桩基础施工技术现状及发展趋向浅谈

严开义

(中国水利水电第十一工程局有限公司，河南 郑州 450000)

我国城镇化的进度在经济飞速发展的情况下有了明显加快，城镇人口的急速增加让各个城市对高层建筑和超高层建筑的需求有了明显的增加，这极大地促进了我国高层建筑、超高层建筑的发展。为了满足建筑需求，我国对于桩基础施工的技术要求明显提高，桩的种类与施工方法也有了更多的选择，这就要求我们应对桩基础施工技术的应用现状进行简要分析，并根据分析推断桩基础施工技术的发展趋向，以便于更好地促进我国桩基础施工技术的发展。

1 桩基础施工技术概述

1.1 桩基础施工的概念

桩基础施工技术是诸多工程施工的关键一环，由基桩、桩顶、承台等几方面综合构成。通过桩基础施工技术能够有效确保建筑的稳定性。这样在遇到恶劣天气或者严重自然灾害时，能够最大限度地减少外力对建筑带来的负面影响，同时也能够有效地转移外力带给建筑物的强大压力，以此降低外力对建筑物带来的损害，以保证建筑的稳定性。

1.2 桩基础施工的作用

随着现代社会的飞速发展，各类高层建筑、超高层建筑拔地而起，此类建筑楼层高，人流量大，因此对于建筑的负载能力提出了新的需求。通过桩基础施工技术可以有效提高地基的承载能力，保证建筑的稳定性，有效降低因地基沉降导致的建筑物开裂甚至建筑物倒塌事故出现的可能性，保证建筑的安全质量。总的来说，巧妙利用桩基础施工技术能够有效提升高层建筑自身的抗形变能力，最大限度地降低地基沉降、地基变形等事故发生的可能性。

2 桩基础施工工艺现状分析

2.1 桩基础施工技术的主要类型

2.1.1 人工挖孔桩

人工挖孔桩通常是采用人工的方法进行造孔施工，即采用人工方法挖设钻孔，然后浇筑混凝土。人工挖孔桩是最为常见、出现时间非常早的桩基础施工技术，其应用经验丰富，可提供的经验借鉴繁多，并且具有价格低廉、环境友好、资源友好等特点。同时，由于人工挖孔桩对环境适应性极强，很多大型机械无法操作的地方一般都采用该方法，因此目前该技术仍然应用广泛。

但人工挖孔桩也有其局限性，地质条件复杂、桩径过小甚至过大都不适合该方法，同时安全风险高，易发生安全事故。因此除了少数机械无法操作的桩孔外，人工挖孔桩技术也将逐步被淘汰。

2.1.2 静力压桩

静力压桩法是指利用静力桩本身的重力，同时结合钢筋砼框架结构，通过反作用力把预制桩埋入预定地点。利用静力性能压桩法施工，能够最大限度地消除噪声污染，同时静力压桩也具备人工挖孔桩的操作简单、环境友好、资源友好等特点，能够完美契合目前的绿色施工理念。

但静力压桩作为一种较为新型的桩基础施工技术，其基础成本相对其他施工方法而言比较高。除此之外，静力压桩方法的使用也有相应的地层限制，静力压桩方法只适用于地层中存在砂石或是卵石的情况，其他土地条件则不适合使用静力压桩方法。

2.1.3 振动沉桩

振动式沉桩技术，也是目前比较常用的一种桩基础施工技术。它主要是利用振捣器长时间震动，再加上桩本身的重量，以提高岩石的密度，从而提高建筑的承载能力。在使用振捣器时应当注意稳固机身，并且选择小距离的锤击，避免出现位移。

施工场所的土质粘性越小，采用振动沉桩技术取得的效果也就更好，所以振动沉桩技术更适宜使用于软土、黏土甚至是沙土当中，但并不适宜于在土壤坚硬或者是含水量过多的区域使用。

2.1.4 钻孔灌注桩

钻孔灌注桩是在目前的桩基础施工技术中针对设备依赖性较大的一项施工技术，目前采用较多的为旋挖钻机和冲击钻机，针对不同的地质条件，各有优势。旋挖钻机成孔效率高，但遇到岩石硬度高的桩孔，施工效率下降严重，成本增加较多。冲击钻机对地层适应度高，施工成本低，但单个钻机施工效率较低，经常需要多台钻机操作进行弥补效率不足的问题。钻孔灌注桩需要进行泥浆护壁，冲击钻在黏土地层中可产生一部分泥浆，净化后可重复使用，旋挖钻机钻孔无法产生泥浆，需要不断制备和补充。

2.2 常用桩基础施工工艺选择的原则

(1)以建筑荷载为主要考虑依据，也就是上部结构对于地基的压力大小是控制单桩负载能力的最主要影响因素。

(2)应当充分考虑建筑场地的实际土质、地质情况，还应当考虑地下水位的深浅以及桩端持力层的深度等指标，综合考虑之后，结合施工工程的预算选择最为适合的桩基础施工工艺。

(3)在选择桩基础施工工艺的时候还应当考虑到施工单位持有设备的情况，充分考虑到施工项目的效益。如果必须从其他地方引进相应的机械设备，那么就应当充分考虑其经济适用性。

(4)施工工程所处的实际环境也是桩基础施工工艺选择时所必须要考虑的因素。例如打入式预制桩就需要考虑到振动、噪声对于周边环境的负面影响，做好相应的预防处理措施，避免对周边环境产生不利影响。

(5)价格也是选择施工工艺的主要影响因素，应当在保证质量的前提之下，采用造价低廉的桩型，以提升工程的效益。

(6)工程的工期对于桩基础施工工艺的选择也具有较大的影响。在工期紧迫，环境条件适宜的情况下，可以采用施工速度较快的打入式预制桩，在场地条件宽裕情况下，也可以选择旋挖钻机成孔工艺，以提升施工的速度。

总而言之，在选择桩型和施工工艺的时候，不仅应当考虑到建筑物本身的特点如荷载量、安全等级等，还应当充分考虑工程施工实际环境，比如地形、地质、水文地质等情况。除此之外，还应当考虑到施工单位的情况，比如持有的器械、工程预算、人员施工经验等。最后在进行合理选择时，应当注意选择经济、合理的桩型和施工工艺，以提高项目的经济效益。

2.3 桩基础施工在我国的应用特点

中国土地面积大，土质和地形复杂多变，同时我国东西部经济发展不平衡，各类工程施工要求复杂，因此需要提高桩基础施工的应用范围。

综合而言，中国常用桩型的特点有如下几点。

(1)桩型的选择多采用混合形式。

(2)针对同一桩型的施工采用不同工艺混合的方法。

(3)先进的机械设备与陈旧的机械设备并存。

由此可见，不同的桩型在我国都有较大的应用全景，能找到适合的施工土质与环境需求。所以，任何一种桩型都不是万能的，在选择时一定要进行全面的考察，以确保桩基础施工的效果。

3 桩基础施工技术发展趋势

3.1 桩的尺寸存在向大、向长发展的趋势

我国高层建筑的数量有了明显的增加，大型桥梁工程等也得到了一定的发展，对于建筑承载力提出了新的需求。因此，为了满足承载需要，柱径势必会越来越大、桩深越来越长，只有这样，才能从根本上提升地基的承载力，从而保证建筑的稳固性。

3.2 施工向低公害方向发展

随着绿色施工概念的提出与广泛宣传，桩基础施工势必会遵循绿色施工理念，尽量做到无污染。

比如，简式柴油锤冲击式钢筋混凝土预制桩虽然具有高质量、效率高、承载强的优点，但是其施工时机器声音较大，容易形成噪声污染，除此之外还容易形成较大震动、造成油污飞溅，对于周边的环境有较大的影响。在城区或者人群密集的场地就会受到极大的限制。因此，目前国内外基本会采用液压打桩锤代替传统的简式柴油锤。液压打桩锤是简式柴油锤的环境友好版，具有振动小、噪音小、节省资源的优势，并且能够长时间持续工作，打击力度大，能够保证施工质量。

又如，泥浆护壁钻冲孔灌注桩虽然能够完美适应地下水位高的地区施工，但是在施工过程中，泥浆会不可避免地造成一定环境污染，同时针对于大口径柱而言，这种方法也会延缓施工进度。目前国内外基本采用钻斗成孔灌注桩，其具有成孔速度快、稳定性好、对于环境十分友好的特点，在桥梁柱施工中得到了较为广泛的应用。

3.3 向扩孔桩方面发展

我们以国内普遍采用的普通柱为基准，试验发现与相同桩身直径的桩相比，普通直径钻孔扩底灌注桩的荷载极限明显高于前者，甚至最高数值能高达4倍。相比之下，扩底桩的承载能力更高，同时明显缩小了承台的面积，因此也得到了更为广泛的应用。

扩孔的成形工艺分为钻扩、夯扩、压扩、注扩、挤扩等多个类别。其中应用较为广泛的就是注扩。注扩指的是利用桩端加压注浆桩测加压注浆桩和桩端桩测的联合注浆桩。压力浆液还可以有效的改变桩和土间的边界条件，因而解决了虚土隐患，从而达到提高建筑承重能力的目的，降低柱基沉降发生的可能性。

3.4 向异型柱方向发展

异型桩相对于普通柱而言单柱承担力有了明显的提升，广义的说，异型桩包括横向界面异化和纵向界面异化两类，横向界面异化类包括三角型桩、六角型桩、X型桩、T型桩等；纵相异化包括根型桩、多节桩、螺旋桩、扩底桩等，我国应用较为广泛的异型柱是DX挤扩灌注桩，属于横向界面异化。

DX挤扩灌注桩型是指在钻机成桩后，向孔内下入的液压挤扩设备经过在地面液压站中对该设备的弓进行扩大与缩小调整，按承载能力需要与地质特殊条件，在桩身的各个部分挤出2岔、3岔或多岔式均匀分布的扩大头腔或近似圆锥盘形的扩大头腔室，装入钢筋笼，成为由桩体、分岔、承力盘等共同支撑的桩型。

DX挤扩灌注桩具有单柱承载力高，相对节省造价，并且能够有效缩短工期的优点，在我国的各类工程之中得到了广泛应用。

3.5 向组合式桩的方向发展

现代社会建筑承载力大，考虑到承载需要和工程实际施工的土地、水文条件等，单一工艺的桩型没有办法完全满足工程的实际需要，此时就应当采用组合式桩以满足工程的建设要求。例如，钻孔扩底灌注桩就有成直孔和扩孔两种工艺；桩端压力注浆桩有成孔成桩以及向桩端地层注射浆料两种工序；预钻孔打入式的预制桩则有钻孔、注射浆料、插桩和轻打等工序。

3.6 向高强度桩方向发展

由于对打入式预制桩需求日益提高，如高承载力承受较大的冲击内部应力和快速交货等特点，一般钢筋混凝土桩(简述RC桩，混凝土承载力级别为C25～C40)已无法达到以上需求，故预应力高强钢筋水泥管桩(简述PC桩，混凝土承载力级别为C60)和预应力高强度钢筋混凝土管桩(简述PHC桩，混凝土承载力级别不小于C80)的应用也日渐增多。

近十年来，中国的桩产业迎来了发展的黄金时期，其主要表现包括以下几点。

(1)产品布局面广、品种和规格全。

(2)制造工艺技术成熟、配套应用技术体系日趋完善。

(3)国产化技术装备和原材料充分适应现代生产要求。

(4)产品应用领域不断扩大。

(5)依靠科学技术进步求效益、求发展质量意识不断提高。

(6)质量保证体系日趋完善。

(7)公司逐步向多元化规模化经营发展。

3.7 向多种桩身材料方向发展

以灌注桩为例桩体材质类型亦出现了多元化发展，常用水泥、超流态混凝土、无砂水泥、玻璃纤维水泥、自流平混凝土和微膨胀混凝土等。打入式桩中也有组合材料桩，如钢壳加水泥内壁的综合桩等。

钻机压灌超流态水泥桩就是利用经过改造后的长螺旋钻机至设计深度并在提钻的同时，通过钻杆内室并经钻机上的喷头向孔底浇灌规定数的水泥，提起钻杆边用混凝土泵压入超流态水泥至规定高度并在毫无塌孔风险的情况下提起钻杆并向孔中放入钢筋笼至桩顶的施工高度，最后将超流态水泥压灌至桩顶的施工高度，即成桩。

4 结 语

综上所述，在建设工程施工中，桩基础的施工品质和工程总体品质之间有着不可分割的关联，所以施工单位应该对桩基础施工质量给予充分的关注，在具体施工中针对环境条件和要求之间的差异选用合理的施工方法，以提高桩基础施工的品质，从而提高建筑工程总体质量，从根本上推动中国建筑行业的稳定发展。