樁基礎(chǔ)施工技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨向淺談

嚴(yán)開義

(中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450000)

我國城鎮(zhèn)化的進(jìn)度在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的情況下有了明顯加快，城鎮(zhèn)人口的急速增加讓各個(gè)城市對高層建筑和超高層建筑的需求有了明顯的增加，這極大地促進(jìn)了我國高層建筑、超高層建筑的發(fā)展。為了滿足建筑需求，我國對于樁基礎(chǔ)施工的技術(shù)要求明顯提高，樁的種類與施工方法也有了更多的選擇，這就要求我們應(yīng)對樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行簡要分析，并根據(jù)分析推斷樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的發(fā)展趨向，以便于更好地促進(jìn)我國樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的發(fā)展。

1 樁基礎(chǔ)施工技術(shù)概述

1.1 樁基礎(chǔ)施工的概念

樁基礎(chǔ)施工技術(shù)是諸多工程施工的關(guān)鍵一環(huán)，由基樁、樁頂、承臺等幾方面綜合構(gòu)成。通過樁基礎(chǔ)施工技術(shù)能夠有效確保建筑的穩(wěn)定性。這樣在遇到惡劣天氣或者嚴(yán)重自然災(zāi)害時(shí)，能夠最大限度地減少外力對建筑帶來的負(fù)面影響，同時(shí)也能夠有效地轉(zhuǎn)移外力帶給建筑物的強(qiáng)大壓力，以此降低外力對建筑物帶來的損害，以保證建筑的穩(wěn)定性。

1.2 樁基礎(chǔ)施工的作用

隨著現(xiàn)代社會的飛速發(fā)展，各類高層建筑、超高層建筑拔地而起，此類建筑樓層高，人流量大，因此對于建筑的負(fù)載能力提出了新的需求。通過樁基礎(chǔ)施工技術(shù)可以有效提高地基的承載能力，保證建筑的穩(wěn)定性，有效降低因地基沉降導(dǎo)致的建筑物開裂甚至建筑物倒塌事故出現(xiàn)的可能性，保證建筑的安全質(zhì)量。總的來說，巧妙利用樁基礎(chǔ)施工技術(shù)能夠有效提升高層建筑自身的抗形變能力，最大限度地降低地基沉降、地基變形等事故發(fā)生的可能性。

2 樁基礎(chǔ)施工工藝現(xiàn)狀分析

2.1 樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的主要類型

2.1.1 人工挖孔樁

人工挖孔樁通常是采用人工的方法進(jìn)行造孔施工，即采用人工方法挖設(shè)鉆孔，然后澆筑混凝土。人工挖孔樁是最為常見、出現(xiàn)時(shí)間非常早的樁基礎(chǔ)施工技術(shù)，其應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)豐富，可提供的經(jīng)驗(yàn)借鑒繁多，并且具有價(jià)格低廉、環(huán)境友好、資源友好等特點(diǎn)。同時(shí)，由于人工挖孔樁對環(huán)境適應(yīng)性極強(qiáng)，很多大型機(jī)械無法操作的地方一般都采用該方法，因此目前該技術(shù)仍然應(yīng)用廣泛。

但人工挖孔樁也有其局限性，地質(zhì)條件復(fù)雜、樁徑過小甚至過大都不適合該方法，同時(shí)安全風(fēng)險(xiǎn)高，易發(fā)生安全事故。因此除了少數(shù)機(jī)械無法操作的樁孔外，人工挖孔樁技術(shù)也將逐步被淘汰。

2.1.2 靜力壓樁

靜力壓樁法是指利用靜力樁本身的重力，同時(shí)結(jié)合鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)，通過反作用力把預(yù)制樁埋入預(yù)定地點(diǎn)。利用靜力性能壓樁法施工，能夠最大限度地消除噪聲污染，同時(shí)靜力壓樁也具備人工挖孔樁的操作簡單、環(huán)境友好、資源友好等特點(diǎn)，能夠完美契合目前的綠色施工理念。

但靜力壓樁作為一種較為新型的樁基礎(chǔ)施工技術(shù)，其基礎(chǔ)成本相對其他施工方法而言比較高。除此之外，靜力壓樁方法的使用也有相應(yīng)的地層限制，靜力壓樁方法只適用于地層中存在砂石或是卵石的情況，其他土地條件則不適合使用靜力壓樁方法。

2.1.3 振動沉樁

振動式沉樁技術(shù)，也是目前比較常用的一種樁基礎(chǔ)施工技術(shù)。它主要是利用振搗器長時(shí)間震動，再加上樁本身的重量，以提高巖石的密度，從而提高建筑的承載能力。在使用振搗器時(shí)應(yīng)當(dāng)注意穩(wěn)固機(jī)身，并且選擇小距離的錘擊，避免出現(xiàn)位移。

施工場所的土質(zhì)粘性越小，采用振動沉樁技術(shù)取得的效果也就更好，所以振動沉樁技術(shù)更適宜使用于軟土、黏土甚至是沙土當(dāng)中，但并不適宜于在土壤堅(jiān)硬或者是含水量過多的區(qū)域使用。

2.1.4 鉆孔灌注樁

鉆孔灌注樁是在目前的樁基礎(chǔ)施工技術(shù)中針對設(shè)備依賴性較大的一項(xiàng)施工技術(shù)，目前采用較多的為旋挖鉆機(jī)和沖擊鉆機(jī)，針對不同的地質(zhì)條件，各有優(yōu)勢。旋挖鉆機(jī)成孔效率高，但遇到巖石硬度高的樁孔，施工效率下降嚴(yán)重，成本增加較多。沖擊鉆機(jī)對地層適應(yīng)度高，施工成本低，但單個(gè)鉆機(jī)施工效率較低，經(jīng)常需要多臺鉆機(jī)操作進(jìn)行彌補(bǔ)效率不足的問題。鉆孔灌注樁需要進(jìn)行泥漿護(hù)壁，沖擊鉆在黏土地層中可產(chǎn)生一部分泥漿，凈化后可重復(fù)使用，旋挖鉆機(jī)鉆孔無法產(chǎn)生泥漿，需要不斷制備和補(bǔ)充。

2.2 常用樁基礎(chǔ)施工工藝選擇的原則

(1)以建筑荷載為主要考慮依據(jù)，也就是上部結(jié)構(gòu)對于地基的壓力大小是控制單樁負(fù)載能力的最主要影響因素。

(2)應(yīng)當(dāng)充分考慮建筑場地的實(shí)際土質(zhì)、地質(zhì)情況，還應(yīng)當(dāng)考慮地下水位的深淺以及樁端持力層的深度等指標(biāo)，綜合考慮之后，結(jié)合施工工程的預(yù)算選擇最為適合的樁基礎(chǔ)施工工藝。

(3)在選擇樁基礎(chǔ)施工工藝的時(shí)候還應(yīng)當(dāng)考慮到施工單位持有設(shè)備的情況，充分考慮到施工項(xiàng)目的效益。如果必須從其他地方引進(jìn)相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備，那么就應(yīng)當(dāng)充分考慮其經(jīng)濟(jì)適用性。

(4)施工工程所處的實(shí)際環(huán)境也是樁基礎(chǔ)施工工藝選擇時(shí)所必須要考慮的因素。例如打入式預(yù)制樁就需要考慮到振動、噪聲對于周邊環(huán)境的負(fù)面影響，做好相應(yīng)的預(yù)防處理措施，避免對周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響。

(5)價(jià)格也是選擇施工工藝的主要影響因素，應(yīng)當(dāng)在保證質(zhì)量的前提之下，采用造價(jià)低廉的樁型，以提升工程的效益。

(6)工程的工期對于樁基礎(chǔ)施工工藝的選擇也具有較大的影響。在工期緊迫，環(huán)境條件適宜的情況下，可以采用施工速度較快的打入式預(yù)制樁，在場地條件寬裕情況下，也可以選擇旋挖鉆機(jī)成孔工藝，以提升施工的速度。

總而言之，在選擇樁型和施工工藝的時(shí)候，不僅應(yīng)當(dāng)考慮到建筑物本身的特點(diǎn)如荷載量、安全等級等，還應(yīng)當(dāng)充分考慮工程施工實(shí)際環(huán)境，比如地形、地質(zhì)、水文地質(zhì)等情況。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮到施工單位的情況，比如持有的器械、工程預(yù)算、人員施工經(jīng)驗(yàn)等。最后在進(jìn)行合理選擇時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意選擇經(jīng)濟(jì)、合理的樁型和施工工藝，以提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 樁基礎(chǔ)施工在我國的應(yīng)用特點(diǎn)

中國土地面積大，土質(zhì)和地形復(fù)雜多變，同時(shí)我國東西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡，各類工程施工要求復(fù)雜，因此需要提高樁基礎(chǔ)施工的應(yīng)用范圍。

綜合而言，中國常用樁型的特點(diǎn)有如下幾點(diǎn)。

(1)樁型的選擇多采用混合形式。

(2)針對同一樁型的施工采用不同工藝混合的方法。

(3)先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備與陳舊的機(jī)械設(shè)備并存。

由此可見，不同的樁型在我國都有較大的應(yīng)用全景，能找到適合的施工土質(zhì)與環(huán)境需求。所以，任何一種樁型都不是萬能的，在選擇時(shí)一定要進(jìn)行全面的考察，以確保樁基礎(chǔ)施工的效果。

3 樁基礎(chǔ)施工技術(shù)發(fā)展趨勢

3.1 樁的尺寸存在向大、向長發(fā)展的趨勢

我國高層建筑的數(shù)量有了明顯的增加，大型橋梁工程等也得到了一定的發(fā)展，對于建筑承載力提出了新的需求。因此，為了滿足承載需要，柱徑勢必會越來越大、樁深越來越長，只有這樣，才能從根本上提升地基的承載力，從而保證建筑的穩(wěn)固性。

3.2 施工向低公害方向發(fā)展

隨著綠色施工概念的提出與廣泛宣傳，樁基礎(chǔ)施工勢必會遵循綠色施工理念，盡量做到無污染。

比如，簡式柴油錘沖擊式鋼筋混凝土預(yù)制樁雖然具有高質(zhì)量、效率高、承載強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但是其施工時(shí)機(jī)器聲音較大，容易形成噪聲污染，除此之外還容易形成較大震動、造成油污飛濺，對于周邊的環(huán)境有較大的影響。在城區(qū)或者人群密集的場地就會受到極大的限制。因此，目前國內(nèi)外基本會采用液壓打樁錘代替?zhèn)鹘y(tǒng)的簡式柴油錘。液壓打樁錘是簡式柴油錘的環(huán)境友好版，具有振動小、噪音小、節(jié)省資源的優(yōu)勢，并且能夠長時(shí)間持續(xù)工作，打擊力度大，能夠保證施工質(zhì)量。

又如，泥漿護(hù)壁鉆沖孔灌注樁雖然能夠完美適應(yīng)地下水位高的地區(qū)施工，但是在施工過程中，泥漿會不可避免地造成一定環(huán)境污染，同時(shí)針對于大口徑柱而言，這種方法也會延緩施工進(jìn)度。目前國內(nèi)外基本采用鉆斗成孔灌注樁，其具有成孔速度快、穩(wěn)定性好、對于環(huán)境十分友好的特點(diǎn)，在橋梁柱施工中得到了較為廣泛的應(yīng)用。

3.3 向擴(kuò)孔樁方面發(fā)展

我們以國內(nèi)普遍采用的普通柱為基準(zhǔn)，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與相同樁身直徑的樁相比，普通直徑鉆孔擴(kuò)底灌注樁的荷載極限明顯高于前者，甚至最高數(shù)值能高達(dá)4倍。相比之下，擴(kuò)底樁的承載能力更高，同時(shí)明顯縮小了承臺的面積，因此也得到了更為廣泛的應(yīng)用。

擴(kuò)孔的成形工藝分為鉆擴(kuò)、夯擴(kuò)、壓擴(kuò)、注擴(kuò)、擠擴(kuò)等多個(gè)類別。其中應(yīng)用較為廣泛的就是注擴(kuò)。注擴(kuò)指的是利用樁端加壓注漿樁測加壓注漿樁和樁端樁測的聯(lián)合注漿樁。壓力漿液還可以有效的改變樁和土間的邊界條件，因而解決了虛土隱患，從而達(dá)到提高建筑承重能力的目的，降低柱基沉降發(fā)生的可能性。

3.4 向異型柱方向發(fā)展

異型樁相對于普通柱而言單柱承擔(dān)力有了明顯的提升，廣義的說，異型樁包括橫向界面異化和縱向界面異化兩類，橫向界面異化類包括三角型樁、六角型樁、X型樁、T型樁等；縱相異化包括根型樁、多節(jié)樁、螺旋樁、擴(kuò)底樁等，我國應(yīng)用較為廣泛的異型柱是DX擠擴(kuò)灌注樁，屬于橫向界面異化。

DX擠擴(kuò)灌注樁型是指在鉆機(jī)成樁后，向孔內(nèi)下入的液壓擠擴(kuò)設(shè)備經(jīng)過在地面液壓站中對該設(shè)備的弓進(jìn)行擴(kuò)大與縮小調(diào)整，按承載能力需要與地質(zhì)特殊條件，在樁身的各個(gè)部分?jǐn)D出2岔、3岔或多岔式均勻分布的擴(kuò)大頭腔或近似圓錐盤形的擴(kuò)大頭腔室，裝入鋼筋籠，成為由樁體、分岔、承力盤等共同支撐的樁型。

DX擠擴(kuò)灌注樁具有單柱承載力高，相對節(jié)省造價(jià)，并且能夠有效縮短工期的優(yōu)點(diǎn)，在我國的各類工程之中得到了廣泛應(yīng)用。

3.5 向組合式樁的方向發(fā)展

現(xiàn)代社會建筑承載力大，考慮到承載需要和工程實(shí)際施工的土地、水文條件等，單一工藝的樁型沒有辦法完全滿足工程的實(shí)際需要，此時(shí)就應(yīng)當(dāng)采用組合式樁以滿足工程的建設(shè)要求。例如，鉆孔擴(kuò)底灌注樁就有成直孔和擴(kuò)孔兩種工藝；樁端壓力注漿樁有成孔成樁以及向樁端地層注射漿料兩種工序；預(yù)鉆孔打入式的預(yù)制樁則有鉆孔、注射漿料、插樁和輕打等工序。

3.6 向高強(qiáng)度樁方向發(fā)展

由于對打入式預(yù)制樁需求日益提高，如高承載力承受較大的沖擊內(nèi)部應(yīng)力和快速交貨等特點(diǎn)，一般鋼筋混凝土樁(簡述RC樁，混凝土承載力級別為C25～C40)已無法達(dá)到以上需求，故預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)鋼筋水泥管樁(簡述PC樁，混凝土承載力級別為C60)和預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度鋼筋混凝土管樁(簡述PHC樁，混凝土承載力級別不小于C80)的應(yīng)用也日漸增多。

近十年來，中國的樁產(chǎn)業(yè)迎來了發(fā)展的黃金時(shí)期，其主要表現(xiàn)包括以下幾點(diǎn)。

(1)產(chǎn)品布局面廣、品種和規(guī)格全。

(2)制造工藝技術(shù)成熟、配套應(yīng)用技術(shù)體系日趨完善。

(3)國產(chǎn)化技術(shù)裝備和原材料充分適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)要求。

(4)產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。

(5)依靠科學(xué)技術(shù)進(jìn)步求效益、求發(fā)展質(zhì)量意識不斷提高。

(6)質(zhì)量保證體系日趨完善。

(7)公司逐步向多元化規(guī)模化經(jīng)營發(fā)展。

3.7 向多種樁身材料方向發(fā)展

以灌注樁為例樁體材質(zhì)類型亦出現(xiàn)了多元化發(fā)展，常用水泥、超流態(tài)混凝土、無砂水泥、玻璃纖維水泥、自流平混凝土和微膨脹混凝土等。打入式樁中也有組合材料樁，如鋼殼加水泥內(nèi)壁的綜合樁等。

鉆機(jī)壓灌超流態(tài)水泥樁就是利用經(jīng)過改造后的長螺旋鉆機(jī)至設(shè)計(jì)深度并在提鉆的同時(shí)，通過鉆桿內(nèi)室并經(jīng)鉆機(jī)上的噴頭向孔底澆灌規(guī)定數(shù)的水泥，提起鉆桿邊用混凝土泵壓入超流態(tài)水泥至規(guī)定高度并在毫無塌孔風(fēng)險(xiǎn)的情況下提起鉆桿并向孔中放入鋼筋籠至樁頂?shù)氖┕じ叨龋詈髮⒊鲬B(tài)水泥壓灌至樁頂?shù)氖┕じ叨龋闯蓸丁?/p>

4 結(jié) 語

綜上所述，在建設(shè)工程施工中，樁基礎(chǔ)的施工品質(zhì)和工程總體品質(zhì)之間有著不可分割的關(guān)聯(lián)，所以施工單位應(yīng)該對樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量給予充分的關(guān)注，在具體施工中針對環(huán)境條件和要求之間的差異選用合理的施工方法，以提高樁基礎(chǔ)施工的品質(zhì)，從而提高建筑工程總體質(zhì)量，從根本上推動中國建筑行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。