預制樁與灌注樁在建筑工程中的應用

1、    預制樁與灌注樁在建筑工程中的應用    韋雪田隨著我國國民經(jīng)濟的高速增長，建筑業(yè)也得到了蓬勃的發(fā)展，各大城市高樓林立，大型公共建筑、工業(yè)廠房不斷涌現(xiàn)。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（構筑物）的工程質量，樁基的使用已日益普及，現(xiàn)結合我們的工作，談些對樁基應用的心得。1.常見樁的類型1.1摩擦型樁（1）摩擦樁。外部荷載主要通過樁身側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

2、部荷載作用下，樁的端阻力和側摩阻力都同時發(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、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。1.2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，一般不考慮樁側摩擦阻力的作用。如武漢長江大橋的管柱基礎。（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，樁側摩擦阻力也起到部分作用，但樁側阻力小于樁端阻力。1.3按樁身材料分類（1）砼樁。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4

3、00×400或500× 500，單節(jié)長10米左右，現(xiàn)各地廣泛使用的預應力砼薄壁管樁，外徑為350500，壁厚6080，管長7m11m等。在各地的小高層建筑中已被廣泛應用。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)工程地質勘察報告，由設計單位確定。在南京各類建筑中也已廣泛地使用。（2）鋼樁。主要采用型鋼和鋼管兩大類，作臨時支擋結構或永久性的碼頭工程。h型鋼和i型鋼樁則主要用作支承樁。鋼管樁則由各種直徑和壁厚的無縫鋼管制成。h型鋼樁，在南京模范馬路穿越玄武湖隧道工程中作基坑支護樁使用，上海寶鋼曾使用直徑為900的鋼管樁。上述幾種樁

4、型中，最常用的為預制樁和就地灌注樁。2.預制樁的特點和適用條件2.1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。因其打人樁的施工工序較灌注樁簡單，工效也高。（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

5、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。2.2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

6、投資。（5）工期比較緊的工程，因已在工廠預制，縮短工期。3.灌注樁的特點和適用條件3.1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.om，有的樁長達88m，如上世紀80年代修建的濟南黃河斜張橋的鉆孔灌注樁直徑為1.5m，長達82-88m。（3）僅承受軸向壓力時，只需配置少量構造鋼筋。需配制鋼筋籠時，按工作荷載要求布置，節(jié)約了鋼材（相對于預制樁是按吊裝、搬運和壓樁應力來設計鋼筋）。（4）單樁承載力大（采用大直徑鉆孔和挖孔灌注樁時）。（5）正常情況下，比預制樁經(jīng)濟。（6）樁身質量不易控制，容易出現(xiàn)斷樁、縮頸、露筋和夾泥的現(xiàn)象。（7）樁身直徑較大，孔底沉積物

7、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。（8）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，如南京長江二橋橋樁施工時，采用大直徑圍堰，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量。3.2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)已廣泛用于南京的多層住宅中，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

8、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。如現(xiàn)施工的南京地鐵指揮中心工程，使用了這種樁型。還有機動洛陽鏟成孔灌注樁，其適用條件基本同螺旋鉆孔灌注樁，此樁在小高層建筑中使用較廣。（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土層等。4.預制樁的施工工藝目前預制樁在各地區(qū)使用比較普遍的是預應力

9、砼薄壁管樁。根據(jù)設計要求，工程地質勘察報告和現(xiàn)場施工條件，合理制定施工組織設計或施工方案，分析沉樁阻力，合理選用靜壓樁機的型號和施工工藝，作好施工準備。4.1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結構、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。4.2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，并均勻地傳遞于樁帽

10、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。4.3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，400450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，必須在兩側打好防止

11、滾垛的木楔。4.4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。5.灌注樁的施工工藝5.1準備工作（1）資料準備。根據(jù)施工圖、地質報告和水文地質資料、地下管線圖、臨近建、構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

12、線等，地下構筑物應先挖除。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（如水鉆孔樁所用的泥漿循環(huán)池和沉淀池等）、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試。5.2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。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。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。5.3清孔 鋼筋籠入孔前，需進行清孔5.4砼灌注砼所用材料和配合比必須根據(jù)材料試驗室提供的配合比，施工過程中，現(xiàn)場應制作砼試塊，同條件養(yǎng)護。砼灌注方法：（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。5.5砼灌注質量控制（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