第7章 樁基礎工程施工技術

第七章樁基礎工程施工技術大連理工大學建設工程學部預制樁樁基礎施工發(fā)展現(xiàn)狀課程內(nèi)容contents7.17.2混凝土灌注樁7.3樁基礎施工發(fā)展新方向樁基礎施工新技術7.47.57.1樁基礎施工發(fā)展現(xiàn)狀樁基礎施工發(fā)展現(xiàn)狀樁基礎：樁基礎是由若干個沉入土中的單樁在其頂部用承臺連接起來的一種深基礎。樁基礎具有承載力高、穩(wěn)定性好、沉降及變形小、沉降穩(wěn)定快、抗震性能強及能適應各種復雜地質(zhì)條件等特點。1.樁基礎介紹7.1樁基礎施工發(fā)展現(xiàn)狀樁基礎由基樁和連接于樁頂?shù)某信_共同組裝而成。樁基礎可以穿過軟弱土層，讓上部建筑結構的荷載傳遞到深處承載力較大的土層上，或者擠入軟土層，在提高土壤密實度的同時，與土共同作用，構成復合地基，增強地基的承載力。樁基礎具有承載力高，抗拔力、抗水平力強，抗震作用良好，施工的機械化程度高，技術經(jīng)濟效果好的特點，廣泛應用于高層建筑、橋梁、高鐵等工程。1.樁基礎介紹7.1樁基礎施工發(fā)展現(xiàn)狀1)上部土層軟弱不能滿足承載力和變形要求，而下部存在較好的土層時，用樁穿越軟弱土層，將荷載傳遞給深部硬土層。2)一定深度范圍內(nèi)不存在較理想的持力層，用樁使荷載沿著樁桿依靠樁側摩阻力漸漸傳遞。3)基礎需要承受向上的力，用樁依靠樁桿周圍的負摩阻力來抵抗向上的力，即“抗拔樁”。4)基礎需要承受水平方向的分力時，可用抗彎的豎樁來承擔。5)地基軟硬不均或荷載分布不均，天然地基不能滿足結構物對不均勻變形的要求時，可采用樁基礎。6)淺層存在較好土層，但考慮其他因素，仍采用樁基礎，如港口、水利、橋梁工程中結構物基礎周圍的地基土宜受侵蝕或沖刷時，應采用樁基礎；考慮建筑物受相鄰建筑物、地面堆載以及施工開挖、打樁等影響，采用淺基礎將會產(chǎn)生過量傾斜或沉降時用樁基礎。7)建筑物下存在不穩(wěn)定土層，如液化土、濕陷性黃土、季節(jié)性凍土、膨脹土等，采用樁基將荷載傳遞至深部密實穩(wěn)定土層。2.樁基礎的適用范圍7.17.1樁基礎施工發(fā)展現(xiàn)狀1）按樁身所用材料不同分為：木樁、鋼筋混凝土樁、鋼樁等。2）按施工方法不同可分為預制樁和灌注樁。3）按受力性質(zhì)不同可分為端承樁、摩擦樁、摩擦端承樁、端承摩擦樁四類。4）樁的直徑d≤250mm的稱為小直徑樁；250mm＜d＜800mm的樁稱為中等直徑樁；d≥800mm的樁稱為大直徑樁。3.樁基礎的分類7.2預制樁7.2預制樁預制樁是運用比較多的一種樁型，具有制作方便、質(zhì)量可靠、承載力高、施工速度快的特點，但樁在施工時，對土的擠密壓緊作用較嚴重，對周圍環(huán)境影響較大。預制樁一般有鋼筋混凝土預制樁與鋼樁兩種。鋼筋混凝土預制樁有實心樁和管樁兩種。實心樁截面大多為正方形，斷面尺寸一般為200mm×200mm~600mm×600mm。單根樁的最大長度或多節(jié)樁的單節(jié)長度，應根據(jù)樁架高度、制作場地、道路運輸和裝卸能力而定，一般樁長不得大于樁斷面的邊長或外直徑的50倍，通常在27m以內(nèi)。如需打設30m以上的樁，則將樁分段預制，在打樁過程中逐段接長。管樁為空心樁，一般在預制廠用離心法生產(chǎn)。樁徑有φ300、φ400、φ500等，每節(jié)長度2~12m不等。1.預制樁介紹7.2預制樁預制樁可在工廠或施工現(xiàn)場預制。較短的樁(10m以下)多在預制廠預制。較長的樁，一般在打樁現(xiàn)場附近設置露天預制場進行預制。現(xiàn)場預制多采用工具式木?；蜾撃０?，支撐在堅實平整的地坪上，模板應平整牢靠，尺寸準確。疊澆預制樁的層數(shù)不宜超過4層，上下層之間、鄰樁之間、樁與底模和模板之間應用塑料薄膜、油氈、水泥袋紙或廢機油、滑石粉等隔離劑隔開。上層樁或鄰樁的灌注應在下層樁或鄰樁混凝土達到設計強度的30%后方可進行?；炷烈瞬捎脵C械攪拌，機械振搗，由樁頂向樁尖連續(xù)澆筑搗實，一次完成，嚴禁中斷。嚴格控制模板和鋼筋的施工幾何誤差及混凝土配合比誤差。預制樁的混凝土強度不應小于C30，混凝土的粗骨料應用粒徑為5~40mm碎石或碎卵石，樁混凝土應用攪拌機拌制、機械振搗，由樁頂向樁尖連續(xù)澆筑，一次完成。養(yǎng)護時間不得少于7d。樁的鋼筋骨架應保證位置正確，縱向主筋長度不夠時，應采用對焊。同一鋼筋的兩個接頭距離應大于30倍的主筋直徑，但不小于500mm，主筋接頭應相互錯開。樁的表面應平整、密實，掉角的深度不應超過10mm，且局部蜂窩和掉角的缺損總面積不得超過該樁表面全部面積的0.5%，并不得過分集中?；炷潦湛s產(chǎn)生的裂縫深度不得大于20mm，寬度不得大于0.25mm；橫向裂縫長度不得超過邊長的一半(圓樁或多角形樁不得超過直徑或?qū)蔷€的1/2)。樁頂和樁尖處不得有蜂窩、麻面、裂縫和掉角。2.預制樁的制作7.2預制樁鋼樁主要有鋼管樁和H型鋼樁兩種，鋼管樁一般采用Q235鋼樁進行制作，樁端常采用兩種形式：帶加強箍或不帶加強箍的敞口形式以及平底或錐底的閉口形式。H型鋼常采用Q235或Q345鋼制作，每節(jié)長度不宜超過12~15m，樁端可采用帶端板和不帶端板的形式，不帶端板的樁端可做成錐底的閉口形式。鋼樁都在工廠生產(chǎn)完成后運至工地使用。制作鋼樁的材料必須符合設計要求，并具有出廠合格證明與試驗報告。制作現(xiàn)場應有平整的場地與擋風防雨措施，以保證加工質(zhì)量。鋼樁在地面下仍會發(fā)生腐蝕，因此應做好仿佛處理。鋼樁防腐處理可采用外表面涂防腐層，增加腐蝕裕量及陰極保護。當鋼管樁內(nèi)壁與外界隔絕時，可不考慮內(nèi)壁防腐。2.預制樁的制作7.2預制樁混凝土預制樁須在混凝土強度達到設計強度的70%方可起吊，達到設計強度的100%后方可進行運輸和打樁。樁起吊時，吊點位置應符合設計規(guī)定。若設計無規(guī)定且無吊環(huán)時，綁扎點的位置和數(shù)量根據(jù)樁長確定，并符合起吊彎矩最小的原則。對18m以上的樁至少3點起吊，18m以下的樁可以用1點或2點起吊。吊點布置如圖所示。起吊時，必須平穩(wěn)，并且不得損壞，吊點同時離地，并采取措施保護樁身質(zhì)量，防止撞擊和受震動。3.預制樁的起吊、運輸和堆放7.2預制樁打樁前，需將樁從制作處運至施工現(xiàn)場堆放或直接運至樁架前，應根據(jù)打樁順序和速度隨打隨運，避免二次搬運。長距離運輸可采用大平板車或輕便軌道平臺車運輸，短距離可直接用起重機吊運。運輸時，應對樁采取保護措施，以防運輸中晃動或滑動，使樁體受到損壞。樁的堆放場地必須平整、堅實，排水通暢。樁按規(guī)格、樁號分類分層疊置，對混凝土樁，堆放層數(shù)不宜超過4層；對鋼管樁，直徑在900mm左右的不宜超過3層，直徑在600mm左右的不宜超過4層，直徑在400mm左右的不宜超過5層。支承點應設在吊點處，上下墊木應在同一垂直線上，并支承平穩(wěn)，對圓形的混凝土樁或鋼管樁的兩側應用木楔塞緊，防止其滾動。3.預制樁的起吊、運輸和堆放7.2預制樁預制樁的沉樁方法有錘擊法、靜壓法、振動法及水沖法等。其中以錘擊法和靜壓法應用較多。（1）錘擊法沉樁錘擊法沉樁是利用樁錘下落產(chǎn)生的沖擊能量將樁沉入土中，是預制樁最常用的沉樁方法，該法施工速度快、機械化程度高、適用范圍廣，但施工時有振動、擠土和噪聲污染現(xiàn)象，不宜在市區(qū)和夜間施工。打樁所用的機具設備主要包括樁錘、樁架及動力裝置三部分。4.預制樁的沉樁7.2預制樁打樁順序是否合理，直接影響打樁工程的速度和樁基質(zhì)量。當樁的中心距小于4倍樁徑時，打樁順序尤為重要。由于打樁對土體的擠密作用，使先打的樁因受水平推擠而造成偏移和變位，或被垂直擠拔造成浮樁，而后打入的樁因土體擠密，難以達到設計標高或入土深度，造成土體隆起和擠壓，截樁過大。所以，群樁施打時，為了保證打樁工程質(zhì)量，防止周圍建筑物受土體擠壓的影響，打樁前應根據(jù)樁的密集程度、樁的規(guī)格、長短和樁架移動方便來正確選擇打樁順序。4.預制樁的沉樁7.2預制樁（2）靜壓法沉樁靜力壓樁是利用靜力壓力將預制樁壓入土中的一種沉樁工藝。相比于錘擊沉樁，它具有施工無噪聲、無振動、節(jié)約材料、降低成本、提高施工質(zhì)量、沉樁速度快等特點。其工作原理是通過安置在壓樁機上的卷揚機的牽引，由鋼絲繩、滑輪及壓梁，將整個樁機的自重力800~1500kN，反壓在樁頂上，以克服樁身下沉時與土的摩擦力，迫使預制樁下沉。（3）振動法沉樁振動沉樁是利用固定在樁頂部的振動器所產(chǎn)生的激振力，通過樁身使土顆粒受迫振動，改變排列組織、產(chǎn)生收縮和位移，使樁表面與土層間摩擦力減少，樁在自重和振動力共同作用下沉入土中。它適用于長度不大的鋼管樁、H型鋼樁及混凝土預制樁，并常用于沉管灌注樁施工。這種方法適用于砂石、黃土、軟土和亞黏土低級，在飽和砂土中的效果更為顯著，但在砂礫層中采用是，需要配以水沖法。振動沉樁施工速度快、操作安全方便，但需要有足夠電源和電氣設備，施工時有油煙排放的污染，噪音大，在硬質(zhì)土層中不宜貫入。（4）水沖法沉樁水沖沉樁是在在樁旁插入一根與之平行的射水管，利用高壓水流沖刷樁尖下的土體，以減少樁表面與土體間的摩阻力和樁尖下端土的阻力，使樁在自重或錘擊作用下，沉入土中。水沖法適用于砂土、礫石或其他較堅硬土層，特別適于沉入較重的鋼筋混凝土方樁。但在附近有舊房屋或結構物時，由于水流的沖刷將會引起周邊沉陷，故在采取有效措施前，不得采用此法。施工中常用水沖法與錘擊或振動法聯(lián)合使用。4.預制樁的沉樁7.3混凝土灌注樁7.3混凝土灌注樁混凝土灌注樁(亦稱現(xiàn)澆樁)是直接在現(xiàn)場樁位上使用機械或人工等方法成孔，然后在孔內(nèi)安裝鋼筋籠，澆筑混凝土而成的樁。不同成孔方法的采用是根據(jù)不同的土質(zhì)和地下水條件、一定的技術經(jīng)濟因素決定的。按照其成孔方法的不同，可分為鉆孔灌注樁、沉管灌注樁、人工灌注樁以及爆擴灌注樁等?；炷凉嘧犊蛇m應各種底層的變化，無需接樁，施工時無振動、無擠土、噪聲小，宜在建筑物密集地區(qū)使用，但其操作要求嚴格，施工后需要較長的養(yǎng)護期，成孔時有大量的土渣或泥漿排出。1.混凝土灌注樁介紹7.3混凝土灌注樁1）確定成孔施工順序鉆孔灌注樁和機械擴孔對土沒有擠密作用，一般可按鉆機行走最方便等現(xiàn)場條件確定成孔施工順序。沉管灌注樁和爆擴灌注樁對土有擠密、振動影響，可結合現(xiàn)場施工條件確定施工順序：間隔1個或2個樁位成孔；在鄰樁混凝土初凝前或終凝后成孔；5根以上單樁組成的群樁基礎，中間的樁先成孔，外圍的樁后成孔等。2）成孔深度的控制摩擦型樁：摩擦樁以設計樁長控制成孔深度；端承摩擦樁必須保證設計樁長及樁端進入持力層深度；當采用錘擊沉管法成孔時，樁管入土深度以標高控制為主，以貫入度控制為輔。端承型樁：當采用錘擊法成孔時，沉管深度控制以貫入度為主，設計持力層標高控制為輔。3）鋼筋籠的制作制作鋼筋籠時，要求主筋環(huán)向均勻布置，箍筋的直徑及間距、主筋的保護層、加勁箍的間距等均應符合設計規(guī)定。箍筋和主筋之間一般采用點焊。分段制作的鋼筋籠，其接頭宜采用焊接并應遵守《混凝土結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》。4）混凝土的配制配制混凝土所用的材料與性能要進行選用。灌注樁混凝土所用粗骨料可選用卵石或碎石，其最大粒徑不得大于鋼筋凈距的1/3，對于沉管灌注樁且不宜大于50mm。水下澆筑混凝土具有無振動、無排污的優(yōu)點，又能在流砂、卵石、地下水、易塌孔等復雜地質(zhì)條件下順利成樁，而且由于其擴散滲透的水泥漿而大大提高了樁體質(zhì)量，其承載力為一般灌注樁的1.5~2倍。2.灌注樁施工準備工作7.3混凝土灌注樁鉆孔灌注樁是指利用鉆孔機械鉆出樁孔，并在孔中澆筑混凝土(或先在孔中吊放鋼筋籠)而成的樁。根據(jù)鉆孔機械的鉆頭是否在土壤的含水層中施工，又分為泥漿護壁成孔和干作業(yè)成孔兩種施工方法。（1）泥漿護壁成孔灌注樁泥漿護壁成孔灌注樁適用于工業(yè)與民用建筑中地下水位高的軟、硬土層泥漿護壁成孔灌注樁工程。泥漿護壁成孔是用泥漿保護孔壁，防止坍塌和排除土渣成孔以及冷卻與潤滑鉆頭。泥漿一般需專門配制，當在黏土中成孔時，也可用孔內(nèi)鉆渣原土自造泥漿。成孔的方法按設備分為沖擊鉆、回轉鉆及潛水鉆成孔法。沖擊鉆、回轉鉆適于碎石土、砂土、粘性土及風化巖地基，潛水鉆適用于粘性土、淤泥質(zhì)土及砂土。泥漿護壁成孔灌注樁的施工工藝流程如圖所示：3.鉆孔灌注樁（泥漿護壁成孔灌注樁）7.3混凝土灌注樁工藝流程：1）測定樁位。根據(jù)建筑的軸線控制樁定出樁基礎的每個樁位，可用小木樁標記。2)埋設護筒。護筒一般由4~8mm厚鋼板制成的圓筒，其內(nèi)徑應大于鉆頭直徑。其上部宜開設1~2個溢漿孔，便于溢出泥漿并流回泥漿池進行回收。埋設護筒時先挖去樁孔處表土，將護筒埋入土中。護筒的作用有：成孔時引導鉆頭方向；提高孔內(nèi)泥漿水頭，防止塌孔；固定樁孔位置、保護孔口。3）制備泥漿。制備泥漿的方法應根據(jù)土質(zhì)條件確定。泥漿的作用是將鉆孔內(nèi)不同土層中的空隙滲填密實，使孔內(nèi)滲漏水達到最低限度，并保持孔內(nèi)維持著一定的水壓以穩(wěn)定孔壁。4）成孔。樁架就位后，鉆機進行鉆孔。鉆孔時應在孔中注入泥漿，并始終保持泥漿液面高于地下水位1.0m以上，以起護壁、攜渣、潤滑鉆頭、降低鉆頭發(fā)熱、減少鉆進阻力等作用。鉆孔進尺速度應根據(jù)土層類別、孔徑大小、鉆孔深度和供水量確定。5）清孔。鉆孔深度達到設計要求后進行清孔。清孔滿足要求后，應立即吊放鋼筋籠并灌注混凝土。6）下鋼筋籠，澆混凝土。清孔完畢后，應立即吊放鋼筋籠，及時進行水下澆筑混凝土。鋼筋籠埋設前應在其上設置定位鋼筋環(huán)，混凝土墊塊或于孔中對稱設置3~4根導向鋼筋，以確保保護層厚度。。水下澆筑混凝土通常采用導管法施工。3.鉆孔灌注樁（泥漿護壁成孔灌注樁）7.3混凝土灌注樁（2）干作業(yè)成孔灌注樁干作業(yè)成孔灌注樁施工工藝如圖所示。與泥漿護壁成孔灌注樁類似而簡單，適用于地下水位較低、在成孔深度內(nèi)無地下水的干土層中樁基的成孔施工。施工準備：1）地上、地下障礙物都處理完畢，達到“三通一平”，施工用的臨時設施準備就緒。2）場地標高一般為承臺梁的上皮標高，并已經(jīng)過夯實或碾壓。3）分段制作好鋼筋籠，其長度以5~8m為宜。4）根據(jù)圖紙放軸線及樁位點，抄上水平標高木橛，并經(jīng)過預檢簽字。5）正式施工前要做成孔試驗，數(shù)量不少于2根。6）選擇和確定鉆孔機的進出路線和鉆孔順序，制定施工方案，做好技術交底。7）鉆機鉆孔前，做好準備工作。雨季施工時需加白灰碾壓以保證鉆孔機行車安全。3.鉆孔灌注樁（干作業(yè)成孔灌注樁）7.3混凝土灌注樁施工設備主要有螺旋鉆機、鉆孔擴機等，目前常用螺旋鉆機成孔。干作業(yè)成孔時，以螺旋鉆成孔較有代表性。螺旋鉆成孔是利用動力旋轉鉆桿，使鉆桿的螺旋葉片前端的鉆頭旋轉削土，被切的土塊隨鉆頭旋轉，并沿螺旋葉片上升而被推出孔外，是干作業(yè)成孔的主要方法。

常用的螺旋鉆機有履帶式和步履式兩種。前者一般由履帶車、支架、導桿、鵝頭架滑輪、電動機頭、螺旋鉆桿及出土筒組成。后者的行走度盤為步履式，在施工時用步履進行移動。步履式機下裝有活動輪子，施工完畢后裝上輪子由機動車牽引到另一工地。3.鉆孔灌注樁（干作業(yè)成孔灌注樁）7.3混凝土灌注樁施工方法：

鉆機按樁位就位時，鉆桿要垂直對準樁位中心，放下鉆機使鉆頭觸及土面。鉆孔時，開動轉軸旋動鉆桿鉆進，先慢后快，避免鉆桿搖晃，并隨時檢查鉆孔偏移。一節(jié)鉆桿鉆入后，應停機接上第二節(jié)，繼續(xù)鉆到要求深度。施工中應注意鉆頭在穿過軟硬土層交界處時，應保持鉆桿垂直，緩慢進尺。在含磚頭、瓦塊的雜填土或含水量較大的軟塑粘土層中鉆進時，應盡量減少鉆桿晃動，以免擴大孔徑及增加孔底虛土。鉆進速度應根據(jù)電流變化及時調(diào)整，鉆進過程中應隨時清理孔口積土。如出現(xiàn)鉆桿跳動、機架搖晃、鉆不進或鉆頭發(fā)出響聲等異?，F(xiàn)象時，應立即停鉆檢查、處理。如遇到地下水、縮孔、塌孔等異?，F(xiàn)象，應會同有關單位研究處理。

鉆孔至要求深度后，可用鉆機在原處空轉清土，然后停轉，提升鉆桿卸土。如孔底虛土超過容許厚度，可用輔助掏土工具或二次投鉆清底。清孔完畢后應用蓋板蓋好孔口。清孔后應及時吊放鋼筋籠，澆筑混凝土。澆混凝土前，必須復查孔深、孔徑、孔壁垂直度、孔底虛土厚度，不合格時應及時處理。從成孔至混凝土澆筑的時間間隔，不得超過24h。灌注樁的混凝土強度等級不得低于C15,坍落度一般采用80~100mm,混凝土應分層澆筑，振搗密實，連續(xù)進行，隨澆隨振，每層的高度不得大于1.50m。當混凝土澆筑到樁頂時，應適當超過樁頂標高，以保證在鑿除浮漿層后，使樁頂標高和質(zhì)量能符合設計要求。3.鉆孔灌注樁（干作業(yè)成孔灌注樁）7.3混凝土灌注樁沉管灌注樁是套管成孔的主要樁型，是利用錘擊打樁法或振動方法，將帶有鋼筋混凝土樁尖(如圖所示)的鋼管樁沉入土中，然后灌注混凝土并拔管而成，采用振動沉管時，稱振動沉管灌注樁；采用錘擊沉管時，稱為錘擊沉管灌注樁。4.沉管灌注樁（1）錘擊沉管灌注樁錘擊沉管灌注樁是采用落錘、蒸汽錘或柴油錘將鋼套管沉入土中成孔，然后灌注混凝土或鋼筋混凝土，抽出鋼管而成。錘擊沉管灌注樁宜用于一般黏性土、淤泥質(zhì)土、砂土和人工填土地基。（2）振動沉管灌注樁振動沉管灌注樁除宜用于一般粘性土、淤泥質(zhì)土、砂土和人工填土地基，還適用于稍密及中密的碎石土地基。由于振動使土層受到擾動，會大大降低地基強度，因此，當在軟粘土和淤泥質(zhì)土地基施工時土層最少養(yǎng)護一個月，砂層和硬土層需養(yǎng)護半個月，土層才能恢復強度。7.3混凝土灌注樁人工挖孔灌注樁是指樁孔采用人工挖掘方法進行成孔，然后安放鋼筋籠，澆筑混凝土而成的樁。適用于工業(yè)及民用建筑中粘土、粉質(zhì)粘土及含少量砂石粘土層，且地下水位低的人工成孔灌注樁工程。其施工特點是設備簡單；無噪聲、無振動、不污染環(huán)境，對施工現(xiàn)場周圍原有建筑物的影響?。皇┕に俣瓤?，可按施工進度要求決定同時開挖樁孔的數(shù)量；土層情況明確，可直接觀察到地質(zhì)變化，樁底沉渣能清除干凈。當高層建筑選用大直徑灌注樁，而其施工現(xiàn)場又在狹窄市區(qū)時，宜采用人工挖孔。其缺點是人工耗量大，開挖效率低，安全操作條件差等。5.人工灌注樁7.3混凝土灌注樁爆擴灌注樁又稱爆擴樁，在孔底放入炸藥，再灌入適量的混凝土，然后引爆，使孔底形成擴大頭，此時，孔內(nèi)混凝土落入孔底空腔內(nèi)，再放置鋼筋骨架，澆筑樁身混凝土而制成的灌注樁。

爆擴灌注樁在粘性土層中使用效果好，但在軟土及砂土中不易成型，樁長(H)一般為3~6m，最大不超過10m，擴大頭直徑D為2.5~3.5d。這種樁具有成孔簡單、節(jié)省勞力和成本低等優(yōu)點，但質(zhì)量不便檢查，施工要求較嚴格。爆擴樁的施工一般可采取樁孔和擴大頭分兩次爆擴形成，其施工過程如圖所示。6.爆擴灌注樁7.4樁基礎施工新技術7.4樁基礎施工新技術翅片樁是在鋼管樁的端部及樁身位置環(huán)節(jié)環(huán)形的旋轉一定角度的鋼板形成的一種異形鋼管樁結構，如圖所示。翅片的直徑一般取為原樁直徑的1.5~2.5倍，通過翅片的設置增強了端承力。這與我國原創(chuàng)研發(fā)的擠擴支盤樁具有類似的特征。1.多節(jié)翅片樁與水泥土復合樁基工法翅片樁的鋼管樁本身的樁徑并不大，在114.3~355.6mm之間,

相應的翅片樁的直徑在250~700mm之間，

水泥攪拌樁處理體的直徑在500~1000mm之間，通過多節(jié)翅片樁與改良土體的共同受力，可在節(jié)省作業(yè)空間與設備要求的情況下，提高豎向及水平向的承載力能力。翅片樁與水泥土攪拌樁組合可以形成插芯勁性復合樁基，豎向承載能力更強。2011年日本京都大學采用數(shù)值模擬與試驗研究相結合的方式，研究了在水泥攪拌樁體中旋轉貫入多節(jié)翅片鋼管樁的豎向承載特征。與水泥土攪拌樁中插入鋼管樁的鋼管水泥土樁的承載機理、尺寸構造及設備場地等也進行了對比，內(nèi)容在之后展示。對比表明翅片鋼管水泥土樁具有節(jié)省鋼材、擠土率小、所占施工面積小等特點，城市狹窄空間中具有很好的適用性。7.4樁基礎施工新技術鋼管水泥土樁和翅片鋼管水泥土樁對比1.多節(jié)翅片樁與水泥土復合樁基工法比較內(nèi)容鋼管水泥土樁翅片鋼管水泥土樁用途土木結構物（道路、鐵道、橋梁等）建筑結構為主（住宅、工廠、學校等）承載模式打入持力層的端承為主摩擦樁受力模式為主鋼管樁（樁端模式）表面凸起的鋼管（樁端開口）多節(jié)翅片的鋼管（樁端封閉）樁徑鋼管直徑—凸起外徑Ф500-505mm～Ф1300-1305mm（凸起外徑/鋼管直徑：1.004～1.010）鋼管直徑—翅片外徑Ф114.3-250mm～Ф335.6-700mm（翅片外徑/鋼管直徑：1.57～3.062）鋼管直徑-改良土直徑鋼管徑—改良土徑Ф500-700mm～Ф1300-1500mm改良土徑/鋼管徑：1.154～1.40鋼管徑—改良土徑Ф114.3-500mm～Ф355.3-1000mm改良土徑/鋼管徑：1.154～1.40標準規(guī)格鋼管徑—改良土徑Ф800-1200mm～Ф1000-1400mm鋼管徑—改良土徑Ф267.4-700mm～Ф1000mm擠土率50%以下30%以下施工機械大型設備-三點式打樁機小型施工機械必要施工面積400m2以上80m2以上7.4樁基礎施工新技術三岔雙向擠擴灌注樁又稱多節(jié)三岔擠擴灌注樁，簡稱DX擠擴灌注樁或DX樁，是以發(fā)明人賀德新名字的拼音字母命名的。DX擠擴灌注樁通過沿樁身不同部位設置的承力盤和承力岔，使等直徑灌注樁成為變截面多支點的端承摩擦樁或摩擦端承樁，從而改變樁的受力機理，顯著提高單樁承載力，既能提供較高的豎向抗壓承載力，也能提供較高的豎向抗拔承載力。DX液壓擠擴裝置(三岔雙缸雙向液壓擠擴裝置的簡稱)是在樁周土體中擠擴形成承力岔和承力盤腔體的DX液壓擠擴專用設備。2.三岔雙向擠擴灌注樁(DX樁)7.4樁基礎施工新技術DX樁特點：(1)成樁質(zhì)量可靠三岔雙向旋擴裝置獨特的雙缸雙向液壓結構設計理念，使旋擴臂呈水平運動方向旋擴擠壓孔側土體，成孔完整，施工差異性小，成樁一致性好。(2)單樁承載力高與普通直孔灌注樁相比，因DX樁增加多個承力盤，DX樁端承面積大幅度增加，所以，DX樁單樁承載力比普通直孔灌注樁大幅度提高。如p800mm直徑的樁增設p2000mm的承力盤，DX樁承力盤的端承(截面)面積是直樁的5倍之多。故DX樁具備良好的豎向抗壓能力和抗拔能力。(3)節(jié)約成本、縮短工期由于單樁承載力大大提高，一般而言與普通鉆孔灌注樁相比，節(jié)約原材料20%以上，可節(jié)省樁基總造價20~30%，同時，相比較大直徑鉆孔灌注樁可縮短樁長，減小樁徑或減少樁數(shù)，從而縮短工期。(4)設計靈活、適應性強DX樁可在多種土層中成樁，不受地下水位限制，并可以根據(jù)承載力要求采取增設承力盤數(shù)量來提高單樁承載力。(5)施工過程可控制由于樁身承力盤腔是通過液壓旋擴臂旋擠土體形成,儀表能顯示出壓力變化情況，因此，施工時能大致了解到土層軟硬性，當發(fā)現(xiàn)與試樁首擴壓力有明顯差異時，可采取調(diào)整盤位或增設承力盤數(shù)量的措施，以確保單樁承載力，這是其它樁型施工無法做到的可控性特點。2.三岔雙向擠擴灌注樁(DX樁)7.4樁基礎施工新技術三岔雙向擠擴灌注樁施工流程示意圖2.三岔雙向擠擴灌注樁(DX樁)7.4樁基礎施工新技術樁端壓力注漿樁是指鉆孔、沖孔和挖孔灌注樁在成樁后，通過預埋在樁身的注漿管利用壓力作用，將能固化的漿液(如純水泥漿、水泥砂漿、加外加劑及摻合料的水泥漿、超細水泥漿、化學漿液等)，經(jīng)樁端的預留壓力注漿裝置均勻地注入樁端地層；視漿液性狀、土層特性和注漿參數(shù)等不同條件，壓力漿液對樁端土層、中風化與強風化基巖、樁端虛土及樁端附近的樁周土層起到滲透、填充、置換、劈裂、壓密及固結或多種形式的組合等不同作用，改變其物理力學性能及樁與巖、土之間的邊界條件，消除虛土隱患，從而提高樁的承載力以及減少樁基的沉降量。樁端壓力注漿樁分為樁身中心鉆孔埋管注漿法(a)和樁側鉆孔埋管注漿法(b)。3.樁端壓力注漿樁7.4樁基礎施工新技術樁端壓力注漿樁的特點：(1)優(yōu)點樁端壓力注漿樁除保留了各種灌注樁的優(yōu)點外，還具有以下優(yōu)點：1)大幅度提高樁的承載力，技術經(jīng)濟效益顯著。北京市建筑工程研究院采用長螺旋鉆成孔的樁端壓力注漿樁，其極限荷載為同條件的不注漿樁的1.7~3.7倍；國內(nèi)外泥漿護壁成孔的樁端壓力注漿樁，其極限荷載為同條件的不注漿樁的1.2~2.5倍。2)采用樁端壓力注漿工藝,可改變樁端虛土(包括孔底擾動土、孔底沉淀土、孔口與孔壁回落土等)的組成結構，形成水泥土擴大頭，可解決普通灌注樁樁端虛土這一技術難題，對確保樁基工程質(zhì)量具有重要意義。3)適應性廣。4)壓力注漿時可測試注漿量、注漿壓力和樁頂、上抬量等參數(shù)，既能進行壓漿樁的質(zhì)量管理，又能預估單樁承載力。5)因為樁端壓力注漿樁是成樁后進行壓力注漿，故其技術經(jīng)濟效果明顯高于成孔后(即成樁前)進行壓力注漿的孔底壓力注漿類樁。6)施工方法靈活，注漿設備簡單，便于普及。(2)缺點1)必須精心施工，否則會造成注漿管被堵、注漿管被包裹地面冒漿和地下竄漿等現(xiàn)象。2)需注意相應的灌注樁的成孔和成樁工藝，確保其施工質(zhì)量，否則將影響樁端壓力注漿工藝的效果。3)壓力注漿必須在樁身混凝土強度達到一定數(shù)值后方可進行，因此會增加施工周期。但當施工場地樁數(shù)較多時，可采取流水施工方法縮短工期。3.樁端壓力注漿樁7.4樁基礎施工新技術樁端壓力注漿樁適用范圍：樁端壓力注漿樁適應性較大，幾乎可適用于各種土層及強、中風化巖層；既能在水位以上干作業(yè)成孔成樁，也能在有地下水的情況下成孔成樁;螺旋鉆成孔、貝諾特法成孔、正循環(huán)鉆成孔、反循環(huán)鉆成孔、潛水鉆成孔、人工挖孔、鉆斗鉆成孔和沖擊鉆成孔灌注樁在成樁前，只要在樁端預留壓力注漿裝置，均可在成樁后進行樁端壓力注漿。樁端壓力注漿樁的施工工藝流程：樁端壓力注漿樁的施工工藝流程主要由成孔，下放鋼筋籠和壓力注漿室、灌漿管，灌注混凝土，壓力注漿，沖洗高壓膠管等配套機具幾個部分組成。1)成孔：視地層和地下水位情況采用合適的成孔方法。2)下放鋼筋籠和壓力注漿室、灌漿管壓力注漿室或灌漿腔可采用多種形式。3)按常規(guī)方法灌注混凝土：當鋼筋籠及灌漿室、灌漿管下放完畢后，就可以進行樁身混凝土的澆注工作。4)壓力注漿：當樁身混凝土強度達到某一值后，即可開始通過注漿管向預留的注漿室或灌漿腔開始灌注水泥漿，當溢漿管開始冒漿后，停泵，封堵冒漿管，繼續(xù)開泵進行高壓注漿。隨著水泥漿的繼續(xù)灌注，密封層頂破，在樁端處形成水泥土擴大頭。如有必要，可進行多次注漿。5)壓力注漿終止條件：壓力注漿終止條件應在樁端壓力注漿設計時明確，通常采用以下條件控制：壓入的水泥量已達到設計要求；壓入的水泥量已達到設計要求的某一值，入口壓力已達到某一值，且持壓超過某一時間；壓入的水泥量已達到某一值，地面開始冒漿；注漿壓力已達到某一值，不管注漿量為多少；樁體上浮量超過某一數(shù)值。6)注漿結束后沖洗干凈高壓膠管、泵、攪拌機、儲漿池這樣做的目的是為下次注漿做好準備工作。3.樁端壓力注漿樁7.4樁基礎施工新技術螺桿樁及其成樁工法其主要技術特征表現(xiàn)為樁的“上部為直柱型，下部為螺紋形”，形狀類似一個擰入土中的大“螺絲釘”。樁體幾何斷面更符合附加應力場由上而下減少的分布規(guī)律。采用了變截面的構造形狀，滿足了附加應力的分布規(guī)律和應力分擔比及剛度變化的要求，調(diào)整了土與樁之間的作用，樁側土體應力分攤比及應力擴散度提高，樁端荷載減少，使樁身受力與土體受力協(xié)調(diào)一致。樁歸類于半擠土成型樁。螺桿樁改變了樁與土體之間相互作用的模式，樁與土界面構成了機械型咬合。將常識中“螺絲釘比釘子牢固”的道理運用在樁施工中，使其更牢固的特點得以實現(xiàn)。樁在豎向受力方面，附加應力是遵循由上至下逐步減小的規(guī)律，樁身應力逐步分擔，即樁身的應力集中為上部大于下部。螺桿樁的上大下小的分段設計滿足了附加應力的分布規(guī)律。樁的豎向承載力與樁的長細比有著密切的關系，樁斷面積的大小和剛度的變化在制約樁的受力及變形方面起重要作用。螺桿樁上部的柱體段在荷載傳遞過程中，加大了受壓面積，提高了樁身剛度和對螺紋段功能發(fā)揮起到承上啟下的作用。4.螺桿樁技術7.4樁基礎施工新技術螺桿灌注樁作為一種新型樁，每立方米混凝土提供的單樁豎向承載力高，樁身下段表面帶螺紋，且無泥皮，樁端無沉渣，不塌孔。具有環(huán)保效果好、噪音低、無振動，無泥漿污染與渣土排放、施工程序簡便、樁身質(zhì)量可靠、承載力相對較高，節(jié)約資源消耗少、綜合效益較好等優(yōu)點。

與傳統(tǒng)技術相比，螺桿樁存在以下優(yōu)勢：4.螺桿樁技術灌注樁長螺旋鉆孔灌注樁預制樁螺桿樁承載性能同樁徑、同樁長單樁承載能力比值0.80.711.2單位體積承載能力比值（1）0.80.711.2同樁徑、同樁長單樁抗拔力比值110.81.5(1)承載力優(yōu)勢：7.4樁基礎施工新技術4.螺桿樁技術(2)

適應性優(yōu)勢：7.4樁基礎施工新技術4.螺桿樁技術(3)造價優(yōu)勢：灌注樁長螺旋鉆孔灌注樁預制樁螺桿樁樁基綜合造價比1.31.210.8~0.9基礎造價比1.61.210.87.4樁基礎施工新技術4.螺桿樁技術(4)工效優(yōu)勢：灌注樁長螺旋鉆孔灌注樁預制樁螺桿樁靜壓錘擊成樁速度＜6米/時≥120米/天≥120米/天≥120米/天≥120米/天沉降大小一般一般較小較小很小7.4樁基礎施工新技術4.螺桿樁技術(5)環(huán)保優(yōu)勢：灌注樁長螺旋鉆孔灌注樁預制樁螺桿樁噪音無無有無泥土外運有有無無泥漿污染有無無無(6)與預制管樁相比的其它優(yōu)勢：①可以入中風化巖；②可施工樁徑200~1000mm，可提供1000~8000kN特征值；③由于樁身螺紋的存在，抗拔力比預制管樁高2倍以上；④在敏感土層可實現(xiàn)半擠土施工，避免了管樁存在的擠土負效應。7.4樁基礎施工新技術4.螺桿樁技術

第三代螺桿樁機在打樁直徑、打樁深度、打樁速度上都有顯著突破。在設計中樁機、鉆桿、鉆頭產(chǎn)生了16項專利。7.5樁基礎施工發(fā)展新方向7.5樁基礎施工發(fā)展新方向1.

樁的尺寸向長、大方向發(fā)展

基于高層、超高層建筑物及大型橋主塔樁基礎等承載的需要，樁徑越來越大，樁長越來越長。歐美及日本的鋼管樁長度已達100m以上，樁徑超過2500mm；上海金茂大廈鋼管樁樁端進入地面下80m的砂層，樁徑為914.4mm；溫州地區(qū)靜壓式鋼筋混凝土預制樁長度已達70m以上，樁斷面600mm×600mm。我國在大江、大河及海上修建的大跨徑橋梁基本上均采用鉆孔灌注樁，而且樁徑和樁長均在不斷加大。長度超過50m，直徑大于2m的超長大直徑鉆孔灌注樁已十分普遍。蘇通大橋采用反循環(huán)鉆成孔樁壓力注漿樁，用131根，直徑2.50-2.85m，樁長117m。南京長江二橋采用反循環(huán)鉆成孔灌注樁。共21根，直徑3.0m，樁長83m。上海長江隧橋B7標采用反循環(huán)鉆成孔灌注樁，3.2-2.5m變徑樁，樁長115m。鄭州黃河大橋采用旋挖鉆斗鉆成孔灌注樁，直徑2.0m，樁長108m。7.5樁基礎施工發(fā)展新方向2.

樁的尺寸向短、小方向發(fā)展基于老城區(qū)改造、老基礎托換加固、建筑糾偏加固、建筑物增層以及補樁等需要，小樁及錨桿靜壓樁技術日趨成熟，應用廣泛。(1)小樁小樁又稱微型樁或IM樁或樹根樁，是法國索勒唐舍(SOLETANCHE)公司開發(fā)的一種灌注樁技術。小樁實質(zhì)上是小直徑壓力注漿樁，小樁主要用于舊房改造、房屋增層、古建筑加固糾偏、防洪堤加固、建(構)筑物抗震加固、基坑開挖的護坡樁及水池底板抗浮等基礎工程。(2)錨桿(錨固筋)靜壓樁我國自行研制開發(fā)的錨桿靜壓樁是錨桿和靜力壓樁2項技術巧妙結合而形成的一種樁基施工新工藝，是一項地基加固處理新技術。錨桿靜壓樁適用于老城區(qū)改造，舊基礎托換加固，狹小空間場地施工，對新建工程可采用逆作法施工。(3)微型樁(迷你樁)微型樁(迷你樁)是由一個內(nèi)徑不超過300mm的永久性的鋼套管，一個或一組位于樁孔中心的起承重作用的鋼筋及填充其間孔隙的水泥漿組成。迷你樁因其對成樁設備及施工場地的要求低，而承載力較高，安全可靠，所以在香港得到了廣泛的應用。其主要應用于隔音屏、行人天橋、運輸帶、小型別墅、小型商場等基礎工程中，也可以當支護樁使用。迷你樁可在陡峭的山坡、狹窄的樓群之間、行人路、高速公路、鬧市區(qū)、火車站臺甚至建筑物內(nèi)進行施工。小型的施工設備只需要2m×5m的地方就已經(jīng)足夠。7.5樁基礎施工發(fā)展新方向3.

向攻克樁成孔難點方向發(fā)展隨著高層建筑、大跨度橋梁的發(fā)展，嵌巖樁，特別是大直徑嵌巖樁作為一種比較特殊的樁基類型，20世紀90年代在我國得到了廣泛的應用。嵌巖樁具有承載力高、變形小、整體剛度大的特點，其沉降穩(wěn)定時間短、沉降量小，抗震性能好，因此越來越受到工程界的重視。如何優(yōu)質(zhì)、高效、經(jīng)濟地施工這類樁孔則成為巖土鉆掘工程界面臨的首要技術難題。鉆孔直徑大，巖石強度高是其基本特征，由此帶來以下技術困難：①單位體積巖石的破碎功隨巖石強度的增加而增大，單次破碎巖石所需要的臨界破碎力亦增大；②碎巖斷面和碎巖量隨樁孔直徑增大而急劇增加；③樁孔排渣性能的優(yōu)劣直接影響各種嵌巖鉆進方法對碎巖的有效性。我國大直徑嵌巖鉆進工法主要有：①回轉式工法：牙輪/滾刀鉆進法、鋼粒環(huán)狀鉆進法；鑲焊釬頭的刮刀鉆進法；②沖擊式工法：純沖擊無循環(huán)鉆進法、沖擊反循環(huán)鉆進法；③沖擊回轉式工法：氣動/液動潛孔錘鉆進法、可旋轉式鋼繩沖擊鉆頭鉆進法。除上述巖層鉆進成孔法，國內(nèi)不少單位研究開發(fā)出大三石層(大卵礫石層、大拋層和大孤石層)鉆進成孔法。在日本成立了由64家基礎公司組成的巖層削孔技術協(xié)會，研究開發(fā)出20余種大直徑巖層削孔工法，其中長螺旋鉆進成孔法3種，回轉鉆進成孔法5種，沖擊鉆進成孔法7種以及全套管回轉掘削孔法9種。7.5樁基礎施工發(fā)展新方向4.

向低公害工法樁方向發(fā)展筒式柴油錘打入式樁3大公害：筒式柴油錘沖擊式鋼筋混凝土預制樁(錘擊沉樁)雖然具有樁身質(zhì)量較可靠、施工速度快及承載力高等優(yōu)點，但由于其施工時噪聲高、振動大和油污飛濺(三者統(tǒng)稱為一次公害)等缺點，在城區(qū)的住宅群及公共建筑群等場地施工中受到很大限制，為此靜壓式和變頻變矩振動錘振入式鋼筋混凝土預制樁施工技術在國內(nèi)得到業(yè)主的青睞。(1)靜壓樁最近二十多年來，靜壓樁在我國軟土地區(qū)(溫州、武漢及珠江三角洲等地區(qū))得到廣泛應用，靜壓樁基礎不僅適用于多層和小高層建筑，還可用于20-35層高層建筑，壓樁機的生產(chǎn)和使用跨進了一個新時代。我國研制開發(fā)的系列靜力壓樁機是新型的環(huán)保型建筑基礎施工設備，具有無污染、無噪聲、無振動、壓樁速度快、成樁質(zhì)量高等顯著特點，技術水平國際領先。靜壓法有抱壓式和頂壓式2種形式，壓樁力為800-12000KN。采用靜壓法施工的樁長已達70m以上。實踐表明，用步履式全液壓靜力壓樁機施工開口預應力管樁(PC樁)和預應力高強度管樁(PHC樁)是樁機和樁型的優(yōu)化組合，也是具有中國特色的施工工法。(2)旋挖鉆斗鉆成孔灌注樁泥漿護壁法鉆、沖孔灌注樁在地下水位高的軟土地區(qū)雖然被較廣泛地采用，但由于泥漿的使用造成施工現(xiàn)場不文明及泥漿排除(稱為二次公害)的困難，成為施工者頭痛之事。因此，旋挖鉆斗鉆成孔灌注樁(即用旋挖鉆機的鉆斗鉆頭成孔而成的灌注樁)，因其干取土作業(yè)加之所使用的穩(wěn)定液可由專用的倉罐儲存，現(xiàn)場較為文明，在日本建筑業(yè)界此類樁型的采用亦日趨增多。7.5樁基礎施工發(fā)展新方向4.

向低公害工法樁方向發(fā)展(3)全套管鉆孔灌注樁貝諾特灌注樁施工法為全套管施工法。該法利用搖動裝置的搖動(或回轉裝置的回轉)使鋼套管與土層間的摩擦阻力大大減少，邊搖動(或邊回轉)邊壓入，同時利用沖抓斗挖掘取土，直至將套管下到樁端持力層為止。挖掘完畢后立即進行挖掘深度的測定，并確認樁端持力層，然后清除虛土。成孔后將鋼筋籠放入，接著將導管豎立在鉆孔中心，最后灌注混凝土成樁。貝諾特法實質(zhì)上是沖抓斗跟管鉆進法。貝諾特灌注樁由于環(huán)保效果好(噪聲低、振動小、無泥漿污染與排放)、施工現(xiàn)場文明，在海內(nèi)外廣泛采用。(4)長螺旋鉆孔壓灌樁長螺旋鉆孔壓灌樁在法、英、意、德、美等國比較流行。該鉆機均由液壓馬達驅(qū)動，扭矩較大，采用混凝土泵車通過鉆桿內(nèi)腔直接灌注混凝土，在合適的地層和深度，施工效率一般為150-200m/d，目前最大的鉆孔直徑達1200mm，最大深度為30m左右。近二十年來北京、東北以及華北等地區(qū)都大力推廣應用此工法，并有所創(chuàng)造和發(fā)展，形成4項發(fā)明和實用新型專利。7.5樁基礎施工發(fā)展新方向5.

向擴孔樁、異型樁、埋入式樁方向發(fā)展擴孔成型工藝有鉆擴、爆擴、夯擴、振擴、錘擴、壓擴、沖擴、注擴、擠擴和挖擴等十大類型，前文介紹過的鉆孔擴底灌注樁、樁端壓力注漿樁均屬于擴孔樁。異型樁包括橫向截面異化樁和縱向截面異化樁。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。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、擴底樁、多節(jié)樁(多節(jié)灌注樁和多節(jié)預制樁)、樁身擴大樁、波紋柱形樁、波紋錐形樁、帶張開葉片的樁、螺旋預制樁、螺紋灌注樁、螺桿灌注樁、從一面削尖的成對預制斜樁及DX擠擴灌注樁等。鋼筋混凝土預制樁和鋼樁的設樁工藝有打入式、振入式、壓入式(靜壓式)和埋入式4種。前面提到筒式柴油錘沖擊式(打入式)施工中存在一次公害。打入式、振入式和壓入式設樁工藝在施工中產(chǎn)生擠土效應，使地基土隆起和水平擠動，不同程度地對鄰近建筑物和地下管線產(chǎn)生不良影響。為了消除一次公害(振動、噪聲和油污飛濺)和擠土效應或少量擠土效應，日本從20世紀60年代初期起開發(fā)出以低噪聲、低振動和無擠土效應為目標的埋入式樁系列工法，至今共有90余種。所