樁基礎的應用與技術分析

于文杰 張安靜 高 波 盧金旺

1.鄭州航空工業管理學院土木建筑學院；2.河南黃河河務局工程建設中心；3.江蘇省交通工程集團有限公司；4.新鄉縣公路管理局

1 引言

當前建筑工程中使用最多、最常見的深基礎與地基處理方式便是樁基礎，采用樁基礎的建筑地基承載力高、后期基礎沉降量小且不宜產生不均勻沉降，在發生地震時樁基礎不宜因變形引起房屋倒塌、人員傷亡和財產損失小，樁基礎施工時采用機械作業、質量和效率有保障。樁基礎施工時的現場作業量小，材料消耗低，能適應多種地質條件和施工環境，在大型建筑、高層建筑、橋梁、特殊重要建筑、高鐵等工程中被廣泛使用。

2 樁基礎概述

樁基礎是深基礎應用最多的一種基礎形式，它由若干個沉入土中的樁和連接樁頂的承臺和承臺梁組成[1]。當遇到承載力不滿足建筑要求的軟弱地基時，施工前就需要對地基進行處理，在軟基里打樁到持力層，強化地基后，再開始工程建設。整個過程就像在一塊蛋糕上插幾根筷子，再在筷子上搭一塊板子，然后在板子上開始工程一樣。建筑物在樁基這位可靠“支撐者”的穩固支持下，成就穩重堅忍的姿態。作為根基部分，樁基礎對于提高地基承載能力、增強建筑工程的整體穩定性有非常好的可靠性。首先由于樁身可直接接觸地基深處堅硬或比較堅硬的巖層，樁基礎具有很高的豎向承載力。另外，多個樁和承臺組成一個整體，多個帶有裝的承臺又組成一個整體，樁基礎具有很強的剛度，在建筑工程本身自重和相鄰建筑荷載的作用下，基礎不宜產生過大的豎向沉降和傾斜。最后，由于樁埋深大、樁身的抗拉拔承載力高且群樁整體剛度大，可以抵御風荷載、地震荷載等引起的水平荷載，抗傾覆承載能力高。

3 樁基礎技術的選用

當建筑物上部為混合結構時，且層數不是很高；當建筑物為一般的中小型建筑時，且造型和高差不十分復雜時；當建筑物所處地區的地下水位高度不是很高時：普通基礎在滿足地基承載力的同時，工程量消耗與樁基礎相比較小得多，且建設成本低，技術簡單。在建筑工程施工中，相比普通的地基工程，樁基礎不僅施工作業量高、施工程序煩瑣，且總體工程造價高、對技術人員和施工人員的技術和經驗要求更高，對于有些工程還存在地下空間使用受限等問題。所以，在施工場地和地質條件允許的條件下可采用普通基礎的建筑工程可能會綜合效益更高?？筛鶕ㄖ锏闹匾?、復雜程度和工程地質條件等工程實際情況綜合考慮，依據“經濟合理、技術可靠”的原則，通過分析對比后確定是否采用樁基礎。

重型加工廠房、大型貨物倉庫等建筑荷載較大天然地基不能滿足其承載力要求的建筑，只有樁基礎可以滿足地基承載力和穩定性要求。地下水位比較高且對整體傾斜有嚴格限制或因自身沉降對相鄰建筑產生較大影響的工程，如大型高聳的煙囪、電視塔等可考慮采用樁基礎。根據我國多次的大地震后的統計研究發現，采用樁基礎的建筑相比其他淺基礎建筑在地震中受損程度較輕，由于建筑物受損或倒塌引起的人員傷亡和財產損失小，主要是因為樁基在地震力作用下變形小，穩定性更佳；處于地震帶且地質環境，土層特殊的建筑工程應當使用樁基礎技術。軟弱土層上的重要、大型或精密機械設備等對地基變形有嚴格限制的基礎，使用樁基礎要比換土、擠石等具有更高的穩定性和安全性，且施工工期更容易掌握。

4 樁基礎的施工分類及特點

4.1 樁基礎的施工分類

根據建筑施工中常用的兩種施工方法樁基礎分為預制樁和灌注樁。預制樁是指根據樁基礎的圖集，在工廠生產處的各種不同形狀和類型的樁，然后施工方根據設計紙質選用購買；或在施工現場制根據設計圖紙制作澆筑的樁，強度達到設計值的70%方可起吊，待其強度達到100%時通過施工機械將其打入土中，即先有樁后有孔。灌注樁是指在施工現場的樁位上用機械或人工挖掘等手段在地基土中邊破碎土體邊出土渣而形成樁孔，并在孔內放置鋼筋籠、然后灌注混凝土而做成的樁，即先有孔后有樁[2]。

4.2 預制樁的施工工藝和特點

預制樁的施工工藝為：平整場地→沉樁順序→放線定位→裝材料進場→吊樁就位→沉樁→接樁→送樁或截樁。

（1）平整場地：清楚施工場地范圍內的地上地下障礙物，保證場地平整壓實及供水、供電、排水，保證場地耐力滿足施工機械的行走要求。（2）沉樁順序：綜合考慮樁距大小、樁機性能、工程特點和工期要求等確定合理的沉樁順序以免影響沉樁速度和質量。常用的沉樁順序有：由一側向單一方向打；自中間向兩個方向打；自中間向四周打；先深后淺；先大后小、先長后短。（3）放線定位：打樁前收集樁位圖和承臺大樣圖，確定樁軸線圖和樁點位置，并打上小木樁作為樁位標志，經校核后涂上油漆使標志明顯。（4）樁材料進場：預制樁進場應檢查樁出廠合格證、廠家資質等級等的相關資料是否齊全，還要檢查樁樁長、樁截面、鋼筋配置、混凝土強度、樁尖端頭板是否空鼓等應符合GB l3476 規定。（5）吊裝就位：在預制樁的混凝土強度值達到設計70%時合理確定吊點，強度值達到設計值的100%時可用壓裝機起吊樁身并將樁尖對準樁位，開動壓樁油缸將樁壓入土中。（6）沉樁：沉樁時要嚴格按有關標準做好每米油壓表讀數（貫入度）、入土深度、等原始記錄，插樁時一定要讓樁頭對準樣樁。（7）接樁：常用接樁方法有焊接、機械連接。在接樁施工時，應對樁帽及時清理、除銹，上、下節接樁時必須對中，保持樁身在一條軸線，接頭縫隙用薄鋼片填實。（8）送樁或截樁：若是樁頂設計位置在地面以下，則需用送裝機和打樁機共同用一根設計以外的樁將預制樁送入土中，后將這個"送"的樁收回；若樁頂高出地面一段距離為方便壓樁機移位則要截樁。

4.3 灌注樁的施工工藝和特點

灌注樁的施工工藝為：測量放線→埋設護筒→樁機就位→鉆孔→清孔→鋼筋骨架安放→灌注水下混凝土→樁基施工完畢，拆卸鉆機。灌注樁的施工過程詳見圖1。

圖1 鉆孔灌注樁施工程序

（1）測量放線：根據“三通一平”要求調查管線并清除場下障礙物，通過測量發現確定樁軸線和樁點位置并合理布置施工機械等（2）埋設護筒：護筒中心豎直線應與樁中心線重合，坑底深度與護筒底平整護，護筒標高偏差和豎向傾斜度應在規定允許范圍內。（3）樁機就位：平整穩固樁基，保證鉆具中心和樁位中心重合，在鉆進過程中不產生位移和搖晃[3]。（4）制護壁泥漿、成孔，按一定比例將水、黏土（或膨潤土）在泥漿池、鉆孔中通過機械攪拌均勻；保持鉆機底座平穩，開始鉆孔并保證不發生傾斜移位[4]。（5）清孔：分別用換漿方法和正循環方法在孔深達到設計標高和安放鋼筋骨架后進行清孔。（6）鋼筋骨架安放：居中放置鋼筋骨架，為防止安放導管、灌注混凝土過程中產生位移需采用鋼絲繩或鋼筋固定[5]。（7）采用鋼制導管回頂法灌注水下混凝土，導管接口之間采用絲扣或法蘭加墊密封圈或橡膠墊連接。

5 預制樁和灌注樁的選擇

與灌注樁相比，預制樁的材料、施工等包含在內的綜合費用一般情況下較低，且由于工廠預先制作且樁身的強度已達設計值，在場地條件和工程量相同的情況下預制樁的施工工期要短得多。如果在地質條件不是很好、場地條件限制的區域，預制樁將需要采用引孔措施，會增加很大的工程投資，造價相對較高。預制樁和灌注樁的工程使用，主要根據施工場地和地質層的狀況并結合樁各自的特點選用，由于預制樁自身的承載力和施工特點，選用時對工程師的經驗和或施工質量要求較高，若在地層狀況復雜場地存在安全隱患，所以在綜合工程經濟成本和質量安全的綜合因素下對預制樁的選用和施工要更加的注意。

表1 灌注樁與預制樁對比表

6 結束語

無論是哪種樁基礎，在實際應用中均有一定的優缺點。至于如何具體選擇，需要根據建筑工程的性質、地質情況、使用要求、工期整體控制等各個方面綜合考慮是否采用樁基礎，并對預制樁、灌注樁的使用進行經濟、技術、造價和地質條件等多方面的綜合考量。