静钻根植桩施工工法概述

静钻根植桩施工工法概述

廖利文

（宁波中淳高科基础工程有限公司，浙江宁波315000）

摘要：桩基础在工业与民用建筑、市政桥梁等工程的基础工程中得到广泛的应用，按照制作方式可分为预制桩和灌注桩两大类。随着我国城市化的不断发展，对建筑物质量安全性与绿色建筑技术提出更高要求，桩基础行业需要不断创新，开发工程质量可靠，绿色环保的新型桩基技术。国内首创、国际先进水平的新成果静钻根植桩基础，继承了预制桩和灌注桩的优点并摒弃了其缺点，并通过多个施工案例进行了验证。

关键词：桩基础施工；静钻根植桩

前言

近年来我国每年城市化建设中桩基础的市场估计在2000亿以上，其中采用预制桩桩基础用量达到一半以上，其市场规模超过500亿。高层建筑高架桥梁等桩基础主要以钻孔灌注桩为主，市场规模超过了1500亿。预制桩主要有锤击和静压两种传统沉桩方法，均对桩身质量有不同程度的损伤，挤土效应明显。锤击法施工会产生噪声及油烟污染，对周边环境造成较大影响。灌注桩由于现场浇筑混凝土，资源消耗严重，施工质量波动大，同时钻孔灌注桩泥浆排放会造成严重的环境污染，与低碳环保的发展趋势相违背。

1静钻根植桩概述

静钻根植桩基础技术是一种新型的专利施工工艺，为使采用该工艺的工程符合“安全可靠、技术先进、经济合理、确保质量”的原则，静钻根植桩工法适用范围广泛，与传统施工工法相比，其新颖之处在于采用钻孔后依靠桩身自重将预制桩埋入桩孔的施工方法，兼具了埋入式施工方法及工厂化生产预制桩二者之长，且采用了桩端、桩周注浆的方式，并对桩端进行扩底处理，兼具搅拌桩、扩底桩的优点，是一种集多种施工方法优点于一身的新工艺。

2工艺原理

静钻根植桩工法是采用专用单轴钻机，集钻孔、注浆、深层搅拌、扩孔、高强度预制桩技术于一身的新型桩基础施工方法。本工法施工流程为：钻孔、扩孔、桩端水泥浆注入、桩周水泥浆注入与提钻、植桩。其泥浆排放量少，施工过程无挤土，对周边环境影响小。在受力方面，通过桩与周边水泥土的咬合，提高桩身侧阻力，通过下端扩头，改善桩端阻力特性，大幅度提高桩的承载能力。

3静钻根植桩施工流程

静钻根植桩施工的具体流程如下：

①钻机定位，钻头钻进→②钻头钻进，对孔体进行修整及护壁→③④钻孔至持力层后，打开扩大翼进行扩孔→⑤注入桩端固化水泥浆并进行搅拌→⑥收拢扩大翼边提升钻杆，同时注入桩身固化水泥浆→⑦⑧将桩沉入设计标高。

4静钻根植桩工法特点

静钻根植桩基础技术是一种新型的专利施工工艺，为使采用该工艺的工程符合“安全可靠、技术先进、经济合理、确保质量”的原则，静钻根植桩工法适用范围广泛，与传统施工工法相比，其新颖之处在于采用钻孔后依靠桩身自重将预制桩埋入桩孔的施工方法，兼具了埋入式施工方法及工厂化生产预制桩二者之长；且采用了桩端、桩周注浆的方式，并对桩端进行扩底处理，兼具搅拌桩、扩底桩的优点，是一种集多种施工方法优点于一身的新工艺。

4.1桩材工厂化规模生产

混凝土强度可达到C80～C100，桩身质量稳定。传统预制桩生产工艺流水线存在工人劳动强度大、能源消耗严重、安全隐患多等缺点。我司通过工艺工序优化，利用现代管理工具，引进研发自动化控制装备，推广绿色、节能、安全、环保的预制桩生产流水线。为保证混凝土质量稳定性开发了新型混凝土布料机，为保证桩端面垂直度及平整度开放了新型的张拉结构，保证桩张拉过程的同心垂直度。采取这些措施，保证了桩身质量。通过混凝土原材料及配比的研究，开发C100及以上的免压蒸混凝土预制桩，有效利用资源。

4.2竹节桩桩身与土层作用良好

可大幅度提高桩身侧摩阻力，复合配筋桩桩身具备良好的抗弯、抗剪和抗拔性能。针对在沿海软土地基中广泛使用的钻孔灌注桩强度低，质量波动大，材料消耗多，而混凝土预制桩在用作摩擦桩时因侧阻不足，承受竖向抗压荷载作用时无法发挥材料强度的缺点，通过改变桩身直径，形成具有等间隔外扩体，大幅度增强土体与桩身的相互作用，同时通过扩大桩端面积来增加桩端承载力。选择合适的复合配筋桩，大幅度提高了桩的抗拔抗水平性能。充分利用了预制桩高强度的优点。

4.3可以根据地质情况对竹节桩和复合配筋桩进行组合

最大限度发挥桩身结构性能。根据桩基础的受力特点，桩顶部承受的竖向荷载最大，桩端部承受的竖向荷载最小，根据受力特点进行桩的灵活组合，在下段桩采用竹节桩，充分利用竹节桩的特点，和桩端部扩头有效的结合，为桩端承载力的发挥提供保障。根据需要，上段桩可以采用大直径的桩或者是复合配筋桩，达到最佳组合，充分发挥各桩型的优势。

4.4采用埋入法施工，桩身无损伤

传统桩施工，无论是静压还是锤击，都不同程度对桩身材料有所损伤且微观的损伤不宜发现，存在一定的质量隐患。静钻根植桩先进行钻孔，桩依靠自重沉入标高，不需要对桩施加任何外力，对桩材无任何损伤。

4.5可穿过不同夹层，适应桩端持力层变化较大的地质条件

采用先行钻孔，依靠设备的先进性和强劲动力可穿越各种夹层，解决了预制桩碰到夹层施工难度大的难题。根据钻孔深度确定桩长，保证桩顶标高满足设计要求，并避免了桩端因持力层变化造成桩施工不到标高或者是达不到持力层的难题，确保每根桩都能满足设计要求。

4.6最大限度提高桩基承载力

通过桩端扩底，桩端注浆及桩周注浆，形成竹节桩和复合配筋桩的桩身、桩端水泥浆和桩周水泥土共同承载的桩基础。桩身混凝土强度得到充分发挥，最大限度的提高桩基承载力。

4.7桩身接头部分受桩身内外水泥土的保护，长期耐久性可靠

成桩后，预制桩桩身内外具有水泥土包裹，彻底解决了预制桩防腐的问题。传统管桩施工在防腐要求较高的环境中，采用的办法是在焊接接口部位刷防腐材料，但是在施工过程中，防腐材料与桩周土体摩擦后所剩无几，起不到防腐效果。静钻根植桩再植入过程中，孔内为流塑状态的水泥土，对桩周的摩擦力很小，不会对防腐层造成破坏，通过刷防腐涂料加强防腐效果可以实现。

4.8施工全过程全自动监控，质量稳定可靠

施工设备先进，具备国际先进水平，施工过程中的每个施工工序都通过施工设备进行监控和数据的存储，包括钻孔速度、钻孔深度、水泥浆注入量、水泥浆注入体积、扩底尺寸、植桩重量、拔钻速度、持力层状况等所有数据。并对施工过程可视化，通过监控设备可以监视每个工序的执行情况和效果，真正做到施工全过程自动监控，是桩基施工发展的必然趋势。

4.9施工速度快

依靠先进的施工设备和施工工艺以及工厂化生产的标准化，使得施工速度是钻孔灌注桩的4～5倍，单台设备每天可以施工250～300m。

4.10无噪声和无挤土

静钻根植桩每个工序都“悄悄的”进行，显得格外的安静，可适应城市化进程的需要，在居民区也可以正常施工。尤其无挤土这个优点，使得该技术适应能力更强大。传统意义上的钻孔灌注桩是非挤土桩，但是在其施工过程中，对周围土体也有不同程度的影响，在其钻孔过程中，孔周土体应力释放，对周围土体会有微量影响，在混凝土灌注过程中，会对孔周土体产生相反方向的应力，如此反复应力的产生，对变形比较敏感的工程也有非常严重的影响。静钻根植桩在钻孔工程中，孔内土体大部分留在孔内，不会造成孔内的应力释放，在植桩过程中，植桩施加的压力会随着流塑状水泥土的溢出得到释放，而不会对孔周的土体造成影响。是真正意义的对周围土体无影响的施工技术。

5静钻根植桩适用范围

5.1适用抗震设防烈度7度及7度以下地区；

5.2适用承受竖向抗压、抗拔及水平荷载；

5.3适用粘性土、粉土、砂土、填土、碎（砾）石土以及地质情况复杂、夹层多、风化不均、软硬变化较大的岩层；

5.4当建筑场地临近有建筑物（构筑物）或地下管线等工程设施，需控制挤土效应时；

5.5当桩端持力层层顶标高变化较大时。

6结语

静钻根植工法与现有预制桩施工工法相比，无挤土、无噪声，施工对周围设施（地下构造物、管线）无影响，可穿过各种夹层，桩端持力层可适应变化较大的地质条件，桩顶标高可控，无需截桩，桩身接头部分受桩身内外水泥土的保护，耐久性、完整性更加可靠。静钻根植桩桩身与周围水泥土形成一体，加大的水泥土能够负担一部分水平荷载，其水平承载力与普通灌注桩持平，甚至更优。静钻根植桩基础通过桩周水泥土过渡桩土接触面，解决了高强预应力管桩的亲土性问题，有效地发挥了桩周土的侧摩阻力；在桩端设置水泥土扩大头，增大了桩端支承面积，提高了端阻值，土体的承载作用得到充分发挥，提高了桩身材料强度的利用率。工程实践表明，该新型桩基础在应用中表现了良好的承载性能。静钻根植工法与现有灌注桩施工工法相比，由于其优异的性价比、施工的高效性及质量的全过程可控性，必然具有广阔的应用前景。

参考文献：

[1]钱铮，王奎华．静钻根植桩水平承载性能试验研究[J]．岩土力学，2015（S2）

[2]严天龙，许远荣．预制混凝土竹节桩及静钻根植桩应用简介[J]．混凝土与水泥制品，2015（09）

[3]翁国华．静钻根植桩施工技术的应用[J]．小水电，2013（02）

[4]李纪胜，谢华杰．静钻根植桩在东城国贸中心的成功应用[J]．工程建设与设计，2014（01）