岩溶地区钻孔桩施工方案Word文件下载.docx

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灰褐色，软塑，切面光滑，含少量铁锰质结核。

层厚0.9～3.9m，σ0=120Kpa，Ⅱ。

（1）粉质黏土：

灰黄，硬塑，含少量铁锰质结核。

层厚0.7～8.8m，σ0=150Kpa，Ⅱ。

（2）含砾粉质黏土：

灰黄色，硬塑，局部含少量角砾。

层厚0.5～5.5m，σ0=200Kpa，Ⅱ。

3.白垩系浦口组（k2p）

（3）1含砾砂岩：

褐黄色，棕红色，全风化，原岩风华强烈，岩样呈砂土状，层厚8.9～33.2m。

σ0=250Kpa，Ⅱ。

（3）2含砾砂岩：

棕红色，强风化，原岩风华强烈，岩芯呈柱状，短柱状，局部含砾石较多，约20%-50%，呈碎块状。

层厚大于11.8，σ0=350Kpa，Ⅳ。

4.震旦系灯影组

（4）2灰岩，风暴碎屑灰岩：

灰色，强风化，原岩已风华呈碎块状及角砾状，节理裂隙发育，局部呈粉红色，岩芯多为角砾状，σ0=350Kpa，Ⅳ。

（4）3灰岩：

灰白色，灰白色夹紫色、青灰色，弱风化，局部裂隙发育，裂隙面由方解石脉充填加氧化铁锰斑浸染，互击声清脆，岩质较硬，σ0=120Kpa，Ⅴ。

（2）天坛特大桥

桥址区地层按其成因分类主要有：

第四系人工填土层（Q4m1）、第四系全新统冲湖积层（Q4a1+1）、第四系上更新统冲洪积层（Q3a1+p1）、白垩系浦口组（K2P）、志留系高家边组（S1g）、寒武系半汤组（∈2b）、震旦系灯影组（Zdn），现从新到老叙述如下：

2、第四系全新统冲湖积层（Q4a1+1）

（1）1a粉质粘土：

褐黄色，硬塑，含铁锰质斑，局部分布，σ0=150kPa

（1）2淤泥质粉黏土：

灰色，软流塑，含有机质斑，切面光滑，局部分布，层厚1.4-12.6m，平均层厚5.75m，实测标准贯入平均击数N=3击，σ0=80kPa

（1）4粉质黏土：

深灰的，硬塑，切面光滑，粘性韧性较高，广泛分布，层厚0.6-18.5，平均厚度4.71m，σ0=200kPa

（1）5含砾粉质黏土;

a黄褐色，硬塑，砾石含量约10-20％，砾径主要为2-20mm，σ0=220kPa

（3）细圆砾土：

灰褐色，稍密-中密，饱和，其部分夹粉质黏土和细砾，广泛分部，层厚0.5—5.5m，平局层厚2.18m，σ0=250kPa

寒武系半汤组（∈2b）

（9）1白云质泥岩：

灰黄色，局部褐红色，全风化，岩芯采取呈碎块状或砂土状，局部分布，风化不均匀，层厚0.9~16.8m，平均层厚5.77m，σ0=200kPa。

（9）2白云质泥岩：

黄褐色，强风化，岩芯呈块状或短柱状，局部分布，层厚1.3~16.8m，平均层厚11.37m，σ0=300kPa。

（10）3白云岩：

灰白色，弱风化，节理较发育，未揭穿，σ0=800kPa。

（11）3砾岩：

灰白色，青灰色，弱风化，岩芯呈短柱状，未揭穿，σ0=800kPa。

3.2.2不良地质和特殊地质

石河特大桥桥址处不良地质主要为震旦系灯影组灰岩，岩溶较为发育。

据钻孔揭露，岩石常见溶隙、溶沟及溶洞。

桥址区属浅覆盖型岩溶区，仅靠钻探揭露，在已钻的108个钻孔中，含灰岩钻孔102个，见溶洞的68个，钻孔见洞率67%，见溶洞总数107个，其中大于10.0m的2个，5.0-10.0m的8个，2.0-5.0m的33个，1.0-2.0m的30个，≤1.0m的有34个，最大洞为13.2m，溶洞填充物以软塑粉质黏土夹碎石为主。

灰岩区沿层面、不整合面有显著溶蚀，中小型串球状洞穴发育，桥址区商丘台至18#墩岩溶发育强度分级属中等发育。

天坛特大桥177-181号墩台、187#-188#号墩台下伏基岩一部分为寒武系半汤组白云岩，发育有溶岩，主要是串珠状溶洞产出、溶洞中等发育。

4主要技术标准

（1）铁路等级：

高速铁路。

（2）正线数目：

双线。

（3）速度目标值：

350km/h。

（4）线间距：

5.0m。

（5）轨道类型：

无砟轨道，CRTS-Ⅲ型板式。

（6）最小曲线半径：

一般7000m，困难5500m。

（7）最大坡度：

20‰。

（8）到发线有效长度：

650m。

（9）列车运行控制方式：

自动控制。

（10）行车指挥方式：

调度集中。

5溶洞的分类及概况

5.1溶洞的分类

根据地质结构和溶洞的情况的发育情况，溶洞可分为以下几种类型：

（1）按溶洞的大小分

a大溶洞：

溶洞高度﹥3m；

b小溶洞：

溶洞高度﹤3m。

（2）按溶洞填充状态分

a全填充溶洞：

洞内完全充填亚黏土、亚砂土、粘性土等，充填物呈硬塑、软塑、流塑状;

b半填充溶洞：

洞内一半左右有填充物，顶部为空腔；

c无填充溶洞：

洞内无填充物即空洞。

（3）按是否漏水分

a全漏水溶洞：

严重漏水并与其它溶洞或地下河连同；

b半漏水溶洞；

溶洞洞壁存在裂隙，有渗漏水现象；

c不漏水溶洞：

溶洞完整，无渗漏水现象；

（4）按溶洞垂向个数分

a单个溶洞：

桩基范围内仅有一层溶洞；

b多个溶洞：

桩基范围内仅有多层溶洞。

5.2溶洞概况

根据施工图中钻孔钻展示图统计，有溶洞桩基为117根，三层以上溶洞桩基为13根，约占有溶洞桩基的11.11％，溶洞数量共计179个，最小溶洞0.1m，最大溶洞11.2m。

表5.2-1桩基溶洞层数统计表

溶洞层数

单位

桩基数量

1

根

73

2

32

3

7

4

5

表5.2-2溶洞大小统计表

序号

溶洞大小

数量

＜3m

个

152

≥3m，＜5m

18

≥5m，＜10m

8

≥10m，＜13m

6施工前准备工作

6.1桩基探测

确定岩溶地质条件的方法主要由地质钻探法和施工探测法两种。

石河特大桥商丘台至18#墩，天坛特大桥177-181号墩、187-188号墩应逐桩补钻，若设计没有进行逐桩钻探，应进行补充钻探。

钻孔施工前，必须参考设计提供桩基地质展示图，并结合岩溶地区钻孔施工经验，准确判断并及时处理钻孔中遇到的岩溶。

由于岩面起伏以及岩溶再空间发育的复杂及不确定性，在施工开挖及桩基施工过程中必须加强对原设计的地质资料进行验证，钻孔期间，应详细记录钻孔情况，以进一步探明并核对地质资料；

若发现地质情况与设计不符时，应立即通知设计单位，在经设计单位确认并作出相应变更设计等处理后，方可以设计单位变更设计等处理意见为依据继续施工。

6.2设备选型

根据岩层地质条件复杂的的特点，特别是石灰岩中有发育溶沟、溶槽、溶洞的地层采用一般钻机成孔较为困难，一旦出现漏浆、坍孔、钻具拆除缓慢，容易造成埋钻，因此采用冲击钻成孔工艺，冲击钻成孔具有设备简单，操作方便，动力消耗小，机械故障少等特点。

采用冲击钻机钻孔施工时，选用十字型冲击钻头，钻头上端应设打捞装置，以备掉钻头后易于打捞。

由于钻具磨损最大，需有备用钻头和修理钻头的设备。

钻头采用十字形变坡式钻头，相邻两支叉角90°

，在钻进过程中，钻头旋转摆动的角度为30°

～40°

，卡钻的可能性较大，十字刃极易碰伤。

为避免卡钻，钻头采用弧形外壁，倾角为150°

，钻头底面为一平面。

这样，在钻进过程中，钻头的旋转摆动只达到30°

，既达到了整断面钻进的效果，又避免了卡钻，为了增强钻头与岩面接触的强度，还在钻头每一支叉焊上用钢板制成的4个“刃头”，高3～5cm，用“刃头”冲击岩面，达到破碎岩面的效果，同时减轻对钻头的磨损。

6.3准备应急物资设备

为提高钻机工效，在遇到溶洞、斜岩时需备装载机、吊车、挖掘机、水车、水泵等机械设备，另外还需准备片石、砖渣、粘土、碎石、砂、袋装水泥等物资。

6.4技术准备

每孔开钻前，技术人员下发桩基地质柱状图，让每一位参与施工的人员都充分掌握要钻孔的溶洞的位置、大小和填充情况等地质资料；

钻孔过程中，由现场技术人员对施工人员进行跟班技术交底，不同地层采取不同冲程、不同的处理方法；

对地质异常复杂的桩，则根据每根桩的不同特点，制定专门的工艺措施。

6.5场地平整

（1）在旱地和水田中，应清除杂物，换除软土、平整压实。

（2）在水塘和河流中，宜用筑岛法施工，筑岛前应底部淤泥清至硬底，筑岛面积应按钻孔方法、钻机大小等要求决定。

（3）需要填筑钻孔桩施工作业平台：

石河特大桥6-7#墩、11#墩。

6.6泥浆池设置

在每两个承台之间必须共设一个泥浆池，泥浆池两侧配套各设一处沉淀池，泥浆池上口尺寸为5×

6×

2m（长×

宽×

深），沉淀池上口尺寸为4×

4×

深），储浆池尺寸根据地质资料中溶洞大小确定；

泥浆池和沉淀池周围填筑围堰，围堰高度为1m，围堰上口宽度不小于70cm，坡度不小于1：

0.5。

围堰需分层填筑，每层厚度40cm，并用挖掘机将每层面及边坡拍实。

泥浆池防护栏设置距泥浆池边缘不能小于50cm，露出地面净高120cm，防护围栏采用局指统一标准，涂红白两色，并挂设安全牌和警示牌。

6.7制定钻孔顺序

桩基施工先安排外围桩而后中间桩，先长桩后短桩，结合实际情况制订先易后难的总体施工原则，即把岩面情况较平、无溶洞或只有单个小溶洞的桩先施工成孔，等基本摸清溶洞地质施工规律，掌握溶洞处理措施后，再解决存在大溶洞的钻孔桩。

6.8导管水密性试验

导管水密试验时的水压应不小于孔内水深1.5倍的压力，进行承压试验时的水压不应小于导管壁可能承受的最大内压力Pmax，Pmax可按下式计算（拟定为干钻方案故未考虑泥浆对导管的侧压力）：

Pmax=1.3ㄚcHcmax 

式中：

Pmax——导管壁可能承受的最大内压力，KPa；

ㄚc——混凝土容重（用24KN/m3），KN/m3；

Hcmax——导管内混凝土柱最大高度，采用导管全长，m；

试验方法是把拼装的导管先灌入70%的水，两端封闭，一端焊输风管接头，输入计算的风压力。

导管需滚动数次，经过15min不漏水压力损失不大于10%即为合格。

7施工方法及工艺要求

采用整套冲击钻机设备，为防止冲击振动导致邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已浇灌混凝土强度，应待邻孔混凝土抗压强度达到5.0Mpa后方可开钻。

图7-1冲击钻灌注桩施工工艺流程图

7.1测量放样

采用尼康全站仪对桩中心位置进行准确放样，用木桩上钉米钉标示各孔位中心，设置桩中心的十字护桩并记录各护桩至桩中心的平距；

并用水准仪测量地面高程，确定钻孔深度，测好施工桩位必须复测，误差控制在5mm以内，将计算资料和放样资料保存完好，以备核查。

7.2护筒制造埋设

钻孔用护筒采用δ=8㎜钢板制作，高度为≥2m，钻进时护筒长度根据地层厚度适当增加，确保无塌孔、缩孔现象。

护筒直径比设计桩径大20cm，护筒顶面高出施工平台0.5m。

护筒顶面中心与设计桩位偏差不得大于5cm，倾斜度不得大于1%。

护筒埋置深度符合下列规定：

当表层土松软时将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5m，并以护筒边向外侧放坡，确保排水向桩外侧流。

施工便道两侧设置排水沟，保证作业平台范围内没有大面积积水。

对于特别区域：

如水稻田、水塘等，先将淤泥清除填筑作业平台，场地整平满足现场施工的条件，护筒周围处理方式如上述方式进行。

在人口居住的地方进行施工时钻孔及护筒处理方式除按上述措施还要有专人看守施工现场，悬挂警示牌，对周围居民进行宣传施工现场的危险性和潜在危险源，禁止非作业人员进入施工现场。

7.3泥浆制备

选择和备足良好的造浆粘土或膨润土，必要时再掺入适量水泥或纯碱等外加剂，保证泥浆自始至终达到性能稳定、沉淀少、护壁效果好和成孔质量高的要求。

泥浆性能指标应按钻孔方法和地质情况确定并应符合下列规定如下：

泥浆比重：

在粘土中成孔时，注入清水，以原土造浆护壁，循环泥浆密度控制在1.1～1.2；

在砂土和较厚各类砂层中成孔时，可在孔中投入粘土造浆，泥浆的密度应控制在1.2～1.3；

在遇岩溶渗漏及容易塌孔的土层中成孔时，泥浆密度应加大至1.3～1.5。

黏度：

一般地层16～22s，松散易坍地层19～28s。

含砂率：

新制泥浆不大于4%。

胶体率：

不小于95%。

PH值：

大于6.5。

造浆后应实验全部性能指标，钻孔过程中应随时检验泥浆比重和含砂率，并填写泥浆试验记录表。

根据桩基的分布位置设置多个制浆池、储浆池及沉淀池，并用循环槽连接。

钻孔弃渣（废泥浆）放置到指定地方，不得任意堆砌在施工场地内或直接向水塘、河流排放，以避免污染环境。

7.4钻机就位及冲击钻孔

钻机就位前，应对钻孔前的各项准备工作进行检查，包括主要机具设备的检查和维修，钻机就位后，应平稳，不得产生位移和沉陷，开孔的孔位必须准确。

钻头的钢丝绳同钢护筒中心位置偏差不大于5cm，升降钻头时要平稳，不得碰撞护壁和孔壁。

开始钻孔时，应先在孔内灌注泥浆，采用小冲程，使成孔坚实、竖直、圆顺，能起导向作用，并防止孔口坍塌。

当钻进深度超过钻头全高加冲程，且超过护筒底脚以下2m～4m后，方可进行正常的冲击；

钻进过程中，必须勤松绳、适量松绳，防止打空锤。

易坍塌地层宜用小冲程，并应相应提高泥浆的粘度和相对密度。

钻孔作业必须连续，并作钻孔施工记录，经常对钻孔泥浆进行检测和试验，不符合要求的随时改正，注意补充新拌的好泥浆。

泥浆补充与净化：

开始前应调制足够数量的泥浆，钻进过程中，如泥浆有损耗、漏失，应予补充。

并应按泥浆检查规定，按时检查泥浆指标，遇土层变化应增加检查次数，并适当调整泥浆指标。

在钻孔过程中应按要求捞取渣样并填写钻孔记录表，注意土层的变化，判明土层并记入记录表中以便与地质剖面图核对。

与相应地质资料作出核对，根据实际地层变化采用相应的钻进方式。

钻孔过程中应注意对护桩的保护，并及时复核桩基桩位。

7.5检孔、清孔

当钻孔深度达到设计要求时，应立即对孔深、孔径、孔形和孔底沉渣量进行检查，检查采用检孔器（检孔器由钢筋焊接，直径同桩径，长度大于3倍桩径），确认满足设计要求后，报请监理工程师批准，监理工程师认可后，立即进行清孔。

7.5-1成孔质量标准

项目

允许偏差

孔中心位置（㎜）

≤50

孔径（㎜）

≥设计桩径

倾斜度

≤1%孔深

孔深

≥设计规定

沉淀厚度（㎜）

≤50（柱桩）、≤200（摩擦桩）

清孔利用钻机的反循环系统，采用气举抽浆法进行换浆清孔，在清孔的同时，将附着于护筒壁的泥浆清洗干净。

清孔应达到以下标准：

孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重≯1.1，含砂率＜2%，粘度17～20s；

浇筑水下混凝土前柱桩孔底沉渣厚度≯5cm、摩擦桩≯20cm。

严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔作业。

钢筋笼和导管安放完毕后、浇筑水下混凝土前，检测桩底沉渣厚度。

若沉渣超标，要立即进行第二次清孔，第二次清孔利用导管安装风管，气举反循环法清孔。

当地层富含粉砂类土，终孔后粉砂、粉细砂快速沉淀，给清孔带来困难，为降低孔底沉淤采取以下措施：

a.采用双泥浆泵并联供应泥浆，增大泵量，提高泥浆循环速度，增强泥浆携带钻渣的能力。

b.用优质膨润土和化学外加剂提高泥浆粘度，以减缓砂粒沉淀速度。

c.严格控制钻杆接头的密封性，确保泥浆能全部从孔底返回。

d.及时排除废弃泥浆，勤捞沉淀池中的沉渣，不断补充优质泥浆。

e.当钻进砂层时及时开启泥浆分离器，降低含砂率。

f.加快成孔与成桩速度，缩短从成孔到成桩的作业时间。

g.二次清孔完成后，立即浇筑水下混凝土，避免泥碴再次沉淀。

7.6钢筋笼制作吊装

钢筋笼加工绑制在钢筋棚集中进行，拖车运输，25t汽车起重机吊装入孔。

钢筋笼分段长度不宜少于9米，特殊情况分段长度不少于6米，以减少现场焊接工作量。

钢筋笼主筋接头采用双面搭接焊，每一截面上接头数量不超过50%，加强箍筋与主筋连接全部焊接。

分段钢筋笼，主筋接头的端部应预先折向一侧，搭接钢筋的轴线应位于同一直线上。

钢筋笼在加工棚内统一分节制作，加工后的钢筋笼存放时，每隔2m设置衬垫，使钢筋笼高于地面不小于20cm，并加盖防雨布。

钢筋笼骨架外侧加强筋处按设计要求设置“耳筋”。

沿桩基钢筋笼周边每道均匀布设4个，沿钢筋笼纵向每2米一道。

骨架的运输无论采取何种方法运输骨架，都不得使骨架变形。

运输前在平板车上加托架，如用钢管焊成一个或几个托架用翻斗车牵引，可运输各种长度的钢筋笼，或用炮架车采用翻斗车牵引或人工推，也可运输一般长度的钢筋笼。

钢筋笼制作完成后，骨架安装采用汽车吊，为了保证骨架起吊时不变形，对于长骨架，起吊前应在加强骨架内焊接十字支撑，以加强其刚度。

采用两点吊装时，第一吊点设在骨架的下部，第二点设在骨架长度的中点到上三分点之间。

对于长骨架，起吊前应在骨架内部临时绑扎两根杉木杆以加强其刚度。

起吊时，先提第一点，使骨架稍提起，再与第二吊同时起吊。

待骨架离开地面后，第一吊点停吊，继续提升第二吊点。

随着第二吊点不断上升，慢慢放松第一吊点，直到骨架同地面垂直，停止起吊。

解除第一吊点，检查骨架是否顺直，如有弯曲应调直。

当骨架进入孔口后，应将其扶正徐徐下降，严禁摆动碰撞孔壁；

然后，由下而上地逐个解去绑扎杉木杆的绑扎点及钢筋十字支撑。

当骨架下降到第二吊点附近的加强箍接近孔口，可用木棍或型钢（视骨架轻重而定）等穿过加强箍筋的下方，将骨架临时支承于孔口，孔口临时支撑应满足强度要求；

将吊钩移到骨架上端，取出临时支承，将骨架徐徐下降，骨架降至设计标高为止。

将骨架临时支撑于护筒口，再起吊第二节骨架，使上下两节骨架位于同直线上进行焊接，采用同轴预弯单面搭接焊，焊接长度不小于10d。

钢筋笼吊装示意图

钢筋双面搭接焊焊缝厚度应不小于0.3d，焊缝宽度应不小于0.8d。

全部接头焊好并加完箍筋后就可以下沉入孔，直至所有骨架安装完毕；

并在孔口牢固定位，以免在灌注混凝土过程中发生浮笼现象。

骨架最上端定位，必须由测定的孔口标高来计算定位筋的长度，并反复核对无误后再焊接定位。

在钢筋笼上拉上十字线，找出钢筋笼中心，根据护桩找出桩位中心，钢筋笼定位时使钢筋笼中心与桩位中心重合。

然后在定位钢筋骨架顶端的顶吊圈下面插入两根平行的工字钢或槽钢，在护筒两侧放两根平行的枕木（高出护筒5cm左右），并将整个定位骨架支托于枕木上。

钢筋骨架的制作和吊装的允许偏差为：

主筋间距±

10mm；

箍筋间距±

20mm；

骨架外径±

骨架倾斜度±

0.5％；

骨架保护层厚度±

骨架中心平面位置20mm；

骨架顶端高程±

骨架底面高程±

50mm。

表7.6-1钻孔桩钢筋骨架允许偏差

项目

允许偏差（mm）

钢筋骨架在承台底以下长度

±

100

钢筋骨架直径

10

主筋间距

加强筋间距

20

箍筋间距或螺旋筋间距

6

钢筋骨架垂直度

骨架长度0.5%

7.7混凝土施工

7.7.1灌注准备

1、混凝土配合比由经理部中心试验室统一提供，搅拌站集中拌制，混凝土运输车运输。

粗骨料应选用级配合理、粒形良好、质地均匀坚固、线胀系数小的洁净碎石。

细骨料应选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净天然河砂。

混凝土坍落度18～22cm，运输、灌注过程中无显著离析、泌水现象。

2、导管采用专用的卡口式导管，使用前进行试拼和试压试验。

导管内径30cm，中间长度宜为m每节，底节长度为4m，漏斗以下宜用1m。

导管制作要坚固、内壁光滑、顺直、无局部凹凸。

各节导管内径大小一致，偏差≯±

2mm。

下放过程中应保持导管位置居中，轴线顺直，逐步沉放，防止卡挂钢筋笼和碰撞孔壁。

浇筑首盘混凝土时，导管底部至孔底距离控制在30～50cm。

浇筑水下混凝土之前，再次检测孔底泥浆沉淀厚度，如沉渣厚度大于5cm（柱桩）或20cm（摩擦桩）时，必须对孔内进行二次清孔，确保孔底沉渣厚度符合规定要求。

7.7.2混凝土灌注

首盘混凝土需用量由计算确定，保证首批混凝土浇筑后满足导管埋入混凝土中的深度大于1m，并不大于3m的要求。

水下混凝土应连续浇筑，中途不得停顿，拆除导管的间断时间应尽量缩短，每根桩的浇筑时间宜安排在首批混凝土初凝前完成。

混凝土浇筑完毕，位于地面以下及桩顶以下的护筒，应在混凝土初凝前拔出。

浇筑过程中经常量测孔内混凝土面的上升高度，及时调整埋管深度。

当浇筑速度较快、导管较为坚固并有足够的起重能力时，可适当加大埋深。

当导管内混凝土不满时，可徐徐灌注，以防产生高压气囊压漏导管。

钢筋笼上浮发生于灌注混凝土的导管位于钢筋笼底部或更下方而混凝土埋管深度已经较大时，此时钢筋笼靠自身重力及孔壁的摩擦力来抵抗混凝土上顶力、摩擦力和浮力，一旦失去平衡，钢筋笼就会上浮。

为防止钢筋笼上浮，应加强观察，以便及时发现问题，并采取以下措施：

1、使用流动性较大的混凝土浇筑。

2、当混凝土面接近和初入钢筋骨架时，应使导管底口处于钢筋笼底口3m以下和1m以上位置，并减慢浇筑混凝土速度，以减小混凝土从导管底口出来后对钢筋笼产生向上的冲击力。

3、当孔内混凝土进入钢筋骨架4-5m以后，适当提升导管，较少导管埋深长度，以增加骨架在导管口以下的埋置深度，从而增加混凝土对钢筋骨架的握裹力。

4、如沉渣上浮严重，应立即通过吸渣等方式清理已灌注的混凝土，另行处理。

在灌注接近结束时，拔管时注意提拔及反插，保证桩芯混凝土密实度。

混凝土浇筑