建筑工程中樁基礎技術探討

黃貴理

摘 要：本文作者結合自己多年的工作實際情況，探討了建筑工程中以成樁方法來分類的各種預制樁和灌注樁的特點、以及分析這幾種樁基礎的施工技術，和施工過程中容易出現的難點和問題等質量通病的防治，僅供參考。

關鍵詞：樁基礎；預制樁；灌注樁；施工技術

1樁基礎技術現狀及研究目的

隨著社會的不斷進步發展，城市建設規模的擴大，樁基技術在近幾十年間得到了突飛猛進的發展。樁基礎是指通過樁支撐著承臺的基礎，也就是由承臺和支撐著這個承臺的樁組成的基礎。與其他類型的深基礎相比，樁基礎具有施工快，投資少，效果好等優越性，是一種應用最廣泛，大有發展前途的深基礎。深基礎目前普遍是指樁基礎，而鋼筋混凝土灌注樁作為樁基礎的主要形式之一，在國內外已被廣泛的應用于各類基礎工程之中。在工程實踐中，一般在下列情況下可考慮采用樁基礎：（1） 建筑物荷載較大，地基軟弱，采用天然地基不能滿足承載力的要求或地基沉降過大對建筑物造成危害時；（2） 經技術經濟指標、工程質量、施工條件等方面綜合比較，采用樁基礎比天然地基或地基加固處理優越時；（3） 高聳建筑物對整體傾斜有嚴格限制時；（4） 重要、大型、精密機械設備的基礎對地基變形有嚴格限制時；（5） 因地基沉降對相鄰建筑物產生相互影響巨大時。

2樁基礎分為兩大類：預制樁和灌注樁

2.1預制樁

預制樁總體來說，具有以下特點：（1）預制樁不易穿透較厚的砂土等硬夾層（除非采用預鉆孔、射水等輔助沉樁措施），只能進入砂、礫、硬粘土、強風化巖層等堅實持力層不大的深度；（2）沉樁方法一般采用錘擊，由此會產生一定的振動和噪聲污染，并且沉樁過程會產生擠土效應，特別是在飽和軟粘土地區沉樁可能導致周圍建筑物、道路和管線等受到損壞；（3）一般來說預制樁的施工質量較穩定；（4）由于樁的灌入能力受多種因素制約，因而常常出現因樁打不到設計標高而截樁，造成浪費；（5）預制樁由于承受運輸、起吊、打擊應力，要求配置較多與鋼筋，混凝土標號也要相應提高，因此其造價往往高于灌注樁。

2.2灌注樁

灌注樁的成樁技術日新月異，就其成樁過程、樁土的相互影響特點大體可分為三種基本類型：非擠土灌注樁、部分擠土灌注樁、擠土灌注樁。每一種基本類型又包含多種成樁方法，現歸納如下：

施工實踐表明，我國常用的各種樁型從總體上看，具有以下特點：大直徑樁與普通直徑樁并存；預制樁與灌注樁并存；非擠土樁、部分擠土樁和擠土樁并存；在非擠土樁中鉆孔、沖抓成孔和人工挖孔法并存；在擠土樁中錘擊法、振動法和靜壓法并存；在部分擠土灌注樁的壓漿工藝工法中前注漿樁與后注漿樁并存；先進的、現代化的工藝設備與傳統的、較陳舊的工藝設備并存；等等。由此可見，各種樁型在我國都有合適的土層地質、環境與需求，也有發展、完善與創新的條件。

3各種樁基礎的施工技術探討

在這里，本文主要是對鉆斗鉆成孔灌注樁，振動法沉樁，夯擴樁等一些常用的樁基礎施工技術進行探討。

3.1鉆斗鉆成孔灌注樁

鉆斗鉆成孔法是20世紀20年代在美國利用改造鉆探機械而用于灌注樁施工的方法，鉆斗鉆成孔施工法是利用鉆桿和鉆斗的旋轉及重力使土屑進入鉆斗，土屑裝滿鉆斗后，提升鉆斗出土，這樣通過鉆斗的旋轉，削土，提升和出土，多次反復而成孔。該方法有以下優點：①振動小、噪音低；②最適宜粘性土中干作業鉆成孔（此時不需要穩定液）；③鉆機安裝簡單，樁位對中容易；④施工場地內移動方便；⑤鉆進速度較快；⑥工程造價較低；⑦工地邊界到樁中心距離較小。其不足之處是：①當卵石粒徑超過100 mm時，鉆進困難；②穩定液管理不適當時，會產生坍孔；③土層中有強承壓水時，施工困難；④廢泥水處理困難；⑤沉渣處理較困難，需用清渣鉆斗。鉆斗鉆成孔灌注樁適用范圍較廣，它適用于填土層、粘土層、粉土層、淤泥層、砂土層以及短螺旋不易鉆進的含有部分卵石的地層。采用特殊措施，還可嵌入巖層。

3.2振動法沉樁

偏心塊式振動法沉樁是采用偏心塊式電動或液壓振動錘進行沉樁的施工方法，該類型樁錘通過電力或液壓驅動，使2組偏心塊作同速相向旋轉，其橫向偏心力相互抵消，而豎向離心力則疊加，使樁產生豎向的上下振動，造成樁及樁周土體處于強迫振動狀態，從而使樁周土體強度顯著降低和樁端處土體擠開，樁側摩阻力和樁端阻力大大減小，于是樁在樁錘與樁體自重以及樁錘激振力作用下，克服慣性阻力而逐漸沉入土中。該方法有以下優點：①操作簡便，沉樁效率高；②沉樁時樁的橫向位移和變形均較小，不易損壞樁體；③電動振動錘的噪聲與振動比筒式柴油錘小得多，而液壓振動錘噪聲低，振動小；④管理方便，施工適應性強；⑤軟弱地基中沉樁迅速。其不足之處為：①振動錘構造較復雜，維修較困難；②電動振動錘耗電量大，需要大型供電設備；③液壓振動錘費用昂貴；④地基受振動影響大，遇到硬夾層時穿透困難，仍有沉樁擠土公害。

3.3夯擴樁

夯擴樁是在錘擊沉管灌注樁機械設備與施工方法的基礎上加以改進，增加1根內夯管，按照一定的施工工藝（無樁尖或鋼筋混凝土預制樁尖沉管），采用夯擴的方式（一次夯擴、二次夯擴、多次夯擴與全復打夯擴等）將樁端現澆混凝土擴成大頭形，樁身混凝土在樁錘和內夯管的自重作用下壓密成型的一種樁型。該方法的優點在于：①在樁端處夯出擴大頭，單樁承載力較高；②借助內夯管和柴油錘的重量夯擊灌入的混凝土，樁身質量高；③可按地層土質條件，調節施工參數、樁長和夯擴頭直徑以提高單樁承載力；④施工機械輕便，機動靈活、適應性強；⑤施工速度快、工期短、造價低；⑥無泥漿排放。不足之處在于：①遇中間硬夾層，樁管很難沉入；②遇承壓水層，成樁困難；③振動較大，噪聲較高；④屬擠土樁，設樁時對周邊建筑物和地下管線產生擠土效應；⑤擴大頭形狀很難保證與確定

4各種樁基礎施工難點以及問題

在樁基施工技術取得長足進步和巨大成就的同時，也存在不少問題，近年施工事故時有發生，也令人震驚。以下按樁的類型分別對施工中存在的問題作一簡述。

4.1鋼筋混凝土預制樁

（1）接樁處焊接不可靠，打樁時造成斷樁廢樁，樁錘能量不足，樁尖打不到標高等。上海浦東近2年發生此類事故多達數十起，其中有30余層的高樓，也有國家重點工程，事故的發生除造成數千萬元的直接損失外，還使工期拖延1-2年，間接損失更大。

（2）預制樁時蒸養升溫速度過快，以致其后期強度和抗沖擊能力不能滿足設計要求。

（3）打樁擠土給鄰近建筑或工程設施帶來危害，本來對此已有較為成熟的預防措施，但有些地方不加注意。

4.2預應力混凝土管樁

較為普遍的問題是上下節樁連接后停置時間過長，以致續打困難，強行打入則很容易將樁頂打壞。據統計資料，廣東有的工地此類壞樁率達40%以上。此外，上述預制樁施工存在的問題，預應力管樁也時有發生。

4.3沉管灌注樁

常發生布樁過密、盲目追求打樁速度，或因打樁工藝流程不合理或拔管速度過快而造成的縮頸、位移、斷樁、廢樁及土體隆起。江蘇連云港曾連續發生多起此類事故，有的斷樁率高達70%一100%，以致大面積補樁或不得不將全部樁報廢。山東濰坊、浙江杭州等地也有類似情況發生。

4.4鉆孔樁、沖孔樁和挖孔樁

常見的事故是孔壁坍塌、樁身縮頸或膨脹、混凝土離析分層、孔底沉渣超標等。近年來由于采取了調整泥漿比重、實施壓力灌漿等措施，使情況有所改善，挖孔樁也基本做到了安全施工。用此類樁組成排樁作基坑支護時，由于樁身質量差或計算有誤等原因造成樁斷坑塌的事故并非偶見。

5 結束語

就目前而言，在建筑工程中，我國的樁基礎技術與發達國家還存在一定的差距，函需進一步改善和控制，包括能承受超量豎向和橫向荷載的巨型灌注樁，以及硬土地基的大深度灌注樁等，亟待研究開發，否則，與國外的差距將會拉大。