二、灌注桩施工
灌注桩是直接在桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋笼灌注混凝土而成。与预制桩相比，灌注桩能适应各种地层，无需接桩，桩长、直径可变化自如，减少了桩制作、吊运。但其成孔工艺复杂，现场施工操作好坏直接影响成桩质量，施工后需较长的养护期方可承受荷载。
灌注桩施工可分为钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、套管成孔灌注桩和爆扩成孔灌注桩等。
（一）钻孔灌注桩
钻孔灌注桩可分为干作业成孔灌注桩、湿作业成孔灌注桩。
1．干作业成孔灌注桩
干作业成孔灌注桩适用于地下水位以上的黏性土、粉土、填土、中等密实以上的砂土、风化岩层。此类土质勿需护壁可直接取土成孔，常用螺旋钻机干作业成孔。其施工程序包括：钻孔取土，清孔，吊放钢筋笼，浇筑混凝土。
(1)钻孔取土：
在施工准备工作完成后，按确定的成孔顺序，桩机就位。螺旋钻机通过动力旋转钻杆，使钻头的螺旋叶片旋转削土，土块沿螺旋叶片提升排出孔外，然后装卸到小型机动翻斗车(或手推车)中运离现场。当一节钻杆钻入地面后，可接第二节钻杆继续钻入，直至达到设计深度。操作时要求钻杆垂直，钻孔过程中如发现钻杆摇晃或难钻进时，可能是遇到石块等异物，应立即停机检查。全叶片螺旋钻机成孔直径一般为300～800mm，钻孔深度为8～25m。在钻进过程中，应随时清理孔口积土并及时检查桩位以及垂直度，遇到塌孔、缩孔等异常情况，应及时研究解决。
(2)清孔：
当钻孔到预定钻深后，必须将孔底虚土清理干净。钻机在原深处进行空转清土，然后停止转动，提起钻杆卸土。应注意在空转清土时不得加深钻进；提钻时不得回转钻杆。清孔后可用重锤或沉渣仪测定孔底虚土厚度，检查清孔质量。
(3)吊放钢筋笼：
清孔后吊放钢筋笼，吊放时要缓慢并保持竖直，防止放偏和刮土下落，放到预定深度时将钢筋笼上端妥善固定。在钢筋笼安放好后，应再次测定孔底虚土厚度，端承桩≤50mm，摩擦桩≤150mm。
(4)浇筑混凝土：
浇筑混凝土宜用机动小车或混凝土泵车，应防止压坏桩孔。混凝土坍落度一般为80～100mm，强度等级不小于C15，浇筑混凝土时应随浇随振，每次浇筑高度应小于1.5m，可用接长软轴的插入式振捣器配合钢钎捣实。
2．湿作业成孔灌注桩
湿作业成孔灌注桩即泥浆护壁成孔灌注桩。泥浆护壁成孔灌注桩适用于地下水位以下的黏性土、粉土、砂土、填土、碎(砾)石土及风化岩层；以及地质情况复杂，夹层多、风化不均、软硬变化较大的岩层。
在钻孔过程中采用泥浆保护孔壁及排渣，常用回旋钻机成孔。其施工程序包括：钻孔，造浆，排渣，清孔，吊放钢筋笼，浇筑混凝土。
(1)钻孔：回旋钻机是由动力装置带动钻机的回旋装置转动，并带动带有钻头的钻杆转动，由钻头切削土壤。在钻孔时，应在桩位处设护筒，以起定位、保护孔口、维持水头等作用。护筒可用钢板制作，内径应比钻头直径大100mm，埋入土中深度通常不宜小于1.0～1.5m。
护筒埋设应准确、稳定，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm。在护筒顶部应开设1～2个溢浆口。在钻孔期间，应保持护筒内的泥浆面高出地下水位1.0m以上，与地下水压平衡而保护孔壁稳定。
(2)造浆：
在黏土中钻孔时，可利用钻削下来的土与注入的清水混合成适合护壁的泥浆，称为自造泥浆；在砂土中钻孔时，应注入高黏性土(膨润土)和水拌和成的泥浆，称为制备泥浆。泥浆护壁效果的好坏直接影响成孔质量，在钻孔中，应经常测定泥浆性能。为保证泥浆达到一定的性能，还可加入加重剂、分散刑、增黏剂及堵漏剂等掺合剂。
(3)排渣：
钻孔时，在桩外设置沉淀池，通过循环泥浆携带土渣流入沉淀池而起到排渣作用。根据泥浆循环方式的不同，分为正循环和反循环两种工艺。正循环回旋钻机成孔的工艺如图2.7所示。泥浆或高压水由钻杆内部注入，并从钻杆底部喷出，携带钻下的土渣沿孔壁向上流动，携带土渣的泥浆流入沉淀池，经沉淀的泥浆再注入钻杆，由此进行正循环。正循环工艺施工费用较低，但泥浆上升速度慢，大粒径土渣易沉底，一般用于孔浅、孔径不大的桩。反循环回旋钻机成孔的工艺如图2.8所示。泥浆由钻杆与孔壁间的环状间隙流入钻孔，然后，由砂石泵或真空泵在钻杆内形成真空，使泥浆携带土渣由钻杆内腔吸出至地面而流入沉淀池，经沉淀的泥浆再流入钻孔，由此进行反循环。反循环工艺的泥浆上升的速度快，排放土渣的能力大，可用于孔深、孔径大的桩。
(4)清孔：
钻孔达到设计深度后，应进行清孔。以原土造浆的钻孔，清孔可用射水法，此时钻具只转不进，待孔底残余泥渣已磨成浆，排出泥浆比重降到1.1左右即认为清孔合格；注入制备泥浆的钻孔，可采用换浆法清孔，至换出泥浆的比重小于1.15时方为合格。清孔时采用泥浆循环方式仍可用正循环或反循环工艺，通常与成孔时泥浆循环方式相同。
(5)吊放钢筋笼：
施工要求同干作业成孔灌注桩一致。钢筋笼长度较大时可分段制作，两段之间用焊接连接。
图2.5正循环工艺图2.6反循环工艺
1—钻头；2—回转装置；3—钻杆；1—钻头；2—回转装置；3—钻杆；
4—旋转接头5—泥浆泵；6—沉淀池；4—旋转接头；5—砂石泵；
7—泥浆池；8—送浆管6—泥浆池；7—沉淀池；8—送浆管
(6)浇筑混凝土：
泥浆护壁成孔灌注桩常采用导管法水下浇筑混凝土。导管法是将密封连接的钢管作为水下混凝土的灌注通道，同时隔离泥浆，使其不与混凝土接触。在浇筑过程中，导管始终埋在灌入的混凝土拌和物内，导管内的混凝土在一定的落差压力作用下，压挤下部管口的混凝土在已浇的混凝土层内部流动、扩散，以完成混凝土的浇筑工作，形成连续密实的混凝土桩身。浇筑完的桩身混凝土应超过桩顶设计标高0.5m，保证在凿除表面浮浆层后，桩顶标高和桩顶的混凝土质量能满足设计要求。
泥浆护壁成孔灌注桩还可采用潜水钻机钻孔。潜水钻机是一种旋转式钻孔机械，其动力、变速机构和钻头连在一起，加以密封，因而可以下放至孔中地下水位以下进行切削土壤成孔。用正循环工艺排渣，其施工过程与回旋钻机成孔相似。
（三）人工挖孔灌注桩
人工挖孔灌注桩是指在桩位采用人工挖掘方法成孔，然后安放钢筋笼，灌注混凝土而灌注桩为干作业成孔，成孔方法简便，成孔直径大，单桩承载力高，成为桩基。人工挖孔施工时无振动、无噪音，施工设备简单，可同时开挖多根桩以节省工期，可直接观察土层变化情况，便于清孔和检查孔底及孔壁，可较清楚地确定持力层的承载力，施工质量可靠。但其劳动条件差，劳动力消耗大。为确保人工挖孔桩施工过程的安全，必须考虑土壁支护措施。可采用现浇混凝土护壁、做好排水并应防喷射混凝土护壁、钢套管护壁等。同时作好井下通风、照明工作。施工中止流砂等现象产生。
人工挖孔灌注桩的桩身直径除了能满足设计承载力的要求外，还应考虑施工操作的要求，故桩径不宜小于800mm，一般为800～2000mm，桩端可采用扩底或不扩底两种方法。
当采用现浇混凝土护壁时，人工挖孔灌注桩的构造如图2.7所示。
其施工工艺过程为：
测量放线、确定桩位→分段挖土(每段1m)→分段构筑护壁(绑扎钢筋、支模、浇筑混凝土、养护、拆模板)→重复分段挖土、构筑护壁至设计深度→孔底扩大头→清底验收→吊放钢筋笼→浇筑混凝土成桩。
图2.7人工挖孔灌注桩构造示意图
1—护壁；2—钢筋笼；3—桩端扩底
三、桩基检测与验收
1、预制桩质量要求及验收
(1)预制桩施工结束后，由于施工偏差、打桩时挤土对桩位移的影响等，应对桩位进行验收。
(2)钢筋混凝土预制桩在现场预制时，应对原材料、钢筋骨架、混凝土强度进行验收。采用工厂生产的成品桩时，要有产品合格证书，桩进场后应进行外观及尺寸检查。
(3)施工中应对桩体垂直度、沉桩情况、桩顶完整状况、接桩质量等进行检查，对电焊接桩，重要工程应做10%的焊缝探伤检查。
(4)施工结束后，应按建筑基桩检测技术规范(JGJ106—2003)要求，对桩的承载力及桩体质量进行检验。
(5)预制桩的静载荷试验根数应不少于总桩数的1%，且不少于3根；当总桩数少于50
根时，试验数应不少于2根；当施工区域地质条件单一，又有足够的实际经验时，可根据
实际情况由设计人员酌情而定。
(6)预制桩的桩体质量检验数量不应少于总桩数的10%，且不得少于10根。每个柱子承台下不得少于1根。
(7)对长桩或总锤击数超过500击的锤击桩，应符合桩体强度及28d龄期的两项条件才能锤击。
2.灌注桩质量要求及验收
(1)灌注桩桩顶标高至少要比设计标高高出0.5m。
(2)灌注桩的沉渣厚度：当以摩擦桩为主时，不得大于150mm；当以端承力为主时，不得大于50mm；套管成孔的灌注桩不得有沉渣。
(3)灌注桩每灌注50m应有一组试块，小于50m的桩应每根桩有一组试块。
(4)在灌注桩施工中，应对成孔、清孔、放置钢筋笼、灌注混凝土等进行全过程检查，人工挖孔桩尚应复验孔底持力层土(岩)性。嵌岩桩必须有桩端持力层的岩性报告。
(5)灌注桩应对原材料、钢筋骨架、混凝土强度进行验收。
(6)施工结束后，应按建筑基桩检测技术规范(JGJ106—2003)要求，对桩的承载力及桩体质量进行检验。
(7)对于地基基础设计等级为甲级或地质条件复杂，成桩质量可靠性低的灌注桩，应采用静载荷试验的方法进行检验，检验桩数不应少于总数的1%，且不应少于3根，当总桩数不少于50根时，检验桩数不应少于2根。
(8)对于地基基础设计等级为甲级或地质条件复杂，成桩质量可靠性低的灌注桩，桩身质量检验抽检数量不应少于总数的30%，且不应少于20根；其他桩基工程的抽检数量不应少于总数的20%，且不应少于10根；对地下水位以上且终孔后经过核验的灌注桩，检验数量不应少于总桩数的10%，且不得少于10根，每个柱子承台下不得少于1根。
3、桩基静载法检测
静载试验法检测的目的，是采用接近于桩的实际工作条件，通过静载加压，确定单桩的极限承载力，作为设计依据(试验桩)，或对工程桩的承载力进行抽样检验和评价。桩的静载试验有多种，如单桩竖向抗压静载试验、单桩竖向抗拔静载试验和单桩水平静载试验。单桩竖向抗压静载试验通过在桩顶加压静载，得出(竖向荷载-沉降)Q-S曲线、(沉降-时间对数)S-lgt等一系列关系曲线，综合评定其容许承载力。单桩竖向抗压静载试验一般采用油压千斤顶加载，千斤顶的加载反力装置可根据现场实际条件采取锚桩反力法、压重平台反力法。
1．锚桩反力法
锚桩反力装置由4根锚桩、主梁、次梁、油压千斤顶等组成，如图2.9所示。锚桩反力装置能提供的反力应不小于预估最大试验荷载的1.2～1.5倍。
图2.9锚桩反力装置
1-锚桩(4根)；2—次梁；3—主梁；4—实验桩；5—基准桩；6—千斤顶；7—百分表；8—基准梁
2．压重平台反力法
压重平台反力装置由支墩(或垫木)、钢横梁、钢锭(砂袋)、油压千斤顶等组成，如图2.10所示。压重量不得少于预估试桩破坏荷载的1.2倍，压重应在试验开始前一次加上，并均匀稳固地放置于平台上。
图2.10压重平台反力装置
1-支墩；2—钢锭(砂袋)；3—钢横梁；4—实验桩；5—基准桩；6—千斤顶；7—百分表
4、桩基动载法检测
静载试验可直观地反映桩的承载力和混凝土的浇筑质量，数据可靠。但试验装置复杂笨重，装、卸、操作费工费时，成本高，测试数量有限，并且易破坏桩基。动测法试验仪器轻便灵活，检测快速，不破坏桩基，相对也较准确，费用低，可节省静载试验锚桩、堆载、设备运输、吊装焊接等大量人力、物力。在桩基础检测时，可进行低应变动测法普查，再根据低应变动测法检测结果，采用高应变动测法或静载试验，对有缺陷的桩重点抽测。
1．低应变动测法
低应变动测法是采用手锤瞬时冲击桩头，激起振动，产生弹性应力波沿桩长向下传播，如果桩身某截面出现缩颈、断裂或夹层时，会产生回波反射，应力波到达桩尖后，又向上反射回桩顶，通过接收锤击初始信号及桩身、桩底反射信号，并经微机对波形进行分析，可以判定桩身混凝土强度及浇筑质量，包括缺陷性质、程度与位置，对桩身结构完整性进行检验。
根据低应变动测法测试，可将桩身完整性分为4个类别。
(1)I类桩：桩身完整。
(2)II类桩：桩身有轻微缺陷，不会影响桩身结构承载力的正常发挥。
(3)III类桩：桩身有明显缺陷，对桩身结构承载力有影响。
(4)IV类桩：桩身存在严重缺陷。
一般情况下，I、II类桩可以满足要求；IV类桩无法使用，必须进行工程处理；III类桩能否满足要求，由设计单位根据工程具体情况作出决定。
2．高应变动测法
高应变动测法是用重锤，通过不同的落距对桩顶施加瞬时锤击力，用动态应变仪测出桩顶锤击力，用百分表测出相应的桩顶贯入度，根据实测的锤击力和相应贯入度的关系曲线与同一桩的静荷载试验曲线之间的相似性，通过相关分析，求出桩的极限承载力。
进行高应变承载力检测时，锤的重量应大于预估单桩极限承载力的1.0%～1.5%，混凝土桩的桩径大于600mm或桩长大于30m时取高值。高应变检测用重锤应材质均匀、形状对称、锤底平整。高径(宽)比不得小于1，并采用铸铁或铸钢制作。
