摘 要：介紹樁基礎(chǔ)的兩種分類方法，按樁土相互作用分類和按施工方法分類。并對兩種分類方法下的各種樁基礎(chǔ)進(jìn)行概況性的介紹，對各類樁的定義，特點(diǎn)，適用條件進(jìn)行了說明,對選取樁基礎(chǔ)進(jìn)行施工提供了一定的依據(jù)。

　　關(guān)鍵字：樁基礎(chǔ)分類;豎向受荷樁;沉樁;灌注樁

　　Abstract: This paper introduces two classification methods of the pile foundation; they are the pile and soil interaction and the construction method classification. We introduce simply a variety of pile foundation of two classification methods; illustrate their definitions, characteristics and applicable conditions, which can provide some certain basics for the selection of pile foundation.

　　Key words: pile foundation classification; vertical bearing pile; sinking pile; bored pile

　　中圖分類號：U445.55+1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2104(2012)

　　引 言

　　當(dāng)?shù)鼗鶞\層土質(zhì)不良，采用淺基礎(chǔ)無法滿足建筑物對地基的要求、變形和穩(wěn)定性方面的要求是，往往需要采用深基礎(chǔ)。

　　樁基礎(chǔ)是一種歷史悠久而應(yīng)用廣泛的深基礎(chǔ)形式。近年來，隨著工程建設(shè)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，樁的類型和成樁工藝、樁的承載力與樁體結(jié)構(gòu)完整性的檢測、樁基的設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法等各方面均有較大的發(fā)展和提高，使樁與樁基礎(chǔ)的應(yīng)用更為廣泛，更有生命力。它不僅可作為建筑物的基礎(chǔ)，而且還廣泛用于軟弱地基的加固和地下支擋結(jié)構(gòu)物。

　　1.樁基礎(chǔ)分類

　　1.1按樁土相互作用分類

　　建筑物荷載通過樁基礎(chǔ)傳遞給地基。垂直荷載一般由樁底土層抵抗力和樁側(cè)與土產(chǎn)生的摩阻力來支承。由于地基土的分層和其物理力學(xué)性質(zhì)不同，樁的尺寸和設(shè)置在土中方法的不同，都會影響樁的受力狀態(tài)。水平荷載一般由樁和樁側(cè)土水平抗力來支承，而樁承受水平荷載的能力與樁軸線方向及斜度有關(guān)，因此，根據(jù)樁土相互作用特點(diǎn)，基樁可分為：

　　1.1.1豎向受荷樁

　　1.1.1.1摩擦樁

　　樁穿過并支承在各種壓縮性土層中，在豎向荷載作用下，基樁所發(fā)揮的承載力以側(cè)摩阻力為主時(shí)，統(tǒng)稱為摩擦樁，如圖1a)所示。以下幾種情況均可視為摩擦樁。

　　①當(dāng)樁端無堅(jiān)實(shí)持力層且不擴(kuò)底時(shí);

　　②當(dāng)樁的長徑比很大，即使樁端置于堅(jiān)實(shí)持力層上，由于樁身直接壓縮量過大，傳遞到樁端的荷載較小時(shí);

　　③當(dāng)預(yù)制樁沉樁過程由于樁距小、樁數(shù)多、沉樁速度快，使已沉入樁上涌，樁端阻力明顯降低時(shí)。

　　1.1.1.2端承樁或柱樁

　　樁穿過較松軟土層，樁底支承在堅(jiān)實(shí)土層(砂、礫石、卵石、堅(jiān)硬老粘土等)或巖層中，且樁的長徑比不太大時(shí)，在豎向荷載作用下，基樁所發(fā)揮的承載力以樁底土層的抵抗力為主時(shí)，稱為端承樁或柱樁，如圖2b)所示。按照我國習(xí)慣，柱樁是專指樁底支承在基巖上的樁，此時(shí)因樁的沉降甚微，認(rèn)為樁側(cè)摩阻力可忽略不計(jì)，全部垂直荷載由樁底巖層抵抗力承受。

　　柱樁承載力較大，較安全可靠，基礎(chǔ)沉降也小，但如巖層埋置很深，就需采用摩擦樁。柱樁和摩擦樁由于它們在土中的工作條件不同，其與土的共同作用特點(diǎn)也就不同，因此在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)所采用的方法和有關(guān)參數(shù)也不一樣。

　　1.1.2橫向受荷樁

　　1.1.2.1主動樁

　　樁頂受橫向荷載作用，樁身軸線偏離初始位置，樁身所受土壓力因樁主動變位而產(chǎn)生。風(fēng)力、地震力、車輛制動力等作用下的建筑物樁基屬于主動樁。

　　1.1.2.2被動樁

　　沿樁身一定范圍內(nèi)承受側(cè)向壓力，樁身軸線被該土壓力作用而偏離初始位置。深基坑支擋樁、坡體抗滑樁、堤岸護(hù)樁等均屬于被動樁。

　　1.1.2.3豎直樁與斜樁

　　按樁軸方向可分為豎直樁、單向斜樁和多向斜樁等, 如圖2示。在樁基礎(chǔ)中是否需要設(shè)置斜樁，斜度如何確定，應(yīng)根據(jù)荷載的具體情況而定。一般結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)承受的水平力常較豎直力小得多，且現(xiàn)已廣泛采用的大直徑鉆、挖孔灌注樁具有一定的抗剪強(qiáng)度，因此，樁基礎(chǔ)常全部采用豎直樁。拱橋墩臺等結(jié)構(gòu)物樁基礎(chǔ)往往需設(shè)斜樁以承受上部結(jié)構(gòu)傳來的較大水平推力，減小樁身彎矩、剪力和整個(gè)基礎(chǔ)的側(cè)向位移。

　　斜樁的樁軸線與豎直線所成傾斜角的正切不宜小于1/8，否則斜樁施工斜度誤差將顯著地影響樁的受力情況。目前為了適應(yīng)拱臺推力，有些拱臺基礎(chǔ)已采用傾斜角大于45°的斜樁。

　　1.1.3樁墩

　　1.1.3.1定義及分類

　　樁墩是通過在地基中成孔后灌注混凝土形成的大口徑斷面柱形深基礎(chǔ)，即以單個(gè)樁墩代替群樁及承臺。

　　樁墩基礎(chǔ)底端可支承于基巖之上也可嵌入基巖或較堅(jiān)硬土層之中，分為端承樁墩和摩檫樁墩兩種。

　　1.1.3.2構(gòu)造及特點(diǎn)

　　樁墩一般為直柱形，在樁墩底土較堅(jiān)硬的情況下為使樁墩底承受較大的荷載，也可將樁墩底端尺寸擴(kuò)大而做成擴(kuò)底樁墩。樁墩斷面形狀常為圓形，其直徑不小于0.8m 。樁墩一般為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) ,當(dāng)樁墩受力很大時(shí)也可用鋼套筒或鋼核樁墩。

　　樁墩的受力分析與基樁相類似，但樁墩的斷面尺寸較大而且有較高的豎向承載力和可承受較大的水平荷載。對于擴(kuò)底樁墩還具有抵抗較大上拔力的能力。

　　1.1.3.3適用條件

　　對于上部結(jié)構(gòu)傳遞的荷載較大且要求基礎(chǔ)墩身面積較小時(shí)的情況，可考慮樁墩深基礎(chǔ)方案。樁墩的優(yōu)點(diǎn)在于墩身面積小、美觀、施工方便、經(jīng)濟(jì)，但外力太大時(shí)，縱向穩(wěn)定性較差，對地基要求也高，所以在選定方案時(shí)尤其受較大船撞力的河流中應(yīng)用此類型橋墩更應(yīng)注意。

　　1.2按施工方法分類

　　基樁的施工方法不同，不僅在于采用的機(jī)具設(shè)備和工藝過程的不同，而且將影響樁與樁周土接觸邊界處的狀態(tài)，也影響樁土間的共同作用性能。樁的施工方法種類較多，但基本形式為沉樁(預(yù)制樁)和灌注樁。

　　1.2.1沉樁(預(yù)制樁)

　　是按設(shè)計(jì)要求在地面良好條件下制作(長樁可在樁端設(shè)置鋼板、法蘭盤等接樁構(gòu)造，分節(jié)制作)，樁體質(zhì)量高，可大量工廠化生產(chǎn)，加速施工進(jìn)度。

　　1.2.1.1打入樁(錘擊樁)

　　打入樁是通過錘擊(或以高壓射水輔助)將各種預(yù)先制好的樁(主要是鋼筋混凝土實(shí)心樁或管樁，也有木樁或鋼樁)打入地基內(nèi)達(dá)到所需要的深度。這種施工方法適應(yīng)于樁徑較小(一般直徑在0.60m以下)，地基土質(zhì)為砂性土、塑性土、粉土、細(xì)砂以及松散的不含大卵石或漂石的碎卵石類土的情況。

　　1.2.1.2振動下沉樁

　　振動法沉樁是將大功率的振動打樁機(jī)安裝在樁頂(預(yù)制的鋼筋混凝土樁或鋼管樁)，利用振動力以減少土對樁的阻力，使樁沉入土中。它對于較大樁徑，土的抗剪強(qiáng)度受振動時(shí)有較大降低的砂土等地基效果更為明顯。《公橋基規(guī)》將打入樁及振動下沉樁均稱為沉樁。

　　1.2.1.3靜力壓樁

　　在軟塑粘性土中也可以用重力將樁壓入土中稱為靜力壓樁。這種壓樁施工方法免除了錘擊的振動影響，是在軟土地區(qū)，特別是在不允許有強(qiáng)烈振動的條件下樁基礎(chǔ)的一種有效施工方法。

　　預(yù)制樁有如下特點(diǎn)：

　　①不易穿透較厚的砂土等硬夾層(除非采用預(yù)鉆孔、射水等輔助沉樁措施)，只能進(jìn)入砂、礫、硬粘土、強(qiáng)風(fēng)化巖層等堅(jiān)實(shí)持力層不大的深度。

　　②沉樁方法一般采用錘擊，由此產(chǎn)生的振動、噪聲污染必須加以考慮。

　　③沉樁過程產(chǎn)生擠土效應(yīng)，特別是在飽和軟粘土地區(qū)沉樁可能導(dǎo)致周圍建筑物、道路、管線等的損失。

　　④一般說來預(yù)制樁的施工質(zhì)量較穩(wěn)定。

　　⑤預(yù)制樁打入松散的粉土、砂礫層中，由于樁周和樁端土受到擠密，使樁側(cè)表面法向應(yīng)力提高，樁側(cè)摩阻力和樁端阻力也相應(yīng)提高。

　　⑥由于樁的貫入能力受多種因素制約，因而常常出現(xiàn)因樁打不到設(shè)計(jì)標(biāo)高而截樁，造成浪費(fèi)。

　　⑦預(yù)制樁由于承受運(yùn)輸、起吊、打擊應(yīng)力，需要配置較多鋼筋，混凝土標(biāo)號也要相應(yīng)提高，因此其造價(jià)往往高于灌注樁。

　　1.2.2灌注樁

　　灌注樁是在現(xiàn)場地基中鉆挖樁孔，然后在孔內(nèi)放入鋼筋骨架，再灌注樁身混凝土而成的樁。灌注樁在成孔過程中需采取相應(yīng)的措施和方法來保證孔壁穩(wěn)定和提高樁體質(zhì)量。針對不同類型的地基土可選擇適當(dāng)?shù)你@具設(shè)備和施工方法。

　　1.2.2.1鉆、挖孔灌注樁

　　①鉆孔灌注樁定義

　　鉆孔灌注樁系指用鉆(沖)孔機(jī)具在土中鉆進(jìn)，邊破碎土體邊出土渣而成孔，然后在孔內(nèi)放入鋼筋骨架，灌注混凝土而形成的樁。為了順利成孔、成樁，需采用包括制備有一定要求的泥漿護(hù)壁、提高孔內(nèi)泥漿水位、灌注水下混凝土等相應(yīng)的施工工藝和方法。

　　②特點(diǎn)及適用條件

　　鉆孔灌注樁的特點(diǎn)是施工設(shè)備簡單、操作方便，適應(yīng)于各種砂性土、粘性土，也適應(yīng)于碎、卵石類土層和巖層。但對淤泥及可能發(fā)生流沙或承壓水的地基，施工較困難，施工前應(yīng)做試樁以取得經(jīng)驗(yàn)。我國已施工的鉆孔灌注樁的最大入土深度已達(dá)百余米。

　　③挖孔灌注樁定義

　　依靠人工(用部分機(jī)械配合)在地基中挖出樁孔，然后與鉆孔樁一樣灌注混凝土而成的樁稱為挖孔灌注樁。

　　④挖孔灌注樁特點(diǎn)及適用條件

　　挖孔灌注樁適用于無水或少水的較密實(shí)的各類土層中，或缺乏鉆孔設(shè)備，或不用鉆機(jī)以節(jié)省造價(jià)。樁的直徑(或邊長)不宜小于1.4m，孔深一般不宜超過20m。對可能發(fā)生流沙或含較厚的軟粘土層地基施工較困難(需要加強(qiáng)孔壁支撐);在地形狹窄、山坡陡峻處可以代替鉆孔樁或較深的剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)。

　　挖孔樁的優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)施工工藝和設(shè)備比較簡單只有護(hù)筒、套筒或簡單模板，簡單起吊設(shè)備如絞車，必要時(shí)設(shè)潛水泵等備用，自上而下，人工或機(jī)械開挖。

　　(2)質(zhì)量好不卡鉆，不斷樁，不塌孔，絕大多數(shù)情況下無須澆注水下混凝土，樁底無沉淀浮泥;能直接檢驗(yàn)孔壁和孔底土質(zhì)，所以能保證樁的質(zhì)量。易于擴(kuò)大樁尖，提高樁的承載力。

　　(3)速度快由于護(hù)筒內(nèi)挖土方量甚小，進(jìn)尺比鉆孔為快，而且無須重大設(shè)備如鉆機(jī)等，容易多孔平行施工，加快全橋進(jìn)度。

　　(4)成本低 比灌鉆孔可降低30%～40%。

　　1.2.3沉管灌注樁

　　1.2.3.1定義

　　沉管灌注樁系指采用錘擊或振動的方法把帶有鋼筋混凝土樁尖或帶有活瓣式樁尖(沉樁時(shí)樁尖閉合，拔管時(shí)活瓣張開)的鋼套管沉入土層中成孔，然后在套管內(nèi)放置鋼筋籠，并邊灌混凝土邊拔套管而形成的灌注樁。也可將鋼套管打入土中擠土成孔后向套管中灌注混凝土并拔出套管成樁。

　　1.2.3.2特點(diǎn)及適用條件

　　由于采用了套管，可以避免鉆孔灌注樁施工中可能產(chǎn)生的流砂、坍孔的危害和由泥漿護(hù)壁所帶來的排渣等弊病。但樁的直徑較小，常用的尺寸在0.6m以下，樁長常在20m以內(nèi)。它適用于粘性土、砂性土地基。在軟粘土中由于沉管的擠壓作用對鄰樁有擠壓影響，且擠壓時(shí)產(chǎn)生的孔隙水壓力易使拔管時(shí)出現(xiàn)混凝土樁縮頸現(xiàn)象。

　　各類灌注樁有如下共同優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)施工過程無大的噪聲和振動(沉管灌注樁除外)。

　　(2)可根據(jù)土層分布情況任意變化樁長;根據(jù)同一建筑物的荷載分布與土層情況可采用不同樁徑;對于承受側(cè)向荷載的樁，可設(shè)計(jì)成有利于提高橫向承載力的異形樁，還可設(shè)計(jì)成變截面樁，即在受彎矩較大的上部采用較大的斷面。

　　(3)可穿過各種軟、硬夾層，將樁端置于堅(jiān)實(shí)土層和嵌入基巖，還可擴(kuò)大樁底以充分發(fā)揮樁身強(qiáng)度和持力層的承載力。

　　(4)樁身鋼筋可根據(jù)荷載與性質(zhì)及荷載沿深度的傳遞特征，以及土層的變化配置。無需象預(yù)制樁那樣配置起吊、運(yùn)輸、打擊應(yīng)力筋。其配筋率遠(yuǎn)低于預(yù)制樁，造價(jià)約為預(yù)制樁的40~70%。

　　1.2.4夯孔樁

　　夯擴(kuò)樁是就地澆制樁中的一種，是為了尋求提高就地澆制樁的單樁承載力，發(fā)展了使樁身或樁尖擴(kuò)大，以增加樁尖阻力和樁側(cè)摩擦力的方法。

　　第一類是建新樁，它與一般的沖孔灌注樁不同，將打樁錘放入套管內(nèi)，擊實(shí)套管底部的石塞，通過石塞與套管的摩擦力帶動套管，將石塞夯出套管外，在樁管內(nèi)澆入干硬性混凝土，繼續(xù)錘擊形成擴(kuò)大樁頭，安放鋼筋籠后再澆入塌落度較大的混凝土，拔除套管并用附著式振搗器，使樁身砼密實(shí)。

　　第二類是端夯擴(kuò)灌注樁，端夯擴(kuò)灌注樁以樁端擴(kuò)大頭承載為主，樁身側(cè)磨阻力為輔，是以沖擊震動夯擴(kuò)灌注樁及暴擴(kuò)樁的樁型為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一種新型樁基。其工藝特點(diǎn)是：在用沖擊震動錘法澆好樁尖部分混凝土后，用一根內(nèi)夯管將柴油錘的錘擊力，直接傳給樁端現(xiàn)澆砼，在內(nèi)夯管的作用下，夯擴(kuò)擠密樁尖混凝土，使之夯之鋼管下形成平底大頭樁。既增加樁端截面積，又改善地基土密度。

　　1.2.4.1管柱基礎(chǔ)

　　①定義

　　它是將預(yù)制的大直徑(直徑1~5m左右)鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土或鋼管柱(實(shí)質(zhì)上是一種巨型的管樁，每節(jié)長度根據(jù)施工條件決定，一般采用4m、8m或10m，接頭用法蘭盤和螺栓聯(lián)接)，用大型的振動沉樁錘沿導(dǎo)向結(jié)構(gòu)將其振動下沉到基巖(一般以高壓射水和吸泥機(jī)配合幫助下沉)，然后在管柱內(nèi)鉆巖成孔，下放鋼筋籠骨架，灌注混凝土，將管柱與巖盤牢固連接。

　　②特點(diǎn)及適用條件

　　管柱基礎(chǔ)可以在深水及各種覆蓋層條件下進(jìn)行，沒有水下作業(yè)和不受季節(jié)限制，但施工需要有振動沉樁錘、鑿巖機(jī)、起重設(shè)備等大型機(jī)具，動力要求也高，所以在一般公路橋梁中很少采用。

　　1.2.4.2鉆埋空心樁

　　①定義

　　將預(yù)制樁殼預(yù)拼連接后，吊放沉入已成的樁孔內(nèi)，然后進(jìn)行樁側(cè)填石壓漿和樁底填石壓漿而形成的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心樁叫鉆埋空心樁。

　　②適用條件

　　它適用于大跨徑橋梁大直徑(

)樁基礎(chǔ)，通常與空心墩相配合，形成無承臺大直徑空心樁墩。

 

　　鉆埋空心樁具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)直徑可大達(dá)4～5m而無需振動下沉管柱那樣繁重的設(shè)備和施工的困難。

　　(2)水下混凝土的用量可減少40%，同時(shí)又可以減輕自重。

　　(3)通過樁周和樁底二次壓注水泥漿來加固地基，使它與鉆孔樁相比承載力可提高30%～40%。

　　(4)工程一開工后便可開始預(yù)制空心樁節(jié)，增加工程作業(yè)面，實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)工程部分工廠化，不但保證質(zhì)量，還加快了工程進(jìn)度。

　　(5)一般碎石壓漿易于確保質(zhì)量，不會有斷樁的情況發(fā)生，即使個(gè)別樁節(jié)有缺陷，還可以在樁中空心部分重新處理，省去了水下灌注樁必不可少的“質(zhì)檢”環(huán)節(jié)。

　　(6)由于質(zhì)量得到保證，在設(shè)計(jì)中就可以放心地采用大直徑空心樁結(jié)構(gòu)，取消承臺，省去小直徑群樁基礎(chǔ)所需要的昂貴的圍堰，達(dá)到較大幅度地降低工程造價(jià)的目的。

　　結(jié)論

　　1. 組織樁基礎(chǔ)施工時(shí)，應(yīng)提前踏勘，根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件、施工環(huán)境、工程對象選擇合理的樁基礎(chǔ)施工工法，以達(dá)到既滿足工程的需要，又吻合現(xiàn)場實(shí)際，還經(jīng)濟(jì)合理。

　　2.針對不同的地質(zhì)情況各施工工法施工過程中遇到的病害要作記錄，綜合分析后普遍性問題需歸納整理，以為下次施工提供寶貴的第一手資料，指導(dǎo)以后的施工。

　　3.各類施工工法的優(yōu)缺點(diǎn)要認(rèn)真對比，綜合選擇合理的施工工法，針對選擇的施工工法的重點(diǎn)病害要制定專項(xiàng)作業(yè)指導(dǎo)書提前規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。

　　4. 對樁基礎(chǔ)施工過程中的每一環(huán)節(jié)都必須嚴(yán)格要求，以避免施工中出現(xiàn)問題，從而保證施工質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，同時(shí)要在施工的過程不斷摸索改進(jìn)，改進(jìn)施工工藝，縮短中間程序，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際不斷調(diào)整現(xiàn)場數(shù)據(jù)，以便達(dá)到符合現(xiàn)場實(shí)際，提高工作效益的目的。

　　參 考 文 獻(xiàn)

　　[1]王曉謀,基礎(chǔ)工程.[M].北京:人民交通出版社,2003.

　　[2]高大釗.樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法和施工技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.