桩基础发展方向概述

桩基础发展方向概述
发布时间：2022-09-28T08:14:03.631Z 来源：《建筑创作》2022年3月第5期作者：周峥嵘
[导读] 桩基础是建筑结构中重要的受力构件，是成本、进度管控的重点部位，对于住宅项目的成本、工期管理意义重大。

尤以成本为甚，桩基的成本往往可以达到毛坯项目成本的 10%~20%。

周峥嵘
中南建筑设计院股份有限公司湖北武汉 430000
摘要：桩基础是建筑结构中重要的受力构件，是成本、进度管控的重点部位，对于住宅项目的成本、工期管理意义重大。

尤以成本为甚，桩基的成本往往可以达到毛坯项目成本的 10%~20%。

如何能快速选定合理的桩基选型方案，在保证工程的质量、工期要求下达到成本的最优化，是地产商关注的重点事项。

关键词：一般住宅；桩基础；选型
1、引言
桩基础是建筑结构中的关键受力构件，在建筑受力及传递过程中发挥着极为重要的作用。

桩基础能够利用地层深处质地较为坚硬的岩石层或者土地层，将上部结构荷载直接传递过去，从而避免表面软弱地层的影响。

桩基础承受荷载的方向主要是竖向，但其也能承受一定的水平荷载，比如地震、台风等。

受桩基周边土壤的影响，桩侧摩擦力、桩端阻力，都可用于传达上部的竖向荷载。

同时，桩基属于隐蔽工程，一旦完工、验收通过，就无法进行持续的复核、检测或者保养，无法提前预防或者消除风险。

一旦地质条件的影响较大影响到桩基的技术参数，乃至于发生事故，就往往会产生严重的后果，从而对使用者的财产乃至生命安全造成巨大伤害。

2、住宅项目中的桩基础
除了最为重要的安全性和稳定性之外，工程的工期和成本也是不容忽视的重要方面。

现在的住宅开发，已经普遍弃用了过往“囤地惜售”的开发模式，转而关注两大核心要点：
1)采用“高周转”的开发模式；
2)极度强调现金流。

在这种环境下，项目的关注重点也会发生偏移。

3、桩基础发展方向
在桩基理论进步的同时，桩基施工技术也在日新月异的更新。

以钻孔灌注桩为例，钻孔机械仍在不断改进，工艺也在不断的创新。

比如正、反循环钻孔机；短、长螺旋钻孔机；各种旋转套管机、扩孔机等，这么多钻孔机械，有各自适用的环境及地质条件，各不相同，其特点不胜枚举。

以下对一些桩基的发展方向进行了梳理；
3.1 向大、长的方向发展
随着高层、超高层建筑物越来越多，对桩基的要求也不断提高。

大量项目不得不选用大桩径、大桩长，以此来满足高层建筑物巨大的荷载。

大、长，已经成为一个重要的发展方向。

在日本、欧美的复杂项目中，已经开始使用长达百米以上的钢管桩；在上海的金茂大厦，也不遑多让，使用了桩径接近 1 米、长度超过 80 米的巨型钢管桩，开创了内地桩基的先河。

混凝土桩同样越来越大，在南京长江二桥建设中，主要使用反循环钻孔灌注桩来承担主塔墩的荷载，其桩径达到 3000mm，深度达 150m；
3.2 向小、短的方向发展小桩，别名IM桩，是近年逐渐兴起的一种桩型，其特点为短桩长、小桩径，属于压力注浆桩的一种。

与之类似的，还有锚杆静压桩。

这两种桩多用于老基础加固、老城区改造、增层或补桩、建筑物纠偏或加固等领域。

3.3 向扩孔桩方向发展
我国现有超过 20 种钻孔扩底桩类别，使用最广泛的工艺为钻扩法。

此种桩型较传统桩型相比，能够用更少的出土量获得更高的承载力，优势明显。

以北京地区为例，某工程中，扩孔直径 0.8~1.2m、桩身直径 0.3~0.4m 的钻孔扩底灌注桩与相同桩身直径的直孔桩相比，桩的极限荷载得到了大幅度的提高。

桩的整体荷载可提高到 1.7~7.0 倍，单位体积的荷载可提高到 1.4～3.0 倍。

3.4 向异型桩方向发展
异型桩根据异化的方向不同，主要可以分为纵截面异化、横截面异化这两大类。

通过异化处理，单桩的承载力可以大幅提高，尤其是桩端阻力，上升极为显著，整体承载力上升可达 1 倍以上。

因此，异型桩往往是国内外研究发展的重点。

3.5 向组合式工艺桩方向发展
每种桩都有其特点，由于工程的地质条件、环境因素等往往较为复杂，设计师们难以使用一种工艺解决对桩基的全部要求。

基于此种情况，实际工程中开始更多的使用多种工艺相结合的方式。

比如，将成直孔、扩孔工艺相结合，可以得到承载力更高的钻孔扩底灌注桩。

3.6 向埋入式桩方向发展
过往项目经常使用静压、打入的方法来施工钢桩、钢筋混凝土预制桩。

但静压、打入的成桩工艺均会出现不可避免的挤土效应，导致土层水平挤动，严重时甚至可能出现地基土隆起。

这样的破坏对邻近建筑物而言是影响巨大的，也可能对项目周边环境、地下管线等造成损害。

为消除前述不良影响，日本在近年以来开发出了“埋入式”成桩工艺，共有 60余种工法。

其原理是提前钻孔，再将预制桩沉入孔中，之后通过其他措施进一步增强桩的承载力。

以北京地区为例，现已采用“植桩法”的埋入式成桩工艺，无须挤土，而是利用长螺旋钻机成孔后，将预制桩直接沉入孔内。

这样可以避免过多的锤击、挤土，而是只需在沉桩完毕后，用锤击使桩端最后进入原设计的持力桩层即可。

3.7 向高强度桩方向发展
随着桩基施工工艺水平的发展以及项目需求的提升，RC 桩的适用范围越来越小。

由于其无法满足项目在承载力、施工工期、恶劣地质条件等方面的要求（其混凝土强度等级过低，处于 C15～C40 之间），项目普遍开始使用 PC 桩、PHC 桩来进行使用。

三者的主要区别是混凝土强度等级的差别，从 RC 到 PC、PHC，混凝土强度不断提高。

3.8 向低公害工法桩方向发展
传统的打入式工法，具有施工速度快的优点；由于所用桩体为预制，同时存在质量稳定、单位承载力较高等优点。

但其施工时存在一
次公害（包括振动大、噪音高、油污飞溅三项），在公共建筑、城市住宅群等处进行施工时具有诸多限制。

为此，国内更倾向于选用静压式施工技术。

3.9 向攻克桩成孔难点方向发展
岩层一直是桩成孔的难点所在，国内外均有大量专家学者致力于研究解决方法。

一个典型的组织为日本的岩层削孔技术协会，其对各种削孔工艺均有研究，包括全套管回转掘削法、长螺旋钻进成孔等。

该协会中的 64 家基础施工公司，共联合完成了 20 多种削孔工艺工法研究。

3.10 向多种桩身材料方向发展
桩身的材料也仍在不断演化和创新。

现已出现以各种特殊混凝土为主要材料的灌注桩，或以组合材料为主体的打入式桩。

更多材料的出现，能给桩基的设计使用带来更多选择和可能。

4、结论
同一项目不同桩型之间，经济效益差别明显，因此在实际启动桩基工程之前进行详尽的桩基方案经济性比选非常重要，能带来显著的成本节约；并非所有项目都可以进行经济性比选。

当地质条件较为特殊、限制了可使用桩型时，应首先满足工程和设计的使用需求，在此基础上才能讨论经济效益的影响。

参考文献：
[1] 陈朝煌.正确选择地基基础方案,提高经济效益[J].福建建筑,2000,(2)
[2] 王胜.浅谈地基处理选择与桩基选型的重要性及安全性.科学技术创新,2018(31):115-116.
[3] 岳鹏.浅谈地基处理选择与桩基选型的重要性及安全性[J].中国高新技术企业,2016,(11).
[4] 王燕. 西安某高层住宅楼桩基础优化设计研究[D].西安：西安建筑科技大学,2014。