桩基础施工技术及桩型的选择

□ 张　建　南京市住宅建设总公司

桩基础施工技术及桩型的选择

□ 张建南京市住宅建设总公司

无论是选择和采取哪种桩型施工时，或者是在推出新桩型时，一定要实事求是、脚踏实地进行科学调研和规范组织实施，严格推行全面质量管理，实行以预防和改进为主的管理，做到全员、全过程、全企业的质量管理及信息化施工，确保桩基础工程的整体品质。

桩基础，施工技术，桩型

1.桩基础施工技术现状

伴随城市建设、高层建筑的发展，桩基础施工迅速崛起，施工工法和制桩工艺也有了很大提高，但在工法原创方面与发达国家相比仍有很大差距。目前按施工方法分，桩可分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩三大类。再细分，桩的施工方法超过300种，可以说是日新月异。以日本埋入式桩为例，实际上细分可有百种类型。按中掘埋入工艺、钻机、承载力发挥方法及采用的预制桩种类等，中掘施工法桩又可细分为50余种桩型，而预钻孔埋入式桩亦可细分为50余种。近几年来，日本又开发出十余种高承载力埋入式桩工法。

以泥浆护壁法钻孔扩底灌注桩的成孔方法为例，有40种以上，扩底方式可分为反循环扩底、旋挖钻斗钻扩底、正循环扩底及潜水钻扩底等。其中反循环扩底方式又分为扩刀上开、扩刀下开、扩刀滑降及扩刀推出等方式，旋挖钻斗钻扩底方式又分为水平推出、滑降及下开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钻斗钻成孔灌注桩采用扩底工法。以桩端压力注浆为例，注浆工艺可分为闭式注浆和开式注浆两大类，桩端压力注浆施工工艺的核心部件——桩端压力注浆装置又可分为预留压力注浆室、预留承压包、预留注浆空腔、预留注浆通道及预留特殊注浆装置五大类，两者组合，目前已有20余种桩端压力注浆桩工法，其中国内至少已有20种。

2.桩基础施工技术中的异型桩和原创桩

2.1异型桩技术

异型桩包括横向截面异化桩和纵向截面异化桩。（1）横向截面从圆截面和方形截面异化后的桩型有三角形桩、六角形桩、八角形桩、外方内圆空心桩、外方内异空心桩、十字形桩、X形桩、T形桩及壁板桩等。（2）纵向截面从棱柱桩和圆柱桩异化后的桩型有楔形桩（圆锥形桩和角锥形桩）、梯形桩、菱形桩、根形桩、扩底桩、多节桩（多节灌注桩和多节预制桩）、桩身扩大桩、波纹柱形桩、波纹锥形桩、带张开叶片的桩、螺旋预制桩、螺纹灌注桩、螺杆灌注桩、从一面削尖的成对预制斜桩及DX挤扩灌注桩等。

（1）三岔双向挤扩灌注桩，又称多节三岔挤扩灌注桩，简称DX挤扩灌注桩或DX桩。

DX挤扩灌注桩是在预钻（冲）孔内，放入专用的三岔双缸双向液压挤扩装置，按承载力要求和地层土质条件在桩身适当部位，通过挤扩装置双向液压缸的内外活塞杆作大小相等方向相反的竖向位移以带动3对等长挤扩臂对土体进行水平向挤压，挤扩出互成120°夹角的3岔状或3n（n为同一水平面上的转位挤扩次数）岔状的上下对称的扩大楔形腔或经多次挤扩形成近似双圆锥盘状的上下对称的扩大腔，成腔后提出三岔双缸双向挤扩装置，放入钢筋笼，灌注混凝土，制成由桩身、承力岔、承力盘和桩根共同承载的钢筋混凝土灌注桩。

DX挤扩灌注桩的优点：①单桩承载力高，可充分利用桩身上下各部位的硬土层。②成孔成桩工艺适用范围较广，DX桩按不同成孔工艺可结合采用潜水钻机、正循环钻机、反循环钻机、冲击钻机、旋挖钻机进行泥浆护壁法成孔，也可结合采用长螺旋钻机、旋挖钻机进行干作业法成孔，还可结合采用贝诺特钻机进行全套管护壁法成孔。③低噪声、低振动，泥浆排放量减少。④节约成本，缩短工期。⑤挤扩后盘、岔腔成形稳定而不坍塌。⑥桩身稳定性好。⑦抗拔力大。⑧机腔转角，定位准确，成桩差异性小。⑨可实施成孔与挤扩装置的车载一体化，挤扩效率高。

（2）螺杆灌注桩的全称为半螺旋挤孔管内泵压混凝土灌注桩，也可简称螺杆桩，是一种由上部为圆柱形桩体，下部为螺纹型桩体组合而成的变截面异形灌注桩，其上下两桩段的长度是根据地基土质情况而进行调节的，没有一个固定的比例，下部螺纹桩体的外径与上部圆柱桩体直径相同。螺杆桩施工机械与设备主要由螺杆灌注桩机、强制式混凝土搅拌机、混凝土高压泵装置与管路系统、混凝土泵车及导管系统等组成。

螺杆桩优点：①环保效果好，无噪声，无振动，无泥浆污染与排放。②与普通钻孔灌注桩相比，不存在清底、护壁、塌孔等问题，也不易产生断桩和缩径等问题，桩身质量可靠。③桩身强度高，承载能力高。④施工程序简化，降低工程造价，施工效率高，缩短工程施工工期。⑤适用范围广，不仅适用于普通混凝土的螺杆灌注桩，也可应用于CFG桩复合地基和CM长短桩复合地基。

2.2原创桩基技术

国内现有的原创桩基技术具有技术含量高、适应性强、应用广泛等优点。像捷程MZ全套管钻孔软切割咬合灌注桩施工工法就是非常优秀的原创工法，它主要利用全套管施工法制作的钻孔灌注桩互相咬合， 在相邻桩初凝之前部分相嵌， 使之具有良好的防渗作用，从而形成整体连续的基坑支护结构和止水帷幕， 还可兼作主体承重结构。

（1）载体桩又称复合载体夯扩桩，是采用细长锤夯击成孔，将护筒沉到设计标高后，细长锤击出护筒底一定深度，分批向孔内投入填充料和干硬性混凝土，用细长锤反复夯实、挤密，在桩端形成复合载体，然后放置钢筋笼，灌注桩身混凝土而形成的桩。载体桩虽然也称做“桩”，但又不同于传统桩，似桩非桩，被加固土层成为一个硬层与其下的持力层形成了双层地基，这是构成载体桩承载力的主体。（2）大直径现浇混凝土薄壁筒桩（简称筒桩）和现浇混凝土大直径管桩（PCC桩），也是中国原创的桩基技术。筒桩为混凝土薄壁筒状结构，成桩时利用内外两层钢管套装在预制好的钢筋混凝土环形桩靴上，通过上部特制的夹持器，在顶部中高频振动器作用下，将钢管沉入地基土内并到达设计标高。套入内管的部分土芯可从外管的排土孔排出。移开夹持器，放入钢筋笼，在外钢管的灌入口中灌入混凝土，边振动边拔管直至钢管全部拔出地面，这样便形成中心填充有地基土的筒形桩体。（3）PCC桩，是采用专用施工机械将内外双层套管所形成的空心圆柱腔体在活瓣桩靴的保护下沉入地基，到达设计深度后，在腔体内灌注混凝土，然后分段震动拔管，在桩芯土体与外部土体之间形成管桩。

另外像螺纹和螺杆桩及钻孔压浆桩等都是具有国际领先技术水平的工法。加强新桩型、新工艺的研发，拥有自己的原创工法，才是中国桩基走向世界强国的必经之路。

3.桩基础施工时如何选择桩型

我国工程地质与水文地质条件复杂，东部与中西部地区经济发展不平衡，在施工时如何选择桩型呢？我们认为，任何一种桩型都不是万能的，都有其适用范围，关键在于找到切入点，扬长避短。再好的桩型如果施工中不注意质量或超过其适用范围，就会出现质量问题甚至造成重大事故及经济损失，因此在桩型的选择上要遵循 “制宜”的原则。具体来说，“因荷载制宜”，即上部结构传递给基础的荷载大小是控制单桩承载力要求的主要因素。“因土层制宜”，即根据建筑物场地的工程地质条件、地下水位状况和桩端持力层深度等，通过比较各种不同方案桩结构的承载力和技术经济指标，选择桩的类型。“因机械制宜”，即考虑本地区桩基施工单位现有的桩工机械设备，如确实需要从其他地区引进桩工机械时，则需要考虑其经济合理性。“因环境制宜”，即考虑设桩过程中对环境的影响，例如打入式预制桩和打入式灌注桩的场合，就要考虑振动、噪声以及油污对周围环境的影响；泥浆护壁钻孔桩和埋入式桩就要考虑泥水、泥土的处理，否则会造成对环境的不利影响。“因造价制宜”，即采用桩型，其造价应比较低廉。“因工期制宜”，当工期紧迫而环境又不允许时，可采用打入式预制桩，因其施工速度快。再如施工条件合适，也可采用人工挖孔桩，因该桩型施工作业面可增多，施工进程也较快。

无论是选择和采取哪种桩型施工时，或者是在推出新桩型时，一定要实事求是、脚踏实地进行科学调研和规范组织实施，严格推行全面质量管理，实行以预防和改进为主的管理，做到全员、全过程、全企业的质量管理及信息化施工，确保桩基础工程的整体品质。