桩基础技术发展方向

桩基础技术发展方向一、桩的尺寸向长、大方向发展二、桩的尺寸向短、小方向发展小桩；锚杆（锚固筋）静压桩；微型桩（迷你桩）三、向攻克桩成孔难点方向发展四、向低公害工法桩方向发展筒式柴油锤打入式桩3大公害；静压桩；旋挖钻斗钻成孔灌注桩；全套管钻孔灌注桩；长螺旋钻孔压灌桩五、向扩孔桩方向发展钻孔扩底桩；桩端压力注浆桩；载体桩六、向异型桩方向发展三岔双向挤扩灌注桩；螺杆灌注桩；大直径多节扩孔灌注桩七、向埋入式桩方向发展中掘施工法桩；预先钻孔法桩八、向组合式工艺桩方向发展向高强度桩方向发展；PHC管桩和PC管桩；离心成型的先张法预应力混凝土空心方桩（简称空心方桩）九、向高强度桩方向发展十、向多种桩身材料方向发展一、桩的尺寸向长、大方向发展基于高层、超高层建筑物及大型桥主塔桩基础等承载的需要，桩径越来越大，桩长越来越长。欧美及日本的钢管桩长度已达100m以上，桩径超过2500mm；上海金茂大厦钢管桩桩端进入地面下80m的砂层，桩径为914.4mm；温州地区静压式钢筋混凝土预制桩长度已达70m以上，桩断面600mmX600mm。我国在大江、大河及海上修建的大跨径桥梁基本上均采用钻孔灌注桩，而且桩径和桩长均在不断加大。长度超过50m，直径大于2m的超长大直径钻孔灌注桩已十分普遍。苏通大桥采用反循环钻成孔桩压力注浆桩，用131根，直径2.50-2.85m，桩长117m（2005年）。南京长江二桥采用反循环钻成孔灌注桩。共21根，直径3.0m，桩长83m（2001年）。上海长江隧桥B7标采用反循环钻成孔灌注桩，3.2-2.5m变径桩，桩长115m（2006年）。郑州黄河大桥采用旋挖钻斗钻成孔灌注桩，直径2.0m,桩长108m（2009年）。二、桩的尺寸向短、小方向发展基于老城区改造、老基础托换加固、建筑纠偏加固、建筑物增层以及补桩等需要，小桩及锚杆静压桩技术日趋成熟，应用广泛。小桩小桩又称微型桩或IM桩或树根桩，是法国索勒唐舍（SOLETANCHE)公司开发的一种灌注桩技术。小桩实质上是小直径压力注浆桩；桩径为70-250mm（国内多用250mm），长径大于30（国内桩长多用8-12m，长径比通常为50左右），采用钻孔（国内多用螺旋钻成孔）、强配筋（配筋率大于1%）和压力注浆（注浆压力为1-2.5mpa）工艺施工。小桩主要用于旧房改造、房屋增层、古建筑加固纠偏、防洪堤加固、建（构）筑物抗震加固、基坑开挖的护坡桩及水池底板抗浮等基础工程。锚杆（锚固筋）静压桩我国自行研制开发的锚杆静压桩是锚杆和静力压桩2项技术巧妙结合而形成的一种桩基施工新工艺，是一项地基加固处理新技术。加固机理类同于打入桩及大型静力压桩，受力直接、清晰，但施工工艺既不同于打入桩，也不同于大型静力压桩。锚杆静压桩的施工工艺是先在新建的建（构）筑物基础上预留压桩的桩位孔，并预埋好锚杆或在已建的建（构）筑物基础上开凿压桩孔和锚杆孔用粘结剂埋好锚杆，然后安装压桩架，用锚杆做媒介，把压桩架与建（构）筑物基础连为一体，并利用建（构）筑物自重做反力（必要时可加配重），用千斤顶将预制桩段逐段压入土中，当压桩力及压入深度达到设计要求后，将桩与基础浇筑在一起，桩即可受力，从到达到提高地基承载力和控制沉降的目的。业内人士均称其为锚杆静压桩，笔者认为称锚固筋静压桩为妥，因为从上述施工工艺看，连接件不是深基坑支护工程中所指的锚杆，仅仅是锚固筋。锚杆静压桩的断面尺寸为（200mmx200mm）-（300mmx300mm）；桩段长度取决于施工净空高度和机具情况，为1-3m，桩入土深度为3-30m。锚杆静压桩适用于老城区改造，旧基础托换加固，狭小空间场地施工，对新建工程可采用逆作法施工。微型桩（迷你桩）微型桩（迷你桩）是由一个内径不超过300mm的永久性的钢套管，一个或一组位于桩孔中心的起承重作用的钢筋及填充其间孔隙的水泥浆组成。桩体应以稍微小于套管的直径嵌入基岩。香港地区广泛应用的迷你桩多数为219mm直径的套管及190mm直径的嵌入体或273mm直径的套管及235mm直径的嵌入体组成。迷你桩因其对成桩设备及施工场地的要求低，而承载力较高，安全可靠，所以在香港得到了广泛的应用。其主要应用于隔音屏、行人天桥、运输带、小型别墅、小型商场等基础工程中，也可以当支护桩使用。迷你桩可在陡峭的山坡、狭窄的楼群之间、行人路、高速公路、闹市区、火车站台甚至建筑物内进行施工。小型的施工设备只需要2mX5m的地方已经足够。三、向攻克桩成孔难点方向发展随着高层建筑、大跨度桥梁的发展，嵌岩桩，特别是大直径嵌岩桩作为一种比较特殊的桩基类型，20世纪90年代在我国得到了广泛的应用。嵌岩桩具有承载力高、变形小、整体刚度大的特点，其沉降稳定时间短、沉降量小，抗震性能好，因此越来越受到工程界的重视。如何优质、高效、经济地施工这类桩孔则成为岩土钻掘工程界面临的首要技术难题。钻孔直径大，岩石强度高是其基本特征，由此带来以下技术困难：①单位体积岩石的破碎功随岩石强度的增加而增大，单次破碎岩石所需要的临界破碎力亦增大。②碎岩断面和碎岩量随桩孔直径增大而急剧增加。③桩孔排渣性能的优劣直接影响各种嵌岩钻进方法碎岩的有效性。我国大直径嵌岩钻进工法主要有：①回转式工法：牙轮/滚刀钻进法；钢粒环状钻进法；镶焊钎头的刮刀钻进法。②冲击式工法：纯冲击无循环钻进法：冲击反循环钻进法。③冲击回转式工法：气动/液动潜孔锤钻进法；可旋转式钢绳冲击钻头钻进法。除上述岩层钻进成孔法，国内不少单位研究开发出大三石层（大卵砾石层、大抛石层和大孤石层）钻进成孔法。在日本成立了由64家基础公司组成的岩层削孔技术协会，研究开发出20余种大直径岩层削孔工法，其中长螺旋钻进成孔法3种，回转钻进成孔法5种，冲击钻进成孔法7种以及全套管回转掘削孔法9种。四、向低公害工法桩方向发展筒式柴油锤打入式桩3大公害筒式柴油锤冲击式钢筋混凝土预制桩虽然具有桩身质量较可靠、施工速度快及承载力高等优点，但由于其施工时噪声高、振动大和油污飞溅（三者统称为一次公害）等缺点，在城区的住宅群及公共建筑群等场地施工中受到很大限制，为此静压式和变频变矩振动锤振入式钢筋混凝土预制桩施工技术在国内得到业主的青睐。静压桩最近二十多年来，静压桩在我国软土地区（温州、武汉及珠江三角洲等地区）得到广泛应用，静压桩基础不仅适用于多层和小高层建筑，还可用于20-35层高层建筑，压桩机的生产和使用跨进了一个新时代。我国研制开发的系列静力压桩机是新型的环保型建筑基础施工设备，具有无污染、无噪声、无振动、压桩速度快、成桩质量高等显著特点，技术水平国际领先。静压法有抱压式和顶压式2种形式，压桩力为800-12000KN。采用静压法施工的桩长已达70m以上。实践表明，用步履式全液压静力压桩机施工开口预应力管桩（PC桩）和预应力高强度管桩（PHC桩）是桩机和桩型的优化组合，也是具有中国特色的施工工法。旋挖钻斗钻成孔灌注桩泥浆护壁法钻、冲孔灌注桩在地下水位高的软土地区虽然被较广泛地采用，但由于泥浆的使用造成施工现场不文明及泥浆排除（称为二次公害）的困难，成为施工者头痛之事。因此，旋挖钻斗钻成孔灌注桩（即用旋挖钻机的钻斗钻头成孔而成的灌注桩），因其干取土作业加之所使用的稳定液可由专用的仓罐储存，现场较为文明，在日本建筑业界此类桩型的采用亦日趋增多。1998年8-12月，在北京某工地应用此桩型约为18000根，桩径有0.8m、1.0m和1.2m,孔深12-15m，桩端进入砂砾石层0.5m。近10年来，青藏铁路、北京鸟巢工程及首都机场3号航站楼等均大量采用旋挖钻斗钻成孔灌注桩。全套管钻孔灌注桩贝诺特（Benoto）灌注桩施工法为全套管施工法。该法利用摇动装置的摇动（或回转装置的回转）使钢套管与土层间的摩擦阻力大大减少，边摇动（或边回转）边压入，同时利用冲抓斗挖掘取土，直至将套管下到桩端持力层为止。挖掘完毕后立即进行挖掘深度的测定，并确认桩端持力层，然后清除虚土。成孔后将钢筋笼放入，接着将导管竖立在钻孔中心，最后灌注混凝土成桩。贝诺特法实质上是冲抓斗跟管钻进法。贝诺特灌注桩由于环保效果好（噪声低、振动小、无泥浆污染与排放）、施工现场文明，在海内外广泛采用。我国香港地区此类桩型的市场份额约占45%，昆明、温州及北京地区10余个工地已成功采用此类桩型。1999年上半年，北京某工地因杂填土层（含旧砖窑场地、块石及混凝土块等）过厚，深度8-23m，其他桩型无法施工，结果采用国产捷程牌摇动式全套管钻机施工，历时4个月，顺利地完成976根桩，桩径分别为0.8、1.0和1.2m，桩长为20-24m，穿越杂填土进入老土一定深度。从2001年起，在深圳、南京、杭州及天津等地近40个地铁车站中采用捷程牌全套管钻机施工咬合桩成功地取代地下连续墙，为业主节省大量造价。长螺旋钻孔压灌桩CFA工法桩可译为长螺旋钻孔压灌桩，在法、英、意、德、美等国比较流行。该钻机均由液压马达驱动，扭矩较大，采用混凝土泵车通过钻杆内腔直接灌注混凝土，在合适的地层和深度，施工效率一般为150-200m/d,目前最大的钻孔直径达1200mm，最大深度为30m左右。近二十年来北京、东北以及华北等地区都大力推广应用此工法，并有所创造和发展，形成4项发明和实用新型专利。五、向扩孔桩方向发展扩孔成型工艺有钻扩、爆扩、夯扩、振扩、锤扩、压扩、冲扩、注扩、挤扩和挖扩等十大类型。钻孔扩底桩北京地区普通直径钻孔扩底灌注桩（桩身直径0.3-0.4m，扩底直径0.8-1.2m）的静载试验结果表明，与相同桩身直径的直孔桩相比，前者极限荷载为后者的1.7-7.0倍，前者的单位桩体积的极限荷载为后者的1.4-3.0倍。大直径钻（挖）孔扩底桩具有承载力高、成孔后出土量少、承台面积小等显著优点，在国内外得到广泛运用。我国的钻孔扩底桩种类有20种以上，日本的大直径钻扩桩工法有将近40种。20世纪七八十年代日本大直径钻扩桩的特点：①桩身直径和扩底直径大（最大直径为4200m），桩长度大，单桩承载能力大，能适应高层建筑一柱一桩的要求。②扩底部置于细砂、中砂和砂砾层中，承载能力大，但扩底直径不能过大，扩底率较小，最大值为3.2。③大部分采用旋挖钻机和反循环方式扩孔钻进。④液压扩翼机构占大多数。⑤施工管理制度严密，管理系统先进。⑥工法和机种呈多样性。进入21世纪，上述前3个特点有所发展变化：①扩底最大直径为4700mm（Eagle工法）。②最大扩底率为4.94（Eagle工法）。③日本建筑中心在2007-2009年评定的13项扩底桩工法均采用旋挖钻扩孔钻进。桩端压力注浆桩桩端压力注浆桩是指钻孔、冲孔或挖孔灌注桩在成桩后，通常通过预埋在桩身的注浆管利用压力作用，将能固化的浆液（诸如纯水泥浆、水泥砂浆、加外加剂及掺合料的水泥浆、超细水泥浆、化学浆液等）经桩端的预留压力注浆装置（诸如预留压力注浆室、预留承压包、预留注浆空腔、预留注浆通道、预留的特殊注浆装置等）均匀地注入桩端地层。视浆液性状、土层特性和注浆参数等不同条件，压力浆液对桩端土层、中风化与强风化基岩、桩端虚土及桩端附近的桩周土层起到渗透、填充、置换、劈裂、压密及固结或多种形式的组合等不同作用，改变其物理力学性能及桩与岩、土之间的边界条件，清除虚土隐患，从而提高桩的承载力以及减少桩基的沉降量。桩端压力注浆桩的优点：①保留各种灌注桩的优点。②大幅度提高桩的承载力，技术经济效益显著。③采用桩端压力注浆工艺，可改变桩端虚土的组成结构，形成水泥土扩大头，可解决普通灌注桩端虚土这一技术难题，对确保桩基工程质量具有重要意义。④适用范围广。⑤施工方法灵活，注浆设备简单，便于普及。大量实测资料表明，与不注浆桩相比，桩端土层对后注浆桩承载力的提高值有着很大影响。桩端土层为粗粒土时极限承载力增幅在50%-260%之间，桩端土层为细粒土时极限承载力增幅在14%-138%之间。进入20世纪90年代后，桩的后注浆技术尤其是桩端压力注浆技术子啊国内土木、建筑工程中得到蓬勃发展。载体桩载体桩是指由载体和混凝土桩身构成的桩。它采用柱锤夯击成孔、反压护筒跟进成孔的方法，达到设计标高后，分批向护筒内投入碎石和混凝土等填