淺談民用建筑樁基類型與施工技術

余喆 李博

摘要：樁基工程簡介，基本類型及分類方式淺析。以及不同樁基類型的適用范圍。

關鍵詞：民用建筑； 樁基類型； 施工技術；

中圖分類號：TU74文獻標識碼： A

樁基是一種古老的基礎型式。樁工技術經歷了幾千年的發展過程。無論是樁基材料和樁類型，或者是樁工機械和施工方法都有了巨大的發展，已經形成了現代化基礎工程體系。在某些情況下，采用樁基可以大量減少施工現場工作量和材料的消耗。70年代，中國曾發生了幾次大地震。以其中的唐山大地震為例，凡采用樁基的建筑物一般受害輕微。這說明樁基在地震力作用下的變形小，穩定性好，是解決地震區軟弱地基和地震液化地基抗震問題的一種有效措施。

一、樁基的由來及種類

（一）美國PDI公司是世界上研究基樁東側理論和制造動測儀器最重要的公司，它是這一領域的發起者和領導者。其中PIT（pile integrity Tester)是世界上普遍采用的基樁完整性檢測技術，它的基礎是應力波反射理論。由樁和連接樁頂的樁承臺（簡稱承臺）組成的深基礎或由柱與樁基連接的單樁基礎，簡稱樁基。若樁身全部埋于土中，承臺底面與土體接觸，則稱為低承臺樁基；若樁身上部露出地面而承臺底位于地面以上，則稱為高承臺樁基。建筑樁基通常為低承臺樁基礎。高層建筑中，樁基礎應用廣泛。

（二）由于樁基種類繁多，施工工藝差異大，加之地層變化復雜，施工過程中可能會使樁身出現縮徑,擴徑，夾泥，離析，斷樁等缺陷，當然施工后由機械開挖，碰撞也會引起淺部樁身缺陷。樁身缺陷的存在會改變基樁的正常工作性狀，從而對基礎產生潛在危險。通過驗收檢測評價樁身完整性是保證基礎安全的必然。大量的實踐證明基樁低應變動力試驗技術是判斷樁身完整性十分有效的手段（方便，快速，經濟及測試數量大）。

1.按照基礎的受力原理大致可分為摩擦樁和承載樁。（1）摩擦樁：系利用地層與基樁的摩擦力來承載構造物并可分為壓力樁及拉力樁，大致用于地層無堅硬之承載層或承載層較深；（2）端承樁：系使基樁坐落于承載層上（巖盤上）使可以承載構造物。

2.按照施工方式可分為預制樁和灌注樁。（1）預制樁：通過打樁機將預制的鋼筋混凝土樁打入地下。優點是材料省，強度高，適用于較高要求的建筑，缺點是施工難度高，受機械數量限制施工時間長；（2）灌注樁：首先在施工場地上鉆孔，當達到所需深度后將鋼筋放入澆灌混凝土。優點是施工難度低，尤其是人工挖孔樁，可以不受機械數量的限制，所有樁基同時進行施工，大大節省時間，缺點是承載力低，費材料。

二、剖析灌注樁的施工工藝方法，加深對樁基工程的了解

在世界各國的深基礎工程中，樁基是主要手段，而在樁基中應用最廣泛的是混凝土灌注樁。在高層建筑、橋梁工程中大直徑混凝土灌注樁的應用越來越普遍，北京、上海、天津、廣州、深圳等地一些著名的高層建筑不少都是利用混凝土灌注樁。通過工程實踐，在機械設備、成樁工藝和質量檢測方面都取得長足的進步。

（一）混凝土灌注樁的優點

(1)單樁承載力高，一根樁可以承受幾百噸乃至幾千噸，能滿足高層建筑的框架結構、筒體結構和剪力墻結構體系的需要，由于單樁承載力高，可以作到一根柱子下面只有一根樁，可以不作承臺；

(2)巖層埋藏較淺時，大直徑灌注樁可以嵌入巖層一定深度，使樁更加結實牢固；

(3)大直徑灌注樁由于成孔直徑大，施工時下放鋼筋籠方便，灌注水下混凝土也易于保證質量；

(4)大直徑灌注樁既能承受較大的垂直荷載，也能承受較大的水平荷載，而且能嵌入地層一定深度，其抗震性能也較好，同時沉降也小，能防止不均勻沉降。

(5)灌注樁施工不存在沉樁擠土問題，振動和噪音均很小，對鄰近建筑物、構筑物及地下管線、道路等的危害極小。但是，混凝土灌注樁的成樁工藝較復雜，尤其是濕作業成孔時，成樁速度也較預制打入樁慢。且其成樁質量與施工好壞密切有關，成樁質量難以直觀的進行檢查。

（二）混凝土灌注樁的分類

混凝土灌注樁的成孔，按設計要求和地質條件、設備情況，可采用鉆、沖、抓和挖等不同方式。成孔作業還分為干式成孔(孔內無水)和濕式成孔(孔內有水)，分別采用不同的成孔設備和技術措施。下面就幾種形式進行主要介紹。

1.干式成孔的鉆孔灌注樁

（1）干式成孔用螺旋鉆機，它由主機、滑輪組、螺旋鉆桿、鉆頭、滑動支架、出土裝置等組成。由螺旋鉆頭切削土體，切下的土隨鉆頭旋轉并沿螺旋葉片上升而排出孔外。這種鉆機效率高，無振動、無噪音，宜用于勻質粘性土，亦能穿透砂層。用螺旋鉆機成孔時，鉆機就位檢查無誤后使鉆桿慢慢下移，當接觸地面時開動電機，先用慢速鉆進，以免鉆桿晃動，又易于保證樁位和垂直度。遇硬土層亦應慢速鉆進。鉆至設計標高時，應在原位空轉清土，停鉆后提出鉆桿棄土。鉆出的土應及時清除，不可堆在孔口。鉆進時如發現鉆桿不正常的晃動或難以鉆進，應立即提鉆檢查，排除障礙。鋼筋籠宜一次整體吊入，如過長亦可分段吊，兩段焊接后再徐徐沉放孔內。吊放鋼筋籠時嚴防碰撞孔壁。 經檢驗合格后，應及時灌注混凝土，深度大于6m時靠混凝土下沖力自身砸實，小于6m者以長竹桿插搗，上面的2m用振動器搗實。

（2）除上述用干式成孔的螺旋鉆機施工法之外，還有下述幾種方法：

2.1大芯管、小葉片的螺旋鉆機成樁法，這種鉆機的鉆桿芯管較粗，待鉆至設計標高后，通過芯管下放鋼筋籠，然后灌注混凝土，留下鉆頭、拔出鉆桿即可。該法無振動、無噪音，是美國60年代開始使用的，現在歐、美一些國家仍在使用。

2.2日本的CTP工法：該法是用帶普通螺旋鉆桿的鉆機成孔，待鉆至設計深度后停鉆，打開鉆頭底活門，然后邊提鉆桿邊通過中空的鉆桿芯管向孔內泵送混凝土直至孔口，然后向孔內混凝土中壓入或打人鋼筋籠而成樁。該法日本從70年代開始應用，目前歐洲各國仍應用較多。但該法混凝土的泵送壓力小于2MPa，且向已灌注混凝土的樁孔內壓入鋼筋籠較困難，因而應用受到一定的限制。

2.3鉆孔壓漿成樁法：該法是我國的一項專利。其工藝原理是：先用螺旋鉆機鉆孔至預定深度，通過鉆桿芯管利用鉆頭處的噴嘴向孔內自下而上高壓噴注制備好的以水泥漿為主劑的漿液，使液面升至地下水位或無坍孔危險的位置處，提出全部鉆桿后，向孔內沉放鋼筋籠和骨料至孔口，最后再由孔底向上高壓補漿，直至漿液達到孔口為止。成樁的樁徑Ф300~1000mm,深度可達50m。該法連續一次成孔，多次由下而上高壓注漿成樁，具有無振動、無噪音、無護壁泥漿排污的優點，又能在流砂、卵石、地下水位高易坍孔等復雜地質條件下順利成孔成樁，而且由于高壓注漿時水泥漿的滲透擴散，解決了斷樁、縮頸、樁間虛土等問題，還有局部膨脹擴徑現象，因此單樁承載力由摩擦力、支承力和端承力復合而成，比普通灌注樁約提高1倍以上。該成樁工藝，自1985年以來已在國內幾百個高難度基礎工程中成功應用，累計達幾十萬延米，也引起世界上許多國家的重視，技術在國際上領先。

2.濕式成孔的鉆孔灌注樁

濕式成孔鉆孔灌注樁的成孔，可用沖抓錐成孔機、斗式鉆頭成孔機、沖擊式鉆孔機、潛水電站、大直徑旋入全套管護壁成孔鉆機(貝諾托Benote鉆機)和工程水文地質回轉鉆機等。

（1）沖擊式鉆孔機成孔：該機主要用于巖土層中，施工時將沖錐式鉆頭提升一定高度后以自由下落的沖擊力來破碎巖層，然后排除碎塊后成孔。沖擊式鉆頭重量一般為500～3000kg，按孔徑大小選用，多用鋼絲繩提升。在孔口處埋設護筒，穩定孔口土壁及保持孔內水位，護筒內徑比樁徑大300～400mm，護筒高1.5～2.0m，用厚6～8mm鋼板制作，用角鋼加固。掏渣筒用鋼板制作，用來掏取孔內渣漿。

（2）潛水電鉆成孔：潛水電鉆是近年來應用較廣的一種成孔機械。它是將電機、變速機構加以密封，與底部的鉆頭連接在一起組成鉆具?？蓾撊肟變茸鳂I，以正(反)循環方式將泥漿送人孔內，再將鉆削下的土屑由循環的泥漿帶出孔外。

三、結束語

通過對上述樁基類型的解析分類，重點對最常用的灌注樁的特性介紹，對我們理解樁基工程原理從而更好的利用樁基工程服務不同類型的建筑提供了參考。