樁基礎(chǔ)施工技術(shù)及樁型的選擇

□ 張　建　南京市住宅建設(shè)總公司

樁基礎(chǔ)施工技術(shù)及樁型的選擇

□ 張建南京市住宅建設(shè)總公司

無論是選擇和采取哪種樁型施工時，或者是在推出新樁型時，一定要實事求是、腳踏實地進(jìn)行科學(xué)調(diào)研和規(guī)范組織實施，嚴(yán)格推行全面質(zhì)量管理，實行以預(yù)防和改進(jìn)為主的管理，做到全員、全過程、全企業(yè)的質(zhì)量管理及信息化施工，確保樁基礎(chǔ)工程的整體品質(zhì)。

樁基礎(chǔ)，施工技術(shù)，樁型

1.樁基礎(chǔ)施工技術(shù)現(xiàn)狀

伴隨城市建設(shè)、高層建筑的發(fā)展，樁基礎(chǔ)施工迅速崛起，施工工法和制樁工藝也有了很大提高，但在工法原創(chuàng)方面與發(fā)達(dá)國家相比仍有很大差距。目前按施工方法分，樁可分為非擠土樁、部分?jǐn)D土樁和擠土樁三大類。再細(xì)分，樁的施工方法超過300種，可以說是日新月異。以日本埋入式樁為例，實際上細(xì)分可有百種類型。按中掘埋入工藝、鉆機(jī)、承載力發(fā)揮方法及采用的預(yù)制樁種類等，中掘施工法樁又可細(xì)分為50余種樁型，而預(yù)鉆孔埋入式樁亦可細(xì)分為50余種。近幾年來，日本又開發(fā)出十余種高承載力埋入式樁工法。

以泥漿護(hù)壁法鉆孔擴(kuò)底灌注樁的成孔方法為例，有40種以上，擴(kuò)底方式可分為反循環(huán)擴(kuò)底、旋挖鉆斗鉆擴(kuò)底、正循環(huán)擴(kuò)底及潛水鉆擴(kuò)底等。其中反循環(huán)擴(kuò)底方式又分為擴(kuò)刀上開、擴(kuò)刀下開、擴(kuò)刀滑降及擴(kuò)刀推出等方式，旋挖鉆斗鉆擴(kuò)底方式又分為水平推出、滑降及下開和水平推出并用等方式。目前，在日本建筑界已有一半以上的旋挖鉆斗鉆成孔灌注樁采用擴(kuò)底工法。以樁端壓力注漿為例，注漿工藝可分為閉式注漿和開式注漿兩大類，樁端壓力注漿施工工藝的核心部件——樁端壓力注漿裝置又可分為預(yù)留壓力注漿室、預(yù)留承壓包、預(yù)留注漿空腔、預(yù)留注漿通道及預(yù)留特殊注漿裝置五大類，兩者組合，目前已有20余種樁端壓力注漿樁工法，其中國內(nèi)至少已有20種。

2.樁基礎(chǔ)施工技術(shù)中的異型樁和原創(chuàng)樁

2.1異型樁技術(shù)

異型樁包括橫向截面異化樁和縱向截面異化樁。（1）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)異空心樁、十字形樁、X形樁、T形樁及壁板樁等。（2）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)底樁、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、螺旋預(yù)制樁、螺紋灌注樁、螺桿灌注樁、從一面削尖的成對預(yù)制斜樁及DX擠擴(kuò)灌注樁等。

（1）三岔雙向擠擴(kuò)灌注樁，又稱多節(jié)三岔擠擴(kuò)灌注樁，簡稱DX擠擴(kuò)灌注樁或DX樁。

DX擠擴(kuò)灌注樁是在預(yù)鉆（沖）孔內(nèi)，放入專用的三岔雙缸雙向液壓擠擴(kuò)裝置，按承載力要求和地層土質(zhì)條件在樁身適當(dāng)部位，通過擠擴(kuò)裝置雙向液壓缸的內(nèi)外活塞桿作大小相等方向相反的豎向位移以帶動3對等長擠擴(kuò)臂對土體進(jìn)行水平向擠壓，擠擴(kuò)出互成120°夾角的3岔狀或3n（n為同一水平面上的轉(zhuǎn)位擠擴(kuò)次數(shù)）岔狀的上下對稱的擴(kuò)大楔形腔或經(jīng)多次擠擴(kuò)形成近似雙圓錐盤狀的上下對稱的擴(kuò)大腔，成腔后提出三岔雙缸雙向擠擴(kuò)裝置，放入鋼筋籠，灌注混凝土，制成由樁身、承力岔、承力盤和樁根共同承載的鋼筋混凝土灌注樁。

DX擠擴(kuò)灌注樁的優(yōu)點：①單樁承載力高，可充分利用樁身上下各部位的硬土層。②成孔成樁工藝適用范圍較廣，DX樁按不同成孔工藝可結(jié)合采用潛水鉆機(jī)、正循環(huán)鉆機(jī)、反循環(huán)鉆機(jī)、沖擊鉆機(jī)、旋挖鉆機(jī)進(jìn)行泥漿護(hù)壁法成孔，也可結(jié)合采用長螺旋鉆機(jī)、旋挖鉆機(jī)進(jìn)行干作業(yè)法成孔，還可結(jié)合采用貝諾特鉆機(jī)進(jìn)行全套管護(hù)壁法成孔。③低噪聲、低振動，泥漿排放量減少。④節(jié)約成本，縮短工期。⑤擠擴(kuò)后盤、岔腔成形穩(wěn)定而不坍塌。⑥樁身穩(wěn)定性好。⑦抗拔力大。⑧機(jī)腔轉(zhuǎn)角，定位準(zhǔn)確，成樁差異性小。⑨可實施成孔與擠擴(kuò)裝置的車載一體化，擠擴(kuò)效率高。

（2）螺桿灌注樁的全稱為半螺旋擠孔管內(nèi)泵壓混凝土灌注樁，也可簡稱螺桿樁，是一種由上部為圓柱形樁體，下部為螺紋型樁體組合而成的變截面異形灌注樁，其上下兩樁段的長度是根據(jù)地基土質(zhì)情況而進(jìn)行調(diào)節(jié)的，沒有一個固定的比例，下部螺紋樁體的外徑與上部圓柱樁體直徑相同。螺桿樁施工機(jī)械與設(shè)備主要由螺桿灌注樁機(jī)、強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)、混凝土高壓泵裝置與管路系統(tǒng)、混凝土泵車及導(dǎo)管系統(tǒng)等組成。

螺桿樁優(yōu)點：①環(huán)保效果好，無噪聲，無振動，無泥漿污染與排放。②與普通鉆孔灌注樁相比，不存在清底、護(hù)壁、塌孔等問題，也不易產(chǎn)生斷樁和縮徑等問題，樁身質(zhì)量可靠。③樁身強(qiáng)度高，承載能力高。④施工程序簡化，降低工程造價，施工效率高，縮短工程施工工期。⑤適用范圍廣，不僅適用于普通混凝土的螺桿灌注樁，也可應(yīng)用于CFG樁復(fù)合地基和CM長短樁復(fù)合地基。

2.2原創(chuàng)樁基技術(shù)

國內(nèi)現(xiàn)有的原創(chuàng)樁基技術(shù)具有技術(shù)含量高、適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點。像捷程MZ全套管鉆孔軟切割咬合灌注樁施工工法就是非常優(yōu)秀的原創(chuàng)工法，它主要利用全套管施工法制作的鉆孔灌注樁互相咬合， 在相鄰樁初凝之前部分相嵌， 使之具有良好的防滲作用，從而形成整體連續(xù)的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和止水帷幕， 還可兼作主體承重結(jié)構(gòu)。

（1）載體樁又稱復(fù)合載體夯擴(kuò)樁，是采用細(xì)長錘夯擊成孔，將護(hù)筒沉到設(shè)計標(biāo)高后，細(xì)長錘擊出護(hù)筒底一定深度，分批向孔內(nèi)投入填充料和干硬性混凝土，用細(xì)長錘反復(fù)夯實、擠密，在樁端形成復(fù)合載體，然后放置鋼筋籠，灌注樁身混凝土而形成的樁。載體樁雖然也稱做“樁”，但又不同于傳統(tǒng)樁，似樁非樁，被加固土層成為一個硬層與其下的持力層形成了雙層地基，這是構(gòu)成載體樁承載力的主體。（2）大直徑現(xiàn)澆混凝土薄壁筒樁（簡稱筒樁）和現(xiàn)澆混凝土大直徑管樁（PCC樁），也是中國原創(chuàng)的樁基技術(shù)。筒樁為混凝土薄壁筒狀結(jié)構(gòu)，成樁時利用內(nèi)外兩層鋼管套裝在預(yù)制好的鋼筋混凝土環(huán)形樁靴上，通過上部特制的夾持器，在頂部中高頻振動器作用下，將鋼管沉入地基土內(nèi)并到達(dá)設(shè)計標(biāo)高。套入內(nèi)管的部分土芯可從外管的排土孔排出。移開夾持器，放入鋼筋籠，在外鋼管的灌入口中灌入混凝土，邊振動邊拔管直至鋼管全部拔出地面，這樣便形成中心填充有地基土的筒形樁體。（3）PCC樁，是采用專用施工機(jī)械將內(nèi)外雙層套管所形成的空心圓柱腔體在活瓣樁靴的保護(hù)下沉入地基，到達(dá)設(shè)計深度后，在腔體內(nèi)灌注混凝土，然后分段震動拔管，在樁芯土體與外部土體之間形成管樁。

另外像螺紋和螺桿樁及鉆孔壓漿樁等都是具有國際領(lǐng)先技術(shù)水平的工法。加強(qiáng)新樁型、新工藝的研發(fā)，擁有自己的原創(chuàng)工法，才是中國樁基走向世界強(qiáng)國的必經(jīng)之路。

3.樁基礎(chǔ)施工時如何選擇樁型

我國工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件復(fù)雜，東部與中西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡，在施工時如何選擇樁型呢？我們認(rèn)為，任何一種樁型都不是萬能的，都有其適用范圍，關(guān)鍵在于找到切入點，揚長避短。再好的樁型如果施工中不注意質(zhì)量或超過其適用范圍，就會出現(xiàn)質(zhì)量問題甚至造成重大事故及經(jīng)濟(jì)損失，因此在樁型的選擇上要遵循 “制宜”的原則。具體來說，“因荷載制宜”，即上部結(jié)構(gòu)傳遞給基礎(chǔ)的荷載大小是控制單樁承載力要求的主要因素。“因土層制宜”，即根據(jù)建筑物場地的工程地質(zhì)條件、地下水位狀況和樁端持力層深度等，通過比較各種不同方案樁結(jié)構(gòu)的承載力和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，選擇樁的類型。“因機(jī)械制宜”，即考慮本地區(qū)樁基施工單位現(xiàn)有的樁工機(jī)械設(shè)備，如確實需要從其他地區(qū)引進(jìn)樁工機(jī)械時，則需要考慮其經(jīng)濟(jì)合理性。“因環(huán)境制宜”，即考慮設(shè)樁過程中對環(huán)境的影響，例如打入式預(yù)制樁和打入式灌注樁的場合，就要考慮振動、噪聲以及油污對周圍環(huán)境的影響；泥漿護(hù)壁鉆孔樁和埋入式樁就要考慮泥水、泥土的處理，否則會造成對環(huán)境的不利影響。“因造價制宜”，即采用樁型，其造價應(yīng)比較低廉。“因工期制宜”，當(dāng)工期緊迫而環(huán)境又不允許時，可采用打入式預(yù)制樁，因其施工速度快。再如施工條件合適，也可采用人工挖孔樁，因該樁型施工作業(yè)面可增多，施工進(jìn)程也較快。

無論是選擇和采取哪種樁型施工時，或者是在推出新樁型時，一定要實事求是、腳踏實地進(jìn)行科學(xué)調(diào)研和規(guī)范組織實施，嚴(yán)格推行全面質(zhì)量管理，實行以預(yù)防和改進(jìn)為主的管理，做到全員、全過程、全企業(yè)的質(zhì)量管理及信息化施工，確保樁基礎(chǔ)工程的整體品質(zhì)。