一、桩的起源和发展1.桩基础是最古老的基础形式,是人类进步史上一笔重要的文化遗产,是人类文明的结晶在中国的起源距今6000~7000年的新石器时代——浙江余姚新石器时代文化遗址人类的起源距今12000~14000年——智利文化遗址
2.近、现代桩基的发展19世纪后期,国际上生产了混凝土桩和钢桩;中国在20世纪20年代开始采用钢筋混凝土预制桩和灌注桩,木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩三者并举;20世纪30年代,上海外滩许多大型建筑物采用木桩或木桩上接一段混凝土桩;
1943年,当时我国第一高楼——上海国际饭店(83.8m,地下二层,地上22层),采用木桩支撑的最高建筑;1949年后,桩基础大规模应用和发PC预制构件展;20世纪60年代,钻孔灌注桩和爆扩桩迅速发展,为在不同地区、不同土层中应用桩基础提供了可能性;
20世纪70年代早期,主要桩型为预制方桩(小型);20世纪70年代后期,引进日本的钢管桩和打桩设备,进入了重力桩型时期;20世纪90年代后,随着机具能力的提高,大直径、超深度灌注桩逐渐推广应用(杭州湾跨海大桥最大桩直径2.8m,深120m);
20世纪末期,随着高强度预应力管桩(PHC)的引进,在打桩中占据主导地位,钢桩明显减少;随着工程建设的发展,异形桩迅速发展——桩墙技术(地下连续墙)、咬合桩、水泥搅拌桩、劲性水泥土墙(SMW)等;浅层地基的桩基、复合地基的桩工技术与桩基同步发展。
二、桩的分类和PC预制构件选型1.按材料分:木桩、石桩、混凝土(水泥)桩、钢筋混凝土桩、钢桩2.按成桩条件分:预制桩——主要桩型为钢筋混凝土桩、预应力混凝土管桩、钢桩灌注桩——主要有大直径灌注桩、沉管灌注桩3.按施工时对周围地基土的影响(应力状态)分类
挤土桩——打入桩、螺旋桩部分挤土桩或低扰动土桩——打入桩、CFA桩非挤土桩
4 .按桩径(设计直径d)大小分类: 小直径桩:d ≤250mm; 中等直径桩: 250mm< d <800mm; 大直径桩: d ≥800mm5 .按桩的使用功能分类: 竖向抗压桩; 竖向抗拔桩; 水平受荷桩;
复合受荷桩:承受竖向、水平向荷载均较大的桩。三、我国现今的桩型体系
四、桩型选用应遵循的原PC预制构件则桩型的选择必须经过认真的技术经济分析,且需遵循以下原则:1.必须与地质条件相适应,因地制宜,结合地质条件和当地经验选用2.选择适宜的桩型,发展不同的相应桩型,与建筑结构匹配3.桩型选择和桩基工程需符合资源节约型、环境友好型的基本国策。
4.桩型选择应着眼于在相同条件下和要求下的先进性,经济、高效、安全和满足工程寿命的要求5.一种新的桩型的选用必须经过科学实验和工程实践的考验五、基桩选型中常见的一些认识问题1.将嵌岩桩一律视为端承桩,导致将桩端嵌岩深度不必要的扩大,增加成桩难度,延长施工周期,增加工程造价。
2.在软土地区使用无须排土排浆的沉管灌注桩、夯扩桩和粉喷桩等,对这类桩得挤土效应或施工质量PC预制构件控制认识不足3.预制桩的质量稳定性高于灌注桩的概念导致了不少工程事故4.人工挖孔桩质量稳定可靠的习惯性思维常常与实际不符。
低水位非饱和土时质量稳定性较高;高水位饱和土施工隐患大、质量成疑;特别是有淤泥质软土夹层时危险性增大5.扩底桩用于持力层较好、桩较短的端承型灌注桩,可取得较好的技术经济效益六、基桩的发展趋势1.以数值分析为核心的岩土力学。
2.智能化的岩土测试技术3.开发和维护更好的新桩型:目前占市场主导地位的是打入桩(约占全球桩的50%);PHC桩是打入桩中最为流行的一种桩型;钻孔灌注桩适应性强,对周围环境影响小,只要有先进的钻机和钻具,可以不受地层条件的限制,也可满足大直径超深度高承载力PC预制构件的需要;。
CFA桩(连续螺旋钻孔灌注桩)发展迅速;套管CFA介于传统钻孔灌注桩和CFA之间4、成(沉)桩工艺与设备更趋现代化:与旋挖式钻机相比,全套管全回转液压钻机正在迅速发展5、试桩和测桩的信息化检测技术七、几种新型的灌注桩
1.钻孔挤扩多支盘灌注桩技术挤扩支盘桩是在普通钻孔灌注桩的基础上发展起来的,20世纪80年代未期发明了用于支盘挤扩成型的液压设备,适用于水上水下各种环境及各种地质条件,使挤扩支盘桩成为一种普遍适用的新技术。
2.钻孔扩底灌注桩技术钻孔扩底灌注桩施工时当柱状钻头钻到设计持力层后,采用特殊的扩底机械和钻头,通过加压撑开钻头的扩孔刀刃使之旋转切削地层,从而扩大钻孔灌注桩的底部钻孔PC预制构件扩底灌注可以充分利用桩底岩土层承载力高的特点,从而大大提高单桩承载力,节约造价。
可视旋挖扩底桩是其中一种
3.钻孔灌注桩后压浆技术钻孔灌注桩桩侧的泥皮过厚和桩底沉渣过厚在钻孔灌注桩施工过程中,在钢筋笼上设置桩底压浆管和桩侧压浆管,等混凝土达到一定强度,从压浆管压入高压水泥浆使桩侧泥皮和桩底沉渣得到加固后注浆后的单桩承载力提高30%~100%。
4.钻孔复合桩技术采用钻孔的方法植入钢筋混凝土预制桩先在预定的位置钻孔,然后将接好的钢筋混凝土预制桩放入钻孔中心,将注浆管插入桩底把高压水泥浆压入桩与钻孔的空隙中,等水泥浆凝固后就形成一个钻孔复合桩设计时桩身质量全部由预制桩承担,灌注桩的桩身缩颈、离析,甚至PC预制构件断桩问题如何得到根本解决,桩身质量绝对可靠。