桩基础施工新技术论文

桩基础及桩基础常用施工新技术
一、桩基础概念
对桩基础新技术的研究首先要明确桩基础的概念及应用围、施工方法等相关容。

1. 桩基础概念及其应用围
（1）桩基础概念
桩是一种人为在地基中设置的柱形构件，单根或数根桩与连接桩顶的承台一起构成桩基础，其作用是将上部结构的荷重通过上部软弱土层和易压缩性土层传给深层强度高、压缩性小的土层或岩层。

（2）桩基础应用围
桩基础可应用于工业与民用建筑、铁路、公路路基、重型设施设备、滑坡防治、大型塔基、水上建筑基础等各个建设领域。

2. 桩基础分类
（1）按承台高低分
a. 高承台桩基础：指承台底与地面不接触（在冲刷线以上）的桩基。

b. 低承台桩基础：指承台底在地面以下，与地基土（冲刷线）接触的桩基。

（2）按桩身材料分
a. 木桩
b. 钢桩
c. 混凝土桩
d. 钢筋混凝土桩
（3）按作用机理分
a. 摩擦桩
b. 端承桩
c. 端承—摩擦桩
d. 摩擦—端承桩
e. 嵌岩桩
（4）按桩径大小分
a. 小桩：d≤250mm
b. 中等直径桩：250mm<d<800mm
c. 大直径桩：d≥800mm
（5）按施工方法分
a. 预制桩
b. 灌注桩
（6）灌注桩的类型
A. 挤土灌注桩
冲挤压成孔灌注桩、沉管灌注桩、夯扩灌注桩、旋转挤压灌注桩、锥形灌注桩、挤扩支盘灌注及桩端、桩侧压浆钻孔灌注桩。

B. 非挤土灌注桩
a. 干法作业: 螺旋钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、冲抓成孔灌注桩、扩底灌注桩。

b. 泥浆护壁：旋挖成孔灌注桩、冲抓成孔灌注桩、潜水钻成孔灌注桩及正、反循环回转钻孔灌注桩。

c. 套管护壁：全套管施工法（贝诺特灌注桩）。

（7）按桩的工作特性分：普通桩（基础桩）、抗震桩、减沉桩、护坡桩、抗拔桩、岩石锚桩、树根桩。

（8）按桩的垂直度分：直桩、单向斜桩、多向斜桩。

二、桩基施工新技术
在明确了桩基础概念之后，我们向大家介绍几种成功应用的桩基础施工新技术
(一)静力压桩
1. 静力压桩的含义
用静力压桩机或锚杆将预制钢筋混凝土桩分节压入地基土中的一种沉桩施工工艺。

静力压桩包括锚杆静压桩及其他各种非冲击力沉桩。

2. 适用围
静力压桩适用于软土、填土及一般粘性土层中应用，特别适合于居民稠密及危房附近环境要求严格的地区沉桩，但不宜用于地下有较多孤石、障碍物或有厚度大于2m的中密以上砂夹层的情况，以及单桩承载力超过1600kN的情况。

3. 主要机具
（1）全液压静力压桩机。

（2）其他机具：吊车、经纬仪、水准仪、钢卷尺、电焊机。

4. 工艺流程
静力压桩工艺流程见下图。

静压桩施工工艺流程图
5. 质量控制点
（1）混凝土预制桩的混凝土强度达到强度设计值的70%方可起吊，达到强度设计值的100%才能运输和压桩施工。

（2）桩机就位时，应对准桩位，将静压桩机调至水平、稳定，确保在施工中不发生倾斜和移动。

（3）施工中应密切关注压桩的压力变化，压桩时压力不得超过桩身强度。

（4）桩顶标高允许偏差为+50mm。

（5）对于引孔沉桩，引孔孔径约比桩径小50～100mm，且应随钻随压桩。

（二）泥浆护壁钻孔灌注桩
1. 泥浆护壁钻孔灌注桩的含义
（1）灌注桩：先用机械或人工成孔，然后再下钢筋笼、灌注混凝土的基桩。

（2）泥浆护壁：用机械进行灌注桩成孔时，为防止塌孔，在孔用相对密度大于1的泥浆进行护壁的一种成孔施工工艺。

2. 适用围
泥浆护壁钻孔灌注桩按成孔工艺和成孔机械的不同，可分为如下几种，其适用围如下：（1）冲击成孔灌注桩：适用于黄土、粘性土或粉质粘土和人工杂填土层中应用，特别适合
于有孤石的砂砾石层、漂石层、坚硬土层、岩层中使用，对流砂层亦可克服，但对淤泥及淤泥质土，则应慎重使用。

（2）冲抓成孔灌注桩：适用于一般较松软粘土、粉质粘土、砂土、砂砾层以及软质岩层应用，孔深在20m。

（3）回转钻成孔灌注桩：适用于地下水位较高的软、硬土层，如淤泥、粘性土、砂土、软质岩层。

（4）旋挖钻成孔灌注桩：适用于一般粘性土、砂土、砂砾层以及中等密实度的卵石地层应用，孔深在80m。

（5）潜水钻成孔灌注桩：适用于地下水位较高的软、硬土层，如淤泥、淤泥质土、粘土、粉质粘土、砂土、砂夹卵石及风化页岩层中使用，不得用于漂石。

3. 主要机具
成孔机械根据土质情况进行选用，常用的成孔钻机有冲击钻机、冲抓钻机、回转钻机、旋挖钻机、潜水钻机等。

4. 工艺流程
泥浆护壁钻孔灌注桩工艺流程见下图。

泥浆护壁钻孔灌注桩工艺流程5. 质量控制点
（1）控制桩位偏差和垂直度。

（2）杜绝采取加深钻孔深度的方法代替清孔。

（3）钢筋笼要对中。

（4）首浇砼量的问题。

首浇砼埋管深度不得小于1.0～1.2m。

（5）埋管深度不管灌注如何顺利，最好不超过6m，最多放宽至8m。

（6）砼灌注标高控制到设计标高0.5m以上。

（三）人工成孔灌注桩
1. 人工成孔灌注桩的含义
人工成孔灌注桩，又称人工挖孔灌注桩，即是采用人工挖土成孔、灌注混凝土成桩的一种基桩。

2. 适用围
人工成孔灌注桩适用于桩直径800mm以上，无地下水或地下水较少的粘土、粉质粘土，含少量的砂、砂卵石、结石的粘土层采用，特别适于黄土地层中使用，深度一般20m左右。

可用于高层建筑、公用建筑、水工结构（如泵站、桥墩作支承、抗滑、挡土、锚拉桩之用。

）对有流砂、地下水位较高、涌水量大的冲积地层及近代沉积的含水量高的淤泥、淤泥质土层不宜使用。

3. 主要机具
一般需备有三木搭、卷扬机组或电动葫芦、手推车或翻斗车、镐、锹、手铲、钢钎、线坠、定滑轮组、导向滑轮组、混凝土搅拌机、吊桶、溜槽、导管、振捣棒、插钎、粗麻绳、钢丝绳、安全活动盖板、防水照明灯（低压36V、100W）、电焊机、通风及供氧设备、扬程水泵、木辘轳、活动爬梯、安全帽、安全带等。

4.工艺流程
人工成孔灌注桩一般按以下工艺流程进行。

放线定桩位及高程→开挖第一节桩孔土方→支护壁模板放附加钢筋→浇筑第一节护壁混凝土→检查桩位（中心）轴线→加设垂直运输架→安装电动葫芦（卷扬机或木辘轳）→安装吊桶、照明、活动盖板、水泵、通风机等→开挖吊运第二节桩孔土方（修边）→先拆第一节、支第二节护壁模板（放附加钢筋）→浇筑第二节护壁混凝土→检查桩（中心）轴线→逐层往下循环作业→开挖扩底部分→检查验收→吊放钢筋笼→放混凝土串筒（导管）→浇筑桩身混凝土（随浇随振）→插桩顶钢筋。

（1）控制桩位偏差和桩径。

（2）检查是否合理设置护壁及其配筋情况。

护壁混凝土应根据气候条件，浇灌完毕须经过24h后方可拆模。

（3）确认桩端持力层。

（4）采用合理的混凝土浇筑方式。

一般用溜槽向桩孔浇筑混凝土。

当高度超过3m时应用串筒，串筒末端离孔底高度不宜大于2m。

桩孔深度超过12m，宜采用导管浇筑。

浇筑混凝土应连续进行，分层振捣密实。

（5）混凝土浇筑到桩顶时，应适当超过桩顶设计标高。

（四）螺旋钻成孔灌注桩
1. 螺旋钻成孔灌注桩的含义
（1）干作业成孔灌注桩：是指不用泥浆或套管护壁的情况下用人工或钻机成孔，下钢筋笼、浇灌混凝土的基桩。

（2）螺旋钻成孔灌注桩：是干作业成孔灌注桩的一种，是利用电动机带动带有螺旋叶片的钻杆转动，使钻头螺旋叶片旋转削土，土块随螺旋叶片上升排出孔口，至设计深度后，进行孔底清理，然后下钢筋笼、浇灌混凝土成桩。

2. 适用围
螺旋钻成孔灌注桩适用于地下水位以上的一般粘性土、粉土、黄土，以及密实的粘性土、砂土层中使用。

3. 主要机具
螺旋钻孔机。

装卸、运土或运送混凝土的机动小翻斗车或手推车。

长、短棒式振捣器。

部分加长软轴、混凝土搅拌机、平尖头铁锹、胶
皮管等。

（4）串筒（或导管）、盖板、测绳、手把灯、低压变压器及线坠等。

4. 工艺流程
螺旋钻成孔灌注桩工艺流程如下。

钻孔机就位→钻孔→检查质量→孔底清理→孔口盖板→移钻孔机→移盖板、测孔深和垂直度→放钢筋笼→放混凝土串筒→浇筑混凝土（随浇随振）→插桩顶钢筋。

（1）钻孔完毕应及时盖好孔口，防止落入杂物，以避免人为增加孔底虚渣土。

（2）防止塌孔、缩孔。

（3）严格按操作工艺边浇筑混凝土边振捣的规定执行。

（4）防止钢筋笼变形。

（5）砼灌注标高控制到设计标高0.5m以上。

（五）预应力管桩
1. 预应力管桩的含义
预应力混凝土管桩是采用离心脱水密实成型工艺原理，先法施加预应力，达到规定的强度后放预应力筋，再进行压蒸养护（或浸水养护）成型的一种预制混凝土桩。

2. 适用围
预应力管桩适用于一般粘性土及填土、淤泥和淤泥质土、粉土、非自重湿陷性黄土等土层中使用。

3. 主要机具
（1）打桩机
a. 一般为三点支撑式履带打桩机或步履式打桩机。

b. 打桩机的桩架必须具有足够的承载力、刚度和稳定性。

（2）桩锤。

a. 桩锤分为落锤、气动锤、柴油锤、液压锤等类型。

b. 目前我国各地施打预应力管桩以筒式柴油锤为主。

（3）桩帽
a. 桩帽宜做成圆筒型，套桩头用的筒体深度宜为35～40cm。

b. 径应比管桩外径大2～3cm，并设有导向脚与桩架导轨相连，保证与柴油锤的中心线重合。

c. 桩帽应设有桩垫层和锤垫层两部分，桩帽应有足够的强度、刚度和耐打性。

（4）送桩器
a. 送桩器宜做成圆筒形，并有足够的强度、刚则度和耐打性。

b. 送桩器长度宜做成送桩深度的1.5倍。

c. 送桩器应与管桩匹配，一般采用套筒式送桩器，径应比管桩外径大20～30mm。

（5）履带式或轮胎式起重机，起重吨位为15t。

（6）电焊机，管桩切割器、经纬仪、水准仪等施工机具和仪器。

4. 工艺流程
预应力管桩施工工艺流程见下图。

预应力管桩工艺流程
5. 质量控制点
（1）根据实际工程的需要选择管桩类型，保证预应力管桩强度达到设计强度的100%后才开始打桩。

（2）对照地质资料及按设计、规要求合理选用施工机具，采用“重锤低击”的原则选用桩锤并控制打桩总锤击数，避免桩身混凝土产生疲劳破坏，桩身断裂。

（3）根据施工的管桩尺寸按要求制作桩帽及送桩器。

（4）管桩在运输、吊桩及堆放过程中应正确叠放，轻起轻吊，避免使用前桩身就已经断裂，桩顶破碎。

（5）施工管桩时要保证桩体的垂直度，避免桩身倾斜。

（六）钢桩
1. 钢桩的含义
（1）钢桩：用钢管或型钢制成的基桩。

（2）钢管桩：钢桩的一种，一般采用螺旋缝钢管或直缝钢管，按设计要求的规格加工而成，钢管桩的下口有开口和闭口两种形式。

（3）型钢桩：简称钢桩，一般多采用热轧（或焊接）工字钢或槽钢加工而成。

2. 适用围
钢柱一般适用于港口码头、水中高桩平台、桥梁、超高层建筑和特重型工业厂房等。

3. 主要机具
（1）打桩机宜选用三点支撑履带自行式柴油打桩机，打桩机的桩架必须具有足够的强度、刚度和稳定性。

（2）柴油锤宜选用筒式柴油锤，并遵循重锤低击的原则确定柴油锤的型号。

（3）设置有足够的强度、刚度和耐打性的桩帽及垫层。

桩帽与桩头之间应设置弹性衬垫。

（4）圆筒形的送桩器应有足够的强度、刚度和耐打性。

（5）施工现场尚应配备电焊机、气割工具、索具、撬棍、钢丝刷、送桩器等工具。

还应配备经纬仪、长条水准尺、钢卷尺等测量工具。

4. 工艺流程
钢桩施工工艺流程见下图。

5. 质量控制点
（1）严格检查验收成品钢桩的质量及是否达到防腐要求。

（2）综合考虑打桩顺序，以避免或减小群桩效应。

必要时可采取引孔措施。

（3）由专职测量人员测定并复核桩位，其偏差不得大于20mm。

（4）仔细观察桩的入土深度和记录每米沉桩锤击数，以确定是否要停止沉桩。

（5）每个焊接接头除应按规定进行外观质量检查外，还应按设计要求进行探伤检查。

（6）严格控制送桩深度和桩顶标高，确定合理的停锤标准。

（七）钻孔压浆桩
1. 钻孔压浆桩的含义
钻孔压浆桩就是用长螺旋钻机钻孔至设计深度；在提升钻杆的同时通过设在钻头上的喷嘴向孔高压灌注已制配好的以水泥为主剂的浆液，至浆液达到没有塌孔危险位置，或地下水位以上0.5～1.0m处。

待钻杆全部提出后，向孔放置钢筋笼，并放入至少1根离孔底1m的补浆管，然后投放粗骨料至设计标高以上0.5m处。

最后通过补浆管，在水泥浆终凝之前多次重复地向孔补浆，直至孔口返出纯水泥浆、浆面不再下降为止而形成的灌注桩。

2. 适用围
钻孔压浆桩适应性较大，几乎可用于各种地层条件施工，既能在水位以上干作业成孔成桩，也能在地下水位以下成孔成桩；既能在常温下施工，也能在-35℃的低温条件下施工；采用特制钻头可在饱和单轴抗压强度标准值frk≤40MPa的风化岩层、盐渍土层及砂卵石层中成孔；采用特殊措施可在厚流砂层中成孔；还能在紧邻持续振动源的困难环境下施工。

3. 主要机具
（1）长螺旋钻孔机
钻孔压浆桩选用能满足长螺旋钻孔需要的长螺旋钻孔机。

（2）注浆泵
钻孔压浆桩所使用的注浆泵，因其工作介质是以水泥浆为主的浆液，通常浆液重度大于16kN/m3、漏斗粘度大于35s，且采用高压注浆工况，因此对注浆泵吸程、泵量、泵压及功率储备都有严格的要求。

（3）螺旋钻杆
常用规格有：φ300、φ400、φ500、φ600、φ800，每节定尺长度为4m或5m，常规连接方式有“六方插接”和“法兰盘螺栓连接”。

（4）高压注浆管
高压注浆管是钻孔压浆桩施工中连接注浆泵与螺旋钻杆、实现浆液高速输送和高压注浆的重要工具。

本工艺使用的高压注浆管与液压传动机械的高压胶管通用。

（5）注水器
注水器是连接注浆管与动力头的高压动密封装置，是实现钻杆旋转的同时进行高压注浆的关键装置。

（6）浆液制备装置
由电器控制柜、电动机、减速器、搅拌轴、搅拌叶片及搅浆桶组成，搅浆桶容积1.2~2.2m3。

浆液制备装置配套数量和规格，视单桩混凝土体积及施工效率而定。

4. 工艺流程
钻孔压浆桩的工艺流程为：钻机定位→钻孔→至预定标高停钻、注浆→停止注浆→下放钢筋笼→投放骨料→多次补浆成桩。

5. 质量控制点
（1）在可能的情况下, 进尺越快越好, 但要注意电流和返土情况, 防止出现埋钻事故，提钻时速度不宜过快。

（2）制备合格的水泥浆。

（3）保证钢筋笼顶标高，补浆管应与钢筋笼简易固定、上部超出笼顶长度应保证钢笼入桩后尚能露出施工地坪。

（4）骨料投填时不宜过急, 应均匀缓慢地往桩孔倾倒骨料。

骨料投至桩顶标高以上50cm。

（5）长管补浆结束后即可拨出, 然后用短管补浆, 补浆次数不限, 直至浆面不下沉为止。

三、桩基础新技术研究意义
研究桩基础新技术可以及时总结和交流桩基工程与基坑工程领域先进技术和最新研究成果，
帮助各单位工程技术人员准确理解和执行新规，掌握工程质量验收与检测的有关技术要求，广泛交流该领域的先进技术和工程实践经验，研讨工程疑难问题和最终解决方法。

附，参考文献
（1）《建筑桩基技术规》JGJ94—94
（2）《灌注桩基础技术规程》YSJ212—92 YBJ42—92。