建筑工程中桩基础技术探讨

黄贵理

摘 要：本文作者结合自己多年的工作实际情况，探讨了建筑工程中以成桩方法来分类的各种预制桩和灌注桩的特点、以及分析这几种桩基础的施工技术，和施工过程中容易出现的难点和问题等质量通病的防治，仅供参考。

关键词：桩基础；预制桩；灌注桩；施工技术

1桩基础技术现状及研究目的

随着社会的不断进步发展，城市建设规模的扩大，桩基技术在近几十年间得到了突飞猛进的发展。桩基础是指通过桩支撑着承台的基础，也就是由承台和支撑着这个承台的桩组成的基础。与其他类型的深基础相比，桩基础具有施工快，投资少，效果好等优越性，是一种应用最广泛，大有发展前途的深基础。深基础目前普遍是指桩基础，而钢筋混凝土灌注桩作为桩基础的主要形式之一，在国内外已被广泛的应用于各类基础工程之中。在工程实践中，一般在下列情况下可考虑采用桩基础：（1） 建筑物荷载较大，地基软弱，采用天然地基不能满足承载力的要求或地基沉降过大对建筑物造成危害时；（2） 经技术经济指标、工程质量、施工条件等方面综合比较，采用桩基础比天然地基或地基加固处理优越时；（3） 高耸建筑物对整体倾斜有严格限制时；（4） 重要、大型、精密机械设备的基础对地基变形有严格限制时；（5） 因地基沉降对相邻建筑物產生相互影响巨大时。

2桩基础分为两大类：预制桩和灌注桩

2.1预制桩

预制桩总体来说，具有以下特点：（1）预制桩不易穿透较厚的砂土等硬夹层（除非采用预钻孔、射水等辅助沉桩措施），只能进入砂、砾、硬粘土、强风化岩层等坚实持力层不大的深度；（2）沉桩方法一般采用锤击，由此会产生一定的振动和噪声污染，并且沉桩过程会产生挤土效应，特别是在饱和软粘土地区沉桩可能导致周围建筑物、道路和管线等受到损坏；（3）一般来说预制桩的施工质量较稳定；（4）由于桩的灌入能力受多种因素制约，因而常常出现因桩打不到设计标高而截桩，造成浪费；（5）预制桩由于承受运输、起吊、打击应力，要求配置较多与钢筋，混凝土标号也要相应提高，因此其造价往往高于灌注桩。

2.2灌注桩

灌注桩的成桩技术日新月异，就其成桩过程、桩土的相互影响特点大体可分为三种基本类型：非挤土灌注桩、部分挤土灌注桩、挤土灌注桩。每一种基本类型又包含多种成桩方法，现归纳如下：

施工实践表明，我国常用的各种桩型从总体上看，具有以下特点：大直径桩与普通直径桩并存；预制桩与灌注桩并存；非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩并存；在非挤土桩中钻孔、冲抓成孔和人工挖孔法并存；在挤土桩中锤击法、振动法和静压法并存；在部分挤土灌注桩的压浆工艺工法中前注浆桩与后注浆桩并存；先进的、现代化的工艺设备与传统的、较陈旧的工艺设备并存；等等。由此可见，各种桩型在我国都有合适的土层地质、环境与需求，也有发展、完善与创新的条件。

3各种桩基础的施工技术探讨

在这里，本文主要是对钻斗钻成孔灌注桩，振动法沉桩，夯扩桩等一些常用的桩基础施工技术进行探讨。

3.1钻斗钻成孔灌注桩

钻斗钻成孔法是20世纪20年代在美国利用改造钻探机械而用于灌注桩施工的方法，钻斗钻成孔施工法是利用钻杆和钻斗的旋转及重力使土屑进入钻斗，土屑装满钻斗后，提升钻斗出土，这样通过钻斗的旋转，削土，提升和出土，多次反复而成孔。该方法有以下优点：①振动小、噪音低；②最适宜粘性土中干作业钻成孔（此时不需要稳定液）；③钻机安装简单，桩位对中容易；④施工场地内移动方便；⑤钻进速度较快；⑥工程造价较低；⑦工地边界到桩中心距离较小。其不足之处是：①当卵石粒径超过100 mm时，钻进困难；②稳定液管理不适当时，会产生坍孔；③土层中有强承压水时，施工困难；④废泥水处理困难；⑤沉渣处理较困难，需用清渣钻斗。钻斗钻成孔灌注桩适用范围较广，它适用于填土层、粘土层、粉土层、淤泥层、砂土层以及短螺旋不易钻进的含有部分卵石的地层。采用特殊措施，还可嵌入岩层。

3.2振动法沉桩

偏心块式振动法沉桩是采用偏心块式电动或液压振动锤进行沉桩的施工方法，该类型桩锤通过电力或液压驱动，使2组偏心块作同速相向旋转，其横向偏心力相互抵消，而竖向离心力则叠加，使桩产生竖向的上下振动，造成桩及桩周土体处于强迫振动状态，从而使桩周土体强度显著降低和桩端处土体挤开，桩侧摩阻力和桩端阻力大大减小，于是桩在桩锤与桩体自重以及桩锤激振力作用下，克服惯性阻力而逐渐沉入土中。该方法有以下优点：①操作简便，沉桩效率高；②沉桩时桩的横向位移和变形均较小，不易损坏桩体；③电动振动锤的噪声与振动比筒式柴油锤小得多，而液压振动锤噪声低，振动小；④管理方便，施工适应性强；⑤软弱地基中沉桩迅速。其不足之处为：①振动锤构造较复杂，维修较困难；②电动振动锤耗电量大，需要大型供电设备；③液压振动锤费用昂贵；④地基受振动影响大，遇到硬夹层时穿透困难，仍有沉桩挤土公害。

3.3夯扩桩

夯扩桩是在锤击沉管灌注桩机械设备与施工方法的基础上加以改进，增加1根内夯管，按照一定的施工工艺（无桩尖或钢筋混凝土预制桩尖沉管），采用夯扩的方式（一次夯扩、二次夯扩、多次夯扩与全复打夯扩等）将桩端现浇混凝土扩成大头形，桩身混凝土在桩锤和内夯管的自重作用下压密成型的一种桩型。该方法的优点在于：①在桩端处夯出扩大头，单桩承载力较高；②借助内夯管和柴油锤的重量夯击灌入的混凝土，桩身质量高；③可按地层土质条件，调节施工参数、桩长和夯扩头直径以提高单桩承载力；④施工机械轻便，机动灵活、适应性强；⑤施工速度快、工期短、造价低；⑥无泥浆排放。不足之处在于：①遇中间硬夹层，桩管很难沉入；②遇承压水层，成桩困难；③振动较大，噪声较高；④属挤土桩，设桩时对周边建筑物和地下管线产生挤土效应；⑤扩大头形状很难保证与确定

4各种桩基础施工难点以及问题

在桩基施工技术取得长足进步和巨大成就的同时，也存在不少问题，近年施工事故时有发生，也令人震惊。以下按桩的类型分别对施工中存在的问题作一简述。

4.1钢筋混凝土预制桩

（1）接桩处焊接不可靠，打桩时造成断桩废桩，桩锤能量不足，桩尖打不到标高等。上海浦东近2年发生此类事故多达数十起，其中有30余层的高楼，也有国家重点工程，事故的发生除造成数千万元的直接损失外，还使工期拖延1-2年，间接损失更大。

（2）预制桩时蒸养升温速度过快，以致其后期强度和抗冲击能力不能满足设计要求。

（3）打桩挤土给邻近建筑或工程设施带来危害，本来对此已有较为成熟的预防措施，但有些地方不加注意。

4.2预应力混凝土管桩

较为普遍的问题是上下节桩连接后停置时间过长，以致续打困难，强行打入则很容易将桩顶打坏。据统计资料，广东有的工地此类坏桩率达40%以上。此外，上述预制桩施工存在的问题，预应力管桩也时有发生。

4.3沉管灌注桩

常发生布桩过密、盲目追求打桩速度，或因打桩工艺流程不合理或拔管速度过快而造成的缩颈、位移、断桩、废桩及土体隆起。江苏连云港曾连续发生多起此类事故，有的断桩率高达70%一100%，以致大面积补桩或不得不将全部桩报废。山东潍坊、浙江杭州等地也有类似情况发生。

4.4钻孔桩、冲孔桩和挖孔桩

常见的事故是孔壁坍塌、桩身缩颈或膨胀、混凝土离析分层、孔底沉渣超标等。近年来由于采取了调整泥浆比重、实施压力灌浆等措施，使情况有所改善，挖孔桩也基本做到了安全施工。用此类桩组成排桩作基坑支护时，由于桩身质量差或计算有误等原因造成桩断坑塌的事故并非偶见。

5 结束语

就目前而言，在建筑工程中，我国的桩基础技术与发达国家还存在一定的差距，函需进一步改善和控制，包括能承受超量竖向和横向荷载的巨型灌注桩，以及硬土地基的大深度灌注桩等，亟待研究开发，否则，与国外的差距将会拉大。