浅谈民用建筑桩基类型与施工技术

余喆 李博

摘要：桩基工程简介，基本类型及分类方式浅析。以及不同桩基类型的适用范围。

关键词：民用建筑； 桩基类型； 施工技术；

中图分类号：TU74文献标识码： A

桩基是一种古老的基础型式。桩工技术经历了几千年的发展过程。无论是桩基材料和桩类型，或者是桩工机械和施工方法都有了巨大的发展，已经形成了现代化基础工程体系。在某些情况下，采用桩基可以大量减少施工现场工作量和材料的消耗。70年代，中国曾发生了几次大地震。以其中的唐山大地震为例，凡采用桩基的建筑物一般受害轻微。这说明桩基在地震力作用下的变形小，稳定性好，是解决地震区软弱地基和地震液化地基抗震问题的一种有效措施。

一、桩基的由来及种类

（一）美国PDI公司是世界上研究基桩东侧理论和制造动测仪器最重要的公司，它是这一领域的发起者和领导者。其中PIT（pile integrity Tester)是世界上普遍采用的基桩完整性检测技术，它的基础是应力波反射理论。由桩和连接桩顶的桩承台（简称承台）组成的深基础或由柱与桩基连接的单桩基础，简称桩基。若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台桩基；若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上，则称为高承台桩基。建筑桩基通常为低承台桩基础。高层建筑中，桩基础应用广泛。

（二）由于桩基种类繁多，施工工艺差异大，加之地层变化复杂，施工过程中可能会使桩身出现缩径,扩径，夹泥，离析，断桩等缺陷，当然施工后由机械开挖，碰撞也会引起浅部桩身缺陷。桩身缺陷的存在会改变基桩的正常工作性状，从而对基础产生潜在危险。通过验收检测评价桩身完整性是保证基础安全的必然。大量的实践证明基桩低应变动力试验技术是判断桩身完整性十分有效的手段（方便，快速，经济及测试数量大）。

1.按照基础的受力原理大致可分为摩擦桩和承载桩。（1）摩擦桩：系利用地层与基桩的摩擦力来承载构造物并可分为压力桩及拉力桩，大致用于地层无坚硬之承载层或承载层较深；（2）端承桩：系使基桩坐落于承载层上（岩盘上）使可以承载构造物。

2.按照施工方式可分为预制桩和灌注桩。（1）预制桩：通过打桩机将预制的钢筋混凝土桩打入地下。优点是材料省，强度高，适用于较高要求的建筑，缺点是施工难度高，受机械数量限制施工时间长；（2）灌注桩：首先在施工场地上钻孔，当达到所需深度后将钢筋放入浇灌混凝土。优点是施工难度低，尤其是人工挖孔桩，可以不受机械数量的限制，所有桩基同时进行施工，大大节省时间，缺点是承载力低，费材料。

二、剖析灌注桩的施工工艺方法，加深对桩基工程的了解

在世界各国的深基础工程中，桩基是主要手段，而在桩基中应用最广泛的是混凝土灌注桩。在高层建筑、桥梁工程中大直径混凝土灌注桩的应用越来越普遍，北京、上海、天津、广州、深圳等地一些著名的高层建筑不少都是利用混凝土灌注桩。通过工程实践，在机械设备、成桩工艺和质量检测方面都取得长足的进步。

（一）混凝土灌注桩的优点

(1)单桩承载力高，一根桩可以承受几百吨乃至几千吨，能满足高层建筑的框架结构、筒体结构和剪力墙结构体系的需要，由于单桩承载力高，可以作到一根柱子下面只有一根桩，可以不作承台；

(2)岩层埋藏较浅时，大直径灌注桩可以嵌入岩层一定深度，使桩更加结实牢固；

(3)大直径灌注桩由于成孔直径大，施工时下放钢筋笼方便，灌注水下混凝土也易于保证质量；

(4)大直径灌注桩既能承受较大的垂直荷载，也能承受较大的水平荷载，而且能嵌入地层一定深度，其抗震性能也较好，同时沉降也小，能防止不均匀沉降。

(5)灌注桩施工不存在沉桩挤土问题，振动和噪音均很小，对邻近建筑物、构筑物及地下管线、道路等的危害极小。但是，混凝土灌注桩的成桩工艺较复杂，尤其是湿作业成孔时，成桩速度也较预制打入桩慢。且其成桩质量与施工好坏密切有关，成桩质量难以直观的进行检查。

（二）混凝土灌注桩的分类

混凝土灌注桩的成孔，按设计要求和地质条件、设备情况，可采用钻、冲、抓和挖等不同方式。成孔作业还分为干式成孔(孔内无水)和湿式成孔(孔内有水)，分别采用不同的成孔设备和技术措施。下面就几种形式进行主要介绍。

1.干式成孔的钻孔灌注桩

（1）干式成孔用螺旋钻机，它由主机、滑轮组、螺旋钻杆、钻头、滑动支架、出土装置等组成。由螺旋钻头切削土体，切下的土随钻头旋转并沿螺旋叶片上升而排出孔外。这种钻机效率高，无振动、无噪音，宜用于匀质粘性土，亦能穿透砂层。用螺旋钻机成孔时，钻机就位检查无误后使钻杆慢慢下移，当接触地面时开动电机，先用慢速钻进，以免钻杆晃动，又易于保证桩位和垂直度。遇硬土层亦应慢速钻进。钻至设计标高时，应在原位空转清土，停钻后提出钻杆弃土。钻出的土应及时清除，不可堆在孔口。钻进时如发现钻杆不正常的晃动或难以钻进，应立即提钻检查，排除障碍。钢筋笼宜一次整体吊入，如过长亦可分段吊，两段焊接后再徐徐沉放孔内。吊放钢筋笼时严防碰撞孔壁。 经检验合格后，应及时灌注混凝土，深度大于6m时靠混凝土下冲力自身砸实，小于6m者以长竹杆插捣，上面的2m用振动器捣实。

（2）除上述用干式成孔的螺旋钻机施工法之外，还有下述几种方法：

2.1大芯管、小叶片的螺旋钻机成桩法，这种钻机的钻杆芯管较粗，待钻至设计标高后，通过芯管下放钢筋笼，然后灌注混凝土，留下钻头、拔出钻杆即可。该法无振动、无噪音，是美国60年代开始使用的，现在欧、美一些国家仍在使用。

2.2日本的CTP工法：该法是用带普通螺旋钻杆的钻机成孔，待钻至设计深度后停钻，打开钻头底活门，然后边提钻杆边通过中空的钻杆芯管向孔内泵送混凝土直至孔口，然后向孔内混凝土中压入或打人钢筋笼而成桩。该法日本从70年代开始应用，目前欧洲各国仍应用较多。但该法混凝土的泵送压力小于2MPa，且向已灌注混凝土的桩孔内压入钢筋笼较困难，因而应用受到一定的限制。

2.3钻孔压浆成桩法：该法是我国的一项专利。其工艺原理是：先用螺旋钻机钻孔至预定深度，通过钻杆芯管利用钻头处的喷嘴向孔内自下而上高压喷注制备好的以水泥浆为主剂的浆液，使液面升至地下水位或无坍孔危险的位置处，提出全部钻杆后，向孔内沉放钢筋笼和骨料至孔口，最后再由孔底向上高压补浆，直至浆液达到孔口为止。成桩的桩径Ф300~1000mm,深度可达50m。该法连续一次成孔，多次由下而上高压注浆成桩，具有无振动、无噪音、无护壁泥浆排污的优点，又能在流砂、卵石、地下水位高易坍孔等复杂地质条件下顺利成孔成桩，而且由于高压注浆时水泥浆的渗透扩散，解决了断桩、缩颈、桩间虚土等问题，还有局部膨胀扩径现象，因此单桩承载力由摩擦力、支承力和端承力复合而成，比普通灌注桩约提高1倍以上。该成桩工艺，自1985年以来已在国内几百个高难度基础工程中成功应用，累计达几十万延米，也引起世界上许多国家的重视，技术在国际上领先。

2.湿式成孔的钻孔灌注桩

湿式成孔钻孔灌注桩的成孔，可用冲抓锥成孔机、斗式钻头成孔机、冲击式钻孔机、潜水电站、大直径旋入全套管护壁成孔钻机(贝诺托Benote钻机)和工程水文地质回转钻机等。

（1）冲击式钻孔机成孔：该机主要用于岩土层中，施工时将冲锥式钻头提升一定高度后以自由下落的冲击力来破碎岩层，然后排除碎块后成孔。冲击式钻头重量一般为500～3000kg，按孔径大小选用，多用钢丝绳提升。在孔口处埋设护筒，稳定孔口土壁及保持孔内水位，护筒内径比桩径大300～400mm，护筒高1.5～2.0m，用厚6～8mm钢板制作，用角钢加固。掏渣筒用钢板制作，用来掏取孔内渣浆。

（2）潜水电钻成孔：潜水电钻是近年来应用较广的一种成孔机械。它是将电机、变速机构加以密封，与底部的钻头连接在一起组成钻具。可潜入孔内作业，以正(反)循环方式将泥浆送人孔内，再将钻削下的土屑由循环的泥浆带出孔外。

三、结束语

通过对上述桩基类型的解析分类，重点对最常用的灌注桩的特性介绍，对我们理解桩基工程原理从而更好的利用桩基工程服务不同类型的建筑提供了参考。