1、桩基础施工技术现状及未来发展趋向浅谈 1、桩基础施工技术现状 按施工方法，桩可分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩三大类。再细分，桩的施工方法超过 300 种。施工方法的变化、完善、更新可以说是日新月异。图 1 中列出桩的部分施工类型。 以埋入式桩为例，图中仅列出三大类，实际上细分可有 80 种以上类型。所谓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顺利。为使桩获得更大的承载力，桩埋入孔中后可分别采用量终
2、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。而预钻孔埋入式桩亦可细分为 40 余种。 以泥浆护壁法钻孔扩底灌注桩的成孔方法为例，亦有 40 种以上，扩底方式可分为反循环扩底、钻斗钻扩底、正循环扩底及潜水钻扩底等。其中反循环扩底方式又分为扩刀上开、扩刀下开、扩刀滑降及扩刀推出等方式；钻斗钻扩底方式又分为水平推出、滑降及下开和水平推出的并用等方式。 以桩端压 力注浆为例，注浆工艺可分为闭式注浆和开式注浆两大类，桩端压力注浆施工工艺的核心部件 桩端压力注浆装置又可分为预留压力注浆室、预留承压包、预留注浆空腔
3、、预留注浆通道及预留特殊注浆装置五大类，两者组合，目前已有 20 余种桩端压力注浆桩工法，其中国内有 18 种。 2、常用桩设桩工艺选择 桩型的选择应考虑以下原则： (1)“因荷载制宜”即上部结构传递给基础的荷载大小是控制单桩承载力要求的主要因素。 (2)“因土层制宜”，即根据建筑物场地的工程地质条件、地下水位状况和桩端持力层深度等，通过比较各种不同方案桩结构的承载力 和技术经济指标，选择桩的类型。 (3)“因机械制宜”，即考虑本地区桩基施工单位现有的桩工机械设备；如确实需要从其他地区引进桩工机械时，则需要考虑其经济合理性。 (4)“因环境制宜”，即考虑设桩过程中对环境的影响，例如打入式预制桩
4、和打入式灌注桩的场合，就要考虑振动、噪声以及油污对周围环境的影响；泥浆护壁钻孔桩和埋入式桩就要考虑泥水、泥土的处理，否则会造成对环境的不利影响。 (5)“因造价制宜”，即采用的桩型，其造价应比较低廉。 (6)“因工期制宜”，当工期紧迫而环境又允许，可采用打入式预制桩，因其施工速度快；再如施工条件合适，也可采用人工挖孔桩，因该桩型施工作业面可增多，施工进程也较快。 总之，在选择桩型和工艺时，应对建筑物的特征 (建筑结构类型、荷载性质、桩的使用功能、建筑物的安全等级等 )、地形、工程地质条件 (穿越土层、桩端持力层岩土特性 )、水文地质条件 (地下水类别、地下水位标高 )、施工机械设备、施工环境、
5、施工经验、各种桩施工法的特征、制桩材料供应条件、造价以及工期等进行综合性研究分析后，并进行技术经济分析比较，最后选择经济合理、安全适用的桩型和成桩工艺。 我国幅地辽阔，工程地质与水文地质条件复杂多变，东部与中 西部地区经济发展不平衡，各类工程要求又不相同。大量施工实践表明，我国常用的各种桩型从总体上看，具有以下特点：大直径桩与普通直径桩并存；预制桩与灌注桩并存；非挤土桩、部分挤土桩与挤土桩并存；在非挤土灌注桩中钻孔、冲抓成孔与人工挖孔法并存；在挤土桩中锤击法、振动法与静压法并存；在部分挤土灌注桩的压浆工艺法中前注浆桩与后注浆桩并存；先进的、现代化的工艺设备与传统的、较陈旧的工艺设备并存等等。由
6、此可见，各种桩型在我国都有合适的地层土质、环境与需求，也有发展、完善和创新的条件。 需要引起注意的是：任何一种桩型都不是万 能的，都有其适用范围，关键在于找到切入点，扬长避短；再好的桩型只要施工中不注意质量或超过其适用范围，就会出现质量问题甚至造成重大事故及经济损失。 3、桩基础施工技术发展趋向 在进入 21 世纪之际，桩基础施工技术发展中至少有以下一些动向值得人们关注。 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
7、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 600 600mm2；郑州某工程反循环钻成孔灌注桩直径为 1000 1100mm，桩长77.6m；厦门某大厦反循环钻成孔灌注桩深度达 103m；南京长江二桥主塔墩基础反循环钻成孔灌注桩直径为 3m，深度 150m。 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、建筑物纠偏加固、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。小桩又称微型桩或 IM 桩，是法国索勒唐舍公司开发的一种灌注技术。小桩实质上是直径压力注浆桩；桩径为 70 250mm(国内多 用 250mm
8、)，长径比大于 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 1.0 2.5MPa)工艺施工。锚杆静压桩的断面为 200 200mm2 300 300mm2；桩段长度取决于施工净空高度和机具情况，为 1.03.0m，桩入土深度 3 30m。 3.3 向攻克桩成孔难点方向发展。 以日本为例，成立由 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。国内
9、也有不少单位成功地研究开发出岩层钻进成孔法及大三石层 (大卵砾石层、大抛石层和大孤石层 )钻进成孔法。 3.4 向低公害工法桩方向发展。 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，为此静压实钢筋混凝土预制桩施工技术在国内得到业主的青睐。 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一般高层建筑，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
10、。湖南山河智能机械股份有限公司生产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。有 ZYJ(抱压式 )和 ZYDJ(顶压式 )两大系列， 20 多个品种，压桩力从 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。 国外已显现出用液压打桩锤取代筒式柴油锤的趋势。与筒式柴油锤相比，液压打桩锤具有桩锤短、噪声低、无油烟、省燃料、每一个工作循环中沉桩力
11、持续时间长、打击力大、每一次冲击产生的桩贯入度较大等特点。 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，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贮存，现场较为 文明，在日本建筑业界此类桩型已成为泥浆护壁灌注桩的主力桩型，国内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 0.8、 1.0 和 1.2m，孔深 12 15m，桩端进入砂砾石层 0.5m。
12、近几年来，青藏铁路、北京鸟巢（北京奥运会主会场）工程及首都机场第三期工程均大量采用钻斗钻成孔灌注桩。 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。 贝特诺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
13、份额约占 45%，昆明、温州及北京地区十余个工地已成功地采用此类桩型。 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 式全套钻机施工，历时四个月，顺利地完成 976 根桩，桩径为 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 13 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。 3.5 向扩孔桩方向发展。 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
14、 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将近 30 种。 扩孔的成型工艺除钻扩外，还有爆扩、冲扩、夯扩、振扩、锤扩、压扩、注扩、挤扩和挖扩等种类。 注扩是指桩端压力注浆桩、桩侧压力注浆桩及桩端桩侧联合注浆桩。桩端压力注浆桩是指钻孔、冲孔和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
15、浆、或水泥砂浆、或加外加剂及掺合料的水泥浆、或超细水泥浆、或化学浆液等），经桩端 的预留压力注浆装置（诸如，预留压力注浆室、或预留承压包、或预留注浆空腔、或预留注浆通道、或预留的特殊的注浆装置等）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，消除虚土隐患，从而提高桩的承载力以及减少桩基的沉降量。 进入 20 世纪 90 年代后，桩端压力注浆技术在国内得到蓬勃发展，具体表现在： （ 1）桩端压力注浆装置
16、型式 众多，据笔者收集到的资料可知，国内已有 18 种桩端压力注浆装置； （ 2）注浆工艺水平得到较大提高和完善，使端桩压力注浆桩的承载力较初期使用时大为提高； （ 3）不少施工单位制定出适应于当地情况的端桩压力注浆工艺操作规程和质量控制标准； （ 4）有关桩端压力注浆桩的文章亦大幅度增加，据笔者收集到的散落在有关杂志及会议论文集中的文献已有 200 余篇； （ 5）桩端压力注浆桩已成为土木建筑深基础中的一种重要桩型，初步分析国内已有数百幢多层、高层和超高层建筑桩基工程采用此类桩型； （ 6）在开展桩端压力注浆工艺的同时，国内还开 发桩侧压力注浆工艺，桩端桩侧联合注浆（统称为后压浆桩）获得更显
17、著的技术经济效益。 图 1 中列出的数种沉管夯击式扩底桩具有单桩承载力较高，无泥浆排放及施工速度较快等优点。此类桩虽然可将扩大头设置在较好的持力层中，但扩大头的支承面积还是有限的，还没有充分地调动起更大范围的地基土体来参与承载。复合载体夯扩桩就是针对沉管夯击式扩底桩存在的问题发展起来的一种新桩型（专利技术）。 复合载体夯扩桩是采用细长锤夯击成孔，将护筒沉到设计标高后，细长锤击出护筒底一定深度，分批向孔内投入填充料和干硬性混凝土，用细长锤反复夯实、挤密 ，在桩端形成复合载体，然后放置钢筋笼，灌注桩身混凝土而形成的桩。 复合载体夯扩桩是由干硬性混凝土及填充料等经细长锤夯扩形成的复合载体和钢筋混凝土
18、桩身组成，因此它具有挤密地基及扩大桩端面积的双重作用。 复合载体夯扩桩虽然也称做桩，但又不同于传统桩，似桩非桩。对于传统的等直径钢筋混凝土预制桩和灌注桩，为了提高其桩端阻力，通常采用将桩端置于承载力较高的地基土层中，或将桩端扩大，使其成为桩端扩大头桩，这些做法，都是使桩端荷载从桩端相对刚性体直接传递给该处的相对柔性的土体，均未充分地调动桩端地基土体参与承载。对于复合 载体夯扩桩而言，桩端下面的复合载体的作用是将传递到桩端的荷载分散传递到其下面的持力土层上。由于复合载体的四个组成部分，由上至下刚度逐渐减小，而体积逐渐增加，这样，按照桩端应力扩散原理，桩端荷载从刚度较大但体积较小的夯实干硬性混凝土
19、体经夯实填充料体、挤密土体和影响土体缓冲地传递到刚度较小但承载区域较大的持力土层上，即刚度介于桩身和持力层之间的复合载体起到了缓冲作用，同时也起到了扩大了持力土层的有效承载面积的作用。 由此可见，被加固土层成为一个硬层与其下的持力层形成了双层地基，这是构成复合载体夯扩桩承载力的主体 。 3.6 向异型桩方向发展。 为了提高单桩承载力（桩侧摩阻力和桩端阻力）国内外大量发展异型桩。广义地说，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、外方内异形空心桩、十字形桩、 X 形桩、 T 形桩及壁板桩等。 纵向截面从棱柱桩
20、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、扩底柱、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、螺旋桩、从一面削尖的成对预制斜桩及 DX 挤扩灌注桩等。 所谓 DX 挤扩灌注桩（简称 DX桩），是指在钻（冲）孔后，向孔内下入专用的 DX挤扩装置（专利技术），通过地面液压站控制该装置的弓压臂的扩张和收缩，按承载能力要求和地层土质条件在桩身不同部位挤压出 3 岔分布或 3n岔（ n为挤压次数）分布的扩大岔腔或近似的圆锥盘状的扩大头腔后，放入钢筋笼，灌注混凝土，形成由桩身、分岔、分承力盘和桩根共同承载的桩型。 DX 桩具有单桩
21、承载力高，可充分利用桩身上下各部位的好土层；成孔成桩工艺适用范围较广；节约造价，缩短工期及承力盘（岔）形状可控且边界较清楚等优点，已在数个大 型电厂及高层建筑等 60 个建筑中得到应用。 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、压入式（静压式）和埋入式三种。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，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
22、列工法，至今共有 80 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，这也正是给桩基施工企业发展和上升提供良好的空间。 北京地区采用的植桩法，即先用长螺旋钻成孔，穿过硬夹层或可液化层，然后将预制桩放入孔内，最后锤击沉桩使桩端进入设计要求的特力层。江浙地区采用将预制桩埋入到深层搅拌桩或旋喷桩中的施工方法。 3.8 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
23、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两个工艺；桩端压力注浆桩有成孔成桩与成桩后向桩端地层注浆两个工艺；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。 3.9 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 R.C 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 P.C 桩，混凝土强度等级为 C40 C80）和预应力高强度混 凝土桩（简称 P.H.C 桩，混凝土强度等级不低于 C80）使用越来越多
24、。 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。从 1970 1992 年间，日本管桩的年产量在 520 830 万吨之间。 最近十几年来，我国管桩行业经历研制开发期、推广应用期、调整发展期和快速发展期等四个时期。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。具体地体现在：布局面广；产品品种与规格齐全；生产技术成熟；国产 化装备和原材料完全满足生产需要；配套应用技术日趋完善；应用领域不断扩大；依靠技术进步求效益、求发展；质量意识不断强化，质量保证体系日趋完善
25、；企业向多元化规模化发展。 到 2003 年全国管桩生产企业达 220 家，全国管桩年产量约 1.4 亿 m。 苏州混凝土水泥制品研究院金舜教授级高工等提出管桩发展的建议：进一步开发磨细矿物掺合料在管桩中的应用技术；进一步开发钢纤维混凝土在管桩中的应用技术；开发钢管混凝土管桩、长管桩以适应重大工程需要；开发余浆的综合利用技术；推广碎石砂在管桩生产中的应用：重视管桩桩身混凝土的耐久性；在 PHC 桩生产中推广应用“管桩水泥”。 3.10 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
26、有组合材料桩，如钢管外壳加混凝土内壁的合成桩等。 所谓钻孔压灌超流态混凝土桩是用改装后的长螺旋钻机至设计深度；在提钻的同时，通过钻杆内腔经钻头上的喷嘴向孔底灌注一定数量的水泥浆；边提升钻杆边用混凝土泵压入超流态混凝土至略高于没有塌孔危险的位置；提出钻杆向孔内放入钢筋笼至桩顶设计标高；最后把超流态混凝土压灌 至桩顶设计标高而成桩。 水泥搅拌桩在类型、施工工艺流程及质量控制 一、水泥搅拌桩的类型 水泥搅拌桩是一种应用较广泛的地基加固方法 ,根据水泥水化的化学机理，其施工工艺主要有两种 :一种称为，先在地面把水泥制成水泥浆 ,然后送至地下与地基土搅和 ,待其固化后 ,使地基土的物理力学性能得到加强
27、;另一种，采用压缩空气把干燥 ,松散状态的水泥粉直接送入地下与地基土拌和 ,利用地基土中的孔隙水进行水化反应后 ,再行固结 ,达到改良地基的目的。目前我国水泥搅拌桩施工较多采用 “喷浆 “工艺。 二、水泥搅拌桩的施工工艺流程及质量控制 水泥搅拌 桩是利用水泥作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，使软土硬结而提高地基强度。这种方法适用于处理处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土土，处理效果显著，处理后可很快投入使用。 1、施工准备 1.1 搅拌桩施工场地应事先平整，清除桩位处地上、地下一切障碍 (包括大块石、树根和生活垃圾等 )。场地低洼时应回填粘土，不得回填杂
28、土。 1.2 水泥搅拌桩应采用合格的 R32.5 级普通硅酸盐袋装水泥以便于计量。使用前，承包人应将水泥的样品送中心试验室或监理工程师指定的试验室检验。 1.3 水泥搅拌桩 施工机械应配备电脑记录仪及打印设备，以便了解和控制水泥浆用量及喷浆均匀程度。监理工程师每天收集电脑记录一次。 1.4 水泥搅拌桩施工机械必须具备良好及稳定的性能，所有钻机开钻之前应由监理工程师和项目经理部组织检查验收合格后方可开钻。 2、施工工艺流程 桩位放样钻机就位检验、调整钻机正循环钻进至设计深度打开高压注浆泵反循环提钻并喷水泥浆至工作基准面以下 0.3m重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度反循环提钻至地表成桩结束施工下一
29、根桩。 3、施工控制 3.1 水泥搅拌桩开钻之前，应用水清洗整个管道并检 验管道中有无堵塞现象，待水排尽后方可下钻。 3.2 为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求，在主机上悬挂一吊锤，通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制。 3.3 对每根成型的搅拌桩质量检查重点是水泥用量、水泥浆拌制的罐数、压浆过程中是否有断浆现象、喷浆搅拌提升时间以及复搅次数。 3.4 为了确保桩体每米掺合量以及水泥浆用量达到设计要求，每台机械均应配备电脑记录仪。同时现场应配备水泥浆比重测定仪，以备监理工程师和项目经理部质检人员随时抽查检验水泥浆水灰比是否满足设计要求。 3.5 水泥搅拌配合比：水灰比 0.4
30、5 0.50、水泥掺量 12、每米掺灰量 46.25kg、高效减水剂 0.5。 3.6 水泥搅拌桩施工采用二喷四搅工艺。第一次下钻时为避免堵管可带浆下钻，喷浆量应小于总量的 1/2，严禁带水下钻。第一次下钻和提钻时一律采用低档操作，复搅时可提高一个档位。每根桩的正常成桩时间应不少于 40 分钟，喷浆压力不小于 0.4MPa。 3.7 为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量，第一次提钻喷浆时应在桩底部停留 30 秒，进行磨桩端，余浆上提过程中全部喷入桩体，且在桩顶部位进行磨桩头，停留时间为 30 秒。 3.8 在搅拌桩施工过程中采 用 “叶缘喷浆 “的搅拌头。这种搅拌头的喷浆口位于搅拌叶片的最外缘
31、，当浆液离开叶片向桩体中心环状空间运移时，随着叶片的转动和切削，浆液能较均匀地散布在桩体中的土中。长期使用证明， “叶缘喷浆 “搅拌头能较好地解决喷浆中的搅拌不均问题。 3.9 施工时应严格控制喷浆时间和停浆时间。每根桩开钻后应连续作业，不得中断喷浆。严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。储浆罐内的储浆应不小于一根桩的用量加 50kg。若储浆量小于上述重量时，不得进行下一根桩的施工。 3.10 施工中发现喷浆量不足，应按监理工程师要求整桩复搅，复喷的喷浆 量不小于设计用量。如遇停电、机械故障原因，喷浆中断时应及时记录中断深度。在 12 小时内采取补喷处理措施，并将补喷情况填报于施工记录内。补
32、喷重叠段应大于 100cm，超过 12 小时应采取补桩措施。 3.11 现场施工人员认真填写施工原始记录，记录内容应包括： a 施工桩号、施工日期、天气情况； b 喷浆深度、停浆标高； c 灰浆泵压力、管道压力； d 钻机转速； f钻进速度、提升速度； g浆液流量； h每米喷浆量和外掺剂用量； i复搅深度。 4、质量检验 4.1 检验方法 4.1.1 水泥搅拌桩成桩 7 天可采用轻便触探法进行桩身质量检验。 4.1.1.1 检验搅拌均匀性：用轻便触探器中附带的勺钻，在搅拌桩身中心钻孔，取出桩芯，观察其颜色是否一致，是否存在水泥浆富集的“结核”或未被搅匀的土团。 4.1.1.2 触探试验：根据现
33、有的轻便触探击数 (N10)与水泥土强度对比关系来看，当桩身 1d龄期的击数 N10 大于 15 击时，桩身强度已能满足设计要求；或者 7d 龄期的击数 N10 大于30 击时，桩身强度也能达到设计要求。轻便触探的深度一般不超过 4m。 4.1.2 水泥搅拌桩成桩 28 天后，用钻孔取芯的方法检查其完整性、桩土搅拌均匀程度及桩的施工长度。每根桩取出的芯样由监理 工程师现场指定相对均匀部位，送实验室做 (3 个一组 )28 天龄期的无侧限抗压强度试验，留一组试件做三个月龄期的无侧限抗压实验，以测定桩身强度。钻孔取芯频率为 1 1.5。 4.1.3 如果某段或某一桥头水泥搅拌桩取芯检测结果不合格率
34、小于 10，则可认为该段水泥搅拌桩整体满足要求；如果不合格率大于 10小于 20时，则应在该段同等补桩；如果不合格率大于 30，则该段水泥搅拌桩为不合格。 4.1.4 对搅拌桩取芯后留下的空间应采用同等强度的水泥砂浆回灌密实。 4.1.5 在特大桥桥台或软土层深厚的地方，或对施工质量 有怀疑时，可在成桩 28 天后，由监理工程师随机指定抽检单桩或复合地基承载力。随机抽查的桩数不宜少于桩数的 0.2，且不得少于 3 根。试验用最大载荷量为单桩或复合地基设计荷载的两倍。 4.2 外观鉴定 A 桩体圆匀，无缩颈和回陷现象。 B 搅拌均匀，凝体无松散。 C 群桩桩顶齐，间距均匀。 三、结束语 水泥搅拌
35、桩通过特制的深层搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，使软土硬结而提高地基强度。这种方法适用于处理软土，处理效果显著，处理后可很快投入使用，在建筑工程施工中确保工程质量的前提下能够降低施工成本、缩短了基础处 理施工工期，在工期紧、出于成本考虑不易进行基坑大开挖或基础土质换填，考虑使用水泥搅拌桩进行基础处理应该是经济、科学的施工方案。 参考文献： 1、建筑工程施工及验收规范珠海出版社 2001 2、建筑地基处理技术规范 JGJ79-91 3、土力学与基础工程武汉工业大学出版社 1998 4、建筑施工技术同济大学出版社 1999 5、新编建筑工程材料中国建材工业出版社 1998 6、建筑桩
36、基础技术规范中国建筑工业出版社 GB50007-2002 上海环球金融中心施工 上海环球金融中心位于上海市浦东新区 陆家嘴金融贸易区 , 是一幢以办公为主，集商贸、宾馆、观光、展览及其它公共设施于一体的大型超高层建筑，主楼地上 101 层 ,裙房地上 5 层 ,地下 3 层 ,总建筑面积 381 600m2 ,建筑高度 492m,是目前国内最高的超高层建筑。 该工程钢结构总重量 617 万 t ,主要钢材材质为 ASTM2A572M2345 级别 ,最大板厚100mm,在部分复杂节点部位采用铸钢件。主楼采用钢筋混凝土劲性结构 ,外围结构由巨型柱、巨型斜撑和带状桁架组成 ,核心筒由内埋钢骨及桁架
37、和钢筋混凝土组成。从第 6 层开始 ,每 12 层设置 1 道 1 层高的带状桁架 ,在 28 31 层、 52 55 层、 88 91 层设置 3 道伸臂桁架连接核心筒和外围结构 。 1、施工进程 2005 年 1 月 30 日，上海环球金融中心基础底板砼浇注完成，“世界第一高楼”基础得到夯实，刷新了国内房建领域砼浇注体量、难度和速度的新记录。该工程基础底板浇注分三次进行：第一次浇注的是基坑深坑部分，厚度为 4.7m，浇注 4 430m3；第二次浇注部分基坑，厚度为 2.6m，浇注 4 600 m3；第三次浇注的是整个基坑，厚度为 4.5m，浇注约 30 000 m3。三次浇注量共 39 0
38、30 m3，这一体量为国内房建领域第一，其中第三次砼单次浇注量在国外也不多见。 上海环球金融中心基础底板砼施工难度世界罕见，其难度主要体现在：地质条件复杂，施工工艺要求高，施工技术含量高。三次浇注时间分别是 2004 年 12 月 26 日、 2005 年 1 月8 日、 2005 年 1 月 28 日。三次浇注时间跨度在一个月左右，在一月内浇完 39 030m3 砼，其速度刷新了国内房建领域新记录。第三次浇注动用了 7 个搅拌站， 408 台砼运输车， 19 台泵车和拖泵，浇注速度为 750 m3/h，这一速度世界罕见、国内第一。所用砼为超高配比砼，其设 备要求、施工强度和砼坍落度均创下了历
39、史新纪录。 上海环球金融中心 28F-29F 为空中门厅，按照施工方案要求，核心筒伸臂桁架层钢平台必须在此实现转换 ,利用常规脚手架施工结构至 31F 300 后，整体提升内外钢平台使之通过劲性桁架层，然后重新组装内外钢平台成整体，再进入标准层施工。钢平台在 100 多 m高空中分体，安全是关键，而且安全控制难度极大。 上海环球金融中心项目核心筒伸臂桁架层钢平台在施工过程中共需转换三次，本次是第一次。第一次转换自 3 月 18 日开始，共用时 13 天， 3 月 31 日，上海环球金融中心塔 楼核心筒伸臂桁架层钢平台成功实现第一次转换。 2006 年 6 月底，上海环球金融中心工程施工至核心筒
40、劲性桁架层（ 51F-61F），进行第二次转换施工，由于涉及到钢平台拆除、整改、提升和增加等问题，另外由于核心筒转换层技术含量高、工序复杂、施工难度大，结构施工速度将有所降低。 51F-61F 劲性桁架层施工大概于今年 10 月上旬完成，历时预计在 100 个工作日，转换的成功将为下道工序奠定坚实基础。 2006 年 5 月上旬， SWFC （ SWFC=Shanghai World Finacial Centre 即上海 环球金融中心 ）开始安装玻璃幕墙， SWFC 塔楼外墙装饰采用单元式玻璃幕墙，玻璃形式为夹胶中空或中空Low-E 玻璃，玻璃外表面配有水平铝合金分格条。裙房外墙装饰采用单元
41、式玻璃幕墙，不锈钢板幕墙、干挂花岗岩幕墙相嵌组合，达到建筑装饰的表现效果。预计 9600 块外墙平板玻璃将于 2007 年 12 月底前全部安装完毕。 2、安装设备 对于上海环球金融中心施工来说，另一挑战则来自于高度。钢结构吊装的速度与质量对整个工程起举足轻重的作用。用于施工的塔机共计三台，制造商为澳大利亚法福克公司。在核心筒内布置了 2 台 M900D 和 1 台 M440D 动臂内爬塔吊 ,另有 7 台施工电梯。 M440D 塔机于 2005 年 3 月 26 日安装完毕，两台 M900D 塔机于 8 月下旬安装完成。 M900D 塔机在国内是首次使用 ,起重臂长 55m，最大起重量 64
42、t，起重力矩 1228tm，设备总重量约 225.446t。 M900D 塔机随着工程施工进展逐步爬升，每 4 层爬升 1 次。塔机吊臂升展的最高高度将超过 500m。钢结构构件根据塔吊的起重能力和运输条件的限制进行分段分节 ,采用分段高空散装的工艺进行安装。在核心筒东北和西南面墙体上布置 2 台(FAVCO)M900D 及 1 台 (FAVCO)M440D 内爬塔机作为主要吊装设备。 3 台塔机均支撑于主楼核心筒墙体上。 M440D 塔机于 2005 年 3 月 26 日安装完毕，两台 M900D 塔机于 8 月下旬安装完成。 M440D 塔机为 600tm 动臂变幅式内爬塔机，塔身高度 4
43、0m。 M440D 塔机基础预埋在大底板内，采用 150t 履带起重机安装，自立状态施工至第 5 层后 M440D 和 M900D 塔机的起重性能和基本参数进行第一次爬升。该塔机每隔 3层爬升一次，支承基本间距为 12.6m，因筒体截面的变化， M440D 塔机在 60 层以下布置于核心筒内， 60 层以上转换至核心筒外（塔机位置保持不变）。 M900D 塔机为 1200tm 动臂变幅式内爬塔机，塔身高度 60m。这 2台 M900D 塔机布置于核心筒内，当核心筒施工至第 4 层时，由 M440D 塔机进行安装，以后约每隔 4 层爬升一次，上下两道支承基本间距为 16.8m。 3、钢结构施工难
44、点 1) 施工过程中因结构受力体系尚未形成 ,需采取施工措施维持结构的稳定 ,以达到最终的设计意图。外围结构中的巨型斜撑、带状桁架安装难度较大。 2) 在多个构件接头交汇处 ,因各个构件的安装误差不一致 ,需预先安排合理的安装顺序 ,才能保证 每个钢结构施工段的闭合 ,并减少二次校正的工作量。 3) 测量精度要求高 ,还需考虑沉降、压缩变形等的影响。 4) 钢结构安装领先土建作业面施工 ,作业风险较大 ,需采取有效的安全防护措施。 4、安装流程 1）平面施工区段划分 因混凝土核心筒结构先施工 ,外筒钢结构在平面上分为 2 个区段 :先安装巨型柱与混凝土核心筒相连的区段 ,然后安装巨型柱与巨型柱
45、之间的区段。混凝土核心筒刚度大 ,与之相连的巨型柱通过楼层主梁与次梁固定 ,在校正完成后形成三角形的局部稳定体 ,并且同时解决了工作面拥挤、机具屯放无序、校正约束力过大等弊端 ,方便组织流水作业。 2）立面施工区段划分 本工程钢结构立面施工分为 4 个区段 ,从上到下依次为 :核心筒内埋结构及预埋件安装区段 ;外筒钢结构安装校正区段 ;外筒钢结构焊接、压型钢板铺设及栓钉焊接区段 ;内筒钢结构安装区段。各安装区段随核心筒的施工同步向上转移。 5、巨型柱安装 巨型柱位于塔楼角部 ,截面为焊接箱形 ,分成 2 层一节或 3 层一节进行安装。巨型柱吊装就位后利用对接部位的连接板临时固定 ,在安装好与核
46、心筒相连的楼层主梁之后 ,通过倒链、千斤顶或楔铁等进行垂直度及轴线位置的校正。在钢柱对接部位 ,为方便施工人员操作 ,设置专门的作业平台 ,在完成巨型柱焊接后向上通过倒链转移 ,避免高空搭设脚手架易产生的小件物体坠落事故的发生 ,克服施工人员的恐惧心理 ,提高了施工效率。 6、巨型斜撑安装 巨型斜撑在塔楼四面的巨型柱之间设置 ,截面为焊接箱形 ,内部填充混凝土 ,分为 1 层一节或 2 层一节。巨型斜撑相对相邻的构件单件重量大 ,而且是倾斜状态 ,安装时容易产生向下的弯曲变形 ,在施工过程中主要采取了下设临时支撑 ,并在相反方向用钢丝绳拉紧 ,防止巨型斜撑的偏心重量影响其余的小构件。 单泵将混
47、凝土垂直泵送至 492 米 三一重工的 HBT90CH 超高压拖 泵，将混凝土一次泵送至上海环球金融中心 492 米的施工高度。素有“泵王”之称的三一泵刷新了自己 5 年前在香港国际金融中心创下的单泵垂直泵送 406 米的世界纪录。 环球金融中心混凝土工程总方量为 234500 立方米，地面 ( 0.00)以上混凝土方量为 99800立方米，最大泵送高度达到 492 米。 施工过程中，工程施工方根据不同结构采用了强度等级为 C30-C60 的混凝土，其中屋顶周边桁架内部均灌高流态混凝土。三一超高压拖泵以 40 个小时不间断浇筑主楼底板 30000 余立方混凝土的泵送能力，保证了施工的高效率，并
48、且在主楼封顶时 ，单泵将混凝土垂直泵送至 492 米。除超高压拖泵外，另有 8 台三一设备参与了该工程的基础浇注，顺利完成三天两夜连续浇注一万五千多方混凝土的任务。 “泵王”再破世界记录 从打破国外企业对超高压拖泵的技术垄断，到 1998年深圳赛格广场的单泵垂直泵送 300.8米，再到 2002 年香港国际金融中心创造 406 米的单泵垂直泵送世界纪录，三一重工再一次向世界展示着“泵王”风采。 据三一重工第一副总裁易小刚介绍，三一 HBT90CH 系列超高压拖泵先后在俄罗斯联邦大厦、上海百联世贸大厦、九龙站二期工程和苏通大桥等国内外标志性建筑工程 中大显身手。如今，三一泵以适应高强度、高耐久、
49、高流态、高泵送的混凝土施工技术，浇筑出 492 米上海新地标，再次打破自己保持的世界记录。 安装在 90 层的风阻尼器是两个重达 150 吨、长宽各有 9 米的“大家伙”。外部是 3 层蓝色的钢质框架，中间桔红色的是用钢索悬吊的重 100 多吨的配重物。据了解，配重物是与环球金融中心本身自振频率相一致的振动体，而在配重物的下面安装了驱动装置。 通电后，一旦建筑物因强风产生的摇晃可以通过传感器传至风阻尼器，此时风阻尼器的驱动装置会控制配重物的动作进而降低建筑物的摇晃程度。 “如果强风从 北面刮来，配重物就好比一个巨大的钟摆摆向北面，使风阻尼器会产生一种与风向相反的力量，从而消化建筑物的摇晃程度，并抵消强风对建筑物的影响。”环球金融中心总承包项目联合体的有关技术人员说。
