一、桩基地分类及施工原则
1、按承载性桩分类
①摩擦型桩：
摩擦桩：在极限状态下，桩顶的竖向荷载主要由桩侧阻力承受，桩端阻力可忽略。
端承摩擦桩：在极限状态下，桩顶的竖向荷载仍以桩侧阻力为主，但桩端阻力也起一定作用。
②端承型桩：
端承桩：在极限状态下，桩顶的竖向荷载完全由桩端阻力承受，桩侧阻力可忽略。
摩擦端承桩：在极限状态下，桩端阻力是主要承受荷载的部分，同时桩侧阻力也发挥一定作用。
2、按成桩方法分类
①非挤土桩：包括干作业法钻（挖）孔灌注桩、泥浆护壁法钻（挖）孔灌注桩和套管护壁法钻（挖）孔灌注桩。
②部分挤土桩：如冲孔灌注桩、钻孔挤扩灌注桩，以及打入（静压）式敞口钢管桩、敞口预应力混凝土空心桩和H型钢桩。
③挤土桩：包括打入（静压）预制桩、闭口预应力混凝土空心桩和闭口钢管桩。
3、按使用功能分类
抗拔桩、支护桩、承压桩等。
4、施工原则
选择成桩工艺时，需综合考虑建筑结构类型、荷载性质、桩的使用功能、穿越土层、桩端持力层等多方面因素，遵循安全使用、经济合理的原则。
二、钻孔灌注桩常用机械设备
钻孔灌注桩施工中常用的机械设备有旋挖钻机、冲击钻机、回旋钻机等。此外，汽车吊、泥浆泵、挖掘机、电焊机等也是不可或缺的辅助设备。其中，旋挖钻机因其装机功率大、输出扭矩大等特点，在建筑基础工程中应用广泛，可满足桥梁建设、高层建筑地基础等工程的施工需求。目前，我国市场上主流的旋挖钻机产品多来自德国和意大利，占据着主导地位。
国内生产旋挖钻机的知名厂家包括徐工机械、山河智能、三一重工以及中联重科等。接下来，我们将探讨两种常用的冲击钻机：
首先是冲抓锥，这种钻机利用钻具的重量来冲击地层。其下端装有可张合的尖角形抓瓣，在向下运动时张开切入岩层，然后通过钢丝绳提升钻具，抓瓣在闭合时将岩屑抓入锥体，提出井口卸出。这种钻机的钻井深度通常在40～50米之间，最深可达100～150米。
另一种是钢丝绳冲击式钻机，它由桅杆、提升滑轮、钢丝绳、冲击机构、钻具和电动机等组成。在作业时，电动机驱动冲击机构，带动钢丝绳使钻具上下往复运动。向下运动时，钻头依靠自身重量切入并破碎岩层；向上运动则靠钢丝绳牵引。这种钻机的冲击频率通常在30～60次/分之间。
此外，回旋钻机也是常用的设备之一。其中，循环泥浆洗井转盘式钻机由塔架、卷扬机、转盘、钻具、泥浆泵等组成。在作业时，转盘通过传动装置驱动，钻头旋转破碎岩层。泥浆在沉淀后循环使用，排出岩屑和卵石的能力较强，适用于土层、砂层和卵石直径小于钻杆内径的松散地层。而压气洗井转盘式钻机则用空气压缩机代替泥浆泵，用压缩空气代替泥浆洗井，适用于井深较大和缺水的地区以及寒带冻土层。
正循环钻机的工作原理是：通过电动机驱动转盘，进而带动钻杆和钻头进行旋转钻孔。同时，启动泥浆泵对泥浆池中的泥浆施加压力，使其经过胶管、提水龙头、空心钻杆，最终从钻头下部两侧喷出。这样，泥浆就能冲刷孔底，并将与泥浆混合的钻渣沿着孔壁上升，经孔口排出并流入循环池。当钻渣沉积后，较干净的泥浆会再次流回泥浆池，从而形成一个完整的工作循环。
而反循环钻机的工作原理则略有不同：其泥浆循环方向与正循环相反。夹带杂渣的泥浆会经过钻头、空心钻杆、提水笼头和胶管，进入泥浆泵，再从泵的闸阀排出并流入泥浆池。随后，经过沉淀的泥浆会再次流向孔井内。
此外，施工中还会用到汽车吊、泥浆泵等设备，以及挖掘机、电焊机、对焊机等其他设备。接下来，我们将深入探讨钻孔灌注桩的施工工艺。
（1）护筒的制作与埋设
护筒通常由钢板卷制而成，其厚度根据孔径大小而定，一般采用4～8mm的钢板。护筒的内径应稍大于桩径，对于旋挖钻机，这一差距应控制在200mm以上，而对于冲击钻机，则应控制在400mm以上。护筒的上部应开设1～2个溢流孔，以利于泥浆的循环与排出。
（2）护筒的埋置深度与位置
护筒的埋置深度依据土质而定。在黏性土中，埋置深度不宜小于1m；而在砂土中，则不宜小于1.5m。同时，护筒的高度还需满足孔内泥浆面高度的要求。对于淤泥等软弱土层，应增加护筒的埋深。护筒顶面应高出地面500mm，并宜高出施工水位和地下水位2000mm以上，以确保施工安全。
（3）护筒的埋设方法与要求
在旱地或筑岛处，护筒可采用挖坑埋设法，确保护筒底部和四周回填黏性土并分层夯实。而在水域中设置护筒时，需严格注意平面位置和竖向倾斜，可采用压重、振动、锤击等方法沉入护筒，并辅以护筒内取土的技巧。
（4）护壁泥浆的调制与使用
护壁泥浆一般由水、黏土（或膨润土）和添加剂按一定比例配制而成。其配置需根据钻孔的工程地质情况、孔位、钻机性能及循环方式等因素综合考虑。调制好的泥浆可通过机械在泥浆池或钻孔中搅拌均匀后使用。
（5）钻孔施工前的准备与要求
在钻孔前，需根据工程地质资料和设计资料选用适当的钻机种类和型号，并配备适用的钻头及调配合适的泥浆。钻机就位前应做好各项准备工作并调整好施工机械。就位时需保证钻具中心与护筒中心重合，偏差控制在20mm以内。钻机就位后应保持稳固并采取措施固定以防止在钻进过程中产生位移和摇晃。
4）钻孔作业应持续进行，并详细记录施工过程。交接班时，必须说明钻进情况和下一班的注意事项。应定期检测和试验钻孔泥浆，确保其质量符合要求。同时，需密切关注土层变化，并在土层变化处捞取渣样，记录并核对地质剖面图。
5）开钻初期，应在护筒下一定范围内慢速钻进，待导向部位或钻头完全进入土层后，方可加速。
6）钻孔过程中，应保持孔内规定的水位和泥浆的相对密度及黏度。若出现故障或需排渣，应立即停止钻孔，并采取相应措施。
（2）回转钻机成孔
1）回转钻机适用于各种直径和土层的钻孔桩。成孔时，需控制钻进速度，采用减压钻进，并根据土层变化调整泥浆参数。
2）在黏土和砂性土中成孔时，宜选用疏齿钻头，并根据土层软硬调整翼板角度和刀头数量。若在卵石和砾石层中成孔，则应选用平底楔齿滚刀钻头；在硬岩中成孔时，则选用平底球齿滚刀钻头。
3）桩深在30m以内的可采用正循环成孔，30～50m的桩宜采用砂石泵反循环成孔，50m以上的桩则采用气举反循环成孔。
4）对于倾斜角度大或孔深超过50m的桩，应在钻头和钻杆上加装导向装置，确保成孔垂直度。
5）在淤泥和砂性土中钻进时，应适当增加泥浆的相对密度；在卵石、砾石中钻进时，需加大泥浆相对密度以提高携渣能力；在密实的黏土中则可用清水钻进。
6）在卵石、砾石及岩层中成孔时，应增加钻具重量即配重。
（3）冲击钻机成孔
1）开孔时应低锤密击。若表土为淤泥、细砂等软弱土层，可加黏土块夹小石片反复冲击造壁。
2）在护筒刃脚以下2m以内成孔时，采用小冲程约1m左右，并提高泥浆相对密度。若遇到软弱层，可加入黏土块夹小石片。
3）在砂性土和砂层中成孔时，应采用中冲程2～3m左右并保持泥浆相对密度在1.2～1.4范围内。若需进一步携渣，可向孔中投入黏土。
4）在密实的黏土层中钻孔时，应采用小冲程，约为1至2米，并注入清水和稀泥浆。为防止粘钻，可以投入碎石或砖块。
5）在砂卵石层中钻孔，应选择中高冲程，大约2至4米，同时保持泥浆的相对密度在1.2至1.3之间。必要时，可以向孔内加入黏土。
6）遇到软弱土层或塌孔需要回填重钻时，应使用小冲程，大约1米左右，并反复冲击，加入黏土块夹小石片，泥浆相对密度控制在1.3至1.5范围内。
7）若遇到孤石，可以采取预爆或高低冲程交替冲击的方法，将其击碎并挤入孔壁。
（4）钻进过程中的注意事项
1）在钻进时，务必注意钻具与钻头连接的牢固性，以及钢丝绳的磨损情况。一旦发现异常，应立即停工处理。
2）对于大直径桩孔，成孔过程可分级进行，通常第一级成孔直径为设计桩径的0.6至0.8倍。
3）在钻进过程中出现钻杆跳动、机架晃动或钻不进尺等异常情况时，必须立即停车检查并排除故障。同时，应检查钻杆和钻头是否符合要求，如不符合应及时更换。
4）钻孔完成后，应立即进行混凝土浇筑，或及时盖好孔口，以防人员在盖板上行走或过车。同时，应及时清理虚土，提钻前需将孔口积土清理干净。
5）在整个钻进成孔过程中，应密切关注土层变化，适时调整泥浆性能并采用合理的进尺方法，以确保不发生塌孔或缩颈现象。
（6）清孔
1）清孔工作分为两次进行。第一次清孔在钻孔深度达到设计要求后进行，主要检查孔深、孔径和孔的垂直度等是否符合要求。第二次清孔则在钢筋骨架和导管安放完毕后、混凝土浇筑之前进行。
2）第一次清孔可采用换浆、抽浆、吸泥法或掏渣等方法进行，具体方法根据设计要求选择。第二次清孔则根据孔径、孔深和设计要求，采用正循环、泵吸反循环或气举反循环等方法进行。
3）第二次清孔后的沉渣厚度和泥浆性能指标必须满足设计要求。一般来说，沉渣厚度应满足以下要求：摩擦桩≤300mm，端承桩≤50mm，摩擦端承或端承摩擦桩≤100mm。同时，泥浆性能指标在浇注混凝土前也需达到一定标准：孔底500mm以内的相对密度≤1.25，黏度≤28s，含砂率≤8％。
（4）在清孔排渣的过程中，无论采用何种方法，都必须确保孔内水头稳定，以防止塌孔现象的发生。
7、钢筋骨架的制作与安装
（1）钢筋骨架的制造应严格遵循设计与规范的要求。
（2）对于长桩骨架，建议分段制作，分段长度需根据吊装条件及总长度进行合理计算，同时要保证在移动和起吊过程中骨架不变形，且相邻两段骨架的接头需按照规范要求错开。
（3）在骨架外侧应设置控制保护层厚度的垫块，这些垫块可以是与桩身混凝土等强度的混凝土块，或用钢筋焊在竖向主筋上。垫块之间的间距，在竖向上应为2米，横向圆周上不得少于4处，并需均匀布置。此外，骨架顶端应设有吊环，以方便吊装。
（4）制作完成的大直径钢筋骨架，内部应加强箍上设置十字撑或三角撑，以确保骨架在存放、移动和吊装过程中不会发生变形。
（5）骨架入孔通常使用吊车进行，若小直径桩无吊车时，也可采用钻机钻架或灌注塔架等设备。在起吊过程中应采取措施确保骨架的形状不受损。
（6）搬运和吊装钢筋骨架时，需防止其变形，并确保安放时对准孔位，避免与孔壁发生碰撞。骨架就位后应立即固定，确保在后续的安放导管、清孔及灌注混凝土过程中不会发生位移。
8、混凝土灌注
（1）水下混凝土灌注时，混凝土的拌和物供应能力必须满足桩孔在规定时间内完成灌注的要求；同时，混凝土灌注时间不得超过首批混凝土的初凝时间。
（2）混凝土运输宜选用混凝土泵或混凝土搅拌运输车。若运距小于200米，也可采用机动翻斗车或其他严密、不漏浆、不吸水且便于装卸的工具进行运输，以确保混凝土不离析，并具有良好的和易性和流动性。
（3）水下混凝土灌注通常采用钢制导管回顶法进行施工。导管的内径应根据桩径大小来选定，范围在200～250mm之间，壁厚则不低于3mm。制作时，直径偏差应控制在2mm以内。导管接口处需采用丝扣或法兰连接，并加装垫密封圈或橡胶垫，以确保连接的紧密性。在使用前，导管必须经过水密承压和接头抗拉试验，试水压力通常设定为0.6～1.0 MPa，从而验证其密封性能。
在安放导管前，需要仔细计算孔深和导管的总长度。一般来说，第一节导管的长度约为4～6m，而标准节则为2～3m。此外，还可以在上部加入2～3根短节，长度为0.5～1.0m，以便于调节总长度。导管安放时，应确保其位置居中，以避免与钢筋骨架发生碰撞。
（4）水下混凝土灌注的技术要点包括：
1）在开始灌注前，可采用预制混凝土塞、木塞或充气球胆作为漏斗下的封水塞。
2）混凝土运至灌注地点后，需检查其均匀性和坍落度，如不符合要求则进行第二次拌合，但若二次拌和后仍不符合要求则不得使用。
3）在第二次清孔并检查合格后，应立即进行水下混凝土灌注，时间间隔不宜超过30分钟。
4）首批混凝土灌注后，必须连续进行，严禁中途停止。
5）灌注过程中应频繁探测井孔内混凝土面的位置，及时调整导管埋深，控制在2～6m范围内。同时，需专人测量导管埋深及管内外混凝土面的高差，并详细记录水下混凝土灌注情况。
6）观测孔内泥浆返出情况和导管内混凝土下落声音是重要的灌注监控措施，如有异常必须迅速采取相应处理措施。
7）为防止混凝土凝固和加快灌注速度，建议在灌注过程中使导管在一定范围内上下窜动。
8）当混凝土顶面距钢筋骨架底部约1m时，应降低灌注速度；当混凝土拌和物上升到骨架底口4m以上时，提升导管使其底口高于骨架底部2m以上，然后恢复正常灌注速度，以防止钢筋骨架上浮。
9）桩顶的灌注标高应略高于设计要求，通常超出0.5～1.0m，以确保桩头混凝土的强度足够。在接桩之前，必须凿除多余的部分，并确保桩头无松散层。
10）当灌注即将完成时，应仔细核对混凝土的灌入量，从而验证所测得的混凝土灌注高度是否准确无误。
