樁基礎(chǔ)構(gòu)造及分類

樁基礎(chǔ)是一種常用的深基礎(chǔ)形式，它由基樁和連接于樁頂?shù)某信_共同組成。若樁身全部埋于土中，承臺底面與土體接觸，則稱為低承臺樁基，若樁身上部露出地面而承臺底位于地面以上，則稱為高承臺樁基。建筑樁基通常為低承臺樁基礎(chǔ)，而在橋梁、碼頭工程中常用高承臺樁基礎(chǔ)。

一、按受力情況分為端承樁、摩擦樁

端承樁是穿過軟弱土層而達到堅硬土層或巖層上的樁，上部結(jié)構(gòu)荷載主要由巖層阻力承受；施工時以控制貫入度為主，樁尖進入持力層深度或樁尖標高可作參考。

摩擦樁完全設(shè)置在軟弱土層中，將軟弱土層擠密實，以提高土的密實度和承載能力，上部結(jié)構(gòu)的荷載由樁尖阻力和樁身側(cè)面與地基土之間的摩擦阻力共同承受，施工時以控制樁尖設(shè)計標高為主，貫入度可作參考。

二、按擠土狀況分為非擠土樁、部分擠土樁和擠土樁

沉管法、爆擴法施工的灌注樁、打入（或靜壓）的實心混凝土預(yù)制樁、閉口鋼管樁或混凝上管樁 屬于擠土樁。

沖擊成孔法、鉆孔壓注法施工的灌注樁、預(yù)鉆孔打入式預(yù)制樁、混凝土 ( 預(yù)應(yīng)力混凝土 ) 管樁、 H 型鋼樁、敞口鋼管樁等屬 于部分擠土樁。

干作業(yè)法、泥漿護壁法、套管護壁法施工的灌注樁屬非擠土樁。

三、按施工方法分為預(yù)制樁、灌注樁

預(yù)制樁是在工廠或施工現(xiàn)場制成的各種形式的樁，用沉樁設(shè)備將樁打入、壓入或振入土中，或有的用高壓水沖沉入土中。根據(jù)沉入土中的方法，可分打入樁（錘擊沉樁）、水沖沉樁、振動沉樁和靜力壓樁等；

灌注樁是在施工現(xiàn)場的樁位上用機械或人工成孔，放入鋼筋骨架，然后在孔內(nèi)灌注混凝土而成。根據(jù)成孔方法的不同分為挖孔、鉆孔、沖孔灌注樁，套管成孔灌注樁（沉管灌注樁）及爆擴成孔灌注樁等。

預(yù)制樁施工方法

預(yù)制樁包括混凝土預(yù)制樁、鋼樁兩種�；炷�土預(yù)制樁常用的有鋼筋混凝土實心方樁、預(yù)應(yīng)力混凝土空心管樁。鋼樁有鋼管樁、H型鋼樁、其他異性鋼樁。

鋼筋混凝土預(yù)制樁施工前，應(yīng)根據(jù)施工圖設(shè)計要求、樁的類型、成孔過程對土的擠壓情況、地質(zhì)探測和試樁等資料，制定施工方案。其主要內(nèi)容包括：確定施工方法，選擇打樁機械，確定打樁順序，樁的預(yù)制、運輸，以及沉樁過程中的技術(shù)和安全措施。

一、錘擊沉樁的施工方法（打入法）

錘擊沉樁的施工方法是利用樁錘落到樁頂上的沖擊力來克服土對樁的阻力，使樁沉到預(yù)定的深度或達到持力層的一種打樁施工方法。錘擊沉樁是混凝土預(yù)制樁常用的沉樁方法，它施工速度快，機械化程度高，適用范圍廣，但施工時有沖撞噪聲和對地表層有振動，在城區(qū)和夜間施工有所限制。

打樁機械：打樁機具主要包括樁錘、樁架和動力裝置三個部分。

樁錘是對樁施加沖擊力，將樁打入土中的機具；施工中常見的樁錘有落錘、蒸汽錘（單動汽錘、雙動汽錘）、柴油汽錘和液壓錘（振動錘）。

樁架是支持樁身和樁錘，在打樁過程中引導(dǎo)樁的方向及維持樁的穩(wěn)定，并保證樁錘沿著所要求方向沖擊的設(shè)備。 一般由底盤、導(dǎo)向桿、起吊設(shè)備、撐桿等組成。 根據(jù)樁的長度、樁錘的高度及施工條件等選擇樁架和確定樁架高度。樁架高度=樁長+樁錘高度+滑輪組高。樁架用鋼材制作，按移動方式有輪胎式、履帶式、軌道式等。

動力裝置包括驅(qū)動樁錘及卷揚機用的動力設(shè)備。根據(jù)所選樁錘而定的。當(dāng)采用空氣錘時，應(yīng)配備空氣壓縮機；當(dāng)選用 蒸汽錘時，則要配備蒸汽鍋爐和絞盤。

打樁施工

A. 準備工作

（1）場地準備：清除地上、地下障礙物，平整、壓實場地，設(shè)置排水溝；

（2）放軸線、定樁位、設(shè)置水準點 （≮2個）；

（3）確定打樁順序：擠土直接影響打樁進度、施工質(zhì)量以及周圍環(huán)境。

（4）接通現(xiàn)場的水、電管線，準備好施工機具；做好對樁的質(zhì)量檢驗。

（5）進行打樁試驗：≮2根，檢驗工藝、設(shè)備是否符合要求。

B.打樁順序

根據(jù)樁的密集程度，打樁順序一般分為逐段打設(shè)、自中部向四周打設(shè)和由中間向兩側(cè)打設(shè)三種。

當(dāng)樁的中心距不大于4倍樁的直徑或邊長時，應(yīng)由中間向兩側(cè)對稱施打，或由中間向四周施打。

當(dāng)樁的中心距大于4倍樁的邊長或直徑時，可采用上述兩種打法，或逐排單向打設(shè)。

根據(jù)基礎(chǔ)的設(shè)計標高和樁的規(guī)格，宜按先深后淺、先大后小、先長后短的順序進行打樁。

 

C.打樁工藝順序：

設(shè)置標尺→樁架就位→吊樁就位→扣樁帽、落錘、脫吊鉤→低錘輕打→正式打（接樁，截樁，靜、動載試驗，承臺施工）。

要點：采用重錘低擊，開始要輕打；連續(xù)施打，減少回彈固結(jié)；注意貫入度變化，做好打樁記錄（編號、每米錘擊數(shù)、樁頂標高、最后貫入度…）；如遇異常情況（貫入度劇變；樁身突然傾斜、位移、回彈；樁身嚴重裂縫或樁頂破碎），暫停施打，與有關(guān)單位研究處理。

二、靜力壓樁的施工方法

靜力壓樁是在均勻軟弱土中利用壓樁架（型鋼制作）的自重和配重，由鋼絲繩、滑輪和壓梁，將整個樁機的重力(800～1500kN)反壓在樁頂上，以克服樁身下沉?xí)r與土的摩擦力，迫使預(yù)制樁下沉，將樁逐節(jié)壓入土中的一種沉樁方法。這種沉樁方法無振動、無噪音、對周圍環(huán)境影響小，適合在城市中施工。 壓樁施工一般采取分節(jié)壓入、逐段接長的施工方法。

接樁的方法目前有三種：焊接法、法蘭螺栓連接法、硫磺漿錨法。

壓樁與打樁相比:由于避免了錘擊應(yīng)力，樁的混凝土強度及其配筋只要滿足吊裝彎矩和使用期受力要求就可以，因而樁的斷面和配筋可以減小;壓樁引起的擠土也小的多，因此壓樁是軟土地區(qū)一種較好的沉樁方法。

 

三、振動沉樁的施工方法

工作原理：其主要裝置為振動器，利用振動器所產(chǎn)生的激振力，使樁身產(chǎn)生高頻振動。這時樁在其自重或很小的附加壓力作用下沉入土中，或是在較小的提升力作用下而拔出土。

四、水沖法沉樁（射水沉樁）的施工方法

射水沉樁方法往往與錘擊（或振動）法同時使用，具體選擇應(yīng)視土質(zhì)情況而定。必須注意，不論采取任何射水施工方法，在沉入最后階段1~1.5m至設(shè)計標高時，應(yīng)停止射水，用錘擊或振動沉入至設(shè)計深度，以保證樁的承載力。

灌注樁施工方法

干作業(yè)鉆孔灌注樁：

干作業(yè)成孔一般采用螺旋鉆機鉆孔。螺旋鉆頭外徑分別為Φ400mm、Φ500mm、Φ600mm，鉆孔深度相應(yīng)為12m、10m、8m。適用于成孔深度內(nèi)沒有地下水的一般粘土層、砂土及人工填土地基，不適于有地下水的土層和淤泥質(zhì)土。

鉆機就位后，鉆桿垂直對準樁位中心，開鉆時先慢后快，減少鉆桿的搖晃，及時糾正鉆孔的偏斜或位移。

鉆孔至規(guī)定要求深度后，進行孔底清土。清孔的目的是將孔內(nèi)的浮土、虛土取出，減少樁的沉降。方法是鉆機在原深處空轉(zhuǎn)清土，然后停止旋轉(zhuǎn)，提鉆卸土。

鋼筋骨架的主筋、箍筋、直徑、根數(shù)、間距及主筋保護層均應(yīng)符合設(shè)計規(guī)定，綁扎牢固，防止變形。用導(dǎo)向鋼筋送入孔內(nèi)，同時防止泥土雜物掉進孔內(nèi)。鋼筋骨架就位后，應(yīng)立即灌注混凝土，以防塌孔。灌注時，應(yīng)分層澆筑、分層搗實，每層厚度50～60cm。

泥漿護壁成孔灌注樁：

泥漿護壁成孔是利用泥漿保護穩(wěn)定孔壁的機械鉆孔方法。它通過循環(huán)泥漿將切削碎的泥石渣屑懸浮后排出孔外，適用于有地下水和無地下水的土層。

成孔機械有潛水鉆機、沖擊鉆機、沖抓錐等。

泥漿護壁成孔灌注樁的施工工藝流程：測定樁位、埋設(shè)護筒、樁機就位、制備泥漿、機械(潛水鉆機、沖擊鉆機等)成孔、泥漿循環(huán)出渣、清孔、安放鋼筋骨架、澆筑水下混凝土。

1、埋設(shè)護筒和制備泥漿

埋設(shè)護筒和制備泥漿鉆孔前，在現(xiàn)場放線定位，按樁位挖去樁孔表層土，并埋設(shè)護筒。護筒高2m左右，上部設(shè)1～2個溢漿孔，是用厚4～8mm鋼板制成的圓筒，其內(nèi)徑應(yīng)大于鉆頭直徑200mm。護筒的作用是固定樁孔位置，保護孔口，防止地面水流入，增加孔內(nèi)水壓力，防止塌孔，成孔時引導(dǎo)鉆頭的方向。

在鉆孔過程中，向孔中注入相對密度為1.1～1.5的泥漿，使樁孔內(nèi)孔壁土層中的孔隙滲填密實，避免孔內(nèi)漏水，保持護筒內(nèi)水壓穩(wěn)定；泥漿相對密度大，加大了孔內(nèi)的水壓力，可以穩(wěn)固孔壁，防止塌孔；通過循環(huán)泥漿可將切削的泥石渣懸浮后排出，起到攜砂、排土的作用。

2、成孔

潛水鉆機成孔。潛水鉆機是一種旋轉(zhuǎn)式鉆孔機，其防水電機變速機構(gòu)和鉆頭密封在一起，由樁架及鉆桿定位后可潛入水、泥漿中鉆孔。注入泥漿后通過正循環(huán)或反循環(huán)排渣法將孔內(nèi)切削土粒、石渣排至孔外。

 

潛水鉆機成孔排渣有正循環(huán)排渣和泵舉反循環(huán)排渣兩種方式。正循環(huán)排渣法:在鉆孔過程中，旋轉(zhuǎn)的鉆頭將碎泥渣切削成漿狀后，利用泥漿泵壓送高壓泥漿，經(jīng)鉆機中心管、分叉管送入到鉆頭底部強力噴出，與切削成漿狀的碎泥渣混合，攜帶泥土沿孔壁向上運動，從護筒的溢流孔排出。泵舉反循環(huán)排渣法:砂石泵隨主機一起潛入孔內(nèi)，直接將切削碎泥渣隨泥漿抽排出孔外。

沖擊鉆成孔。沖擊鉆機通過機架、卷揚機把帶刃的重鉆頭(沖擊錘)提高到一定高度，靠自由下落的沖擊力切削破碎巖層或沖擊土層成孔。沖擊鉆頭形式有十字形、工字形、人字形等，一般常用十字形沖擊鉆頭。沖孔前應(yīng)埋設(shè)鋼護筒，并準備好護壁材料。

沖擊鉆機就位后，校正沖錘中心對準護筒中心，在沖程0.4～0.8m范圍內(nèi)應(yīng)低提密沖，并及時加入石塊與泥漿護壁，直至護筒下沉3～4m以后，沖程可以提高到1.5～2.0m，轉(zhuǎn)入正常沖擊，隨時測定并控制泥漿相對密度。施工中，應(yīng)經(jīng)常檢查鋼絲繩損壞情況，卡機松緊程度和轉(zhuǎn)向裝置是否靈活，以免掉鉆。

 

沖抓錐成孔；沖抓錐錐頭上有一重鐵塊和活動抓片，通過機架和卷揚機將沖抓錐提升到一定高度，下落時松開卷筒剎車，抓片張開，錐頭便自由下落沖入土中，然后開動卷揚機提升錐頭，這時抓片閉合抓土。沖抓錐整體提升至地面上卸去土渣，依次循環(huán)成孔。

沖抓錐成孔施工過程、護筒安裝要求、泥漿護壁循環(huán)等與沖擊成孔施工相同。適用于松軟土層(砂土、粘土)中沖孔，但遇到堅硬土層時宜換用沖擊鉆施工。

 

3、清孔

驗孔是用探測器檢查樁位、直徑、深度和孔道情況；清孔即清除孔底沉渣、淤泥浮土，以減少樁基的沉降量，提高承載能力。泥漿護壁成孔清孔時，對于土質(zhì)較好不易坍塌的樁孔，可用空氣吸泥機清孔，氣壓為0.5MPa，使管內(nèi)形成強大高壓氣流向上涌，同時不斷地補足清水，被攪動的泥渣隨氣流上涌從噴口排出，直至噴出清水為止。 對于穩(wěn)定性較差的孔壁應(yīng)采用泥漿循環(huán)法清孔或抽筒排渣，清孔后的泥漿相對密度應(yīng)控制在1.15～1.25。

4、澆筑水下混凝土

泥漿護壁成孔灌注混凝土的澆筑是在水中或泥漿中進行的，故稱為澆筑水下混凝土。水下混凝土宜比設(shè)計強度提高一個強度等級，必須具備良好的和易性，配合比應(yīng)通過試驗確定。

水下混凝土澆筑常用導(dǎo)管法。澆筑時，先將導(dǎo)管內(nèi)及漏斗灌滿混凝土，其量保證導(dǎo)管下端一次埋入混凝土面以下0.8m以上，然后剪斷懸吊隔水栓的鋼絲，混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞進入水中。

 

沉管灌注樁（套管成孔灌注樁）：

沉管灌注樁是利用錘擊打樁設(shè)備或振動沉樁設(shè)備，將帶有鋼筋混凝土的樁尖(或鋼板靴)或帶有活瓣式樁靴的鋼管沉入土中(鋼管直徑應(yīng)與樁的設(shè)計尺寸一致)，造成樁孔，然后放入鋼筋骨架并澆筑混凝土，隨之拔出套管，利用拔管時的振動將混凝土搗實，便形成所需要的灌注樁。

 

在沉管灌注樁施工過程中，對土體有擠密作用和振動影響， 施工中應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場施工條件，考慮成孔的順序。間隔一個或兩個樁位成孔；在鄰樁混凝土初凝前或終凝后成孔；一個承臺下樁數(shù)在5根以上者，中間的樁先成孔，外圍的樁后成孔。

為了提高樁的質(zhì)量和承載能力，沉管灌注樁常采用單打法、復(fù)打法、翻插法等施工工藝。單打法(又稱一次拔管法)：拔管時，每提升0.5～1.0m，振動5～10s，然后再拔管0.5～1.0m，這樣反復(fù)進行，直至全部拔出。復(fù)打法：在同一樁孔內(nèi)連續(xù)進行兩次單打，或根據(jù)需要進行局部復(fù)打。施工時，應(yīng)保證前后兩次沉管軸線重合，并在混凝土初凝之前進行。翻插法：鋼管每提升0.5m，再下插0.3m，這樣反復(fù)進行，直至拔出。

利用錘擊沉樁設(shè)備沉管、拔管成樁，稱為錘擊沉管灌注樁；利用振動器振動沉管、拔管成樁，稱為振動沉管灌注樁。

 

1、錘擊沉管灌注樁

錘擊沉管灌注樁施工要點：樁尖與樁管接口處應(yīng)墊麻(或草繩)墊圈，以防地下水滲入管內(nèi)和作緩沖層。沉管時先用低錘錘擊，觀察無偏移后，才正常施打。拔管前，應(yīng)先錘擊或振動套管，在測得混凝土確已流出套管時方可拔管。樁管內(nèi)混凝土盡量填滿，拔管時要均勻，保持連續(xù)密錘輕擊，并控制拔管速度，一般土層以不大于1m/min為宜，軟弱土層與軟硬交界處，應(yīng)控制在0.8m/min以內(nèi)為宜。 在管底未拔到樁頂設(shè)計標高前，倒打或輕擊不得中斷，注意使管內(nèi)的混凝土保持略高于地面，并保持到全管拔出為止。

樁的中心距在5倍樁管外徑以內(nèi)或小于2m時，均應(yīng)跳打施工；中間空出的樁須待鄰樁混凝土達到設(shè)計強度的50%以后，方可施打。

 

2、振動沉管灌注樁

振動沉管灌注樁采用激振器或振動沖擊沉管。其施工過程為：樁機就位，沉管，上料，拔管。

 

人工挖孔大直徑灌注樁：

大直徑灌注樁是采用人工挖掘方法成孔，放置鋼筋籠，澆筑混凝土而成的樁基礎(chǔ)，也稱墩基礎(chǔ)。它由承臺、樁身和擴大頭組成，穿過深厚的軟弱土層而直接坐落在堅硬的巖石層上。

優(yōu)點是樁身直徑大，承載能力高；施工時可在孔內(nèi)直接檢查成孔質(zhì)量，觀察地質(zhì)土質(zhì)變化情況；樁孔深度由地基土層實際情況控制，樁底清孔除渣徹底、干凈，易保證混凝土澆筑質(zhì)量。

1、人工挖掘成孔護壁方法施工

坍落的支護措施有現(xiàn)澆混凝土護壁、沉井護壁、噴射混凝土護壁等。

 

(1) 現(xiàn)澆混凝土護壁法施工

即分段開挖、分段澆筑混凝土護壁，既能防止孔壁坍塌，又能起到防水作用。

樁孔采取分段開挖，每段高度取決于土壁直立狀態(tài)的能力，一般0.5～1.0m為一施工段，開挖井孔直徑為設(shè)計樁徑加混凝土護壁厚度。

護壁施工段，即支設(shè)護壁內(nèi)模板(工具式活動鋼模板)后澆筑混凝土，其強度一般不低于C15，護壁混凝土要振搗密實；當(dāng)混凝土強度達到1MPa(常溫下約24h)可拆除模板，進入下一施工段。如此循環(huán)，直至挖到設(shè)計要求的深度。

(2) 沉井護壁法施工

當(dāng)樁徑較大，挖掘深度大，地質(zhì)復(fù)雜，土質(zhì)差(松軟弱土層)，且地下水位高時，應(yīng)采用沉井護壁法挖孔施工。

沉井護壁施工是先在樁位上制作鋼筋混凝土井筒，井筒下?lián)v制鋼筋混凝土刃腳，然后在筒內(nèi)挖土掏空，井筒靠其自重或附加荷載來克服筒壁與土體之間的摩擦阻力，邊挖邊沉，使其垂直地下沉到設(shè)計要求深度。

施工中應(yīng)該注意的幾個問題：

樁孔中心線平面位置偏差不宜超過50mm，樁的垂直度偏差不得超過0.5%

樁徑不得小于樁設(shè)計直徑。 挖掘成孔區(qū)內(nèi)，不得堆放余土和建筑材料，并防止局部集中荷載和機械振動。

樁基礎(chǔ)一定要坐落在設(shè)計要求的持力層上，樁孔的挖掘深度應(yīng)由設(shè)計人員根據(jù)現(xiàn)場地基土層的實際情況決定。

人工挖掘成孔應(yīng)連續(xù)施工，成孔驗收后立即進行混凝土澆筑。認真清除孔底浮渣余土排凈積水，澆筑過程中防止地下水流入。