各種樁基礎(chǔ)施工工藝與技術(shù)

樁基礎(chǔ)施工技術(shù)現(xiàn)狀

按施工方法可分為非擠土樁、部分?jǐn)D土樁和擠土樁三大類型再細(xì)分樁的施工方法超過300種7/28/20241樁型選擇原則(1)“因荷載制宜”即上部結(jié)構(gòu)傳遞給基礎(chǔ)的荷載大小是控制單樁承載力要求的主要因素。(2)“因土層制宜”，即根據(jù)建筑物場地的工程地質(zhì)條件、地下水位狀況和樁端持力層深度等，通過比較各種不同方案樁結(jié)構(gòu)的承載力和技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，選擇樁的類型。

(3)“因機械制宜”，即考慮本地區(qū)樁基施工單位現(xiàn)有的樁工機械設(shè)備；如確實需要從其他地區(qū)引進樁工機械時，則需要考慮其經(jīng)濟合理性。

7/28/20242樁型選擇原則(4)“因環(huán)境制宜”，即考慮設(shè)樁過程中對環(huán)境的影響，例如打入式預(yù)制樁和打入式灌注樁的場合，就要考慮振動、噪聲以及油污對周圍環(huán)境的影響；泥漿護壁鉆孔樁和埋入式樁就要考慮泥水、泥土的處理，否則會造成對環(huán)境的不利影響。(5)“因造價制宜”，即采用樁型，其造價應(yīng)比較低廉。(6)“因工期制宜”，當(dāng)工期緊迫而環(huán)境又不允許，可采用打入式預(yù)制樁，因其施工速度快；再如施工條件合適，也可采用人工挖孔樁，因該樁型施工作業(yè)面可增多，施工進程也較快。7/28/20243樁型選擇

我國幅地遼闊，工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件復(fù)雜多變，東部與中西部地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展不平衡，各類工程要求又不相同。大量施工實踐表明，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(yù)制樁與灌注樁并存；非擠土樁、部分?jǐn)D土樁與擠土樁并存；在非擠土灌注樁中鉆孔、沖抓成孔與人工挖孔法并存；在擠土樁中錘擊法、振動法與靜壓法并存；在部分?jǐn)D土灌注樁的壓漿工藝法中前注漿樁與后注漿樁并存；先進的、現(xiàn)代化的工藝設(shè)備與傳統(tǒng)的、較陳舊的工藝設(shè)備并存等等。由此可見，各種樁型在我國都有合適的地層土質(zhì)、環(huán)境與需求，也有發(fā)展、完善和創(chuàng)新的條件。7/28/20244樁型選擇要點

任何一種樁型都不是萬能的，都有其適用范圍，關(guān)鍵在于找到切入點，揚長避短；再好的樁型只要施工中不注意質(zhì)量或超過其適用范圍，就會出現(xiàn)質(zhì)量問題甚至造成重大事故及經(jīng)濟損失。

7/28/20245

貝諾特（Benoto）灌注樁施工法為全套管施工法。該法利用搖動裝置的搖動（或回轉(zhuǎn)裝置的回轉(zhuǎn)）使鋼套管與土層間的摩阻力大大減少，邊搖動（或邊回轉(zhuǎn)）邊壓入，同時利用沖抓斗挖掘取土，直至將套管下到樁端持力層為止。挖掘完畢后立即進行挖掘深度的測定，并確認(rèn)樁端持力層，然后清除虛土。成孔后將鋼筋放入，接著將導(dǎo)管豎立在鉆孔中心，最后灌注混凝土成樁。貝諾特法實質(zhì)上是沖抓斗跟管鉆進法。

全套管沖抓取土灌注樁施工工法7/28/20246全套管沖抓取土灌注樁施工工法7/28/20247貝諾特（Benoto）灌注樁施工法為全套管施工法。該法利用搖動裝置的搖動（或回轉(zhuǎn)裝置的回轉(zhuǎn)）使鋼套管與土層間的摩阻力大大減少，邊搖動（或邊回轉(zhuǎn)）邊壓入，同時利用沖抓斗挖掘取土，直至將套管下到樁端持力層為止。挖掘完畢后立即進行挖掘深度的測定，并確認(rèn)樁端持力層，然后清除虛土。成孔后將鋼筋放入，接著將導(dǎo)管豎立在鉆孔中心，最后灌注混凝土成樁。貝諾特法實質(zhì)上是沖抓斗跟管鉆進法。全套管沖抓取土灌注樁施工工法7/28/20248

上表對比表明，在軟土地區(qū)5種常用的擋土圍護結(jié)構(gòu)中全套管鉆孔咬合樁的綜合技術(shù)特性顯優(yōu)。全套管鉆孔咬合灌注樁施工工法7/28/20249全套管鉆孔咬合灌注樁施工工法工藝原理利用全套管施工法制作的鉆孔灌注樁互相咬合,使相鄰樁在初凝之前部分相嵌,使之具有良好的防滲作用,從而形成整體連續(xù)的基坑支護結(jié)構(gòu)和止水帷幕,還可兼作主體承重結(jié)構(gòu)。捷程MZ全套管鉆孔咬合樁施工有3大關(guān)鍵因素:

第二序列樁(B樁)對第一序列樁(A樁)進行軟切割;

咬合樁孔垂直度(小于3‰)的保證;

超緩凝混凝土（緩凝時間大于60h）的配制。已有50余項工程開挖結(jié)果表明,樁身咬合良好,無滲漏水現(xiàn)象。7/28/202410全套管鉆孔咬合灌注樁施工工法7/28/202411全套管鉆孔咬合灌注樁施工工法7/28/202412全套管鉆孔咬合灌注樁施工工法7/28/202413CFA工法樁可譯為長螺旋鉆孔壓灌樁，在法、英、意、德、美等國比較流行。該鉆機均由液壓馬達驅(qū)動，扭距較大，采用混凝土泵車通過鉆桿內(nèi)腔直接灌注混凝土，在合適的地層和深度，施工效率一般為150～200m/d，目前最大鉆孔直徑達1200mm，最大深度為30m左右。主要生產(chǎn)廠家有德國寶峨、德爾麥克、意大利的土力及克薩格蘭特等公司。近二十年來北京、東北以及華北等地區(qū)都大力推廣應(yīng)用此工法，并有所創(chuàng)造和發(fā)展，形成四項發(fā)明和實用新型專利。長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插籠樁7/28/202414長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插籠樁7/28/202415旋挖鉆斗鉆成孔灌注樁

泥漿護壁法鉆、沖孔灌注樁在地下水位高的軟土地區(qū)雖然被較廣泛地采用，但由于泥漿的使用造成施工現(xiàn)場不文明及泥漿排除(稱為二次公害)的困難，成為施工者頭痛之事。因此，旋挖鉆斗鉆成孔灌注樁(即用旋挖鉆機的鉆斗鉆頭成孔而成的灌注樁)，因其干取土作業(yè)加之所使用的穩(wěn)定液可由專用的倉罐貯存，現(xiàn)場較為文明，在日本建筑業(yè)界此類樁型已成為泥漿護壁灌注樁的主力樁型，國內(nèi)此類樁型的采用亦日趨增多。1998年8~12月，在北京某工地應(yīng)用此樁型約為18000根，樁徑0.8、1.0和1.2m，孔深12~15m，樁端進入砂礫石層0.5m。近幾年來，青藏鐵路、北京鳥巢（北京奧運主會場）工程及首都機場第三期工程均大量采用旋挖鉆斗鉆成孔灌注樁。

7/28/202416上表根據(jù)國內(nèi)近40家旋挖鉆機制造商生產(chǎn)的旋挖鉆機按其主要技術(shù)參數(shù)（扭矩、成孔直徑和成孔深度）分為大、中、小3種類型的匯總表。旋挖鉆斗鉆成孔灌注樁7/28/202417旋挖鉆斗鉆成孔灌注樁7/28/202418旋挖鉆斗鉆成孔灌注樁7/28/202419DX擠擴灌注樁三岔雙向擠擴灌注樁又稱DX擠擴灌注樁（簡稱DX樁），是指在鉆（沖）孔后，向孔內(nèi)下入專用的DX擠擴裝置（專利技術(shù)），通過地面液壓站控制該裝置的擠擴臂的擴張和收縮，按承載能力要求和地層土質(zhì)條件在樁身不同部位擠擴出3岔分布或3n岔（n為擠擴次數(shù)）分布的擴大楔形腔或近似的圓錐盤狀上下對稱的擴大腔后，放入鋼筋籠，灌注混凝土，形成由樁身、承力岔、承力盤和樁根共同承載的樁型7/28/202420DX擠擴灌注樁DX樁具有單樁承載力高，可充分利用樁身上下各部位的硬土層；成孔成樁工藝適用范圍較廣；低噪聲、低振動、泥漿排放量減少；節(jié)約造價，縮短工期及承力盤（岔）形狀可控且邊界較清楚等優(yōu)點，已在大型電廠、橋梁建筑及高層建筑等百余項工程中得到廣泛應(yīng)用。7/28/202421DX擠擴灌注樁7/28/202422載體樁（復(fù)合載體夯擴樁）

載體樁是采用細(xì)長錘夯擊成孔，將護筒沉到設(shè)計標(biāo)高后，細(xì)長錘擊出護筒底一定深度，分批向孔內(nèi)投入填充料和干硬性混凝土，用細(xì)長錘反復(fù)夯實、擠密，在樁端形成復(fù)合載體，然后放置鋼筋籠，灌注樁身混凝土而形成的樁。載體樁雖然也稱做樁，但又不同于傳統(tǒng)樁，似樁非樁。被加固土層成為一個硬層與其下的持力層形成了雙層地基，這是構(gòu)成載體樁承載力的主體。載體樁已在全國180余個地區(qū)推廣應(yīng)用。年總產(chǎn)值已超過10億元。

7/28/202423載體樁（復(fù)合載體夯擴樁）7/28/202424載體樁（復(fù)合載體夯擴樁）7/28/202425載體樁（復(fù)合載體夯擴樁）7/28/202426螺紋灌注樁基本原理螺紋灌注樁又稱全螺旋灌注樁，該樁成樁工藝是用帶有鉆進自控裝置和特制螺紋鉆桿的螺紋樁鉆機鉆進、提升、灌注混凝土、沉入鋼筋籠，從而在土體中形成帶螺紋的樁體。螺紋灌注樁屬于國內(nèi)外原創(chuàng)性樁型。7/28/202427螺紋灌注樁7/28/202428螺紋灌注樁優(yōu)點：①環(huán)保效果好，無噪聲，無振動，無泥漿污染與排放。②與普通鉆孔灌注樁相比，不存在清底、護壁、塌孔等問題，也不易產(chǎn)生斷樁和縮徑等問題，樁身質(zhì)量可靠。③與普通長螺旋鉆孔灌注樁相比，樁側(cè)阻力和樁端阻力均較高，故樁承載能力較高。④施工程序簡化，降低了工程造價，施工效率高，縮短工程施工工期。⑤適用范圍廣，不僅可用作于普通樁基工程的基樁，也可應(yīng)用于CFG樁復(fù)合地基和CM長短樁復(fù)合地基，而且更適合用于復(fù)合地基。螺紋灌注樁7/28/202429螺桿灌注樁7/28/202430螺桿灌注樁基本原理螺桿灌注樁的全稱為半螺旋擠孔管內(nèi)泵壓混凝土灌注樁，也可簡稱為螺桿樁，是一種變截面異型灌注樁，由上、下兩部分組成。樁的上部分為圓柱形，與普通的灌注樁相同，下部為帶螺紋狀的樁體，與螺紋灌注樁相同，其上下兩樁段的長度可根據(jù)地基土質(zhì)情況進行調(diào)節(jié)，沒有固定的比例，下部螺紋樁體的外徑與上部圓柱樁體直徑相同。螺桿灌注樁7/28/202431螺桿灌注樁7/28/202432螺紋孔上部為直孔，下部為螺紋孔螺桿灌注樁7/28/202433鉆孔壓漿樁鉆孔壓漿樁基本原理鉆孔壓漿樁施工法是利用長螺旋鉆孔機鉆孔至設(shè)計深度，在提升鉆桿的同時通過設(shè)在鉆頭上的噴嘴向孔內(nèi)高壓灌注制備好的以水泥漿為主劑的漿液，至漿液達到?jīng)]有塌孔危險的位置或地下水位以上0.5～1.0m處；起鉆后向孔內(nèi)放入鋼筋籠，并放入至少1根直通孔底的高壓注漿管，然后投放料至孔口設(shè)計標(biāo)高以上0.3m處；最后通過高壓注漿管，在水泥漿終凝之前多次重復(fù)地向孔內(nèi)補漿，直至孔口冒漿為止。7/28/202434鉆孔壓漿樁7/28/202435鉆孔壓漿樁7/28/202436鉆孔壓漿樁7/28/202437超百米深正循環(huán)鉆成孔灌注樁施工7/28/202438

正循環(huán)回轉(zhuǎn)的施工原理正循環(huán)回鉆是用泥漿以高壓通過鉆機的空心鉆桿，從鉆桿底部射出底部的鉆頭在回鉆時將土層攪松成為鉆渣，被泥漿浮懸，隨著泥漿上升而溢出流到井外的泥漿溜槽，經(jīng)過沉淀池凈化，泥漿再循環(huán)使用，井孔壁靠水頭和泥漿保護，采用本法由于鉆渣的靠泥漿浮懸才能上升攜帶排出孔外，故對泥漿的質(zhì)量要求較高。超百米深正循環(huán)鉆成孔灌注樁施工7/28/2024正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆孔的適用范圍正循環(huán)回鉆適用于粘性土粉砂細(xì)中粗砂，含少量礫石、卵石（含泥量少于20%的土、軟巖，孔徑為80~250cm，孔深為30～100m，泥漿的主要作用為浮懸鉆渣，并護壁。其優(yōu)點是鉆進與排渣同時連續(xù)進行，成孔速度較快，鉆孔深度較大。超百米深正循環(huán)鉆成孔灌注樁施工

工程概況東營黃河公路大橋主橋基礎(chǔ)采用直徑1.5m超長鉆孔灌注樁，共206根計22670延米。其中9、10號主墩分別設(shè)置49根長115m的群樁基礎(chǔ)；8號墩設(shè)置42根長108m的群樁基礎(chǔ)；11號墩設(shè)置42根長112m的群樁；7、12號墩設(shè)置長為90m的群樁基礎(chǔ)；樁中心間距3.9m。樁基采用C30防腐混凝土，混凝土配合比中摻加了一定量的礦物質(zhì)超細(xì)粉和高效減水劑。樁基位置處原地面以下3層為透水性強、觸動易液化的軟塑、局部流塑狀的粉細(xì)砂、粉砂土層。3層以深的地層基本為粉砂土與粉質(zhì)黏土交替布置，局部地層中夾雜厚度不等的粉細(xì)砂薄層，地質(zhì)條件復(fù)雜。7/28/202440工程概況溫州世貿(mào)中心大廈主樓設(shè)計242根直徑1100mm泵吸反循環(huán)鉆成孔灌注樁，孔深90~120m，設(shè)計承載力為14250kN，要求樁端進入持力層（強風(fēng)化）10m以上。當(dāng)強風(fēng)化層的厚度不足10m時，樁端須嵌入中風(fēng)化巖層1.1m以上?？椎壮猎穸取?0mm,樁身垂直度偏差≤0.5%。擬建場地地層由雜填土、黏土、淤泥及淤泥質(zhì)黏土、深部黏性土、坡殘積粉質(zhì)黏土混碎石、風(fēng)化基巖等9個工程地質(zhì)層組成。場地表層地下水屬潛水型，水位隨大氣降水季節(jié)變化，年水位變化約3.0m。超百米深泵吸反循環(huán)鉆成孔灌注樁施工7/28/202441超百米深氣舉泵吸反循環(huán)鉆成孔灌注樁施工東海大橋主通航孔PM336，樁長110m，樁徑2.5m，樁端持力層粉細(xì)砂；副通航孔，樁長110m，樁徑2.5m，樁端持力層含礫粉細(xì)砂。蘇通長江大橋SZ2，樁長125m，樁徑2.5m。杭州灣跨海大橋，D13墩23號樁，樁長120m，樁徑2.8m。7/28/202442超百米深旋挖鉆斗鉆成孔灌注樁施工河南省石武客專鄭武跨隴海鐵路特大橋，樁身108m，樁徑2m，地層為砂土層，泥巖層、泥質(zhì)砂巖層。用南車時代TR360C旋挖鉆機成孔。安徽銅陵長江大橋，樁身108m，樁徑2.5m,用時60個小時，50m以下為細(xì)圓礫石、礫砂、粉質(zhì)黏土、細(xì)圓礫土和粉砂巖。用南車時代TR400C旋挖鉆機成孔。7/28/202443超百米深旋挖鉆斗鉆成孔灌注樁施工TR360CTR400C7/28/202444壓力注漿樁

注擴是指樁端壓力注漿樁、樁側(cè)壓力注漿樁及樁端樁側(cè)聯(lián)合注漿樁。

7/28/202445樁端壓力注漿樁

樁端壓力注漿樁是指鉆孔、沖孔和挖孔灌注樁在成樁后，通常通過預(yù)埋在樁身的注漿管利用壓力作用，將能固化的漿液（諸如，純水泥漿、或水泥砂漿、或加外加劑及摻合料的水泥漿、或超細(xì)水泥漿、或化學(xué)漿液等），經(jīng)樁端的預(yù)留壓力注漿裝置（諸如，預(yù)留壓力注漿室、或預(yù)留承壓包、或預(yù)留注漿空腔、或預(yù)留注漿通道、或預(yù)留的特殊的注漿裝置等）均勻地注入樁端地層；

7/28/202446樁端壓力注漿樁

視漿液性狀、土層特性和注漿參數(shù)等不同條件、壓力漿液對樁端土層、中風(fēng)化與強風(fēng)化基巖、樁端虛土及樁端附近的樁周土層起到滲透、填充、置換、劈裂、壓密及固結(jié)或多種形式的組合等不同作用，改變其物理力學(xué)性能及樁與巖、土之間的邊界條件，消除虛土隱患，從而提高樁的承載力以及減少樁基的沉降量。7/28/202447灌注樁后注漿工藝7/28/202448灌注樁后注漿工藝7/28/202449灌注樁后注漿工藝泥漿護壁鉆孔灌注樁的樁端壓力注漿工藝

1樁端壓力注漿樁共通地施工程序針對國內(nèi)外20余種樁端壓力注漿裝置，樁端壓力漿樁的共通施工程序如下：

a成孔。

視地層土質(zhì)和地下水位情況采用合適的成孔方法（干作業(yè)法、泥漿護壁法、套管護壁法及沖擊鉆成孔法）。

b放鋼筋籠及樁端壓力注漿裝置。

多數(shù)樁端壓力注漿工法，其壓力注漿裝置附著在鋼筋籠上，兩者同步放入孔內(nèi)；有的樁端壓力注漿工法，在鋼筋籠放入孔內(nèi)后再將壓力注漿裝置放至樁孔底部。7/28/202450灌注樁后注漿工藝c按常規(guī)方法灌注混凝土。

d進行壓力注漿。

當(dāng)樁身混凝土強度達到一定值（通常為75％）后，即通過注漿管經(jīng)樁端壓力注漿裝置向樁端土、巖體部位注漿，注漿次數(shù)分1次、2次或多次，隨不同的樁端壓力注漿方法而異；

e卸下注漿接頭、成樁。上述為共通的施工程序，視不同的樁端壓力注漿工法，具體施工時還會有所變通。7/28/202451靜力壓樁的優(yōu)點

最近二十多年來，靜壓樁在