預制樁與灌注樁探討

摘 要:為提高天然地基的承載能力或加固軟弱地基，以滿足建筑物上部荷載的要求，確保建筑物的工程質(zhì)量，結(jié)合工作實際，對樁基在工程中的應用進行了詳細的分析闡述。

關鍵詞:預制樁;灌注樁;建筑工程;應用

中圖分類號:TU

文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)17-0383-01

1 引言 

伴隨著國民經(jīng)濟的高速增長及建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，城市高樓林立、大型公共建筑、工業(yè)廠房的不斷涌現(xiàn)。為確保建筑物的工程質(zhì)量，需提高天然地基的承載能力或加固軟弱地基，滿足建筑物上部荷載的要求，故為樁基的使用和普及提供了廣闊的發(fā)展空間。

2 常見樁的類型

2.1 摩擦型樁

(1)摩擦樁:外部荷載主要通過樁身側(cè)表面與土層之間的摩擦阻力傳遞給周圍的土層，樁端只承受部分荷載，一般不超過10%。如打在飽和軟土地基和松砂地基中的樁。這類樁基的沉降較大，穩(wěn)定時間也較長;(2) 端承摩擦樁:在外部荷載作用下，樁的端阻力和側(cè)摩阻力都同時發(fā)揮作用。如穿過軟弱地層嵌入較堅實的硬粘土和砂、礫持力層的樁。這類樁的側(cè)、端阻力所分擔荷載的比例，與樁徑、樁長、土層的摩擦系數(shù)以及持力層的承載力有關。

2.2 端承型樁

(1)端承樁:外部荷載通過軟弱土層，由樁身直接傳給樁端的基巖，樁的承載力由樁端基巖提供，一般不考慮樁側(cè)摩擦阻力的作用。(2)摩擦端承樁:樁頂荷載主要由樁端承受，如通過軟弱土層樁端嵌入基巖的樁，由于樁的長細比很大，在外部荷載作用下，樁側(cè)摩擦阻力也起到部分作用，但樁側(cè)阻力小于樁端阻力。

2.3 按樁身材料分類

(1)砼樁:①預制砼樁: 可在工廠集中生產(chǎn)，也可在場地附近預制。一般為400×400或500×500，單節(jié)長10米左右。②灌注砼樁:是用樁機設備在施工現(xiàn)場就地成孔或采用人工挖孔，在孔內(nèi)放置鋼筋籠，其深度和直徑根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告，由設計單位確定。(2)鋼樁:主要采用型鋼和鋼管兩大類，做臨時支擋結(jié)構(gòu)或永久性的碼頭工程。H型鋼和I型鋼樁則主要用做支承樁。鋼管樁則由各種直徑和壁厚的無縫鋼管制成。

3 預制樁的特點和適用條件

3.1 預制樁的特點

(1)樁的單位面積承載力較高。由于其屬擠土樁，樁打人后其周圍的土層被擠密，從而提高地基承載力;(2)樁身質(zhì)量易于保證和檢查;適用于水下施工;樁身砼的密度大，抗腐蝕性能強;施工工效高。(3)預制樁單價較灌注樁高。預制樁的配筋是根據(jù)搬運、吊裝和壓人樁時的應力設計的，遠超過正常工作荷載的要求，用鋼量大。接樁時，還需增加相關費用。(4)錘擊和振動法下沉的預制樁施工時，震動噪音大，影響周圍環(huán)境，不宜在城市建筑物密集的地區(qū)使用，一般需改為靜壓樁機進行施工。(5)預制樁是擠土樁，施工時易引起周圍地面隆起，有時還會引起已就位鄰樁上浮。(6)受起吊設備能力的限制，單節(jié)樁的長度不能過長，一般為10余米。長樁需接樁時，接頭處形成薄弱環(huán)節(jié)，如不能確保全樁長的垂直度，則將降低樁的承載能力，甚至還會在打樁時出現(xiàn)斷樁。(7)不易穿透較厚的堅硬地層，當堅硬地層下仍存在需穿過的軟弱層時，則需輔以其他施工措施，如采用預鉆孔(常用的引孔方法)等。

3.2 預制樁的適用條件

(1)持力層上覆蓋為松軟土層，沒有堅硬的夾層;(2)持力層頂面的土質(zhì)變化不大，樁長易于控制，減少截樁或多次接樁;(3)水下樁基工程;(4)大面積打樁工程。由于此樁工序簡單，工效高，在樁數(shù)較多的前提下，可抵消預制價格較高的缺點，節(jié)省基建投資;(5)工期比較緊的工程，因已在工廠預制，縮短工期。

4 灌注樁的特點和適用條件

4.1 特點

(1)適用于不同土層;(2)樁長可因地改變，沒有接頭。目前鉆孔灌注樁的直徑已達2.0M，有的樁長達88M;(3)單樁承載力大(采用大直徑鉆孔和挖孔灌注樁時);(4)正常情況下，比預制樁經(jīng)濟;(5)樁身質(zhì)量不易控制，容易出現(xiàn)斷樁、縮頸、露筋和夾泥的現(xiàn)象;(6)樁身直徑較大，孔底沉積物不易清除干凈(除人工挖孔灌注樁外)，因而單樁承載力變化較大;(7)一般不宜用于水下樁基。但在橋樁(大橋)施工中，有采用鋼圍堰(大型橋梁)中進行水鉆灌注樁施工，然后在圍堰中進行水鉆灌注樁施工的工藝，確保了樁基施工的質(zhì)量。

4.2 灌注樁的適用條件

(1)沉管灌注樁: 此類樁的適用條件基本同預制樁。現(xiàn)已廣泛用于多層住宅中，有時采用單打，有時采用復打工藝，主要依據(jù)土層的松軟程度和單樁承載力來決定;(2)水鉆孔灌注樁: 此類樁除了在碎石土、自重濕陷性黃土、礫石層中不宜使用，其余土層基本均適用。目前，對單樁承載力較大的高層建筑、大跨度工業(yè)廠房、大型橋梁等工程中，基本使用了水鉆孔灌注樁;(3)螺旋鉆孔灌注樁適用于基本無地下水，且樁長有一定限制，一般不能穿過卵礫石層，這種樁形屬非擠土型干鉆孔樁，不需要泥漿護壁，因此施工周期比水鉆孔灌注樁要短，現(xiàn)場無泥漿污染;(4)人工挖孔灌注樁 :此樁適用于地下水較少，對安全要求特高，如有害氣體、易燃氣體、孔內(nèi)空氣稀薄等，尤其在有地下水時需邊抽邊挖，因此對漏電保護等也有特殊要求。人工挖孔灌注樁不適宜用于砂土、碎石土和較厚的淤泥質(zhì)土層等。

5 預制樁的施工工藝

5.1 沉樁阻力

首先根據(jù)樁型、沉樁深度、接頭形式以及工程地質(zhì)條件、對沉樁阻力作出分析，選用合適的靜壓樁機設備。沉樁阻力的影響因素主要是由土質(zhì)結(jié)構(gòu)、埋入持力層深度、樁數(shù)、樁距、施工順序等組成，分析實測資料表明，沉樁阻力是由樁側(cè)阻力和樁尖阻力組成。通常情況下，兩者沉樁阻力的比例是個變值，應該根據(jù)不同情況分析沉樁阻力。

5.2 樁頂墊材

合理選用墊材能提高打樁效率和沉樁精度，保證樁帽免遭損壞，壓樁時，墊材起著緩和并均勻傳遞樁機對樁頭的壓力的作用，并均勻地傳遞于樁帽上。一般采用橡木、樺木等硬木按縱紋受壓使用，并根據(jù)情況及時更換。

5.3 樁的起吊、運輸和堆放

(1)管樁應達到砼強度等級的80%以后放可倒運，達到100%才能出廠;(2)管樁吊運應輕吊輕放，嚴防碰撞;(3)管樁堆放、吊運支點需按計算要求進行，起吊時，繩索與樁的夾角應≥45°;(4)堆放場地應壓實平整，并有排水措施;(5)管樁應分規(guī)格堆放，堆放層數(shù)，應根據(jù)其強度，地面承載力、墊木及堆垛穩(wěn)定性確定，一般管徑直徑:350應≤7層，400～450應≤6層，500應≤5層;(6)管樁應按支點位置放在墊枕上，層與層之間用墊木隔開，每層墊木應在同一水平面上，各層墊木位置應在同一垂線上，堆垛時，必須在兩側(cè)打好防止?jié)L垛的木楔。

5.4 壓樁程序和接樁方法

(1)靜壓法沉樁一般采取分段壓入，逐節(jié)接長的方法。接樁有焊接法和漿錨法。在接樁時，應先檢查下節(jié)樁的頂部，如有損傷應予修復，并清除樁頂上的雜物。在上節(jié)樁就位前，要清除接頭處附著的污染物。有變形的樁，應修理合格經(jīng)監(jiān)理單位簽證同意后再使用;(2)沉樁應連續(xù)施打，避免長時間中斷;(3)壓樁順序應結(jié)合工程要求綜合考慮各種因素和客觀條件，選用打樁效率高、對環(huán)境危害影響小的合理打樁順序。

6 灌注樁的施工工藝

6.1 準備工作

(1)資料準備。根據(jù)施工圖、地質(zhì)報告和水文地質(zhì)資料、地下管線圖、臨近建、構(gòu)筑物等情況制定施工組織設計。(2)場地準備。遷移場地內(nèi)妨礙施工的高架線路、地下管線等，地下構(gòu)筑物應先挖除。確保施工現(xiàn)場的三通一平和設置場地排水、搭建臨設和其他準備工作。設置基準軸線的控制點和水準點。對各種施工機械進行檢查調(diào)試。

6.2施工工藝

(1)根據(jù)設計樁型，采用相應成孔工藝，并使之符合設計和規(guī)范要求;(2)鋼筋籠制作與安放:①鋼筋籠制作，鋼筋的種類、鋼號、規(guī)格、搭接、焊接、間距等均應符合設計和施工驗收規(guī)范要求。對于大直徑的鋼筋籠，為確保搬運、吊放時不變形，應在籠內(nèi)設置支撐。鋼筋籠下部應加設砼保護層墊塊;②鋼筋籠的安放與連接，安放時要垂直緩慢地放人孔內(nèi)，避免碰撞孔壁。當鋼筋籠較長時，應采用逐節(jié)接長放人孔內(nèi)。主筋接頭必須不在同一平面內(nèi)。安放完畢，應檢查籠頂標高。

6.3 清孔鋼筋籠入孔前，需進行清孔

6.4 砼灌注

(1)孔內(nèi)水下灌注宜用導管法;(2)孔內(nèi)無水或滲水量很小時，灌注宜用串筒法，用插入式振動棒分層搗實;(3)孔內(nèi)無水或孔內(nèi)雖有水，但能疏干時，宜用短護筒直接投料法;(4)大直徑樁砼澆灌宜用砼泵。

6.5 砼灌注質(zhì)量控制

(1)成孔通過驗收合格后，應盡快灌注砼。并檢查砼坍落度;(2)確保砼灌注振搗密實;(3)每根樁的砼灌注必須連續(xù)運行，以確保不出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象;(4)根據(jù)規(guī)范和設計要求，樁頂標高需留有適當?shù)某嗔浚源_保樁頭質(zhì)量;并做好樁頭和孔口的保護工作;冬季施工時，應有相應的保溫措施;每根樁灌注結(jié)束，應由專人做好施工記錄。