预制桩与灌注桩在建筑工程中的应用

申请免费试用、咨询电话：400-8352-114

随着我国国民经济的高速增长，建筑业也得到了蓬勃的发展，各大城市高楼林立，大型公共建筑、工业厂房不断涌现。为提高天然地基的承载能力或加固软弱地基，以满足建筑物上部荷载的要求，确保建筑物（构筑物）的工程质量，桩基的使用已日益普及，现结合我们的工作，谈些对桩基应用的心得。

　　1  常见桩的类型

　　1.1摩擦型桩

　　1.1.1摩擦桩  外部荷载主要通过桩身侧表面与土层之间的摩擦阻力传递给周围的土层，桩端只承受部分荷载，一般不超过10％。如打在饱和软土地基和松砂地基中的桩。这类桩基的沉降较大，稳定时间也较长。

　　1.1.2端承摩擦桩  在外部荷载作用下，桩的端阻力和侧摩阻力都同时发挥作用。如穿过软弱地层嵌入较坚实的硬粘土和砂、砾持力层的桩。这类桩的侧、端阻力所分担荷载的比例，与桩径、桩长、土层的摩擦系数以及持力层的承载力有关。

　　1.2端承型桩

　　1.2.1端承桩  外部荷载通过软弱土层，由桩身直接传给桩端的基岩，桩的承载力由桩端基岩提供，一般不考虑桩侧摩擦阻力的作用。如武汉长江大桥的管柱基础。

　　1.2.2摩擦端承桩  桩顶荷载主要由桩端承受，如通过软弱土层桩端嵌入基岩的桩，由于桩的长细比很大，在外部荷载作用下，桩侧摩擦阻力也起到部分作用，但桩侧阻力小于桩端阻力。

　　1.3按桩身材料分类

　　1.3.1砼桩

　　①预制砼桩  可在工厂集中生产，也可在场地附近预制。一般为400 ×400或500 × 500，单节长

　　10米左右，现南京广泛使用的预应力砼薄壁管桩，外径为Φ350～Φ500，壁厚60～80，管长7m～11m等。在南京的小高层建筑中已被广泛应用。

　　②灌注砼桩  是用桩机设备在施工现场就地成孔或采用人工挖孔，在孔内放置钢筋笼，其深度和直径根据工程地质勘察报告，由设计单位确定。在南京各类建筑中也已广泛地使用。

　　1.3.2钢桩  主要采用型钢和钢管两大类，作临时支挡结构或永久性的码头工程。H型钢和I型钢

　　桩则主要用作支承桩。钢管桩则由各种直径和壁厚的无缝钢管制成。H型钢桩，在南京模范马路穿越玄武湖隧道工程中作基坑支护桩使用，上海宝钢曾使用直径为900的钢管桩。

　　上述几种桩型中，最常用的为预制桩和就地灌注桩。

　　2  预制桩的特点和适用条件

　　2.1预制桩的特点

　　2.1.1桩的单位面积承载力较高。

　　由于其属挤土桩，桩打人后其周围的土层被挤密，从而提高地基承载力；

　　2.1.2桩身质量易于保证和检查；适用于水下施工；桩身砼的密度大，抗腐蚀性能强；施工工效高。因其打人桩的施工工序较灌注桩简单，工效也高；

　　2.1.3预制桩单价较灌注桩高。预制桩的配筋是根据搬运、吊装和压人桩时的应力设计的，远超过正常工作荷载的要求，用钢量大。接桩时，还需增加相关费用；

　　2.1.4锤击和振动法下沉的预制桩施工时，震动噪音大，影响周围环境，不宜在城市建筑物密集的地区使用，一般需改为静压桩机进行施工。

　　2.1.5预制桩是挤土桩，施工时易引起周围地面隆起，有时还会引起已就位邻桩上浮。

　　2.1.6受起吊设备能力的限制，单节桩的长度不能过长，一般为10余米。长桩需接桩时，接头处形成薄弱环节，如不能确保全桩长的垂直度，则将降低桩的承载能力，甚至还会在打桩时出现断桩。

　　2.1.7不易穿透较厚的坚硬地层，当坚硬地层下仍存在需穿过的软弱层时，则需辅以其他施工措施，如采用预钻孔（常用的引孔方法）等。

　　2.2预制桩的适用条件

　　2.2.1持力层上覆盖为松软土层，没有坚硬的夹层；

　　2.2.2持力层顶面的土质变化不大，桩长易于控制，减少截桩或多次接桩；

　　2.2.3水下桩基工程；

　　2.2.4大面积打桩工程。由于此桩工序简单，工效高，在桩数较多的前提下，可抵消预制价格较高的缺点，节省基建投资；

　　2.2.5工期比较紧的工程，因已在工厂预制，缩短工期。

　　3  灌注桩的特点和适用条件

　　3.1特点

　　3.1.1适用于不同土层；

　　3.1.2桩长可因地改变，没有接头。目前钻孔灌注桩的直径已达2.OM，有的桩长达88M，如上世纪80年代修建的济南黄河斜张桥的钻孔灌注桩直径为1.5M，长达82-88M；

　　3.1.3仅承受轴向压力时，只需配置少量构造钢筋。需配制钢筋笼时，按工作荷载要求布置，节约了钢材（相对于预制桩是按吊装、搬运和压桩应力来设计钢筋）；

　　3.1.4单桩承载力大（采用大直径钻孔和挖孔灌注桩时）；

　　3.1.5正常情况下，比预制桩经济；

　　3.1.6桩身质量不易控制，容易出现断桩、缩颈、露筋和夹泥的现象；

　　3.1.7桩身直径较大，孔底沉积物不易清除干净（除人工挖孔灌注桩外），因而单桩承载力变化较大；

　　3.1.8一般不宜用于水下桩基。但在桥桩（大桥）施工中，有采用钢围堰（大型桥梁）中进行水钻灌注桩施工，如南京长江二桥桥桩施工时，采用大直径围堰，然后在围堰中进行水钻灌注桩施工的工艺，确保了桩基施工的质量。

　　3.2灌注桩的适用条件

　　3.2.1沉管灌注桩  此类桩的适用条件基本同预制桩。现已广泛用于南京的多层住宅中，有时采用单打，有时采用复打工艺，主要依据土层的松软程度和单桩承载力来决定；

　　3.2.2水钻孔灌注桩  此类桩除了在碎石土、自重湿陷性黄土、砾石层中不宜使用，其余土层基本均适用。目前，对单桩承载力较大的高层建筑、大跨度工业厂房、大型桥梁等工程中，基本使用了水钻孔灌注桩。如南京的"华泰证券大厦"、建设中的南京奥体中心、已建成的南京国际会议展览中心、南京长江大桥等大型工程中均采用了这种桩型；

　　3.2.3螺旋钻孔灌注桩适用于基本无地下水，且桩长有一定限制，一般不能穿过卵砾石层，这种桩形属非挤土型干钻孔桩，不需要泥浆护壁，因此施工周期比水钻孔灌注桩要短，现场无泥浆污染。如现施工的南京地铁指挥中心工程，使用了这种桩型。还有机动洛阳铲成孔灌注桩，其适用条件基本同螺旋钻孔灌注桩，此桩在小高层建筑中使用较广，如南京市公安局干警宿舍楼桩基工程。

　　3.2.4人工挖孔灌注桩  此桩适用于地下水较少，对安全要求特高，如有害气体、易燃气体、孔内空气稀薄等，尤其在有地下水时需边抽边挖，因此对漏电保护等也有特殊要求。人工挖孔灌注桩不适宜用于砂土、碎石土和较厚的淤泥质土层等。

　　4  预制桩的施工工艺

　　目前预制桩在南京地区使用比较普遍的是预应力砼薄壁管桩。

　　根据设计要求，工程地质勘察报告和现场施工条件，合理制定施工组织设计或施工方案，分析沉桩阻力，合理选用静压桩机的型号和施工工艺，作好施工准备。

　　4.1沉桩阻力

　　首先根据桩型、沉桩深度、接头形式以及工程地质条件、对沉桩阻力作出分析，选用合适的静压桩机设备。

　　沉桩阻力的影响因素主要是由土质结构、埋入持力层深度、桩数、桩距、施工顺序等组成，分析实测资料表明，沉桩阻力是由桩侧阻力和桩尖阻力组成。通常情况下，两者沉桩阻力的比例是个变值。应该根据不同情况分析沉桩阻力。

　　4.2桩顶垫材

　　合理选用垫材能提高打桩效率和沉桩精度，保证桩帽免遭损坏，压桩时，垫材起着缓和并均匀传递桩机对桩头的压力，并均匀地传递于桩帽上。一般采用橡木、桦木等硬木按纵纹受压使用，并根据情况及时更换。

　　4.3桩的起吊、运输和堆放

　　4.3.1管桩应达到砼强度等级的80％以后放可倒运，达到100％才能出厂；

　　4.3.2管桩吊运应轻吊轻放，严防碰撞；

　　4.3.3管桩堆放、吊运支点需按计算要求进行，起吊时，绳索与桩的夹角应≥45°；

　　4.3.4堆放场地应压实平整，并有排水措施；

　　4.3.5管桩应分规格堆放，堆放层数，应根据其强度，地面承载力、垫木及堆垛稳定性确定，一般管径直径：350应≤7层，400～450应≤6层，500应≤5层；

　　4.3.6管桩应按支点位置放在垫枕上，层与层之间用垫木隔开，每层垫木应在同一水平面上，各层垫木位置应在同一垂线上，堆垛时，必须在两侧打好防止滚垛的木楔。

　　4.4压桩程序和接桩方法

　　4.4.1静压法沉桩一般采取分段压入，逐节接长的方法。接桩有焊接法和浆锚法。在接桩时，应先检查下节桩的顶部，如有损伤应予修复，并清除桩顶上的杂物。在上节桩就位前，要清除接头处附着的污染物。有变形的桩，应修理合格经监理单位签证同意后再使用；

　　4.4.2沉桩应连续施打，避免长时间中断；

　　4.4.3压桩顺序应结合工程要求综合考虑各种因素和客观条件，选用打桩效率高、对环境危害影响小的合理打桩顺序。

　　5  灌注桩的施工工艺

　　5.1准备工作

　　5.1.1资料准备。根据施工图、地质报告和水文地质资料、地下管线图、临近建、构筑物等情况制定施工组织设计。

　　5.1.2场地准备。迁移场地内妨碍施工的高架线路、地下管线等，地下构筑物应先挖除。确保施工现场的三通一平和设置场地排水、搭建临设和其他准备工作（如水钻孔桩所用的泥浆循环池和沉淀池等）、设置基准轴线的控制点和水准点。对各种施工机械进行检查调试。

　　5.2施工工艺

　　5.2.1根据设计桩型，采用相应成孔工艺，并使之符合设计和规范要求；

　　5.2.2钢筋笼制作与安放

　　①钢筋笼制作，钢筋的种类、钢号、规格、搭接、焊接、间距等均应符合设计和施工验收规范要求。对于大直径的钢筋笼，为确保搬运、吊放时不变形，应在笼内设置支撑。钢筋笼下部应加设砼保护层垫块；

　　②钢筋笼的安放与连接，安放时要垂直缓慢地放人孔内，避免碰撞孔壁。当钢筋笼较长时，应采用逐节接长放人孔内。主筋接头必须不在同一平面内。安放完毕，应检查笼顶标高。

　　5.3清孔  钢筋笼入孔前，需进行清孔

　　5.4砼灌注

　　砼所用材料和配合比必须根据材料试验室提供的配合比，施工过程中，现场应制作砼试块，同条件养护。砼灌注方法：

　　5.4.1孔内水下灌注宜用导管法；

　　5.4.2孔内无水或渗水量很小时，灌注宜用串筒法，用插入式振动棒分层捣实；

　　5.4.3孔内无水或孔内虽有水，但能疏干时，宜用短护筒直接投料法；

　　5.4.4大直径桩砼浇灌宜用砼泵；

　　5.5砼灌注质量控制

　　5.5.1成孔通过验收合格后，应尽快灌注砼。并检查砼坍落度；

　　5.5.2确保砼灌注振捣密实；

　　5.5.3每根桩的砼灌注必须连续运行，以确保不出现断桩现象；

　　5.5.4根据规范和设计要求，桩顶标高需留有适当的超灌量，以确保桩头质量；并做好桩头和孔口的保护工作；冬季施工时，应有相应的保温措施；每根桩灌注结束，应由专人做好施工记录。

　　6  结束语

　　桩基施工结束后，应根据国家有关规定，请有资质的专业单位，对桩基进行大、小应变测试，若有不合格的桩基，应采取相应的加固措施。主体结构施工时，应根据设计要求，设置沉降观察点，定期观察，作出记录，以确保建筑物的安全使用。