静钻根植竹节桩应用实例分析

摘 要：静钻根植竹节桩是近些年在沿海地区发展起来的新型桩基工艺，也是根据地质因素、施工对环境的影响、方案经济性优化下发展起来的的新型桩基技术。该文主要通过该桩基技术在绍兴滨海新区某新建数字工业园区的应用进行分析，对该桩基工艺与其他桩基工艺在选择上的优势及对施工过程中遇到的问题进行展示，进而刨析本工法的适用特点和一些注意事项，并对今后的工程实践提供借鉴。

关键词：静钻根植竹节桩；控制；现象；桩基技术；设计规范

中图分类号：TU473 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2024）24-0193-04

Abstract： The pre-bored grouted planted nodular pile is a new type of pile foundation technology developed in coastal areas in recent years， and it is also a new pile foundation technology developed according to geological factors， the impact of construction on the environment and the economic optimization of the scheme. This paper mainly analyzes the pile foundation technology the application of a newly-built digital industrial park in Binhai New Areaof Shaoxing， shows the advantages of this pile foundation technology and other pile foundation technology in the selection and the problems encountered in the construction process， and then analyzes the applicable characteristics and some matters needing attention of this method， and provides reference for the future engineering practice.

Keywords： pre-bored grouted planted nodular pile; control; phenomenon; pile foundation technology; design specification

传统预制桩基础施工主要采用预应力混凝土管桩或方桩，通过锤击法、振动法、静压等方式植桩，但其对土层力学性能要求较高，且成桩后的力学性能存在欠缺，对周边建筑构筑物有不利的挤土效应，同时噪声对周边环境会造成一些影响。钻孔灌注桩技术，使用机械钻孔、人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼，之后灌注混凝土成桩，但其所产生的泥浆量大，施工繁琐，成桩过程质量控制环节较多且控制难度较大，为保证承载力，一般进入土层较深。近年来在东南沿海地区兴起了一种新的静钻根植竹节桩技术，采用专用单轴钻机（或钻孔植桩一体机）进行钻孔和扩底，注入桩端水泥净浆、混合桩周水泥土，植桩机（钻孔植桩一体机）依靠桩身自重（或稍微加静压力）将预制桩埋入桩孔，其兼具埋入式施工方法及工厂化生产预制桩二者之长，可有效保障桩体质量和现场施工的环境保护，能有效提高较多复杂土层的桩端土质承载力和桩周水泥土摩擦力，并且综合优化后的成本节约优势明显，是一种集多种施工方法优点于一身的新工艺，具有明显的经济优势和环保优势。

1 工程概况

该工程位于绍兴市滨海新区某新建数字工业园区内。项目由4栋4F仓库及1栋1F变电房组成。总建筑面积为112 165.93 m2。桩基础采用静钻根植竹节桩工法施工，采用桩型PHDC 650-500（100）AB-500/600-15 C80。

2 场地地质条件

2.1 水文条件

孔隙潜水主要受大气降水、地表水、河水的渗入补给，主要赋存在表部①层填土及②-1层黏质粉土中，勘察期间测得钻孔内地下水埋深0.80～2.60 m之间，地下水位高程3.83～4.58 m。受季节性气候影响较大，水位变化幅度一般为1.5 m左右，水量一般较少，水质易污染。地下水补给来源主要为大气降水及侧向入渗补给，以蒸发和河流排泄为主。其地下水对混凝土结构有微腐蚀性，钢筋混凝土结构内钢筋在完全浸水情况下有微腐蚀性。

2.2 土质条件

场地地基土层主要由素填土、黏质粉土、软土、粉质黏土及砂土组成。根据地勘报告可将其分为6个工程地质层及若干个亚层。

其中②-3、⑦、⑧-3层力学性质相对较好，承载力较高，分布尚稳定，且厚度较厚，可作为桩基础持力层，第②-3层砂质粉土为中密状砂质粉土，层顶埋深11.30～14.70 m，层厚7.90～12.10 m，均匀性及土质一般，承载力较高；第⑦层为粉质黏土，层顶埋深49.00～52.60 m，层厚10.30～15.60 m，强度及韧性高，整体力学性质一般，厚度变化大，土体均匀性一般，可作为桩周摩擦层；第⑧-3层砾砂为冲洪积相沉积砂土层，层顶埋深69.00～77.00 m，揭露层厚3.20～8.10 m，具低压缩性，局部密实，厚度较大，承载力较好，为较好的桩端持力层。

3 桩基选型

预应力混凝土管桩或方桩通常采用静压或锤击的方式施工，桩基施工时产生的挤土效用、振动及噪音会对已建建筑、管线及周边环境产生一定的影响，而且土层埋深要求较高（⑦层主要为粉质黏土，层顶埋深49.00～52.60 m）。而采用钻孔灌注桩施工繁琐，成桩过程质量控制环节较多且控制难度较大，其所需泥浆量偏多，多余浆液会对周围环境造成一定污染，为保证承载力，一般进入土层较深（⑧-3层砾砂为冲洪积相沉积砂土层，层顶埋深69.00～77.00 m）。但是采用静钻根植竹节桩施工，桩端通过扩底用水泥浆混合同时置换部分原状土并搅拌固化，提升桩端承载力，桩周通过水泥浆和原状土搅拌固化，提升桩周摩擦力。改善了高强度预制桩的亲土性并提高了桩基的侧摩擦阻力，并且噪声小，基本不会产生挤土效应；且该场地土地为微腐蚀性，预应力竹节桩桩身和接头有水泥土保护，提高抗腐能力，对环境更加友善。同时保证承载力满足设计要求的情况下，静钻根植竹节桩的桩长只需要15 m（②-3层的砂质粉土为中密状砂质粉土，层顶埋深11.30～14.70 m）。综合上述，经过优化后的静钻根植竹节桩造价更低，环保效益更好，更适合该园区桩基施工。

4 主要工艺流程及关键节点控制

4.1 主要工艺流程

桩位放样→场地平整压实→钻机就位并复核桩位→钻孔→进入持力层并达到设计深度后进行扩底→制备并泵送水泥浆进行桩端、桩周注浆→钻机搅拌并匀速拔出钻杆→植桩→至设计标高进行桩顶固定（图1）。

4.2 关键节点控制

4.2.1 原材质量控制

进场原材要进行外观质量检查和尺寸偏差复核，验收入场质保相关资料，确保产品符合验收标准。

4.2.2 平面位置控制

桩基点位应当严格控制，每日用GPS校正规划交桩的基准点和图纸桩位，并引测到施工现场，做好桩位标识，确保植桩完成后水平位移偏差小于等于30 mm，使其符合规范要求。同时每日对桩位和植桩机夹具中心进行测量复核，保证桩位坐标的精确一致。

4.2.3 垂直度控制

植入桩允许偏差应在0.5%之内，偏差过大或造成桩偏斜，对承载力造成影响。吊桩时应用2根相同长度的钢丝绳对称吊起竹节桩，保证桩身以自重进入孔内并保持垂直，当需要依靠植桩机送桩时，近距离以机架下方铅锤线控制垂直度，并以远距离用2台经纬仪成90°监测控制垂直度。

4.2.4 水灰比控制

水灰比采用桩端水灰比0.6，桩周水灰比1，通过流量计对水泥和水入搅拌桶进行预控，在搅拌系统制备完成后泵送至钻杆进行施工。以场地3号桩机为例，试打桩设计桩端水泥用量为2 768 kg，桩周778.5 kg，总体积为3 560 L，当日过磅称重数据显示，桩端水泥用量为2 979 kg，水用量为1 672 kg，水灰比0.56，桩周水泥用量为586 kg，水用量为606 kg，水灰比为1.03，与设计要求大致相同；桩端泥浆比重为1.755 g/cm3，桩周泥浆比重为1.506 g/cm3。桩端水泥浆制作试块并进行抗压强度试验，每100 t水泥制作不少于3件试块，根据试验值乘以换算系数1.15，换算强度不低于20 MPa。

4.2.5 标高控制

施工时应按照设计标高进行施工，防止因标高控制不到位导致桩身无法正常植入或需要进行截桩。植桩时架设红外线水平仪进行控制标高，通过水平仪对准钻杆和送桩管，当标高到达标示的入底标高、扩底上下标高、植桩后的设计标高记号线时，提醒司机对应操作相关工序。同时也可通过钻杆上标示的标线进行标高校正，以保证标高能符合设计要求。

4.2.6 扩孔控制

桩端扩大头是静钻根植竹节桩区别于传统桩型的特殊设计，扩孔操作使桩端面积增大，注入桩端水泥浆后承载力得到提升，进而可减少所需桩长，需严格控制。钻孔达到设计深度打开扩大翼使扩孔直径由750 mm扩大到1 200 mm，并在扩底高度2 250 mm内上下扩孔3次，注入水泥浆混合。钻孔机与植桩机数据传入监控室进行监测，实时检测半径由初始值到设定预期值的变化，进行相应质量控制。每日开工前对扩大钻头状态进行现场复核。

5 施工过程中出现的问题及解决方案

5.1 桩顶标高不符合规范要求

5.1.1 桩顶标高过低需要对桩进行接长锚固处理

植桩后的桩顶标高低于设计标高较多时，影响桩基础与承台基础的锚固，故需要按照要求进行结构接长处理。并根据图集2020浙GT49《端板连接先张法预应力混凝土竹节管桩》、2018浙G37《静钻根植先张法预应力混凝土竹节桩》进行适当调整（图2）。

5.1.2 桩顶标高高出规范要求的截桩处理

植桩后桩顶标高高出垫层顶面较多，造成承台底面钢筋无法有效排布，需进行截桩处理，采用锯桩器等设备进行截桩，并确保桩身质量。并根据2020浙GT49《端板连接先张法预应力混凝土竹节管桩》进行适当调整（图3）。

5.2 植桩至桩底时阻力过大，造成标高控制困难

原因分析：①水泥浆开始注入至植桩完成中间间隔时间过长，且当时气温将近40 ℃，造成浆液逐渐稠化、流动性减小，注入桩孔后造成水泥浆初凝而形成淤积现象，增加了植桩阻力。②本场地地下水位埋深小，排水措施不到位，下部主要含粉土、砂土，因工序衔接不到位使得桩孔内水泥浆停滞时间较长及砂粒密度比水泥浆大，产生桩孔内砂粒逐渐下沉至桩底，增加了桩端的植桩阻力。

改进措施：①组织措施。充分做好施工前各项准备工作，包含机械设备的运转、前后台信号畅通、配合及时等。避免因人为、机械故障等造成施工前后脱节，直至影响施工质量。②技术措施。针对本工程地质特性及处于夏季高温季节的特殊时段，应加强钻孔、修孔操作工序。完成注浆后，钻孔机及时移位使植桩机能及时跟进，避免不必要的时间间隔，保证在水泥浆初凝之前完成植桩，确保成桩满足要求。

5.3 植桩至桩底速度过快，导致大量浆体喷涌而出

改进措施：①施工过程最后阶段的送桩时间，要控制压桩速度，以免过多的水泥浆涌出。水泥浆泵送量应与搅拌下沉或提升速度相匹配，根据提升钻杆的速度确认单位时间的供浆量，每提升单位长度的钻杆确认水泥浆注入量，发现偏差及时进行修正；桩端水泥浆的注入量是100%，控制注浆时提升速度，时间约为8 min，桩周因水泥浆总体积小，应适当提高钻杆上升速度，时间约为5 min。②桩体上部预留插筋灌芯部分水泥土总量要控制好，根据流量计和监测控制注入总量，注浆终止位置应保证植桩后含水泥的浆液溢至设计桩顶标高，确保桩端承载力和桩周摩擦力满足设计要求。

5.4 钻孔偏移

主要原因如下：①地耐力不够。②单节钻杆弯曲。③桩机调平不及时。

处理措施：①场地换填及加固处理，并采取路基箱或钢板铺设等措施。②加强钻杆弯曲检查频次。③施工过程中加强桩位标尺校准、桩机水平及垂直度过程监控，随时做好调节导杆垂直度。

5.5 植桩未满足设计要求

主要原因如下：①孔位倾斜。②钻孔直径不达标。③送桩垂直度不够。④孔内泥块较大和缩孔，泥浆未达到流塑状态。⑤水泥浆初凝时间超出未植桩完成。

处理措施：①加强钻孔过程桩机导杆垂直度控制和桩位校准频次。②定期加强钻头直径和扩大翼检查，对不合格钻头及时维修。③加强桩材接桩垂直度控制。④加强钻孔时钻进速度和修孔次数，经过载荷仪吨位判断孔内阻力大小确保植桩工序畅通无阻。⑤加强注浆完成后连续植桩工序，确保注浆后水泥浆初凝前开始植桩。

5.6 环境影响

当采用静钻根植竹节桩工法时，钻孔注浆植桩时产生一些多余的浆液可能会对环境造成一定影响。

解决方法：建立三级沉淀池，泥浆先沉淀，后过滤，避免直接排入河道对河流造成污染；同时将部分稠化水泥浆混合土样进行翻晒固化处理，以后便于回填基础利用，尽量减少环境污染。

6 结束语

本项目采用静钻根植竹节桩工法施工，并根据JGJ 106—2014《建筑基桩检测技术规范》要求进行了桩身完整性和承载力检测试验，检测结果均符合规范要求。

结合本项目实践案例对静钻根植竹节桩工法总结如下。

1）静钻根植竹节桩融合传统预制桩及钻孔灌注桩的优点，减少对环境破坏的同时降低造价，经济与环保优势显著。同时采用桩端扩大头设计，分别注入桩端水泥和桩周水泥，大大提升了桩基承载力，节省更多原材料，是一种较为先进的新型桩型。

2）工厂加工生产桩体，易保障产品质量；因桩周桩端有水泥混合土保障，有一定对抗地下水腐蚀性的作用，易确保工程质量合格。

3）在实际过程中也遇到了若干问题，诸如植桩的标高控制、速度控制、水泥浆控制等措施不到位，对施工进度及质量造成了一些影响，属于施工中较为常见的问题，希望可以为类似工程项目管理提供借鉴。

4）静钻根植竹节桩属于新兴桩基类型，本工程效果展现较好，但还未进行普及，具体在施工过程中能否适用于大多数环境和地区还有待结合地质条件综合考证。

参考文献：

[1] 浙江省住房和城乡建设厅.静钻根植桩基础技术规程：DB 33/T 1134—2017[S].北京：中国计划出版社，2017.

[2] 浙江省标准设计站.静钻根植先张法预应力混凝土竹节桩：2018浙G37[S].北京：中国计划出版社，2018.

[3] 浙江省建筑设计研究院.端板连接先张法预应力混凝土竹节管桩：2020浙GT49[S].2020.

[4] 中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑基桩检测技术规范：JGJ 106—2014[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.