樁基礎新型施工工藝和未來展望，土建專業進來看看！

樁基是一種古老的基礎型式。

樁工技術經歷了幾千年的發展過程。

無論是樁基材料和樁類型，或者是樁工機械和施工方法都有了巨大的發展，已經形成了現代化基礎工程體系。

在某些情況下，採用樁基可以大量減少施工現場工作量和材料的消耗。

70年代，中國曾發生了幾次大地震。

以其中的唐山大地震為例，凡採用樁基的建築物一般受害輕微。

這說明樁基在地震力作用下的變形小，穩定性好，是解決地震區軟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新型施工工藝並淺談樁基礎的未來發展方向。

2 樁基礎施工新技術

2.1 靜力壓樁

2.1.1靜力壓樁的含義和適用範圍

用靜力壓樁機或錨杆將預製鋼筋混凝土樁分節壓入地基土中的一種沉樁施工工藝。

靜力壓樁包括錨杆靜壓樁及其他各種非衝擊力沉樁。

適用範圍靜力壓樁適用於軟土、填土及一般粘性土層中應用，特別適合於居民稠密及危房附近環境要求嚴格的地區沉樁，但不宜用於地下有較多孤石、障礙物或有厚度大於2m 的中密以上砂夾層的情況，以及單樁承載力超過1600kN 的情況。

2.1.3主要機具

（1）全液壓靜力壓樁機。

（2）其他機具：吊車、經緯儀、水準儀、鋼捲尺、電焊機。

2.1.4工藝流程

靜力壓樁工藝流程見下圖。

2.1.5質量控制點

（1）混凝土預製樁的混凝土強度達到強度設計值的70%方可起吊，達到強度設計值的100%才能運輸和壓樁施工。

（2）樁機就位時，應對準樁位，將靜壓樁機調至水平、穩定，確保在施工中不發生傾斜和移動。

（3）施工中應密切關注壓樁的壓力變化，壓樁時壓力不得超過樁身強度。

（4）樁頂標高允許偏差為+50mm。

（5）對於引孔沉樁，引孔孔徑約比樁徑小50～100mm ，且應隨鑽隨壓樁。

2.2泥漿護壁鑽孔灌注樁

2.2.1 泥漿護壁鑽孔灌注樁的含義

（1）灌注樁：先用機械或人工成孔，然後再下鋼筋籠、灌注混凝土的基樁。

（2）泥漿護壁：用機械進行灌注樁成孔時，為防止塌孔，在孔內用相對密度大於1的泥漿進行護壁的一種成孔施工工藝。

2.2.2 適用範圍

泥漿護壁鑽孔灌注樁按成孔工藝和成孔機械的不同，可分為如下幾種，其適用範圍如下：

（1）衝擊成孔灌注樁：適用於黃土、粘性土或粉質粘土和人工雜填土層中應用，特別適合於有孤石的砂礫石層、漂石

層、堅硬土層、岩層中使用，對流砂層亦可克服，但對淤泥及淤泥質土，則應慎重使用。

（2）沖抓成孔灌注樁：適用於一般較鬆軟粘土、粉質粘土、砂土、砂礫層以及軟質岩層應用，孔深在20m 內。

（3）迴轉鑽成孔灌注樁：適用於地下水位較高的軟、硬土層，如淤泥、粘性土、砂土、軟質岩層。

（4）旋挖鑽成孔灌注樁：適用於一般粘性土、砂土、砂礫層以及中等密實度的卵石地層應用，孔深在80m 內。

（5）潛水鑽成孔灌注樁：適用於地下水位較高的軟、硬土層，如淤泥、淤泥質土、粘土、粉質粘土、砂土、砂夾卵石及風化頁岩層中使用，不得用於漂石。

2.2.3主要機具

成孔機械根據土質情況進行選用，常用的成孔鑽機有衝擊鑽機、沖抓鑽機、迴轉鑽機、旋挖鑽機、潛水鑽機等。

2.2.4工藝流程

泥漿護壁鑽孔灌注樁工藝流程見下圖。

2.2.5 質量控制點

（1）控制樁位偏差和垂直度。

（2）杜絕採取加深鑽孔深度的方法代替清孔。

（3）鋼筋籠要對中。

（4）首澆砼量的問題。

首澆砼埋管深度不得小於1.0～1.2m 。

（5）埋管深度不管灌注如何順利，最好不超過6m ，最多放寬至8m 。

（6）砼灌註標高控制到設計標高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，即是採用人工挖土成孔、灌注混凝土成樁的一種基樁。

2.3.2適用範圍

人工成孔灌注樁適用於樁直徑800mm 以上，無地下水或地下水較少的粘土、粉質粘土，含少量的砂、砂卵石、姜結石的粘土層採用，特別適於黃土地層中使用，深度一般20m 左右。

可用於高層建築、公用建築、水工結構（如泵站、橋墩作支承、抗滑、擋土、錨拉樁之用。

）對有流砂、地下水位較高、湧水量大的沖積地層及近代沉積的含水量高的淤泥、淤泥質土層不宜使用。

2.3.3主要機具

一般需備有三木搭、卷揚機組或電動葫蘆、手推車或翻斗車、鎬、鍬、手鏟、鋼釺、線墜、定滑輪組、導向滑輪組、混凝土攪拌機、吊桶、溜槽、導管、振搗棒、插釺、粗麻繩、鋼絲繩、安全活動蓋板、防水照明燈（低壓36V 、100W ）、電焊機、通風及供氧設備、揚程水泵、木轆轤、活動爬梯、安全帽、安全帶等。

2.3.4工藝流程

人工成孔灌注樁一般按以下工藝流程進行。

放線定樁位及高程→開挖第一節樁孔土方→支護壁模板放附加鋼筋→澆築第一節護壁混凝土→檢查樁位（中心）軸線→加設垂直運輸架→安裝電動葫蘆（卷揚機或木轆轤）→安裝吊桶、照明、活動蓋板、水泵、通風機等→開挖吊運第二節樁孔土方（修邊）→先拆第一節、支第二節護壁模板（放附加鋼筋）→澆築第二節護壁混凝土→檢查樁（中心）軸線→逐層往下循環作業→開挖擴底部分→檢查驗收→吊放鋼筋籠→放混凝土串筒（導管）→澆築樁身混凝土（隨澆隨振）→插樁頂鋼筋。

2.3.5 質量控制點

（1）控制樁位偏差和樁徑。

（2）檢查是否合理設置護壁及其配筋情況。

護壁混凝土應根據氣候條件，澆灌完畢須經過24h 後方可拆模。

（3）確認樁端持力層。

（4）採用合理的混凝土澆築方式。

一般用溜槽向樁孔內澆築混凝土。

當高度超過3m 時應用串筒，串筒末端離孔底高度不宜大於2m 。

樁孔深度超過12m ，宜採用導管澆築。

澆築混凝土應連續進行，分層振搗密實。

（5）混凝土澆築到樁頂時，應適當超過樁頂設計標高。

2.4螺旋鑽成孔灌注樁

2.4.1螺旋鑽成孔灌注樁的含義

（1）干作業成孔灌注樁：是指不用泥漿或套管護壁的情況下用人工或鑽機成孔，下鋼筋籠、澆灌混凝土的基樁。

（2）螺旋鑽成孔灌注樁：是干作業成孔灌注樁的一種，是利用電動機帶動帶有螺旋葉片的鑽杆轉動，使鑽頭螺旋葉片旋轉削土，土塊隨螺旋葉片上升排出孔口，至設計深度後，進行孔底清理，然後下鋼筋籠、澆灌混凝土成樁。

2.4.2 適用範圍

螺旋鑽成孔灌注樁適用於地下水位以上的一般粘性土、粉土、黃土，以及密實的粘性土、砂土層中使用。

2.4.3 主要機具

（1）螺旋鑽孔機。

（2）裝卸、運土或運送混凝土的機動小翻斗車或手推車。

（3）長、短棒式振搗器。

部分加長軟軸、混凝土攪拌機、平尖頭鐵鍬、膠皮管等。

串筒（或導管）、蓋板、測繩、手

把燈、低壓變壓器及線墜等。

2.4.3工藝流程

螺旋鑽成孔灌注樁工藝流程如下。

鑽孔機就位→鑽孔→檢查質量→孔底清理→孔口蓋板→移鑽孔機→移蓋板、測孔深和垂直度→放鋼筋籠→放混凝土串筒

→澆築混凝土（隨澆隨振）→插樁頂鋼筋。

2.4.4質量控制點

（1）鑽孔完畢應及時蓋好孔口，防止落入雜物，以避免人為增加孔底虛渣土。

（2）防止塌孔、縮孔。

（3）嚴格按操作工藝邊澆築混凝土邊振搗的規定執行。

（4）防止鋼筋籠變形。

（5）砼灌註標高控制到設計標高0.5m 以上。

2.5預應力管樁

2.5.1預應力管樁的含義

預應力混凝土管樁是採用離心脫水密實成型工藝原理，先張法施加預應力，達到規定的強度後放張預應力筋，再進行壓蒸養護（或浸水養護）成型的一種預製混凝土樁。

2.5.2適用範圍

預應力管樁適用於一般粘性土及填土、淤泥和淤泥質土、粉土、非自重濕陷性黃土等土層中使用。

2.5.3主要機具

（1）打樁機

a. 一般為三點支撐式履帶打樁機或步履式打樁機。

b. 打樁機的樁架必須具有足夠的承載力、剛度和穩定性。

（2）樁錘。

a. 樁錘分為落錘、氣動錘、柴油錘、液壓錘等類型。

b. 目前我國各地施打預應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. 內徑應比管樁外徑大2～3cm ，並設有導向腳與樁架導軌相連，保證與柴油錘的中心線重合。

c. 樁帽應設有樁墊層和錘墊層兩部分，樁帽應有足夠的強度、剛度和耐打性。

（4）送樁器

a. 送樁器宜做成圓筒形，並有足夠的強度、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. 送樁器應與管樁匹配，一般採用套筒式送樁器，內徑應比管樁外徑大20～30mm 。

（5）履帶式或輪胎式起重機，起重噸位為15t 。

（6）電焊機，管樁切割器、經緯儀、水準儀等施工機具和儀器。

2.5.4工藝流程

預應力管樁施工工藝流程見下圖。

2.5.5質量控制點

（1）根據實際工程的需要選擇管樁類型，保證預應力管樁強度達到設計強度的100%後才開始打樁。

（2）對照地質資料及按設計、規範要求合理選用施工機具，採用「重錘低擊」的原則選用樁錘並控制打樁總錘擊數，避免樁身混凝土產生疲勞破壞，樁身斷裂。

（3）根據施工的管樁尺寸按要求製作樁帽及送樁器。

（4）管樁在運輸、吊樁及堆放過程中應正確疊放，輕起輕吊，避免使用前樁身就已經斷裂，樁頂破碎。

（5）施工管樁時要保證樁體的垂直度，避免樁身傾斜。

3 樁基礎未來發展方向

3.1樁的尺寸向長、大方向發展。

基於高層、超高層建築物及大型橋主塔基礎等承載的需要，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100m 以上，樁徑超過2500mm ；上海金茂大廈鋼管樁樁端進入地面下80m 的砂層，樁徑為914.4mm ；溫州地區靜壓式鋼筋混凝土預製樁長度已達70m 以上，樁斷面600×600mm2；鄭州某工程反循環鑽成孔灌注樁直徑為1000～1100mm ，樁長77.6m ；廈門某大廈反循環鑽成孔灌注樁深度達103m ；南京長江二橋主塔墩基礎反循環鑽成孔灌注樁直徑為3m ，深度150m 。

3.2樁的尺寸向短、小方向發展。

基於老城區改造、老基礎托換加固、建築物糾偏加固、建築物增層以及補樁等需要，小樁及錨杆靜壓樁技術日趨成熟，應用廣泛。

小樁又稱微型樁或IM 樁，是法國索勒唐舍(SOLETANCHE)公司開發的一種灌注技術。

小樁實質上是直徑壓力注漿樁；樁徑為70～250mm(國內多用250mm) ，長徑比大於30(國內樁長多用8～12m ，長徑比通常為50左右) ，採用鑽孔(國內多用螺旋鑽成孔) 、強配筋(配筋率大於1%)和壓力注漿(注漿壓力為1.0～2.5MPa) 工藝施工。

錨杆靜壓樁的斷面為200×200mm2～300×300mm2；樁段長度取決於施工凈空高度和機具情況，為1.0～3.0m ，樁入土深度3～30m 。

3.3向攻克樁成孔難點方向發展。

以日本為例，成立由64家基礎公司組成的岩層削孔技術協會，研究開發出20餘種大直徑岩層削孔工法，其中長螺旋鑽進成孔法3種，迴轉鑽進成孔法5種，衝擊鑽進成孔法7種以及全套管迴轉掘削孔法9種。

國內也有不少單位成功地研究開發出岩層鑽進成孔法及大三石層(大卵礫石層、大拋石層和大孤石層) 鑽進成孔法。

3.4向低公害工法樁方向發展。

筒式柴油錘衝擊式鋼筋混凝土預製樁雖然具有樁身質量較可靠、施工速度快及承載力高等優點，但由於其施工時噪聲高、振動大和油污飛濺(三者統稱為一次公害) 等缺點，在城區的住宅群及公共建築群等場地施工中受到很大限制，為此靜壓實鋼筋混凝土預製樁施工技術在國內得到業主的青睞。

3.5向擴孔樁方向發展。

北京地區普通直徑鑽孔擴底灌注樁（樁身直徑0.3～0.4m ，擴底直徑0.8～1.2m ）的靜載試驗結果表明，與相同樁身直徑的直孔樁相比，前者極限荷載為後者的1.7～7.0倍，前者的單位樁體積的極限荷載為後者的1.4～3.0倍。

大直徑鑽（挖）孔擴底樁具有承載力高、成孔後出土量少、承台面積小等顯著優點，在國內外得到廣泛運用。

我國的鑽孔擴底樁種類有20種以上，日本的大直徑鑽擴樁工法將近30種。

擴孔的成型工藝除鑽擴外，還有爆擴、沖擴、夯擴、振擴、錘擴、壓擴、注擴、擠擴和挖擴等種類。

3.6向異型樁方向發展。

為了提高單樁承載力（樁側摩阻力和樁端阻力）國內外大量發展異型樁。

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後的樁型有三角形樁、六角形樁、八角形樁、外方內圓空心樁、外方內異形空心樁、十字形樁、X 形樁、T 形樁及壁板樁等。

縱向截面從稜柱樁和圓柱樁異化後的樁型有楔形樁（圓錐形樁和角錐形樁）、梯形樁、菱形樁、根形樁、擴底柱、多節樁（多節灌注樁和多節預製樁）、樁身擴大樁、波紋柱形樁、波紋錐形樁、帶張開葉片的樁、螺旋樁、從一面削尖的成對預製斜樁及DX 擠擴灌注樁等。

3.7向組合式工藝樁方向發展。

由於承載力的要求，環境保護的要求及工程地質與水文地質條件的限制等，採用單一工藝的樁型往往滿足不了工程

要求，實踐中經常出現組合式工藝樁。

例如，鑽孔擴底灌注樁有成直孔和擴孔兩個工藝；樁端壓力注漿樁有成孔成樁與成樁後向樁端地層注漿兩個工藝；預鑽孔打入式預製樁有鑽孔、注漿、插樁及輕打（或壓入）等工藝。

3.8向高強度樁方向發展。

隨著對打入式預製樁要求越來越高，諸如高承載力、穿透硬夾層、承受較高的打擊應力及快速交貨等要求，普通鋼筋混凝土樁（簡稱R.C 樁，混凝土強度等級為C25～C40）已滿足不了上述要求，故預應力鋼筋混凝土樁（簡稱P.C 樁，混凝土強度等級為C40～C80）和預應力高強度混凝土樁（簡稱P.H.C 樁，混凝土強度等級不低於C80）使用越來越多。

3.9向多種樁身材料方向發展。

以灌注樁為例，樁身材料種類亦出現多樣化趨勢，普通混凝土、超流態混凝土、無砂混凝土、纖維混凝土、自流平混凝土及微膨脹混凝土等。

打入式樁亦有組合材料樁，如鋼管外殼加混凝土內壁的合成樁等。

所謂鑽孔壓灌超流態混凝土樁是用改裝後的長螺旋鑽機至設計深度；在提鑽的同時，通過鑽杆內腔經鑽頭上的噴嘴向孔底灌注一定數量的水泥漿；邊提升鑽杆邊用混凝土泵壓入超流態混凝土至略高於沒有塌孔危險的位置；提出鑽杆向孔內放入鋼筋籠至樁頂設計標高；最後把超流態混凝土壓灌至樁頂設計標高而成樁。

4 樁基礎新技術研究意義

研究樁基礎新技術可以及時總結和交流樁基工程與基坑工程領域先進技術和最新研究成果，幫助各單位工程技術人員準確理解和執行新規範，掌握工程質量驗收與檢測的有關技術要求，廣泛交流該領域的先進技術和工程實踐經驗，研討工程疑難問題和最終解決方法。