桩基础新型施工工艺和未来展望.doc

桩基础新型施工工艺及未来展望 姓 名：戴千盛学 号：1350939 任课教师：张陈蓉 联系方式：17191769775 二一七年一月摘要：随着我国科学，社会经济的快速发展，高层建筑，高层建筑和大型水力设施，大中型桥梁建筑设施不断涌现，桩基础的应用越来越广泛 。近年来已有许多新的桩基施工技术，例如，承载桩，钻孔桩，冲击钻孔桩，人工钻孔桩等。 在未来的发展中将弥补他们的缺点，以加强他们的优势，在研究新建筑技术的同时也可能是新发展方向。关键词：桩基础 钻孔桩 新技术 混凝土1引言桩基础是一种古老的基础类型。桩技术已经经历了数千年的发展。桩材料和桩型，或桩施工机械和施工方法都有了巨大的发展，已经形成了现代化的基础设施工程系统。在某些情况下，使用桩基可以大大减少施工现场的工作量和材料消耗。在20世纪70年代，中国发生了几次大地震。例如，唐山地震就是之一，在那里使用桩基建筑一般只遭受轻微损伤。这说明桩基在地震力作用下变形小，稳定性好，是解决地震基础较弱，地震液化地震地震问题的有效措施。目前，有多种桩基础施工技术和新型施工技术。本文主要介绍了桩基础的新建施工技术，探讨了桩基础未来发展方向。2 桩基础施工新技术2.1 静力压桩2.1.1静力压桩的含义和适用范围用静力压桩机或锚杆将预制钢筋混凝土桩分节压入地基土中的一种沉桩施工工艺。静力压桩包括锚杆静压桩及其他各种非冲击力沉桩。适用范围静力压桩适用于软土、填土及一般粘性土层中应用，特别适合于居民稠密及危房附近环境要求严格的地区沉桩，但不宜用于地下有较多孤石、障碍物或有厚度大于2m的中密以上砂夹层的情况，以及单桩承载力超过1600kN的情况。静力压桩的主要优点是不污染环境、对桩身无 冲击力以及能在沉桩时显示压桩力等，因此，静力压桩使桩基础在受力特征上明朗化，从根本上保证施 工质量和建筑物的安全。随着大吨位静力压桩机的出现，静力压桩已适用于几乎所有 的需要采用桩基础的地基，包括含有硬夹层的地基。 静力压桩施工面临的主要问题是：施工前根据设 备情况判断静压桩的沉桩可能性；施工中解决压不下的问题；最终压桩力的确定及提高桩基承载 力的措施；节约材料和方便施工的方法。沉桩可能性预测静压桩的沉桩可能性预测，实际上就是预估（最大的）沉桩阻力，或称为压桩力。 实践证明，双桥静力触探资料能用于确定桩的承载力。因为静力触探与静力压桩贯入过程的相似性，用静力触探来模拟桩的压入，求得压桩力，似乎比求承载力更为直接。但如果不作分析地直接用静力触探资料计算沉桩阻力，结果并不能令人满意。2.1.3主要机具（1）全液压静力压桩机。（2）其他机具：吊车、经纬仪、水准仪、钢卷尺、电焊机。2.1.4工艺流程静力压桩工艺流程见下图。预制桩检验测量放线 桩机就位起吊预制桩稳 桩试 桩压 桩送 桩转移桩机检查验收接 桩2.1.5质量控制点（1）混凝土预制桩的混凝土强度达到强度设计值的70%方可起吊，达到强度设计值的100%才能运输和压桩施工。（2）桩机就位时，应对准桩位，将静压桩机调至水平、稳定，确保在施工中不发生倾斜和移动。（3）施工中应密切关注压桩的压力变化，压桩时压力不得超过桩身强度。（4）桩顶标高允许偏差为+50mm。（5）对于引孔沉桩，引孔孔径约比桩径小50100mm，且应随钻随压桩。2.1.6静压桩的复压静压桩的复压是指在沉桩达到预定的压桩力后松开夹持，然后重新加力再压的操作。可以复压一 次或若干次，并可在预定的压桩力作用下稳压一段 时间。复压是静压桩特有的技术，也是静压桩的优 势之一。静压桩施工时，一般都是用最终压桩力连续复压，经过复压的桩在静载试验时沉降显著减小、承载力增大。为充分挖掘静压桩的承载潜力，使设计施工更经济合理，可采取如下措施：在软硬互层的地基上，要同时考虑桩的穿透能力（沉桩能力）和桩端软弱下卧层之上的硬土持力层厚度，一般较难确定桩端持力层，这时候可以取足够长的桩试压，记录各深度的压桩力，根据试压结果确定经济桩长，指导设计施工。在坚硬桩端持力层上的桩，因桩身混凝土强度高，对承载力起控制作用的是土的支承力，故在桩身不被破坏的前提下，应竭尽压桩机设备的能力压桩，以期获得较大的承载力。这样做，桩长增加并不多，而承载力提高却很多，经济性较佳。 根据静压桩施工时显示出来的压桩力确定桩的 承载力是工程界最为关心的问题。解决这一问题的 关键是研究静压桩承载力的时效性。这个时效性和 土质类型有关，与施工结束时的压桩力相比，软土地 基上桩的承载力提高幅度较大，其他地基上较小。但无论在何种地基上，经过复压的桩的极限承载力都不会低于施工时的最终压桩力，由此可以估算桩的承载力下限值。预留锚固筋的长度及按标高控制沉桩一般的钢筋混凝土预制桩，在沉桩结束后，需要 再破桩头，凿去混凝土，留出桩伸入承台的锚固筋长 度。由于桩头通常有钢筋网片（为防止沉桩时的桩头破坏），使得破桩头的工作非常费力。2.2泥浆护壁钻孔灌注桩随着我国高层和超高层建筑的发展，长大直径的泥浆护壁钻孔灌注桩被普遍采用，但是如何更大限度地节约桩基成本、缩短施工工期、有效地增强质量稳定性和提高单桩承载力是建筑业探索的新问题。后压浆技术是一种提高钻孔桩单桩承载力、降低建筑物沉降量、节约工程成本的先进施工技术。下面就其加固机理、施工工艺流程、施工要点做一简单介绍。2.2.1 泥浆护壁钻孔灌注桩的含义 （1）灌注桩：先用机械或人工成孔，然后再下钢筋笼、灌注混凝土的基桩。（2）泥浆护壁：用机械进行灌注桩成孔时，为防止塌孔，在孔内用相对密度大于1的泥浆进行护壁的一种成孔施工工艺。2.2.2 适用范围泥浆护壁钻孔灌注桩按成孔工艺和成孔机械的不同，可分为如下几种，其适用范围如下：（1）冲击成孔灌注桩：适用于黄土、粘性土或粉质粘土和人工杂填土层中应用，特别适合于有孤石的砂砾石层、漂石层、坚硬土层、岩层中使用，对流砂层亦可克服，但对淤泥及淤泥质土，则应慎重使用。（2）冲抓成孔灌注桩：适用于一般较松软粘土、粉质粘土、砂土、砂砾层以及软质岩层应用，孔深在20m内。（3）回转钻成孔灌注桩：适用于地下水位较高的软、硬土层，如淤泥、粘性土、砂土、软质岩层。（4）旋挖钻成孔灌注桩：适用于一般粘性土、砂土、砂砾层以及中等密实度的卵石地层应用，孔深在80m内。（5）潜水钻成孔灌注桩：适用于地下水位较高的软、硬土层，如淤泥、淤泥质土、粘土、粉质粘土、砂土、砂夹卵石及风化页岩层中使用，不得用于漂石。2.2.3主要机具成孔机械根据土质情况进行选用，常用的成孔钻机有冲击钻机、冲抓钻机、回转钻机、旋挖钻机、潜水钻机等。2.2.4工艺流程泥浆护壁钻孔灌注桩工艺流程见下图。2.2.5 质量控制点（1）控制桩位偏差和垂直度。（2）杜绝采取加深钻孔深度的方法代替清孔。（3）钢筋笼要对中。（4）首浇砼量的问题。首浇砼埋管深度不得小于1.01.2m。（5）埋管深度不管灌注如何顺利，最好不超过6m，最多放宽至8m。（6）砼灌注标高控制到设计标高0.5m以上。2.2.6影响钻孔桩单桩承载力的主要因素（1）孔壁完整性差。（2）孔壁泥皮阻碍桩身混凝土与桩周土体的粘结，起到润滑作用，降低了桩侧摩阻力。（3）施工中无论怎样二次清孔，孔底残碴仍是不可避免的。孔底残碴是影响单桩承载力和建筑物沉降的最重要的因素之一。（4）混凝土初灌时，由于导管细而长、落差大，混凝土出现离析现象在桩底部形成“干碴石”、“虚尖”，影响桩底混凝土强度。（5）由于桩身混凝土的固结发生体积收缩，使桩身混凝土与孔壁间发生间隙，减少了桩侧摩阻力。2.3人工成孔灌注桩2.3.1人工成孔灌注桩的含义 人工成孔灌注桩，又称人工挖孔灌注桩，即是采用人工挖土成孔、灌注混凝土成桩的一种基桩。2.3.2适用范围人工成孔灌注桩适用于桩直径800mm以上，无地下水或地下水较少的粘土、粉质粘土，含少量的砂、砂卵石、姜结石的粘土层采用，特别适于黄土地层中使用，深度一般20m左右。可用于高层建筑、公用建筑、水工结构（如泵站、桥墩作支承、抗滑、挡土、锚拉桩之用。）对有流砂、地下水位较高、涌水量大的冲积地层及近代沉积的含水量高的淤泥、淤泥质土层不宜使用。2.3.3主要机具一般需备有三木搭、卷扬机组或电动葫芦、手推车或翻斗车、镐、锹、手铲、钢钎、线坠、定滑轮组、导向滑轮组、混凝土搅拌机、吊桶、溜槽、导管、振捣棒、插钎、粗麻绳、钢丝绳、安全活动盖板、防水照明灯（低压36V、100W）、电焊机、通风及供氧设备、扬程水泵、木辘轳、活动爬梯、安全帽、安全带等。2.3.4工艺流程人工成孔灌注桩一般按以下工艺流程进行。放线定桩位及高程开挖第一节桩孔土方支护壁模板放附加钢筋浇筑第一节护壁混凝土检查桩位（中心）轴线加设垂直运输架安装电动葫芦（卷扬机或木辘轳）安装吊桶、照明、活动盖板、水泵、通风机等开挖吊运第二节桩孔土方（修边）先拆第一节、支第二节护壁模板（放附加钢筋）浇筑第二节护壁混凝土检查桩（中心）轴线逐层往下循环作业开挖扩底部分检查验收吊放钢筋笼放混凝土串筒（导管）浇筑桩身混凝土（随浇随振）插桩顶钢筋。质量控制要点Y设置支架、潜水泵、鼓风机、照明等设备第二节桩孔开挖及排水不合格合格N施工准备放线定桩位、放桩挖孔线在护壁上二次投测标高及桩位中心线绑扎护壁钢筋、支模浇筑第一节护壁混凝土第一节桩孔开挖及排水绑扎护壁钢筋、拆上节模板、支第二节模板、浇灌第二节护壁检查验收桩孔直径、深度、扩底尺寸、持力层等隐蔽项目检查持力层后扩底循环作业直至达到设计深度放混凝土溜槽（导管）吊放钢筋笼就位清理虚土、排除孔内积水清理桩孔四壁、校正桩孔垂直度和直径场地平整扩大头处理浇灌桩身混凝土质量验收钢筋笼制作混凝土搅拌、运输2.3.5 质量控制点1、人工挖孔桩的孔径（不含护壁）不得小于0.8m，且不宜大于2.5m；孔深不宜大于30m。当桩净距小于2.5m时，应采用间隔开挖。相邻排桩跳挖的最小施工净距不得小于4.5m。2、开孔前，桩位应准确定位放样，在桩位外设置定位基准桩，安装护壁模板必须用桩中心点校正模板位置，并应由专人负责。3、严格控制桩孔垂直度、中心位置，每节桩孔护壁做好后，必须将桩位轴线和标高测设在护壁上口然后用十字线对中，吊线锤向孔底投设，以半径尺杆检查孔壁垂直平整度，孔深以基准点为依据逐根引测，使孔壁圆弧保持上下顺直。4、护壁的厚度、拉接钢筋、配筋、混凝土强度等级均应符合设计要求；一般护壁的厚度不应小于100mm，混凝土强度等级不应低于桩身混凝土强度等级，并应振捣密实；护壁应配置直径不小于8mm的构造钢筋，竖向筋应上下搭接或拉接。5、当土质较差时，为防止塌孔，开挖前应掌握现场土质错开桩位开挖，缩短每节高度随时观察土体松动情况，必要时可在坍孔处用砌砖，钢板桩、木板桩封堵；操作进程要紧凑，不留间隔空隙。6、桩终孔要保证设计桩长、入岩深度及扩大头尺寸，桩孔挖至设计深度后，必须检查土质情况，桩底必须支承在设计规定的持力层上。7、在放钢筋笼前后均应认真检查孔底，清除虚土杂物，必要时用水泥砂浆或混凝土封底。8、开挖过程中孔底要挖集水坑，及时下泵抽水。如有少量积水，浇筑混凝土时可对桩端及时采用低水混凝土封底；当渗水量过大时，应采取场地截水、降水或水下灌注混凝土等有效措施，严禁在桩孔中边抽水边开挖边灌注。9、在浇筑混凝土前一定要做好操作技术交底，坚持分层浇筑、分层振捣、连续作业。10、钢筋笼应在专用平台上加工，主筋与箍筋点焊牢固，支撑加固措施要可靠，吊运要竖直，使其平稳地放入桩孔中，保持骨架完好。钢筋骨架在存放、起吊过程中应采取措施防止变形；在安放入孔时，位置要居中；安放至设计标高后，应采取措施固定，确保混凝土浇灌过程中不移动。11、人工挖孔桩桩顶标高至少要比设计标高高出0.5m。直径大于1m或单桩混凝土量超过25m3的桩，每根桩桩身混凝土应留有1组试件；直径不大于1m的桩或单桩混凝土量不超过25m3的桩，每个灌注台班不得少于1组试件；每组试件应留3件。2.4螺旋钻成孔灌注桩2.4.1螺旋钻成孔灌注桩的含义 （1）干作业成孔灌注桩：是指不用泥浆或套管护壁的情况下用人工或钻机成孔，下钢筋笼、浇灌混凝土的基桩。（2）螺旋钻成孔灌注桩：是干作业成孔灌注桩的一种，是利用电动机带动带有螺旋叶片的钻杆转动，使钻头螺旋叶片旋转削土，土块随螺旋叶片上升排出孔口，至设计深度后，进行孔底清理，然后下钢筋笼、浇灌混凝土成桩。2.4.2 适用范围螺旋钻成孔灌注桩适用于地下水位以上的一般粘性土、粉土、黄土，以及密实的粘性土、砂土层中使用。2.4.3 主要机具（1）螺旋钻孔机。（2）装卸、运土或运送混凝土的机动小翻斗车或手推车。（3）长、短棒式振捣器。部分加长软轴、混凝土搅拌机、平尖头铁锹、胶皮管等。串筒（或导管）、盖板、测绳、手把灯、低压变压器及线坠等。2.4.3工艺流程螺旋钻成孔灌注桩工艺流程如下。钻孔机就位钻孔检查质量孔底清理孔口盖板移钻孔机移盖板、测孔深和垂直度放钢筋笼放混凝土串筒浇筑混凝土（随浇随振）插桩顶钢筋。1钻孔机就位钻孔机就位时，必须保持平稳，不发生倾斜、位移，为准确控制钻孔深度，要在机架上或机管上作出控制的标尺，以便在施工中进行观测、记录。2钻孔调直机架挺杆，对好桩位(用对位圈)，开动机器钻进、出土，达到控制深度后停钻、提钻。3检查成孔质量1、钻深测定：用测深绳(锤)或手提灯测量孔深及虚土厚度。虚土厚度等于钻孔深的差值，虚土厚度不超过1Ocm。3.2、孔径控制：钻进遇有含石块较多的土层，或含水量较大的软塑粘土层时，必须防止钻杆晃动引起孔径扩大，致使孔壁附着扰动土和孔底增加回落土。4孔底土清理钻到预定的深度后，必须在孔底处进行空转清土，然后停止转动；提钻杆，不得曲转钻杆。孔底的虚土厚度超过质量标准时，要分析原因，采取措施进行处理。进钻过程中散落在地面上的土，必须随时清除运走。5移动钻机到下一桩位经过成孔检查后，要填好桩孔施工记录。然后盖好孔口盖板，并要防止在盖板上行车或走人。最后再移走钻机到下一桩位。6浇筑混凝土6.1、移走钻孔盖板，再次复查孔、孔径、孔壁、垂直度及孔底虚土厚度。有不符合质量标准要求时，要处理合格后，再进行下道工序。6.2、吊放钢筋笼：钢筋笼放人前要先绑好砂浆垫块(或塑料卡)；吊放钢筋笼时，要对准孔位，吊直扶稳，缓慢下沉，避免碰撞孔壁。钢筋笼放到设计位置时，要立即固定。遇有两段钢筋笼连接时，要采取焊接，以确保钢筋的位置正确，保护层厚度符合要求。6.3、放溜筒浇筑混凝土：在放溜筒前要再次检查和测量钻孔内虚土厚度。浇筑混凝土时要连续进行，分层振捣密实，分层高度以捣固的工具而定。一般不大于1.5m。6.4、混凝土浇筑到桩顶时，要适当超过桩顶设计标高，以保证在凿除浮浆后，桩顶标高符合设计要求。6.5、撤溜筒和桩顶插钢筋：混凝土浇到距桩顶1.5m时，可拔出溜筒，直接浇灌混凝土。桩顶上的钢筋插铁一定要保持垂直插人有足够的保护层和锚固长度，防止插偏和插斜。6.6、混凝土的坍落度一般为810cm；为保证其和易性及坍落度，要注意调整砂率和掺人减水剂、粉煤灰等。6.7、同一配合比的试块，每班不得少于一组。2.4.4质量控制点（1）钻孔完毕应及时盖好孔口，防止落入杂物，以避免人为增加孔底虚渣土。（2）防止塌孔、缩孔。（3）严格按操作工艺边浇筑混凝土边振捣的规定执行。（4）防止钢筋笼变形。（5）砼灌注标高控制到设计标高0.5m以上。2.5预应力管桩2.5.1预应力管桩的含义 预应力混凝土管桩是采用离心脱水密实成型工艺原理，先张法施加预应力，达到规定的强度后放张预应力筋，再进行压蒸养护（或浸水养护）成型的一种预制混凝土桩。2.5.2适用范围预应力管桩适用于一般粘性土及填土、淤泥和淤泥质土、粉土、非自重湿陷性黄土等土层中使用。2.5.3主要机具（1）打桩机a. 一般为三点支撑式履带打桩机或步履式打桩机。b. 打桩机的桩架必须具有足够的承载力、刚度和稳定性。（2）桩锤。a. 桩锤分为落锤、气动锤、柴油锤、液压锤等类型。b. 目前我国各地施打预应力管桩以筒式柴油锤为主。（3）桩帽a. 桩帽宜做成圆筒型，套桩头用的筒体深度宜为3540cm。b. 内径应比管桩外径大23cm，并设有导向脚与桩架导轨相连，保证与柴油锤的中心线重合。c. 桩帽应设有桩垫层和锤垫层两部分，桩帽应有足够的强度、刚度和耐打性。（4）送桩器a. 送桩器宜做成圆筒形，并有足够的强度、刚则度和耐打性。b. 送桩器长度宜做成送桩深度的1.5倍。c. 送桩器应与管桩匹配，一般采用套筒式送桩器，内径应比管桩外径大2030mm。（5）履带式或轮胎式起重机，起重吨位为15t。（6）电焊机，管桩切割器、经纬仪、水准仪等施工机具和仪器。2.5.4工艺流程预应力管桩施工工艺流程见下图。 第n节桩起吊，对桩调直测量定位桩机就位第一节桩就位，对中调直接桩接桩移至下一桩位中间检查验收打桩至设计持力层和贯入度送桩2.5.5质量控制点要求符合建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202-2002的规定（1）根据实际工程的需要选择管桩类型，保证预应力管桩强度达到设计强度的100%后才开始打桩。（2）对照地质资料及按设计、规范要求合理选用施工机具，采用“重锤低击”的原则选用桩锤并控制打桩总锤击数，避免桩身混凝土产生疲劳破坏，桩身断裂。（3）根据施工的管桩尺寸按要求制作桩帽及送桩器。（4）管桩在运输、吊桩及堆放过程中应正确叠放，轻起轻吊，避免使用前桩身就已经断裂，桩顶破碎。（5）施工管桩时要保证桩体的垂直度，避免桩身倾斜。 2.5.6 成品保护2.5.6.1、钢筋笼在制作、运输和安装过程中，要采取措施防止变形。吊入钻孔时，要有保护垫块、或垫管和垫板。2.5.6.2、钢筋笼在吊放入孔时，不得碰撞孔壁。灌注混凝土时，要采取措施固定其位置。2.5.6.3、灌注桩施工完毕进行基础开挖时，要制定合理的施工顺序和技术措施，防止桩的位移和倾斜。并检查每根桩的纵横水平偏差。2.5.6.4、成孔内放人钢筋笼后，要在4h内浇筑混凝土。在浇筑过程中，要有不使钢筋笼上浮和防止泥浆污染的措施。2.5.6.5、安装钻孔机、运输钢筋笼以及浇筑混凝土时，均要注意保护好现场的轴线桩、高程桩。2.5.6.6、桩头外留的主筋插铁要妥善保护，不得任意弯折或压断。2.5.6.7、桩头混凝土强度，在没有达到5Mpa时，不得碾压，以防桩头损坏。2.5.7、应注意的质量问题2.5.7.1、孔底虚土过多：钻孔完毕，要及时盖好孔盖板，并防止在盖板上过车和行走。操作过程中要及时清理虚土，必要时可二次投钻清土。2.5.7.2、塌孔缩孔：注意土质变化，遇有砂卵石或流塑淤泥、上层滞水层渗漏等情况，要会同有关单位研究处理。2.5.7.3、桩身混凝土质量差：有缩颈、空洞、夹土等，要严格按操作工艺边浇筑混凝土边振捣的规定执行。严禁把土和杂物混入混凝土中一起浇筑。2.5.7.4、钢筋笼变形：钢筋笼在堆放、运输、起吊、人孔等过程中，没有严格按操作规定执行。必须加强对操作工人的技术交底，严格执行加固的质量措施。2.5.7.5、当出现钻秆跳动、机架晃摇、钻不进入等异常现象，要立即停车检查。2.5.7.6、混凝土浇至接近桩顶时，随时测量顶部标高，以免过多截桩和补桩。2.5.7.7、钻孔进入砂层遇到地下水时，钻孔深度不超过初见水位，以防塌孔。3 桩基础未来发展方向3.1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）。3.2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。3.3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：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。碎岩断面和碎岩量随桩孔直径增大而急剧增加。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：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。冲击式工法：纯冲击无循环钻进法：冲击反循环钻进法。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。3.4向低公害工法桩方向发展大公害筒式柴油锤打入式桩3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。3.5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：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。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。大部分采用旋挖钻机和反循环方式扩孔钻进。液压扩翼机构占大多数。施工管理制度严密，管理系统先进。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：扩底最大直径为4700mm（Eagle工法）。最大扩底率为4.94（Eagle工法）。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：保留各种灌注桩的优点。大幅度提高桩的承载力，技术经济效益显著。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。适用范围广。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充料，用柱锤反复夯实、挤密。当满足设计要求的三击贯入度后，再向护筒填入干硬性混凝土，用柱锤夯实，在桩端形成复合载体。然后放置钢筋笼、灌注混凝土或直接放置预应力管节而成。当上部荷载传递到桩顶时，荷载通过桩身传递到载体，而载体由混凝土、夯实填充料和挤密土体组成，从混凝土、夯实填充料到挤密土体材料压缩模量逐渐减少，下一层对上一层来说是软弱下卧层，当荷载传递到下层顶时，应力被扩散，从混凝土、夯实填充料到挤密土体，压力逐渐被扩散、降低，传递到持力土层时，压力小于地基土承载力，满足承载力要求。与同桩长、桩径的普通混凝土桩承载力相比，载体桩承载力提高2倍以上。因此土体的密实理论是载体桩技术的核心，压力扩散理论是载体桩技术的受力原理。载体桩的优点：由于在桩端处形成复合载体，桩的承载性状好，单桩承载力较高。在同一场地，在不改变桩长和桩径的前提下，可根据不同设计要求，通过调整施工控制参数来调节单桩竖向承载力。夯扩体形状可控且边界较清楚，施工质量易控制。填充料就地可取，能可观地消纳建筑垃圾和工业废料，环保性好。采用锤击成孔跟沉护筒工艺，由于细长锤在护筒中做竖直向下冲击时，护筒起隔声罩作用，可做到锤击时低噪声。锤击成孔跟沉护筒工艺简单直观。施工造价低。无泥浆排放。施工机械轻便，机动灵活。该项专利技术已在全国180个中等城市推行专利代理制，在数千项工程中推广应用，年总产值已超过10亿元。六、向异型桩方向发展异型桩包括横向截面异化桩和纵向截面异化桩。横向截面从圆截面和方形截面异化后的桩型有三角形桩、六角形桩、八角形桩、外方内圆空心桩、外方内异空心桩、十字形桩、X形桩、T形桩及壁板桩等。纵向截面从棱柱桩和圆柱桩异化后的桩型有楔形桩（圆锥形桩和角锥形桩）、梯形桩、菱形桩、根形桩、扩底桩、多节桩（多节灌注桩和多节预制桩）、桩身扩大桩、波纹柱形桩、波纹锥形桩、带张开叶片的桩、螺旋预制桩、螺纹灌注桩、螺杆灌注桩、从一面削尖的成对预制斜桩及DX挤扩灌注桩等。三岔双向挤扩灌注桩三岔双向挤扩灌注桩又称多节三岔挤扩灌注桩，简称DX挤扩灌注桩或DX桩。DX挤扩灌注桩是在预钻（冲）孔内，放入专用的三岔双缸双向液压挤扩装置，按承载力要求和地层土质条件在桩身适当部位，通过挤扩装置双向液压缸的内外活塞杆作大小相等方向相反的竖向位移以带动3对等长挤扩臂对土体进行水平向挤压，挤扩出互成120夹角的3岔状或3n（n为同一水平面上的转位挤扩次数）岔状的上下对称的扩大楔形腔或经多次挤扩形成近似双圆锥盘状的上下对称的扩大腔，成腔后提出三岔双缸双向挤扩装置，放入钢筋笼，灌注混凝土，制成由桩身、承力岔、承力盘和桩根共同承载的钢筋混凝土灌注桩。DX挤扩灌注桩的优点：单桩承载力高，可充分利用桩身上下各部位的硬土层。成孔成桩工艺适用范围较广，DX桩按不同成孔工艺可结合采用潜水钻机、正循环钻机、反循环钻机、冲击钻机、旋挖钻机进行泥浆护壁法成孔，也可结合采用长螺旋钻机、旋挖钻机进行干作业法成孔，还可结合采用贝诺特钻机进行全套管护壁法成孔。低噪声、低振动，泥浆排放量减少。节约成本，缩短工期。挤扩后盘、岔腔成形稳定而不坍塌。桩身稳定性好。抗拔力大。机腔转角，定位准确，成桩差异性小。可实施成孔与挤扩装置的车载一体化，挤扩效率高。该专利技术已在全国百余项工程中推广应用，目前最大挤扩承力盘直径为2550mm，桩长60m。螺杆灌注桩螺杆灌注桩的全称为半螺旋挤孔管内泵压混凝土灌注桩，也可简称螺杆桩，是一种由上部为圆柱形桩体，下部为螺纹型桩体组合而成的变截面异形灌注桩，其上下两桩段的长度是根据地基土质情况而进行调节的，没有一个固定的比例，下部螺纹桩体的外径与上部圆柱桩体直径相同。螺杆桩施工机械与设备主要由螺杆灌注桩机、强制式混凝土搅拌机、混凝土高压泵装置与管路系统、混凝土泵车及导管系统等组成。螺杆桩优点：环保效果好，无噪声，无振动，无泥浆污染与排放。与普通钻孔灌注桩相比，不存在清底、护壁、塌孔等问题，也不易产生断桩和缩径等问题，桩身质量可靠。桩身强度高，承载能力高。施工程序简化，降低工程造价，施工效率高，缩短工程施工工期。适用范围广，不仅适用于普通混凝土的螺杆灌注桩，也可应用于CFG桩复合地基和CM长短桩复合地基。该专利技术已在数10项工程中推广应用。大直径多节扩孔灌注桩最近五六年来日本竹中工务店研究开发出大直径2节扩孔灌注桩。在某工地进行4根桩抗拔承载力试验，桩身直径均在1.0m，中间扩孔直径为1.4-1.7m，扩底直径为1.4-1.7m，桩长为8.0m、7.3m、7.4m和7.4m。桩身成孔采用旋挖钻工法，扩径部分成孔采用旋挖钻扩孔工法。3.7向埋入式桩方向发展钢筋混凝土预制桩和钢桩的设桩工艺有打入式、振入式、压入式（静压式）和埋入式4种。前面提到筒式柴油锤冲击式（打入式）施工中存在一次公害。打入式、振入式和压入式设桩工艺在施工中产生挤土效应，使地基土隆起和水平挤动，不同程度地对邻近建筑物和地下管线产生不良影响。为了消除一次公害（振动、噪声和油污飞溅）和挤土效应或少量挤土效应，日本从20世纪60年代初期起开发出以低噪声、低振动和无挤土效应为目标的埋入式桩系列工法，至今共有90余种。所谓埋入式桩工法是将预制桩或钢管桩沉入到钻成的孔中后，采用某些手段增强桩承载力的工法。1987年在日本埋入式桩工法占预制桩施工的56%，至2000年该工法比例上升为78%。我国埋入式桩的种类很少，几乎是个空白点，这也给桩基施工企业发展和上升提供良好的空间。中掘施工法桩中掘施工法桩是把小于桩径30-40mm的长螺旋钻、或钻杆端部装有搅拌翼片的螺旋钻及钻斗钻等插入桩的中空部，在钻头附近的地层连续钻进，使土沿中空部上升，从桩顶排土的同时将桩沉设。在施工中通常将桩端注入压缩空气和水，促进钻进的同时也使桩沉设顺利。为使桩获得更大的承载力，桩埋入孔中后可分别采用最终打击方式、桩端加固方式或扩大头加固方式。按中掘埋入工艺、钻机、承载力发挥方法及采用的预制桩种类等，中掘施工法桩又可细分为40余种桩型。预先钻孔法桩预先钻孔法，即边钻孔边排土然后将桩插入孔内，最后再将桩打入或压入孔内。为增大桩侧摩擦阻力，可在孔内预先填充砂浆、水泥浆、膨润土与水泥浆混合液等，然后将桩插入，以利用填充材料与地层间的摩擦阻力。桩端承载力的发挥方法有最终打击或压入法、桩端水泥浆加固法、扩大头加固法和桩端作用特殊刀刃的回转法。预先钻孔埋入式桩亦可分为40余种。最近10年来，日本基础界又推出近20种高承载力的埋入式桩工法。八、向组合式工艺桩方向发展由于承载力的要求、环境保护的要求及工程地质与水文地质条件的限制等，采用单一工艺的桩型往往满足不了工程要求，实践中经常出现组合式工艺桩。例如，钻孔扩底灌注桩有成直孔和扩孔2种工艺，桩端压力注浆桩有成孔成桩与成桩后向桩端地层注浆2种工艺，预钻孔打入式预制桩有钻孔、注浆、插桩及轻打（或压入）等工艺。九、向高强度桩方向发展随着对打入式预制桩要求越来越高，诸如高承载力、穿透硬夹层、承受较高的打击应力及快速交货等要求，普通钢筋混凝土桩（简称RC桩，混凝土强度等级为C25-C40)已满足不了上述要求，故预应力钢筋混凝土桩（简称PC桩，混凝土强度等级为C40-C80)和预应力高强度混凝土桩（简称PHC桩，混凝土强度等级不低于C80)使用越来越多。最近几年来，上海中技桩业公司开发出外方内圆的PC和PHC桩混凝土空心方桩，得到广泛应用。PHC管桩和PC管桩PHC管桩在欧美、日本、前苏联及东南亚诸地区大量采用。日本使用的预制混凝土桩几乎均为PHC桩。在1970-1992年间，日本管桩的年产量在520-830万T之间。最近十几年来，我国管桩行业经历了研制开发期、推广应用期、调整发展期和快速发展期等4个时期。以珠江三角洲和长江三角洲为基地，由南向北，由东向西，沿海沿江沿湖，向内陆地区健康而快速地发展，在产品品种和产量上均达到世界前列。离心成型的先张法预应力混凝土空心方桩（简称空心方桩）空心方桩是一种近四五年来开发应用的新桩型，截面形状外方内圆，具有普通混凝土方桩和预应力混凝土管桩这2种桩型的特点和优点，其生产工艺更接近于管桩。分为预应力高强度混凝土PHC空心方桩（混凝土强度等级为C80)和预应力混凝土PC空心方桩（混凝土强度等级为C60）。空心方桩比管桩的优越性：外截面为方形比圆形更适宜堆放，另外方形截面比圆形截面更有利于接桩施工。在相同横截面积的实体形状中，空心方桩的圆周长最小。相同外周长时，空心方桩一般比管桩横截面小12%-18%，这样对于以桩侧阻力为主的摩擦型桩（摩擦桩和端承摩擦桩），空心方桩占有优势。相同的横截面积，空心方桩的截面抵抗矩比管桩增加7%-16%。十、向多种桩身材料方向发展以灌注桩为例，桩身材料种类亦出现多样化趋势，普通混凝土、超流态混凝土、无砂混凝土、纤维混凝土、自流平混凝土及微膨胀混凝土等。打入式桩亦有组合材料桩，如钢管外壳加混凝土内壁的合成桩等。结语桩基工程具有桩种多样性、竞争性、变异性、适用性、发展性及复杂性等特点。作为桩基施工或桩工机械制造单位应做到以下几点：具有精明的核心（该核心以科技为先导，把握桩基施工方向，有敏捷的经营理念；一个成功的核心，除了本身的技术能力外，必须具备领导的能力、沟通的能力、管理的能力以及远见卓识能力）。智慧的团队（该团队要聚集科研、施工、测试及经营各方面的优秀人才；该团队对社会的责任守法奉献，尊重自然；对专业的责任敬业守法、创新进取；对业主、雇主的责任真诚服务、互信互利；对同事的责任分工合作，承先启后）。诚信的经营（在推出新桩型时一定要实事求是、脚踏实地进行科研和开发工作）。严格的管理（推行全面质量管理，实行预防和改进为主的管理，做到“三全、一多样”，即全员、全过程、全企业的质量管理及信息化施工）。4 桩基础新技术研究意义研究桩基础新技术可以及时总结和交流桩基工程与基坑工程领域先进技术和最新研究成果，帮助各单位工程技术人员准确理解和执行新规范，掌握工程质量验收与检测的有关技术要求，广泛交流该领域的先进技术和工程实践经验，研讨工程疑难问题和最终解决方法。参考文献1建筑桩基技术规范，JGJ94-20082莫海鸿，杨小平.基础工程M.北京：中国建筑工业出版社，20083建筑地基基础设计规范，GB50007-2011 4基坑工程手册