【文章內(nèi)容簡介】 樁巳越來越普遍。 (2)常用的預(yù)制樁類型 預(yù)制樁的樁截面形狀通常為方形、圓形，在特殊情況下也采用異形斷面，如十字形、三角形等，但制作較麻煩。有時截面還可做成空心的。實心樁制作、運輸及堆放都比較方便，但自重大，含鋼量高。空心樁自重輕、省料，但制作工藝要求高。 1)普通鋼筋混凝土預(yù)制樁，即實心方樁。這是使用最多的一種樁型，截面邊長多為250mm250mm～550mm550mm，由于受到打樁機架高度的限制，現(xiàn)場制作時一般每節(jié)未超過30m，在異地預(yù)制時，因受運輸條件的限制，每節(jié)不超過12m。在沉樁過程中接樁時，接樁方法有焊接(對兩節(jié)樁接頭部位已預(yù)埋的鋼板及角鋼進行焊接)、法蘭連接(將兩節(jié)樁接頭部位的法蘭盤用螺接連接并加焊)。 2）預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心樁。制樁時對樁身的主筋施加預(yù)拉應(yīng)力，且混凝土受預(yù)壓應(yīng)力，使樁身的抗彎能力和錘擊沉樁時抗拉能力顯著提高，既節(jié)約鋼材，又改善了抗裂性能。 預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁的截面形式有管樁及空心方樁兩類。按混凝土強度等級可分為以下幾種：①預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁(PHC)，外徑300～1000mm，壁厚70～130mm，混凝土強度等級C80。②預(yù)應(yīng)力高強混凝土空心方樁(PHS)，截面邊長300～600mm直徑160～380mm，混凝土強度等級C80。③預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(PC)，外徑300～600mm，壁厚70～110mm，混凝土強度等級C60。④預(yù)應(yīng)力泥凝土空心方樁(PS)，截面邊長300～600mm，內(nèi)徑160～380mm，混凝土強度等級C60。預(yù)應(yīng)力強凝土空心樁單節(jié)樁長一般為ll～15m，國內(nèi)多采用室內(nèi)離心成型并以高壓蒸氣養(yǎng)護法生產(chǎn)。 2．灌注樁 灌注樁的成樁方法是采用鉆、挖、沖擊或沉管等方法就地成孔，并在孔內(nèi)放置鋼筋籠，然后灌注混凝土而成樁。由于樁身含鋼量較低，又不需要預(yù)制，造價相對較低。施工時可根據(jù)不同的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件選用不同的成樁工藝，在鉆孔過程中能了解土層情況，使樁端較準確地支承在持力層上，并可根據(jù)持力層的起伏情況調(diào)整樁長。采用鉆、挖等方式成孔，可避免因擠土效應(yīng)對鄰近建筑物及設(shè)施的不良影響，而且也無振動、錘擊噪音。灌注樁的施工工藝較復(fù)雜，特別是在地質(zhì)條件較差的情況下施工截面及樁長較大的鉆孔灌注樁時，成孔及灌注工藝難度大，質(zhì)量要求高，若處理不當(dāng)容易出現(xiàn)質(zhì)量事故。在采用泥漿護壁成孔時，泥漿的制備及排放往往受環(huán)境的制約，若管理不善，容易造成污染。 目前，灌注樁的成樁方式已達20多種，按成樁過程及樁土的相互影響，仍可分為非擠土灌注樁、部分擠土灌注樁及擠土灌注樁三大類，現(xiàn)將國內(nèi)常用的幾種樁型介紹如下： (1)非擠土灌注樁 凡是采用各種鉆、挖等方法成孔而后灌注成的混凝土樁或鋼筋混凝土樁均后非擠土灌注樁。施工時，根據(jù)不同的地質(zhì)條件，可分別采用于作業(yè)法成孔及泥漿護壁成孔，然后灌注混凝土而成樁。 (2)部分擠土灌注樁 凡是在成孔或灌注混凝土的過程中，對樁周土產(chǎn)生部分排擠作用的樁均可稱為部分擠土灌注樁。其特點主要是：可使樁周非飽和土因排擠而產(chǎn)生一定加密效果．樁側(cè)摩阻力會比采用鉆、挖等方法成孔的非擠土灌注樁有所提高；當(dāng)在飽和粘性土中成樁時，樁周土所受的擾動比擠土樁成樁時小得多，對環(huán)境的影響也較小。 (3)擠土灌注樁 該工藝采用沉管方式成孔，而后將鋼筋籠放入管內(nèi)并灌注混凝土，再拔出鋼管即成樁完畢。施工時可采用錘擊、振動沖擊或靜壓等方法進行沉管。因沉管時產(chǎn)生擠土效應(yīng)，對非飽和土能起到加密作用，使樁的承載力提高。在飽和軟土中沉管，若設(shè)計和施工不當(dāng)，因產(chǎn)生明顯的擠土效應(yīng)，會導(dǎo)致未初凝的灌注樁樁身縮小，或者引起樁身斷裂、樁上涌和移位、地面隆起等，從而使樁的承載力降低，有時還會損壞鄰近建筑物；施工完后，飽和軟土層可能因孔隙水壓力消融產(chǎn)生再固結(jié)沉降，對樁產(chǎn)生負摩阻力，使樁基承載力降低，樁基沉降增大。若設(shè)計及施工得當(dāng)，則可收到良好的技術(shù)經(jīng)濟效果。沉管時，如同施打預(yù)制樁，會產(chǎn)生振動及噪音．對環(huán)境不利。由于施工時無需排漿，無棄土，施工現(xiàn)場較整潔，施工效率也高，工程造價低，是建筑工程中常用的樁型。由于受到設(shè)備能力的限制，樁長一般不超過20m。 作為工程設(shè)計人員，在對各種樁型及成樁工藝已有充分了解的基礎(chǔ)上，還應(yīng)對地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)的特點、施工技術(shù)及施工環(huán)境、技術(shù)經(jīng)濟效果等諸因素進行綜合考慮，才能使設(shè)計成果更加合理。作為施工人員，也應(yīng)對有關(guān)因素進行了解、分析，充分領(lǐng)會設(shè)計意圖，才能選擇出最合理的成樁工藝，高效優(yōu)質(zhì)地完成工程預(yù)目。在選擇樁型及成樁工藝時，應(yīng)考慮以下幾方面內(nèi)容。 (一)地質(zhì)條件 所選的樁型及成樁工藝，在所處的地質(zhì)條件下既能滿足上部結(jié)構(gòu)對承載力及沉陷的要求，又雖為經(jīng)濟有效；在所處隨地質(zhì)條件及施工環(huán)境條件下能順利施工，且施工質(zhì)量能得到保證，這應(yīng)該是設(shè)計及施工人員選擇樁型及成樁工藝的總原則。 凡是性能良好的具有足夠厚度的硬塑粘性土、中密以上的砂土、砂卵石層以及基巖，只要承載力及穩(wěn)定性足夠要求，都可作為理想的持力層。 當(dāng)持力層埋深較淺時，可選擇樁長較短的端承型樁以及擴底樁。端承樁的持力層若為密實的卵礫石層或基巖，為了充分發(fā)揮樁端持力層的承載潛力，應(yīng)選用能確保質(zhì)量、清底干凈，或能嵌巖的樁型及成樁工藝。 當(dāng)持力層埋藏很深，例如深達近百米時，只能考慮采用摩擦型樁，但應(yīng)選揮合適的長徑比。若采用鉆孔樁，應(yīng)考慮施工能力是否能適應(yīng)，若采用打入樁，則應(yīng)考成沉樁時貫入能力及樁身強度。 持力層的性質(zhì)也是選擇樁型的重要依據(jù)。若擠土樁施工能力能達到的深度范圍內(nèi)有足夠厚度的中密以上砂礫層時，則以砂礫石層作為擠土樁的持力層。若樁身范圍內(nèi)有厚度較大的中密以上粉細砂夾層，當(dāng)采用預(yù)制柱時，應(yīng)考慮樁的穿透能力是否能適應(yīng)，當(dāng)采用鉆孔樁時，應(yīng)考慮護壁成孔效果是否能保持孔壁穩(wěn)定不坍塌。 2．土層中的洞穴及障礙物 施工前，應(yīng)探明土層中異常狀況的分布位置，以利選擇合適的樁型和成樁工藝，以及在異常地段采用相應(yīng)的應(yīng)變措施。例如，土層中若有古墓、土洞，基巖中有溶蝕洞穴、破碎帶時，當(dāng)不了解情況而采用預(yù)制樁時可能出現(xiàn)掉樁；采用泥漿護壁鉆孔樁時則可能出現(xiàn)泥漿大量漏失引起塌孔，或者發(fā)生跑鉆事故，若土層中有大塊石、舊基礎(chǔ)、地下混管、管線等陳礙或地下設(shè)施，則會給施工帶來很大麻煩。對于體積較大的障礙物，若采用打入樁往往難以穿過，在樁位不能變更的情況下，只能采用鉆(并配備特制鉆頭)、沖甚至爆破的辦法成孔；在有地下管線的地段，應(yīng)盡量不采用擠土樁，特別是在飽和粘性土層中，可能引起地下設(shè)施受損甚至破壞。 3．土層是否具有濕陷性、膨脹性 在特殊土層中，應(yīng)根據(jù)土層特有的性質(zhì)選擇樁型。例如，在濕陷性黃土層中，可采用間距較密的擠土樁以消除其濕陷性。若土層具膨脹性，可采用擴底樁，有條件時應(yīng)設(shè)法穿過膨脹土層使樁端進入下部的持力層．并形成擴大端。 4．土層是否具有可液化、沉陷的性質(zhì) 在抗震設(shè)防區(qū)的地基土中，若存在有飽水粉細砂土或者粉土、含砂粒量較大的砂礫土?xí)r，當(dāng)受地震作用后會使地基土液化，在軟土層中則會出現(xiàn)沉陷，此時樁基承載力大減甚至喪失。若出現(xiàn)震陷，則對樁基礎(chǔ)產(chǎn)生負摩阻力。由于可液化土層愈厚，埋藏愈淺，產(chǎn)生液化的可能性愈大，所以在選擇樁型及成樁工藝時，應(yīng)使樁基礎(chǔ)穿過上層可液化土層或軟土層，使樁端進入穩(wěn)定土層一定深度。為了消除地基液化和沉陷對樁基的影響，《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》要求；樁端伸入液化深度以下穩(wěn)定土層中的長度(不包括樁尖部分)，應(yīng)按計算確定，且對碎石土，礫、粗、中砂。 5．水文地質(zhì)條件 在選擇成樁工藝時，應(yīng)特別注意該處的地下水位及地下水補給條件，以把握鉆孔施工時護壁泥漿的水頭高度及泥漿性能，若進行人工挖孔樁作業(yè)，應(yīng)判定是否可能產(chǎn)生管涌、流土等現(xiàn)象。若在飽和軟土層中采用擠土樁，由于土層滲透性差，應(yīng)充分考慮擠土效應(yīng)可能引起的不利情況。 (二)建筑物的特點及荷載性質(zhì) 對于重要的建筑物及不均勻沉降敏感的建筑物，選擇的樁型及成樁工藝必須穩(wěn)妥可靠，在所處的地質(zhì)條件下，不宜采用成樁質(zhì)量易出現(xiàn)隱患的樁型而應(yīng)選擇成樁質(zhì)量穩(wěn)定的樁型。 對于大荷載高重建筑物，首先應(yīng)考慮單樁承載力足夠大的樁型。例如：在施工能力可達到的深度范圍內(nèi)存在較堅硬的持力層時，可選擇大直徑樁或嵌巖樁，在有限的建筑面積內(nèi)使樁數(shù)、樁距的安排更經(jīng)濟合理。在深厚軟土層地區(qū)則選擇較長的摩擦樁。 在抗震設(shè)防區(qū)，或者需承受其他動荷載的樁基，則應(yīng)選擇豎向承載力以及橫向承載力都能滿足需要的樁型，動荷載對樁基的影響也應(yīng)考慮。 上部結(jié)構(gòu)的形式、底層柱跨的大小、高低層(主樓與裙樓)的關(guān)系以及剛度大小，都是選擇樁型時需考慮的因素。例如：由主樓及裙樁組成的建筑群體，由于主樓部分屬重型建筑，可選擇大直徑嵌巖樁，在基巖以上一定范圍內(nèi)有承載力合適的土層時，將該土層作為裙樓樁基的持力層，并選用造價較低、承載力較小的其他樁型，這樣選擇樁型并合理布置樁距，可以使高低層之間的差異沉降維持在很小的范圍內(nèi)，甚至可不設(shè)沉降縫。 (三)所選樁型及其工藝的適應(yīng)性 為使單樁承載力充分發(fā)揮，應(yīng)了解樁承載性狀的變化不僅與樁端持力層性質(zhì)有關(guān)，還與樁的長徑比、樁周土層性質(zhì)、成樁工藝等有關(guān)。設(shè)計時應(yīng)依據(jù)樁的豎向承載性狀合理配筋、計算負摩阻力引起的下拉荷載、確定沉降計算因式、制定灌柱樁沉碴控制標(biāo)準以及預(yù)制樁錘擊和靜壓終止標(biāo)淮等。 2．成樁過程中有無擠土效應(yīng)，涉及設(shè)計選型、布樁和成樁過程的質(zhì)量控制 成樁過程的擠土效應(yīng)在飽和粘性土中是負面的，合引發(fā)灌注樁斷樁、縮頸等質(zhì)量事故；對于擠土預(yù)制混凝土樁和鋼樁會導(dǎo)致樁體上浮，降低承載力，增大沉降；擠土效應(yīng)還會造成周邊房屋、市政設(shè)施受損。在松散土和非飽和壤土中其效應(yīng)則是正面的，會起到地基土加密、提高承載力的作用。 對于非擠土樁，由于不存在擠土負面效應(yīng)，又具有穿越各種硬夾層、嵌入基巖和進入各類硬持力層的能力，樁的幾何尺寸和單樁的承載力可調(diào)空間大。因此鉆、挖孔灌注樁適用范圍大，對高重建筑物更為合適。 3．嚴格控制沉管灌注樁的應(yīng)用范圍 沉管擠土灌注樁施工無需排土排漿，造價低。但設(shè)計施工時應(yīng)對其持土效應(yīng)有足夠認識。應(yīng)用不當(dāng)會造成嚴重后果。當(dāng)樁周土主要為淤泥及淤泥質(zhì)土層時，沉管灌注樁應(yīng)局限于多層柱宅的單排樁條形基礎(chǔ)使用。 4．選用預(yù)制拉時應(yīng)充分考慮土層性狀、工程對象及場地環(huán)境條件 預(yù)制樁及預(yù)應(yīng)力管樁沉樁時不存在縮頸、夾泥等質(zhì)量問題，其質(zhì)量穩(wěn)定性優(yōu)于沉管灌注樁，但是與鉆、挖、沖孔灌注樁比較則不然。首先，沉樁過程的擠土效應(yīng)常常導(dǎo)致斷樁(接頭處)、樁端上浮、增大沉降，以及對周邊建筑物和市政設(shè)施造成破壞等；其次，預(yù)制樁不易穿透硬夾層，樁端不易達到理想的持力層，往往使得樁長過短，導(dǎo)致沉降過大；其三，預(yù)制樁的樁徑、樁長、單樁承載力可調(diào)范圍小，不能或難以按變剛度調(diào)平原則優(yōu)化設(shè)計。因此，預(yù)制樁的使用要因地、因工程對象制宜。 5．在地下水位高、深厚軟土層中不宜采用人工挖孔樁 人工挖孔樁在低水位非飽和土中成孔，可進行徹底清孔，直觀檢查持力層因此質(zhì)量穩(wěn)定性較高。但在高水位條件下進行人工挖孔樁施工，如果邊挖孔邊抽水，以至將樁側(cè)粉粒土淘走會引起地面下沉，甚至導(dǎo)致護壁整體滑脫造成人身事故；有的會將相鄰樁新灌注混凝土的水泥顆粒帶走造成混凝土離析；在流塑淤泥中實施強制性挖孔，會引起大量淤泥發(fā)生側(cè)向流動，導(dǎo)致土體滑移將樁體推歪、推斷。因此設(shè)計及施工人員對于高水位條件下采用人工挖孔樁的潛在隱患應(yīng)有足夠認識。 6．避免對灌注樁進行不適當(dāng)擴底 擴底樁用于持力層較好、樁較短的端承型灌注樁，可取得較好的技術(shù)經(jīng)濟效益。但是，若將擴底不適當(dāng)應(yīng)用則可能進入誤區(qū)。如：在飽和單軸抗壓強度高于樁身混凝土強度的基巖中擴底是不必要的，在樁側(cè)土層較好、樁長較大的情況下擴底，一則損失擴底端以上部分側(cè)阻力，二則增加擴底費用，可能得失相當(dāng)或失大于得；將擴底端放置于有軟弱下臥層的薄硬土層上，既無增強效應(yīng)，還可能留下安全隱患。 (四)施工環(huán)境及施工技術(shù)條件 建筑場地附近的相鄰建筑物、道路、地下管線、堤壩等建(構(gòu))筑物及設(shè)施與建筑場地的距離是否太近，采用何種成樁工藝才能避免相鄰建(構(gòu))筑物及設(shè)施不會因樁基施工而受損，在選擇樁型時均需一一考慮。例如，因未設(shè)防而施打預(yù)制樁使鄰近建筑物受損，造成賠償費用超過樁基工程本身造價的事例；因施工打入樁而擠斷煤氣管道引起爆炸；以及因打樁振動引起土體產(chǎn)生超孔隙水壓力致使壩體、斜坡失穩(wěn)的情況均曾發(fā)生過。 建筑場地是否適應(yīng)大型機械設(shè)備的進出，場地空間是否影響機械設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)；采用灌注樁工藝時，若沒有商品混凝土，則現(xiàn)場應(yīng)具備相應(yīng)的砂石料堆放及混凝土攪拌場地，提供貨源是否及時；采用泥漿護壁成孔時；泥漿排放及管理是否能滿足對環(huán)境的要求；采用預(yù)制樁并現(xiàn)場預(yù)制時，場地是否滿足制樁條件加此等等一系列情況，在選擇樁型及成樁工藝時都應(yīng)考慮。 所選擇的成樁工藝還應(yīng)與施工技術(shù)能力相適應(yīng)．不可盲目地追求先進性。任何一種樁型都需專門的機械設(shè)備及特定的工藝才能完成，在所處的地質(zhì)條件及施工環(huán)境下，所選的樁型能否利用現(xiàn)有設(shè)備及技術(shù)達到設(shè)計要求，現(xiàn)場環(huán)境能否適宜順利施工，都必須考慮。 (五)經(jīng)濟指標(biāo) 選擇樁型時，不能僅考慮單樁的成本，原材料、人工、設(shè)備、能源等消耗以及施工時對環(huán)境的維護費用都應(yīng)綜合考慮，并折算成綜合造價與其他方案進行綜合性指標(biāo)的對比后選其優(yōu)，才能使工程造價更合理。豎向荷載下單樁的承載力。 樁基結(jié)構(gòu)設(shè)計 樁基工程是否能實現(xiàn)其預(yù)定功能，井做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理，完全取決于設(shè)計與施工質(zhì)量，而設(shè)計工作中又需綜合考慮地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)類型、荷載特征、施工條件、施工環(huán)境及檢測條件等因素。對重大工程的樁基設(shè)計，往往還需作出不同的設(shè)計方案，對其進行技術(shù)經(jīng)濟比較及循環(huán)修正，得出較合理的初步設(shè)計方案，之后才進行施工圖設(shè)計。 (一)巖土工程勘察資料 因為地質(zhì)條件是特定荷載條件下制約樁徑、樁長的主要因素．也是選擇樁型及成樁工藝的主要依據(jù)，所以，巖土工程勘察資料必須完善。其主要內(nèi)容包括： (1)對樁型、樁尖持力層、樁長及樁徑提出最佳方案；