幾種常見樁的施工基本知識

【摘 要】本文詳細介紹了幾種樁施工方式，通過對這幾種樁施工方式的了解，為建筑、市政、公路等樁基礎(chǔ)施工提供了可靠的參考價值。

【關(guān)鍵詞】液化；相對密度

Basic knowledge of several common pile construction

Wu Xu

（Fengyang County， building management quality and safety supervision station Fengyang Anhui 233100）

【Abstract】This paper describes several piles way through several piles of these ways to understand， based on Pile construction， municipal， highway and so provide a reliable reference value.

【Key words】Liquefaction；The relative density

1. 前言

隨著現(xiàn)代經(jīng)濟的高速發(fā)展，民用房屋建筑趨于向高層發(fā)展，市政及公路要求荷載等級也提高，基礎(chǔ)承受結(jié)構(gòu)荷載的要求越來越高，因此，對基礎(chǔ)處理的要求也越來越高。地基處理的方式有許多種，最常用的基礎(chǔ)處理方式是樁基礎(chǔ)，為上部結(jié)構(gòu)提供荷載，所以，對樁的施工知識了解能夠為樁基礎(chǔ)施工減少不必要的損失。

2. 常見樁的施工介紹

2.1 沉管灌注樁。

（1）沉管灌注樁，按成孔方法分為振動沉管灌注樁、錘擊沉管灌注樁和振動沖擊成孔灌注樁，是將帶有活瓣樁尖或鋼筋混凝土預(yù)制樁尖的無縫鋼管利用振動沉管打樁機或錘擊沉管打樁機沉入土中，然后邊灌注混凝土邊振動或錘擊、邊拔管而形成的灌注樁。對振動沉管一般采用活瓣樁尖，樁尖和鋼管用鉸連接，可重復(fù)利用；錘擊沉管一般采用預(yù)制樁尖，每根樁一個，成樁后樁尖為樁體的一部分。目前國內(nèi)應(yīng)用較多的沉管樁管徑為377mm、426mm和480mm，管徑已發(fā)展到700mm；由于受樁架高度限制，沉管樁一般最大樁長在30m以內(nèi)。

（2）當(dāng)?shù)貙又杏泻裼矈A層時（如標貫擊數(shù)N>30的密實砂層），沉管樁施工困難，樁管很難穿透硬夾層達到設(shè)計標高；另外，施工中拔管速度快是造成樁身質(zhì)量事故的主要原因。

2.2 鉆（沖）孔灌注樁。

（1）鉆（沖）孔灌注樁，包括泥漿護壁灌注樁和干作業(yè)螺旋成孔灌注樁兩種。

泥漿護壁鉆（沖）孔灌注樁的成樁方法分為反循環(huán)鉆孔法、正循環(huán)鉆孔法、旋挖成孔法和沖擊成孔法等幾種。

（2）反循環(huán)鉆孔施工法首先在樁頂設(shè)置護筒（直徑比樁徑大15%左右），護筒內(nèi)的水位高出自然地下水位2m以上，以確保孔壁的任何部位均保持0.02MPa以上的靜水壓力，保護孔壁不坍塌。鉆頭鉆進過程中，通過泵吸或噴射水流或送入壓縮空氣使鉆桿內(nèi)腔形成負壓或形成充氣液柱產(chǎn)生壓差，泥漿從鉆桿與孔壁間的環(huán)狀間隙中流入孔底，攜帶被鉆挖下來的孔底巖土鉆渣，由鉆桿內(nèi)腔返回地面泥漿沉淀池；與此同時，泥漿又返回孔內(nèi)形成循環(huán)。這種方法成孔效率高、質(zhì)量好，排渣能力將強，孔壁上形成的泥皮薄，是一種較好的成孔方法。

（3）正循環(huán)鉆孔施工法是由鉆機回轉(zhuǎn)裝置帶動鉆桿和鉆頭回轉(zhuǎn)切削破碎巖土，鉆進時用泥漿護壁、排渣。泥漿經(jīng)鉆桿內(nèi)腔流向孔底，經(jīng)鉆頭的出漿口射出，帶動鉆頭切削下來的鉆渣巖屑，經(jīng)鉆桿與孔壁間的環(huán)狀空間上升到孔口溢進沉淀池中凈化。相對反循環(huán)鉆孔，該方法設(shè)備簡單，鉆機小，適用較狹窄的場地，且工程費用低，但對樁徑較大（一般大于1.0m）、樁孔較深及容易塌孔的地層，這種方法鉆進效率低，排渣能力差，孔底沉渣多，孔壁泥皮厚，且?guī)r土重復(fù)破碎現(xiàn)象嚴重。

（4）旋挖成孔施工法又稱鉆斗鉆成孔施工法，分為全套管鉆進法和用穩(wěn)定液保護孔壁的無套管鉆進法，其中后一種方法目前應(yīng)用較為廣泛。成孔原理是在一個可閉合開啟的鉆斗度部及側(cè)邊鑲焊切削刀具，在伸縮鉆桿旋轉(zhuǎn)驅(qū)動下，旋轉(zhuǎn)切削挖掘土層，同時使切削挖掘下來的土渣進入鉆斗，鉆斗裝滿后提出孔外卸土，如此循環(huán)形成樁孔。旋挖法振動小，噪音低，鉆進速度快，無泥漿循環(huán)，孔底沉渣少，孔壁泥皮薄，但在卵石層（粒徑10cm以上）或粘性較大的粘土、淤泥土層中施工，則鉆進效率低。

（5）沖擊成孔施工法是采用沖擊式鉆機或卷揚機帶動一定重量的鉆頭，在一定的高度內(nèi)使鉆頭提升，然后突放使鉆頭自由降落，利用沖擊動能沖擠土層或破碎巖層形成樁孔，再用掏渣筒或反循環(huán)抽渣方法或鉆渣巖屑排除；每次沖擊之后，沖擊鉆頭在鋼絲繩轉(zhuǎn)向裝置帶動下轉(zhuǎn)動一定的角度，從而使鉆孔得到規(guī)則的圓形斷面。該方法設(shè)備簡單，機械故障少，動力消耗小，對有裂隙的堅硬巖土和大的卵礫石層破碎效果好，且成孔率較鉆進法高；但鉆進效率低（樁越長，效率越低），清孔較困難，易出現(xiàn)樁孔不圓、孔斜、卡鉆等事故。

（6）干作業(yè)螺旋鉆孔灌注樁按成孔方法可分為長螺旋鉆孔灌注樁和短螺旋鉆孔灌注樁兩種。這種樁成孔無需泥漿循環(huán)，施工時螺旋鉆頭在樁位處就地切削土層，被切土塊鉆屑通過帶有螺旋葉片的鉆桿不斷從孔底輸送到地表后形成樁孔。長螺旋鉆孔是一次鉆進成孔，成孔直徑較小，孔深受樁架高度限制；短螺旋鉆孔為正轉(zhuǎn)鉆進，提升后反轉(zhuǎn)甩土，逐步鉆進成孔，反以鉆進效率低，但成孔直徑和孔深均較大。兩種施工方法都對環(huán)境影響小，施工速度快，且干作業(yè)成孔混凝土灌注質(zhì)量有保證；但孔底或多或少留有虛土，影響樁的承載力，適用范圍限制也較多。近年來，長螺旋壓灌工藝也得到了應(yīng)用，這種工藝的要點是：在鉆至樁底標高后，一邊提鉆一邊通過高壓混凝土輸送泵將混凝土壓入樁孔，只要鋼筋籠不是很長或很柔時，通過加壓、振動或下拽將鋼筋籠沉入已灌注混凝土的樁孔中，成樁效率和質(zhì)量均很高。

2.3 人工挖孔灌注樁。

人工挖孔灌注樁，是指在樁位采用人工挖掘，手搖轱轤或電動葫蘆提土成孔，然后放置鋼筋籠，灌注混凝土而成的樁型。為確保人身安全，挖孔過程中必須考慮防止土體塌滑的支護措施，如采用現(xiàn)澆混凝土護壁、噴射混凝土護壁等等，一般是每挖1m左右作一節(jié)護壁，護壁厚度一般取10～15cm，混凝土強度等級應(yīng)符合設(shè)計要求，一般不低于C15，有外齒式和內(nèi)齒式兩種，上下節(jié)護壁搭結(jié)長度宜為50～75mm。挖孔樁樁徑一般為800～2000mm，樁長不宜超過25m；當(dāng)以強風(fēng)化或中風(fēng)化巖層作樁端持力層時，樁底還可做成擴大頭，以充分發(fā)揮樁身混凝土強度，提高樁的承載能力；但挖孔樁施工人員勞動強度大，工作環(huán)境差，安全事故多，在地下水豐富的地區(qū)成孔困難甚至失敗。

2.4 預(yù)制鋼筋混凝土樁。

（1）預(yù)制鋼筋混凝土樁包括普通鋼筋混凝土樁和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樁，按其外形可分為方樁、管樁、板樁和異型樁等，當(dāng)前使用較為廣泛的是預(yù)制方樁和預(yù)應(yīng)力管樁。

（2）預(yù)制方樁常用截面邊長200～600mm，樁身混凝土強度等級C30～C50，甚至達C60，采用分節(jié)預(yù)制，常用單節(jié)長度2～25m，可在工廠或施工現(xiàn)場制作。預(yù)應(yīng)力管樁按制作工藝分為先張法和后張法兩種，其中先張法工藝較為常用。管樁按樁身混凝土強度等級分為PC、PTC（薄壁）樁和PHC樁，前兩者為C60或C70，后者為C80。按抗裂彎矩和極限彎矩的大小又可分為A型、AB型和B型，其中A型最小，B型最大；常見的樁身有效預(yù)應(yīng)力約為3.6～6.0MPa。對一般的建筑工程，采用A型或AB型管樁可抵消打樁引起的部分樁身拉應(yīng)力。管樁外徑300～1200mm，壁厚60～130mm，在工廠以離心法制成，常用單節(jié)長度4～15m。管樁沉入土中的第一節(jié)樁稱為底樁，底板端部要設(shè)置一個樁尖，常用樁尖形式有十字型、圓錐型和開口型。

（3）預(yù)制方樁節(jié)間連接方法主要有三種：焊接法、螺栓連接法和硫磺膠泥接樁法；預(yù)應(yīng)力管樁現(xiàn)在幾乎全部采用端頭板周圍電焊連接。

（4）預(yù)制鋼筋混凝土樁底沉樁方法主要有錘擊法、振動法、靜壓法及輔助沉樁法（如預(yù)鉆孔輔助沉樁法、沖水輔助沉樁法等），其中錘擊法和靜壓法是目前應(yīng)用最多的沉樁方法。

（5）錘擊法是利用打樁錘下落時的瞬時沖擊力沖擊樁頂，使樁沉入土中的一種施工方法，主要設(shè)備有打樁錘和打樁架。打樁錘分為落錘、氣動錘（壓縮空氣錘和蒸汽錘）、柴油錘（導(dǎo)桿式和筒式）和液壓錘，其中以筒式柴油錘用得最多；打樁架主要有滾筒式、軌道式、步履式及履帶式。施工時應(yīng)注意錘重、錘墊和樁墊的選擇以及收錘標準的確定，保證接頭焊接質(zhì)量。

（6）靜壓法是以靜力壓裝機自重和樁架上的配重作反力，以卷揚機滑輪組或電動油泵液壓方式給樁施加荷載將樁壓入土中的一種施工方法。目前我國應(yīng)用較多的靜力壓樁機是液壓靜力壓樁機，其最大壓樁力可達6800KN，即可壓預(yù)制方樁，也可壓預(yù)應(yīng)力管樁，施壓部位不在樁頂而在樁身側(cè)面，即所謂的箍壓式。施工時要注意壓樁機及接樁方法的選擇，終壓控制條件可根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗確定。

2.5 鋼樁。

2.5.1 目前常用的鋼樁是鋼管樁和H型鋼樁。

（1）鋼管樁主要采用螺旋焊接管和卷板焊接管兩種方法制作，直徑400～3000mm，壁厚6～50mm，頂端和底端常設(shè)有環(huán)形加強箍以減少局部應(yīng)力過高造成的變形損壞。整根鋼管樁一般由一段下節(jié)樁、若干段中節(jié)樁和一段上節(jié)樁組成，樁段間及上節(jié)樁與樁蓋間均采用焊接方式連接；與預(yù)制鋼筋混凝土樁相同，樁錘尤其是柴油錘是鋼管樁沉樁的主要設(shè)備之一。對超長鋼管樁，沉樁必須選用重錘，必要時應(yīng)進行樁的可打性分析，以控制樁材的錘擊應(yīng)力，了解樁的貫穿能力。施工時還應(yīng)根據(jù)工程特點、地質(zhì)水文條件、施工機械性能及設(shè)計條件確定沉樁方法，如樁的施工標高、打樁順序等。

（2）H型鋼樁在工廠一次軋制而成，斷面大都呈正方形，尺寸由200×200～360×410mm，翼緣和腹板的厚度從9～26mm不等，重量為43～231Kg/m；樁體同樣由一段下節(jié)樁、若干段中節(jié)樁和一段上節(jié)樁組成；樁節(jié)間除焊接方式外，還可采用鋼板連接或螺栓連接。施工也主要采用樁錘（尤其是柴油錘）進行沉樁，但由于其錘擊性能比鋼管樁差，因而樁錘不能過大；考慮樁身有橫向失穩(wěn)的可能，施工時可采取在樁機導(dǎo)桿底端裝活絡(luò)抱箍等橫向約束裝置防止失穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生。

2.5.2 無論是鋼管樁還是H型鋼樁，錘擊施工時均須注意以下幾個問題：

（1）要保證樁的垂直度，因樁身傾斜會影響樁的入土深度，錘擊時擾動地基土，嚴重的會造成樁的局部變形，甚至焊縫開裂、樁身折斷，所以保證樁的垂直度特別是第一節(jié)樁的垂直度對整個樁的施工質(zhì)量有重要影響；

（2）保證焊接時的對稱焊接和焊接質(zhì)量，以減少因不均勻收縮造成的上節(jié)樁傾斜；

（3）控制好收錘標準和打入深度，將樁的最終入土深度和最后貫入度結(jié)合起來進行沉樁。

3. 結(jié)語

通過對以上幾種樁基礎(chǔ)的施工知識的了解，可以為工程施工提供參考，并每種樁型施工提出了關(guān)鍵的注意事項，避免施工質(zhì)量的發(fā)生，以免對工程造成不必要的經(jīng)濟損失。

[文章編號]1619-2737（2015）05-22-326

[作者簡介] 吳旭（1977-），男，學(xué)歷：大學(xué)本科，職稱：工程師，工作單位：安徽省鳳陽縣建筑管理質(zhì)量安全監(jiān)督站。