桩基础施工的现状及发展

桩基础施工的现状及发展

王志1赵素菊2周洋1

王志1赵素菊2周洋1

（1.山东省建筑科学研究院，250000；2.济南市城市规划展览馆管理中心，250000）

【摘要】随着经济的不断发展,城市建筑也发展迅速,高层建筑越来越多，桩基础被广泛应用于高层建筑的地基建设,众所周知基础的重要性，桩基础的施工技术决定着建筑的整体质量及建后的使用效能,必须引起足够的注意，本文将就桩基础施工技术现状进行分析，并且对桩基础施工的发展趋势及方向进行探讨。

【关键字】桩基础；施工；现状；发展；趋势

一、桩基础施工的现状

1、桩基础施工在我国已有几千年的历史,从历史上的三合土夯实地基处理技术到现在普遍应用的钻孔灌注桩施工技术,取得了很大程度的进展,施工技术不断发展,施工工艺不断创新,施工方法不断完善,施工设备不断更新。

2、目前我国常使用的桩基础类型包括埋入式桩、钻孔灌注桩及人工挖孔桩等,施工过程中所用设备多由国内探矿厂提供,机型多样化。

（1）埋入式桩可细分为多种类型,应用最多的为中掘施工法桩。所谓中掘施工法桩是把小于桩径30-40mm的长螺旋钻、或钻杆端部装有搅拌翼片的螺旋钻及钻斗钻等插入桩的中空部,在钻头附近的地层连续钻进,使土沿中空部上升,从桩顶排土的同时将桩沉设。在施工中通常将桩端注入压缩空气和水,促进钻进的同时也使桩沉顺利。为使桩获得更大的承载力,桩埋入孔中后可分别采用量终打击方式、桩端加固方式或扩大头加固方式。

（2）钻孔灌注桩技术施工工艺种类较多,能应用于各种地层,且具有施工工艺简单,施工成本较低,低噪声,少振动,无地面隆起及入土深等优点,在我国地基施工应用最为广泛。另外,使用钻孔灌注桩技术可有效扩大桩孔底部面积,提高桩基础承载力,有效降低配筋率,减少施工成本。钻孔灌注桩扩底方式可分为反循环扩底、钻斗钻扩底、正循环扩底及潜水钻扩底等。其中反循环扩底方式又分为扩刀上开、扩刀下开、扩刀滑降及扩刀推出等方式;钻斗钻扩底方式又分为水平推出、滑降及下开和水平推出的并用等方式。

（3）人工挖孔桩因施工过程需要大量劳动力,工期长,过程复杂,现今很少使用,但在施工环境受到限制的地区仍在使用,最大直径达8m,深度达40m。

3、我国幅地辽阔工程地质与水文地质条件复杂多变,东部与中西部地区经济发展不平衡各类工程要求又不相同。大量施工实践表明,我国常用的各种桩型从总体上看具有以下特点大直径桩与普通直径桩并存预制桩与灌注桩并存非挤土桩、部分挤土桩与挤土桩并存在非挤土灌注桩中钻孔、冲抓成孔与人工挖孔法并存在挤土桩中锤击法、振动法与静压法并存在部分挤土灌注桩的压浆工艺法中前注浆桩与后注浆桩并存先进的、现代化的工艺设备与传统的、较陈旧的工艺设备并存等等。由此可见各种桩型在我国都有合适的地层土质、环境与需求,也有发展、完善和创新的条件。

二、桩基础施工的发展趋势

1、尺寸

基于高层、超高层建筑物承载的需要,桩径越来越大,桩长越来越长。欧美及日本的钢管桩长度已达100m以上,桩径超过2500mm;上海金茂大厦钢管桩桩端进入地面下80m的砂层,桩径为914.4mm;温州地区静压式钢筋混凝土预制桩长度已达70m以上,桩断面达600mm×600mm;郑州某工程反循环钻成孔灌注桩直径为1000～1100mm,桩长77.6m;南京长江二桥主塔墩基础反循环钻成孔灌注桩直径为3000mm,深度150m;厦门某工程人工挖孔桩长度为73m,桩径1.8m基于老城区改造、老基础托换加固、建筑物纠偏加固、增层以及补桩等需要,小桩及锚杆静压桩技术日趋成熟。小桩(又称为微形桩或IM桩)实质上是小直径压力注浆桩,桩径为70～250mm,桩长为8～20m。锚杆静压桩的断面为200mm×200～300mm×300mm;桩段长度取决于施工净空高度和机具情况,为1.0～3.0m,桩入土深度3～30m。随着科技的不断发展和新材料的应用，桩基础的尺寸会有更大的突破。

2、成孔

以日本为例,成立由64家基础公司组成的岩层削孔技术协会,研究开发出20余种大直径岩层削孔工法,其中长螺旋钻进成孔法3种、回转钻进成孔法5种、冲击钻进成孔法7种以及全套管回转掘削法9种。国内也有不少单位成功地研究开发出岩层钻进成孔法及大三石层(大卵砾石层、大抛石层和大孤石层)钻进成孔法。

3、绿色安全

筒式柴油锤冲击式钢筋混凝土预制桩虽然具有桩身质量较可靠、施工速度快及承载力高等优点,但由于其施工时噪声高、振动大和油污飞溅等缺点,在城区的住宅群及公共建筑群等施工中受到很大限制,为此静压式钢筋混凝土预制桩施工技术在国内得到业主的青睐,国外已显现出用液压打桩锤取代筒式柴油锤的趋势。泥浆护壁法钻、冲孔灌注桩在地下水位高的软土地区虽然被较广泛地采用,但由于泥浆的使用使施工现场不文明,泥浆排除的困难,成为施工者头痛之事。因此钻斗钻成孔灌注桩,因其干取土作业加之所使用的稳定液由专用的仓罐贮存,现场较为文明,在日本建筑业界此类桩型已成为泥浆护壁灌注桩的主力桩型,国内此类桩型的采用亦日趋增多。贝诺特灌注桩由于环保效果好(噪声低、振动小、无泥浆污染与排放)、施工现场文明,在海内外广泛采用,我国香港地区此类桩型的市场份额约占45%,昆明、温州及北京地区10余个工程已成功地采用此类桩型。

4、异型桩

为了提高单桩承载力(桩侧摩阻力和桩端阻力)国内外大量发展异型桩。广义地说,异型桩包括横向截面异化桩和纵向截面异化桩。挤扩多分支承力盘桩是由桩身、分支、分承力盘和桩根等部分组成的纵横断面均异化的异型桩,其单位桩体积的极限荷载为相应的直孔桩的2倍以上。

5、埋入式桩

钢筋混凝土预制桩和钢桩的设桩工艺有打入式、压入式(静压式)和埋入式。打入式和压入式设桩工艺在施工中产生挤土效应,使地基土隆起和水平挤动,不同程度地对邻近建筑物和地下管线产生不良影响。为了消除一次公害和挤土效应,可采用埋入式撞，所谓埋入式桩工法是将预制桩沉入到钻成的孔中后,采取某些手段增强桩承载力的工法的总称。植桩法,即先用长螺旋钻成孔,穿过硬夹层或可液化层,然后将预制桩放入孔内,最后锤击沉桩使桩端进入设计要求的持力层。

6、组合式工艺桩

由于承载力的要求、环境保护的要求及工程地质与水文地质条件的限制等,采用单一工艺的桩型往往满足不了工程要求,实践中经常出现组合式工艺桩。

7、高强度桩

随着对打入式预制桩的要求越来越高,诸如高承载力、穿透硬夹层、承受较高的打击应力及快速交货等要求,RC桩便满足不了上述要求,故PC桩和PHC桩使用越来越多。

8、新材料

以灌注桩为例,桩身材料种类亦出现多样化趋势,如普通混凝土、超流态混凝土、无砂混凝土及微膨胀混凝土等。打入式桩亦有组合材料桩,如钢管外壳加混凝土内壁的合成桩。

结语：

随着世界一体化的趋势，我国建筑市场也不断对外开放,如何保持企业的竞争力,就需要不断接受新事物，在现有基础上不断提高桩基础建设的施工技术，保证使用安全的情况下提高效益。

参考文献：

[1]沈保汉.第一讲桩基础施工技术现状及发展方向[J].施工技术,2000,05:43-45.

[2]沈保汉.桩基础施工技术现状及发展趋向浅谈[J].建设机械技术与管理,2005,03:20-26.

[3]殷文俊.桩基础施工技术现状以及趋势探究[J].经营管理者,2010,10:375.