樁基礎(chǔ)新型施工工藝和未來展望

Word文檔樁基礎(chǔ)新型施工工藝和未來展望樁基是一種古老的基礎(chǔ)型式。樁工技術(shù)經(jīng)受了幾千年的進(jìn)展過程。無論是樁基材料和樁類型，或者是樁工機(jī)械和施工方法都有了巨大的進(jìn)展，已經(jīng)形成了現(xiàn)代化基礎(chǔ)工程體系。在某些狀況下，采納樁基可以大量削減施工現(xiàn)場工作量和材料的消耗。70年月，中國曾發(fā)生了幾次大地震。以其中的唐山大地震為例，凡采納樁基的建筑物一般受害稍微。這說明樁基在地震力作用下的變形小，穩(wěn)定性好，是解決地震區(qū)脆弱地基和地震液化地基抗震問題的一種有效措施。如今樁基礎(chǔ)施工工藝種類繁多，各類新型施工工藝層出不絕，本文主要介紹樁基礎(chǔ)新型施工工藝并淺談樁基礎(chǔ)的將來進(jìn)展方向。

2樁基礎(chǔ)施工新技術(shù)

2.1靜力壓樁

2.1.1靜力壓樁的含義和適用范圍

用靜力壓樁機(jī)或錨桿將預(yù)制鋼筋混凝土樁分節(jié)壓入地基土中的一種沉樁施工工藝。靜力壓樁包括錨桿靜壓樁及其他各種非沖擊力沉樁。適用范圍靜力壓樁適用于軟土、填土及一般粘性土層中應(yīng)用，特殊適合于居民稠密及危房四周環(huán)境要求嚴(yán)格的地區(qū)沉樁，但不宜用于地下有較多孤石、障礙物或有厚度大于2m的中密以上砂夾層的狀況，以及單樁承載力超過1600kN的狀況。

2.1.3主要機(jī)具

（1）全液壓靜力壓樁機(jī)。

（2）其他機(jī)具：吊車、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、鋼卷尺、電焊機(jī)。

2.1.4工藝流程

靜力壓樁工藝流程見下圖。

2.1.5質(zhì)量掌握點(diǎn)

（1）混凝土預(yù)制樁的混凝土強(qiáng)度達(dá)到強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的70%方可起吊，達(dá)到強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的100%才能運(yùn)輸和壓樁施工。（2）樁機(jī)就位時(shí)，應(yīng)對(duì)準(zhǔn)樁位，將靜壓樁機(jī)調(diào)至水平、穩(wěn)定，確保在施工中不發(fā)生傾斜和移動(dòng)。（3）施工中應(yīng)親密關(guān)注壓樁的壓力變化，壓樁時(shí)壓力不得超過樁身強(qiáng)度。（4）樁頂標(biāo)高允許偏差為+50mm。

（5）對(duì)于引孔沉樁，引孔孔徑約比樁徑小50～100mm，且應(yīng)隨鉆隨壓樁。

2.2泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁

2.2.1泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁的含義

（1）灌注樁：先用機(jī)械或人工成孔，然后再下鋼筋籠、灌注混凝土的基樁。

（2）泥漿護(hù)壁：用機(jī)械進(jìn)行灌注樁成孔時(shí)，為防止塌孔，在孔內(nèi)用相對(duì)密度大于1的泥漿進(jìn)行護(hù)壁的一種成孔施工工藝。

2.2.2適用范圍

泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁按成孔工藝和成孔機(jī)械的不同，可分為如下幾種，其適用范圍如下：

（1）沖擊成孔灌注樁：適用于黃土、粘性土或粉質(zhì)粘土和人工雜填土層中應(yīng)用，特殊適合于有孤石的砂礫石層、漂石

層、堅(jiān)硬土層、巖層中使用，對(duì)流砂層亦可克服，但對(duì)淤泥及淤泥質(zhì)土，則應(yīng)慎重使用。

（2）沖抓成孔灌注樁：適用于一般較松軟粘土、粉質(zhì)粘土、砂土、砂礫層以及軟質(zhì)巖層應(yīng)用，孔深在20m內(nèi)。（3）回轉(zhuǎn)鉆成孔灌注樁：適用于地下水位較高的軟、硬土層，如淤泥、粘性土、砂土、軟質(zhì)巖層。

（4）旋挖鉆成孔灌注樁：適用于一般粘性土、砂土、砂礫層以及中等密實(shí)度的卵石地層應(yīng)用，孔深在80m內(nèi)。（5）潛水鉆成孔灌注樁：適用于地下水位較高的軟、硬土層，如淤泥、淤泥質(zhì)土、粘土、粉質(zhì)粘土、砂土、砂夾卵石及風(fēng)化頁巖層中使用，不得用于漂石。

2.2.3主要機(jī)具

成孔機(jī)械依據(jù)土質(zhì)狀況進(jìn)行選用，常用的成孔鉆機(jī)有沖擊鉆機(jī)、沖抓鉆機(jī)、回轉(zhuǎn)鉆機(jī)、旋挖鉆機(jī)、潛水鉆機(jī)等。

2.2.4工藝流程

泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁工藝流程見下圖。

2.2.5質(zhì)量掌握點(diǎn)

（1）掌握樁位偏差和垂直度。

（2）杜絕實(shí)行加深鉆孔深度的方法代替清孔。

（3）鋼筋籠要對(duì)中。

（4）首澆砼量的問題。首澆砼埋管深度不得小于1.0～1.2m。（5）埋管深度不管灌注如何順當(dāng)，最好不超過6m，最多放寬至8m。（6）砼灌注標(biāo)高掌握到設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5m以上。

2.3人工成孔灌注樁

2.3.1人工成孔灌注樁的含義

人工成孔灌注樁，又稱人工挖孔灌注樁，即是采納人工挖土成孔、灌注混凝土成樁的一種基樁。

2.3.2適用范圍

人工成孔灌注樁適用于樁直徑800mm以上，無地下水或地下水較少的粘土、粉質(zhì)粘土，含少量的砂、砂卵石、姜結(jié)石的粘土層采納，特殊適于黃土地層中使用，深度一般20m左右?？捎糜诟邔咏ㄖ?、公用建筑、水工結(jié)構(gòu)（如泵站、橋墩作支承、抗滑、擋土、錨拉樁之用。）對(duì)有流砂、地下水位較高、涌水量大的沖積地層及近代沉積的含水量高的淤泥、淤泥質(zhì)土層不宜使用。

2.3.3主要機(jī)具

一般需備有三木搭、卷揚(yáng)機(jī)組或電動(dòng)葫蘆、手推車或翻斗車、鎬、鍬、手鏟、鋼釬、線墜、定滑輪組、導(dǎo)向滑輪組、混凝土攪拌機(jī)、吊桶、溜槽、導(dǎo)管、振搗棒、插釬、粗麻繩、鋼絲繩、平安活動(dòng)蓋板、防水照明燈（低壓36V、100W）、電焊機(jī)、通風(fēng)及供氧設(shè)備、揚(yáng)程水泵、木轆轤、活動(dòng)爬梯、平安帽、平安帶等。

2.3.4工藝流程

人工成孔灌注樁一般按以下工藝流程進(jìn)行。

放線定樁位及高程開挖第一節(jié)樁孔土方支護(hù)壁模板放附加鋼筋澆筑第一節(jié)護(hù)壁混凝土檢查樁位（中心）軸線加設(shè)垂直運(yùn)輸架安裝電動(dòng)葫蘆（卷揚(yáng)機(jī)或木轆轤）安裝吊桶、照明、活動(dòng)蓋板、水泵、通風(fēng)機(jī)等開挖吊運(yùn)其次節(jié)樁孔土方（修邊）先拆第一節(jié)、支其次節(jié)護(hù)壁模板（放附加鋼筋）澆筑其次節(jié)護(hù)壁混凝土檢查樁（中心）軸線逐層往下循環(huán)作業(yè)開挖擴(kuò)底部分檢查驗(yàn)收吊放鋼筋籠放混凝土串筒（導(dǎo)管）澆筑樁身混凝土（隨澆隨振）插樁頂鋼筋。

2.3.5質(zhì)量掌握點(diǎn)

（1）掌握樁位偏差和樁徑。

（2）檢查是否合理設(shè)置護(hù)壁及其配筋狀況。護(hù)壁混凝土應(yīng)依據(jù)氣候條件，澆灌完畢須經(jīng)過24h后方可拆模。

（3）確認(rèn)樁端持力層。

（4）采納合理的混凝土澆筑方式。一般用溜槽向樁孔內(nèi)澆筑混凝土。當(dāng)高度超過3m時(shí)應(yīng)用串筒，串筒末端離孔底高度不宜大于2m。樁孔深度超過12m，宜采納導(dǎo)管澆筑。澆筑混凝土應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，分層振搗密實(shí)。（5）混凝土澆筑到樁頂時(shí)，應(yīng)適當(dāng)超過樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高。

2.4螺旋鉆成孔灌注樁

2.4.1螺旋鉆成孔灌注樁的含義

（1）干作業(yè)成孔灌注樁：是指不用泥漿或套管護(hù)壁的狀況下用人工或鉆機(jī)成孔，下鋼筋籠、澆灌混凝土的基樁。（2）螺旋鉆成孔灌注樁：是干作業(yè)成孔灌注樁的一種，是利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)帶有螺旋葉片的鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使鉆頭螺旋葉片旋轉(zhuǎn)削土，土塊隨螺旋葉片上升排出孔口，至設(shè)計(jì)深度后，進(jìn)行孔底清理，然后下鋼筋籠、澆灌混凝土成樁。

2.4.2適用范圍

螺旋鉆成孔灌注樁適用于地下水位以上的一般粘性土、粉土、黃土，以及密實(shí)的粘性土、砂土層中使用。

2.4.3主要機(jī)具

（1）螺旋鉆孔機(jī)。

（2）裝卸、運(yùn)土或運(yùn)輸混凝土的機(jī)動(dòng)小翻斗車或手推車。

（3）長、短棒式振搗器。部分加長軟軸、混凝土攪拌機(jī)、平尖頭鐵鍬、膠皮管等。串筒（或?qū)Ч埽?、蓋板、測繩、手

把燈、低壓變壓器及線墜等。

2.4.3工藝流程

螺旋鉆成孔灌注樁工藝流程如下。

鉆孔機(jī)就位鉆孔檢查質(zhì)量孔底清理孔口蓋板移鉆孔機(jī)移蓋板、測孔深和垂直度放鋼筋籠放混凝土串筒

澆筑混凝土（隨澆隨振）插樁頂鋼筋。

2.4.4質(zhì)量掌握點(diǎn)

（1）鉆孔完畢應(yīng)準(zhǔn)時(shí)蓋好孔口，防止落入雜物，以避開人為增加孔底虛渣土。

（2）防止塌孔、縮孔。

（3）嚴(yán)格按操作工藝邊澆筑混凝土邊振搗的規(guī)定執(zhí)行。（4）防止鋼筋籠變形。

（5）砼灌注標(biāo)高掌握到設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5m以上。

2.5預(yù)應(yīng)力管樁

2.5.1預(yù)應(yīng)力管樁的含義

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁是采納離心脫水密實(shí)成型工藝原理，先張法施加預(yù)應(yīng)力，達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度后放張預(yù)應(yīng)力筋，再進(jìn)行壓蒸養(yǎng)護(hù)（或浸水養(yǎng)護(hù)）成型的一種預(yù)制混凝土樁。

2.5.2適用范圍

預(yù)應(yīng)力管樁適用于一般粘性土及填土、淤泥和淤泥質(zhì)土、粉土、非自重濕陷性黃土等土層中使用。

2.5.3主要機(jī)具

（1）打樁機(jī)

a.一般為三點(diǎn)支撐式履帶打樁機(jī)或步履式打樁機(jī)。b.打樁機(jī)的樁架必需具有足夠的承載力、剛度和穩(wěn)定性。（2）樁錘。

a.樁錘分為落錘、氣動(dòng)錘、柴油錘、液壓錘等類型。b.目前我國各地施打預(yù)應(yīng)力管樁以筒式柴油錘為主。

（3）樁帽

a.樁帽宜做成圓筒型，套樁頭用的筒體深度宜為35～40cm。

b.內(nèi)徑應(yīng)比管樁外徑大2～3cm，并設(shè)有導(dǎo)向腳與樁架導(dǎo)軌相連，保證與柴油錘的中心線重合。c.樁帽應(yīng)設(shè)有樁墊層和錘墊層兩部分，樁帽應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐打性。

（4）送樁器

a.送樁器宜做成圓筒形，并有足夠的強(qiáng)度、剛則度和耐打性。b.送樁器長度宜做成送樁深度的1.5倍。

c.送樁器應(yīng)與管樁匹配，一般采納套筒式送樁器，內(nèi)徑應(yīng)比管樁外徑大20～30mm。

（5）履帶式或輪胎式起重機(jī)，起重噸位為15t。

（6）電焊機(jī)，管樁切割器、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀等施工機(jī)具和儀器。

2.5.4工藝流程

預(yù)應(yīng)力管樁施工工藝流程見下圖。

2.5.5質(zhì)量掌握點(diǎn)

（1）依據(jù)實(shí)際工程的需要選擇管樁類型，保證預(yù)應(yīng)力管樁強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%后才開頭打樁。

（2）對(duì)比地質(zhì)資料及按設(shè)計(jì)、規(guī)范要求合理選用施工機(jī)具，采納"重錘低擊'的原則選用樁錘并掌握打樁總錘擊數(shù)，避開樁身混凝土產(chǎn)生疲憊破壞，樁身斷裂。

（3）依據(jù)施工的管樁尺寸按要求制作樁帽及送樁器。

（4）管樁在運(yùn)輸、吊樁及堆放過程中應(yīng)正確疊放，輕起輕吊，避開使用前樁身就已經(jīng)斷裂，樁頂破裂。

（5）施工管樁時(shí)要保證樁體的垂直度，避開樁身傾斜。

3樁基礎(chǔ)將來進(jìn)展方向

3.1樁的尺寸向長、大方向進(jìn)展。

基于高層、超高層建筑物及大型橋主塔基礎(chǔ)等承載的需要，樁徑越來越大，樁長越來越長。歐美及日本的鋼管樁長度已達(dá)100m以上，樁徑超過2500mm；上海金茂大廈鋼管樁樁端進(jìn)入地面下80m的砂層，樁徑為914.4mm；溫州地區(qū)靜壓式鋼筋混凝土預(yù)制樁長度已達(dá)70m以上，樁斷面600600mm2；鄭州某工程反循環(huán)鉆成孔灌注樁直徑為1000～1100mm，樁長77.6m；廈門某大廈反循環(huán)鉆成孔灌注樁深度達(dá)103m；南京長江二橋主塔墩基礎(chǔ)反循環(huán)鉆成孔灌注樁直徑為3m，深度150m。

3.2樁的尺寸向短、小方向進(jìn)展。

基于老城區(qū)改造、老基礎(chǔ)托換加固、建筑物糾偏加固、建筑物增層以及補(bǔ)樁等需要，小樁及錨桿靜壓樁技術(shù)日趨成熟，應(yīng)用廣泛。小樁又稱微型樁或IM樁，是法國索勒唐舍(SOLETANCHE)公司開發(fā)的一種灌注技術(shù)。小樁實(shí)質(zhì)上是直徑壓力注漿樁；樁徑為70～250mm(國內(nèi)多用250mm)，長徑比大于30(國內(nèi)樁長多用8～12m，長徑比通常為50左右)，采納鉆孔(國內(nèi)多用螺旋鉆成孔)、強(qiáng)配筋(配筋率大于1%)和壓力注漿(注漿壓力為1.0～2.5MPa)工藝施工。錨桿靜壓樁的斷面為202100mm2～300300mm2；樁段長度取決于施工凈空高度和機(jī)具狀況，為1.0～3.0m，樁入土深度3～30m。

3.3向攻克樁成孔難點(diǎn)方向進(jìn)展。

以日本為例，成立由64家基礎(chǔ)公司組成的巖層削孔技術(shù)協(xié)會(huì)，討論開發(fā)出20余種大直徑巖層削孔工法，其中長螺旋鉆進(jìn)成孔法3種，回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔法5種，沖擊鉆進(jìn)成孔法7種以及全套管回轉(zhuǎn)掘削孔法9種。國內(nèi)也有不少單位勝利地討論開發(fā)出巖層鉆進(jìn)成孔法及大三石層(大卵礫石層、大拋石層和大孤石層)鉆進(jìn)成孔法。

3.4向低公害工法樁方向進(jìn)展。

筒式柴油錘沖擊式鋼筋混凝土預(yù)制樁雖然具有樁身質(zhì)量較牢靠、施工速度快及承載力高等優(yōu)點(diǎn)，但由于其施工時(shí)噪聲高、振動(dòng)大和油污飛濺(三者統(tǒng)稱為一次公害)等缺點(diǎn)，在城區(qū)的住宅群及公共建筑群等場地施工中受到很大限制，為此靜壓實(shí)鋼筋混凝土預(yù)制樁施工技術(shù)在國內(nèi)得到業(yè)主的青睞。3.5向擴(kuò)孔樁方向進(jìn)展。

北京地區(qū)一般直徑鉆孔擴(kuò)底灌注樁（樁身直徑0.3～0.4m，擴(kuò)底直徑0.8～1.2m）的靜載試驗(yàn)結(jié)果表明，與相同樁身直徑的直孔樁相比，前者極限荷載為后者的1.7～7.0倍，前者的單位樁體積的極限荷載為后者的1.4～3.0倍。大直徑鉆（挖）孔擴(kuò)底樁具有承載力高、成孔后出土量少、承臺(tái)面積小等顯著優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)外得到廣泛運(yùn)用。我國的鉆孔擴(kuò)底樁種類有20種以上，日本的大直徑鉆擴(kuò)樁工法將近30種。

擴(kuò)孔的成型工藝除鉆擴(kuò)外，還有爆擴(kuò)、沖擴(kuò)、夯擴(kuò)、振擴(kuò)、錘擴(kuò)、壓擴(kuò)、注擴(kuò)、擠擴(kuò)和挖擴(kuò)等種類。

3.6向異型樁方向進(jìn)展。

為了提高單樁承載力（樁側(cè)摩阻力和樁端阻力）國內(nèi)外大量進(jìn)展異型樁。廣義地說，異型樁包括橫向截面異化樁和縱向截面異化樁。

橫向截面從圓截面和方形截面異化后的樁型有三角形樁、六角形樁、八角形樁、外方內(nèi)圓空心樁、外方內(nèi)異形空心樁、十字形樁、X形樁、T形樁及壁板樁等。

縱向截面從棱柱樁和圓柱樁異化后的樁型有楔形樁（圓錐形樁和角錐形樁）、梯形樁、菱形樁、根形樁、擴(kuò)底柱、多節(jié)樁（多節(jié)灌注樁和多節(jié)預(yù)制樁）、樁身擴(kuò)大樁、波紋柱形樁、波紋錐形樁、帶張開葉片的樁、螺旋樁、從一面削尖的成對(duì)預(yù)制斜樁及DX擠擴(kuò)灌注樁等。

3.7向組合式工藝樁方向進(jìn)展。

由于承載力的要求，環(huán)境愛護(hù)的要求及工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件的限制等，采納單一工藝的樁型往往滿意不了工程

要求，實(shí)踐中常常消失組合式工藝樁。

例如，鉆孔擴(kuò)底灌注樁有成直孔和擴(kuò)孔兩個(gè)工藝；樁端壓力注漿樁有成孔成樁與成樁后向樁端地層