12.1.2 沉入桩基础施工
打入桩又叫沉入桩，是靠桩锤的冲击能量将预制桩打（压）入土中，使土被压挤密实，以达到加固地基的作用。沉入桩所用的基桩主要为预制钢筋混凝土桩和预应力混凝土桩。沉入桩的施工方法主要包括锤击沉桩、振动沉桩、射水沉桩、静力压桩以及钻孔埋置桩等。
其特点如下：
①桩身质量易于控制，质量可靠；
②沉入施工工序简单，工效高，能保证质量；
③易于水上施工；
④多数情况下施工噪声和振动的公害大，污染环境；
⑤受到运输和起吊等设备条件限制，单节长度有限。
1.沉入桩的预制
预制桩是在工厂或施工现场制成的各种材料、各种形式的桩（如木桩、混凝土方桩、预应力混凝土管桩、钢桩等），用沉桩设备将桩打入、压入或振入土中。建筑施工领域采用较多的预制桩主要是混凝土预制桩和钢桩两大类。混凝土预制桩能承受较大的荷载、坚固耐久、施工速度快，但其施工对周围环境影响较大，常用的有混凝土实心方桩和预应力混凝土空心管桩。采用的钢桩主要是钢管桩和H型钢桩两种，都在工厂生产完成后运至工地使用。
1）钢筋混凝土实心桩
钢筋混凝土实心桩，断面一般呈方形。桩身截面一般沿桩长不变，实心方桩截面尺寸一般为200 mm×200 mm～600 mm×600 mm。钢筋混凝土实心桩桩身长度限于桩架高度，现场预制桩的长度一般为25～30 m；限于运输条件，工厂预制桩的桩长一般不超过12 m，否则应分节预制，然后在打桩过程中予以接长，接头不宜超过2个。钢筋混凝土实心桩的优点是长度和截面可在一定范围内根据需要选择，其在地面上预制，制作质量容易保证，承载能力高，耐久性好，因此，工程上应用较广。材料要求：钢筋混凝土实心桩所用混凝土强度等级不宜低于C30；采用静压法沉桩时，可适当降低，但不宜低于C20；预应力混凝土桩的混凝土强度等级不宜低于C40；主筋根据桩断面大小及吊装验算确定，一般为4～8根，直径12～25 mm，不宜小于14 mm；箍筋直径为6～8 mm，间距不大于200 mm，打入桩顶2～3d（d为箍筋直径）长度范围内箍筋应加密，并设置钢筋网片；预制桩纵向钢筋的混凝土保护层厚度不宜小于30 mm，桩尖处可将主筋合拢焊在桩尖辅助钢筋上，在密实砂和碎石类土中，可在桩尖处包以钢板桩靴，以加强桩尖。
2）混凝土管桩
混凝土管桩一般在预制厂用离心法生产，桩径有φ300、φ400、φ500等，每节长度8m、10m、12m不等，接桩时，接头数量不宜超过4个。管壁内设中φ12～φ22，主筋10～20根，外面绕以φ6螺旋箍筋，多以C30混凝土制造。混凝土管桩各节段之间的连接可以用角钢焊接或法兰螺栓连接。用离心法成型，混凝土中多余的水分由于离心力而甩出，故混凝土致密、强度高，抵抗地下水和其他腐蚀的性能好。混凝土管桩应达到设计强度100%后，方可运到现场打桩。堆放层数不超过三层，底层管桩边缘应用楔形木块塞紧，以防滚动。
3）预制桩吊送
钢筋混凝土预制柱应在混凝土达到设计强度等级的70%后，方可起吊，达到设计强度等级的100%后，才能运输和打桩。如提前吊运，必须采取措施并经过验算合格后才能进行，起吊时必须合理选择吊点，防止桩身在起吊过程中过弯而损坏。当吊点少于或等于3个时，其位置按正负弯矩相等的原则计算确定；当吊点多于3个时，其位置按反力相等的原则计算确定。长20～30 m的桩，一般采用3个吊点。
4）预制桩运输与堆放
打桩前，桩从制作处运到现场，并应根据打桩顺序随打随运。桩的运输方式：当运距不大时，可用起重机吊运；当运距较大时，可采用轻便轨道小平台车运输。严禁在场地上直接推拉桩体。堆放桩的地面必须平整、坚实，垫木间距应与吊点位置相同，各层垫木应位于同一垂直线上，堆放层数不宜超过4层。不同规格的桩，应分别堆放。预应力管桩达到设计强度后方可出厂，在达到设计强度及14 d龄期后方可沉桩。预应力管桩在节长小于等于20 m时宜采用两点捆绑法，大于20 m时采用四吊点法。预应力管桩在运输过程中应满足两点起吊法的位置，并垫以楔形掩木防止滚动，严禁层间垫木出现错位。
2.沉入桩的施工设备
预制桩的沉桩方法有锤击法、静力压桩法、振动法等。锤击法是利用桩锤的冲击克服土对桩的阻力，使桩沉到预定持力层。这是一种常用的沉桩方法。打桩设备主要有桩锤、桩架和动力装置三部分。
1）桩锤
桩锤对桩施加冲击力，将桩打入土中。主要有落锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油锤、液压锤，目前应用较多的是柴油锤。柴油锤利用燃油爆炸推动活塞往复运动而锤击打桩，活塞质量从几百公斤到数吨。用锤击沉桩宜重锤轻击。若重锤重击，则锤击功大部分被桩身吸收，桩不易打入，且桩头易被打碎。锤重与桩重宜有一定的比值，或控制锤击应力，以防桩被打坏。
2）桩架
桩架是支持桩身和桩锤，将桩吊到打桩位置，并在沉桩过程中引导桩的方向，保证桩锤沿着所要求的方向冲击的打桩设备。常用的桩架形式有以下3种。
（1）滚筒式桩架。行走靠两根钢滚筒在垫木上滚动。优点是结构比较简单、制作容易，但在平面转弯、调头方面不够灵活，操作人员较多。适用于预制桩和灌注桩施工。
（2）多功能桩架。多功能桩架的机动性和适应性很大，在水平方向可做360°旋转，导架可以伸缩和前后倾斜，底座下装有铁轮，底盘在轨道上行走。适用于各种预制桩和灌注桩施工。
（3）履带式桩架。以履带起重机为底盘，增加导杆和斜撑组成，用以打桩。移动方便，比多功能桩架更灵活，可用于各种预制桩和灌注桩施工。
3.沉入桩的施工
打桩时，由于桩对土体的挤密作用，先打入的桩被后打入的桩水平挤推而造成偏移和变位、或被垂直挤拔造成浮桩，而后打入的桩难以达到设计标高或入土深度，造成土体隆起和挤压，截桩过大。所以，群桩施工时，为了保证质量和进度，防止周围建筑物破坏，打桩前应根据桩的密集程度，桩的规格、长短以及桩架移动是否方便等因素来选择正确的打桩顺序。常用的打桩顺序：由一侧向单一方向进行；自中间向两个方向对称进行；自中间向四周进行。
打桩推进方向宜逐排改变，以免土壤朝一个方向挤压，而导致土壤挤压不均匀。对于同一排桩，必要时还可采用间隔跳打的方式。对于大面积的桩群，宜采用后两种打桩顺序，以免土壤受到严重挤压，使桩难以打入，或使先打入的桩受挤压而倾斜。大面积的桩群宜分成几个区域，由多台打桩机采用合理的顺序进行打设。打桩时对不同基础标高的桩，宜先深后浅；对不同规格的桩，宜先大后小，先长后短，宜防止桩的位移或偏斜。
打桩机就位后，将桩锤和桩帽吊起，然后吊桩并送至导杆内，垂直对准桩位缓缓送下插入土中，垂直偏差不得超过0.5%；然后固定桩帽和桩锤，使桩、桩帽、桩锤在同一铅垂线上，确保桩能垂直下沉。在桩锤和桩帽之间应加弹性衬垫，桩帽和桩顶周围应有5～10 mm的间隙，以防损伤桩顶。
打桩开始时，应先采用小的落距（0.5～0.8 m）做轻的锤击，使桩正常沉入土中1～2 m后，经检查桩尖不发生偏移，再逐渐增大落距至规定高度，继续锤击，直至把桩打到设计要求的深度。最大落距不宜大于1 m，用柴油锤时，应使锤跳动正常。在打桩过程中，遇有贯入度剧变、桩身突然发生倾斜、移位或有严重回弹、桩顶或桩身出现严重裂缝或破碎等异常情况时，应暂停打桩，及时研究处理。
打桩有“轻锤高击”和“重锤低击”两种方式。这两种方式，所做的功相同，得到的效果却不相同。轻锤高击，所得的动量小，而桩锤对桩头的冲击力大，因而回弹也大，桩头容易损坏，大部分能量均消耗在桩锤的回弹上，故桩难以入土；相反，重锤低击，所得的动量大，而桩锤对桩头的冲击力小，因而回弹也小，桩头不易被打碎，大部分能量都可以用来克服桩身与土的摩阻力和桩尖的阻力，故桩很快入土。此外，重锤低击的落距小，可提高锤击频率，打桩效率也高，对于较密实的土层，如砂土或黏性土也能较容易地穿过，所以打桩宜采用“重锤低击”。
4.试桩试验
打桩质量评定包括两个方面：一是能否满足设计规定的贯入度或标高的要求；二是桩打入后的偏差是否在施工规范允许的范围内。
1）贯入度或标高必须符合设计要求
桩端达到坚硬、硬塑的黏性土、碎石土，中密以上的粉土和砂土或风化岩等土层时，应以贯入度控制为主，以桩端进入土层深度或桩尖标高作为辅助参考；若贯入度已达到而桩端标高未达到，应继续锤击3阵，其每阵10击的平均贯入度应不大于规定的数值；桩端位于其他软土层时，以桩端设计标高控制为主，将贯入度作为辅助参考。
上述贯入度是指最后贯入度，即施工中最后10击内桩的平均入土深度。贯入度的大小应通过合格的试桩或试打数根桩后确定，它是打桩质量标准的重要控制指标。最后贯入度的测量应在下列正常条件下进行：桩顶没有破坏；锤击没有偏心；锤的落距符合规定；桩帽与弹性垫层正常。打桩时如桩端达到设计标高而贯入度指标与要求相差较大，或者贯入度指标已满足，而标高与设计要求相差较大，说明地基的实际情况与原来的估计或判断有较大的出入，属于异常情况，都应会同设计单位研究处理，以调整其标高或贯入度控制的要求。
2）平面位置或垂直度必须符合施工规范要求
桩打入后，桩位的允许偏差应符合规范的规定，预制桩（钢桩）桩位的允许偏差必须使桩在提升就位时对准桩位，桩身垂直；桩在施打时，必须使桩身、桩帽和桩锤三者的中心线在同一垂直轴线上，以保证桩的垂直入土；短桩接长时，上下节桩的端面要平整，中心要对齐，如发现断面有间隙，应用铁片垫平焊牢；打桩完毕基坑挖土时，应制定合理的挖土方案，以防挖土而引起桩的位移或倾斜。