bǔ)給情況控制鉆進(jìn)速度；保持鉆機(jī)穩(wěn)定。

　　（2）鉆進(jìn)過程中如發(fā)生斜孔、塌孔和護(hù)筒周圍冒漿、失穩(wěn)等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)先停鉆，待采取相應(yīng)措施后再進(jìn)行鉆進(jìn)。

　　（3）鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度，灌注混凝土之前，孔底沉渣厚度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)未要求時(shí)端承型樁的沉渣厚度不應(yīng)大于100 mm；摩擦型樁的沉渣厚度不應(yīng)大于300 mm。

 

 

注：正循環(huán)鉆孔

正循環(huán)是用泥漿泵將泥漿以一定壓力通過空心鉆桿頂部，從鉆桿底部噴出，底部的鉆錐在旋轉(zhuǎn)時(shí)將土壤攪松成為鉆渣，被泥漿懸浮，隨泥漿上升而溢出流至孔外的泥漿槽，經(jīng)過沉淀池中沉淀凈化，再循環(huán)使用。

特點(diǎn)：

排渣能力比較弱, 鉆進(jìn)速度較慢,鉆具的磨損也比較大，但工藝比較簡單,容易操作,正循環(huán)鉆機(jī)的價(jià)格也比較便宜。

 

注：反循環(huán)鉆孔

反循環(huán)鉆機(jī)的泥漿的循環(huán)方式則正好相反，泥漿由孔外流入孔內(nèi)，由真空泵或其他方法（如空氣吸泥機(jī)等）將鉆渣通過鉆桿中心從鉆桿頂部吸出，或?qū)⑽鼭{泵隨同鉆錐一同鉆進(jìn)，從孔底將鉆渣吸出孔外。

特點(diǎn)：反循環(huán)鉆機(jī)排渣能力比較強(qiáng),但工藝比較復(fù)雜,操作不當(dāng)容易引起塌孔埋鉆,而且反循環(huán)鉆機(jī)價(jià)格比較高

 

　　3．沖擊鉆成孔

　　（1）沖擊鉆開孔時(shí)，應(yīng)低錘密擊，反復(fù)沖擊造壁，保持孔內(nèi)泥漿面穩(wěn)定。

　　（2）應(yīng)采取有效的技術(shù)措施防止擾動(dòng)孔壁、塌孔、擴(kuò)孔、卡鉆和掉鉆及泥漿流失等事故。

　　（3）每鉆進(jìn)4～5m應(yīng)驗(yàn)孔一次，在更換鉆頭前或容易縮孔處，均應(yīng)驗(yàn)孔并應(yīng)做記錄。

　　（4）排渣過程中應(yīng)及時(shí)補(bǔ)給泥漿。

　　（5）沖孔中遇到斜孔、梅花孔、塌孔等情況時(shí)，應(yīng)采取措施后方可繼續(xù)施工。

　　（6）穩(wěn)定性差的孔壁應(yīng)采用泥漿循環(huán)或抽渣筒排渣，清孔后灌注混凝土之前的泥漿指標(biāo)符合要求。

 

注：沖擊鉆機(jī)通過機(jī)架、卷揚(yáng)機(jī)把帶刃的重鉆頭(沖擊錘)提高到一定高度，靠自由下落的沖擊力切削破碎巖層或沖擊土層成孔

 

　　4．旋挖成孔

　　（1）旋挖鉆成孔灌注樁應(yīng)根據(jù)不同的地層情況及地下水位埋深，采用不同的成孔工藝。

　　（2）泥漿制備的能力應(yīng)大于鉆孔時(shí)的泥漿需求量，每臺(tái)套鉆機(jī)的泥漿儲(chǔ)備量不少于單樁體積。

　　（3）成孔前和每次提出鉆斗時(shí)，應(yīng)檢查鉆斗和鉆桿連接銷子、鉆斗門連接銷子以及鋼絲繩的狀況，并應(yīng)清除鉆斗上的渣土。

　　（4）旋挖鉆機(jī)成孔應(yīng)采用跳挖方式，并根據(jù)鉆進(jìn)速度同步補(bǔ)充泥漿，保持所需的泥漿面高度不變。

　　（5）孔底沉渣厚度控制指標(biāo)符合要求。

注：什么是跳挖？

       考慮距離太近有可能造成串孔和塌孔

 

　　（四）干作業(yè)成孔

　　1．長螺旋鉆孔

　　（1）鉆機(jī)定位后，應(yīng)進(jìn)行復(fù)檢，鉆頭與樁位點(diǎn)偏差不得大于20mm，開孔時(shí)下鉆速度應(yīng)緩慢；鉆進(jìn)過程中，不宜反轉(zhuǎn)或提升鉆桿。

　　（2）在鉆進(jìn)過程中遇到卡鉆、鉆機(jī)搖晃、偏斜或發(fā)生異常聲響時(shí)，應(yīng)立即停鉆，查明原因，采取相應(yīng)措施后方可繼續(xù)作業(yè)。

　　（3）鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)先泵人混凝土并停頓10～20s，再緩慢提升鉆桿。提鉆速度應(yīng)根據(jù)土層情況確定，并保證管內(nèi)有一定高度的混凝土。

　　（4）混凝土壓灌結(jié)束后，應(yīng)立即將鋼筋籠插至設(shè)計(jì)深度，并及時(shí)清除鉆桿及泵（軟）管內(nèi)殘留混凝土。

 

　　2．鉆孔擴(kuò)底

　　（1）鉆桿應(yīng)保持垂直穩(wěn)固，位置準(zhǔn)確，防止因鉆桿晃動(dòng)引起擴(kuò)大孔徑。

　　（2）鉆孔擴(kuò)底樁施工擴(kuò)底孔部分虛土厚度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

　　（3）灌注混凝土?xí)r，第一次應(yīng)灌到擴(kuò)底部位的頂面，隨即振搗密實(shí)；灌注樁頂以下5m范圍內(nèi)混凝土?xí)r，應(yīng)隨灌注隨振動(dòng)，每次灌注高度不大于1．5m。

　　3．人工挖孔

　　（1）人工挖孔樁必須在保證施工安全前提下選用。

　　（2）挖孔樁截面一般為圓形，也有方形樁；孔徑1200～2000mm，最大可達(dá)3500mm；挖孔深度不宜超過25m。

　　（3）采用混凝土或鋼筋混凝土支護(hù)孔壁技術(shù)，護(hù)壁的厚度、拉接鋼筋、配筋、混凝土強(qiáng)度等級(jí)均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；井圈中心線與設(shè)計(jì)軸線的偏差不得大于20mm；上下節(jié)護(hù)壁混凝土的搭接長度不得小于50mm；每節(jié)護(hù)壁必須保證振搗密實(shí)，并應(yīng)當(dāng)日施工完畢；應(yīng)根據(jù)土層滲水情況使用速凝劑；模板拆除應(yīng)在混凝土強(qiáng)度大于2.5MPa后進(jìn)行。 

　　（4）挖孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，應(yīng)進(jìn)行孔底處理。必須做到孔底表面無松渣、泥、沉淀土。

　　（五）鋼筋籠與灌注混凝土施工要點(diǎn)

　　1．鋼筋籠加工應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。鋼筋籠制作、運(yùn)輸和吊裝過程中應(yīng)采取適當(dāng)?shù)募庸檀胧乐棺冃巍?/p>

　　2．吊放鋼筋籠入孔時(shí)，不得碰撞孔壁，就位后應(yīng)采取加固措施固定鋼筋籠的位置。

　　3．沉管灌注樁內(nèi)徑應(yīng)比套管內(nèi)徑小60～80mm，用導(dǎo)管灌注水下混凝土的樁應(yīng)比導(dǎo)管連接處的外徑大100mm以上。

　　4．灌注樁采用的水下灌注混凝土宜采用預(yù)拌混凝土，其骨料粒徑不宜大40mm。

　　5．灌注樁各工序應(yīng)連續(xù)施工，鋼筋籠放入泥漿后4h內(nèi)必須澆筑混凝土。

　　6．樁頂混凝土澆筑完成后應(yīng)高出設(shè)計(jì)標(biāo)高0． 5～1m，確保樁頭浮漿層鑿除后樁基面混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

　　7．當(dāng)氣溫低于O℃以下時(shí)，澆筑混凝土應(yīng)采取保溫措施，澆筑時(shí)混凝土的溫度不得低于5℃。當(dāng)氣溫高于30℃時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況對(duì)混凝土采取緩凝措施。

　　8．灌注樁的實(shí)際澆筑混凝土量不得小于計(jì)算體積；套管成孔的灌注樁任何一段平均直徑與設(shè)計(jì)直徑的比值不得小于1.0。

　　9．場地為淺水時(shí)宜采用筑島法施工，筑島面積應(yīng)按鉆孔方法、機(jī)具大小而定。島的高度應(yīng)高出最高施工水位0.5～1.0m。

　　10．場地為深水或淤泥層較厚時(shí)，可采用固定式平臺(tái)或浮式平臺(tái)。平臺(tái)須穩(wěn)固牢靠，能承受施工時(shí)的靜載和動(dòng)載；并考慮施工機(jī)械進(jìn)出安全。

　　（六）水下混凝土灌注

　　1．樁孔檢驗(yàn)合格，吊裝鋼筋籠完畢后，安置導(dǎo)管澆筑混凝土。

　　2．混凝土配合比應(yīng)通過試驗(yàn)確定，須具備良好的和易性，坍落度宜為180～220mm。

　　3．導(dǎo)管應(yīng)符合下列要求：

　　（1）導(dǎo)管內(nèi)壁應(yīng)光滑圓順，直徑宜為20～30cm，節(jié)長宜為2m。

　　（2）導(dǎo)管不得漏水，使用前應(yīng)試拼、試壓，試壓的壓力宜為孔底靜水壓力的1．5倍。

　　（3）導(dǎo)管軸線偏差不宜超過孔深的0．5%，且不宜大于10cm。

　　（4）導(dǎo)管采用法蘭盤接頭宜加錐形活套；采用螺旋絲扣型接頭時(shí)必須有防止松脫裝置。

　　4．使用的隔水球應(yīng)有良好的隔水性能，并應(yīng)保證順利排出。

　　5．開始灌注混凝土?xí)r，導(dǎo)管底部至孔底的距離宜為300～500mm；導(dǎo)管一次埋入混凝土灌注面以下不應(yīng)少于0． 8m；導(dǎo)管埋人混凝土深度宜為2～6m。

　　6．灌注水下混凝土必須連續(xù)施工，并應(yīng)控制提拔導(dǎo)管速度，嚴(yán)禁將導(dǎo)管提出混凝土灌注面。灌注過程中的故障應(yīng)記錄備案。

 

 注：澆注水下混凝土不能將混凝土直接傾倒于水中。因?yàn)楫?dāng)混凝土直接與水接觸穿過水層時(shí)，骨料和水泥很快將產(chǎn)生分離，骨料很快沉入水底，而水泥在較長時(shí)間內(nèi)呼吁懸浮狀態(tài)，當(dāng)其下沉?xí)r，已凝結(jié)硬化。因此水下混凝土的澆注，必須在與周圍環(huán)境水隔離的條件下進(jìn)行。水下混凝土澆筑的方法很多。最常用的是導(dǎo)管法。