樁基礎(chǔ)構(gòu)造及分類
樁基礎(chǔ)是一種常用的深基礎(chǔ)形式，它由基樁和連接于樁頂?shù)某信_(tái)共同組成。若樁身全部埋于土中，承臺(tái)底面與土體接觸，則稱為低承臺(tái)樁基，若樁身上部露出地面而承臺(tái)底位于地面以上，則稱為高承臺(tái)樁基。建筑樁基通常為低承臺(tái)樁基礎(chǔ)，而在橋梁、碼頭工程中常用高承臺(tái)樁基礎(chǔ)。
一、按受力情況分為端承樁、摩擦樁
端承樁是穿過軟弱土層而達(dá)到堅(jiān)硬土層或巖層上的樁，上部結(jié)構(gòu)荷載主要由巖層阻力承受；施工時(shí)以控制貫入度為主，樁尖進(jìn)入持力層深度或樁尖標(biāo)高可作參考。
摩擦樁完全設(shè)置在軟弱土層中，將軟弱土層擠密實(shí)，以提高土的密實(shí)度和承載能力，上部結(jié)構(gòu)的荷載由樁尖阻力和樁身側(cè)面與地基土之間的摩擦阻力共同承受，施工時(shí)以控制樁尖設(shè)計(jì)標(biāo)高為主，貫入度可作參考。
二、按擠土狀況分為非擠土樁、部分?jǐn)D土樁和擠土樁
沉管法、爆擴(kuò)法施工的灌注樁、打入（或靜壓）的實(shí)心混凝土預(yù)制樁、閉口鋼管樁或混凝上管樁 屬于擠土樁。
沖擊成孔法、鉆孔壓注法施工的灌注樁、預(yù)鉆孔打入式預(yù)制樁、混凝土 ( 預(yù)應(yīng)力混凝土 ) 管樁、 H 型鋼樁、敞口鋼管樁等屬 于部分?jǐn)D土樁。
干作業(yè)法、泥漿護(hù)壁法、套管護(hù)壁法施工的灌注樁屬非擠土樁。
三、按施工方法分為預(yù)制樁、灌注樁
預(yù)制樁是在工廠或施工現(xiàn)場(chǎng)制成的各種形式的樁，用沉樁設(shè)備將樁打入、壓入或振入土中，或有的用高壓水沖沉入土中。根據(jù)沉入土中的方法，可分打入樁（錘擊沉樁）、水沖沉樁、振動(dòng)沉樁和靜力壓樁等；
灌注樁是在施工現(xiàn)場(chǎng)的樁位上用機(jī)械或人工成孔，放入鋼筋骨架，然后在孔內(nèi)灌注混凝土而成。根據(jù)成孔方法的不同分為挖孔、鉆孔、沖孔灌注樁，套管成孔灌注樁（沉管灌注樁）及爆擴(kuò)成孔灌注樁等。
預(yù)制樁施工方法
預(yù)制樁包括混凝土預(yù)制樁、鋼樁兩種�；炷令A(yù)制樁常用的有鋼筋混凝土實(shí)心方樁、預(yù)應(yīng)力混凝土空心管樁。鋼樁有鋼管樁、H型鋼樁、其他異性鋼樁。
鋼筋混凝土預(yù)制樁施工前，應(yīng)根據(jù)施工圖設(shè)計(jì)要求、樁的類型、成孔過程對(duì)土的擠壓情況、地質(zhì)探測(cè)和試樁等資料，制定施工方案。其主要內(nèi)容包括：確定施工方法，選擇打樁機(jī)械，確定打樁順序，樁的預(yù)制、運(yùn)輸，以及沉樁過程中的技術(shù)和安全措施。
一、錘擊沉樁的施工方法（打入法）
錘擊沉樁的施工方法是利用樁錘落到樁頂上的沖擊力來克服土對(duì)樁的阻力，使樁沉到預(yù)定的深度或達(dá)到持力層的一種打樁施工方法。錘擊沉樁是混凝土預(yù)制樁常用的沉樁方法，它施工速度快，機(jī)械化程度高，適用范圍廣，但施工時(shí)有沖撞噪聲和對(duì)地表層有振動(dòng)，在城區(qū)和夜間施工有所限制。
打樁機(jī)械：打樁機(jī)具主要包括樁錘、樁架和動(dòng)力裝置三個(gè)部分。
樁錘是對(duì)樁施加沖擊力，將樁打入土中的機(jī)具；施工中常見的樁錘有落錘、蒸汽錘（單動(dòng)汽錘、雙動(dòng)汽錘）、柴油汽錘和液壓錘（振動(dòng)錘）。
樁架是支持樁身和樁錘，在打樁過程中引導(dǎo)樁的方向及維持樁的穩(wěn)定，并保證樁錘沿著所要求方向沖擊的設(shè)備。一般由底盤、導(dǎo)向桿、起吊設(shè)備、撐桿等組成。根據(jù)樁的長(zhǎng)度、樁錘的高度及施工條件等選擇樁架和確定樁架高度。樁架高度=樁長(zhǎng)+樁錘高度+滑輪組高。樁架用鋼材制作，按移動(dòng)方式有輪胎式、履帶式、軌道式等。
動(dòng)力裝置包括驅(qū)動(dòng)樁錘及卷?yè)P(yáng)機(jī)用的動(dòng)力設(shè)備。根據(jù)所選樁錘而定的。當(dāng)采用空氣錘時(shí)，應(yīng)配備空氣壓縮機(jī)；當(dāng)選用 蒸汽錘時(shí)，則要配備蒸汽鍋爐和絞盤。
打樁施工
A. 準(zhǔn)備工作
（1）場(chǎng)地準(zhǔn)備：清除地上、地下障礙物，平整、壓實(shí)場(chǎng)地，設(shè)置排水溝；
（2）放軸線、定樁位、設(shè)置水準(zhǔn)點(diǎn) （≮2個(gè)）；
（3）確定打樁順序：擠土直接影響打樁進(jìn)度、施工質(zhì)量以及周圍環(huán)境。
（4）接通現(xiàn)場(chǎng)的水、電管線，準(zhǔn)備好施工機(jī)具；做好對(duì)樁的質(zhì)量檢驗(yàn)。
（5）進(jìn)行打樁試驗(yàn)：≮2根，檢驗(yàn)工藝、設(shè)備是否符合要求。
B.打樁順序
根據(jù)樁的密集程度，打樁順序一般分為逐段打設(shè)、自中部向四周打設(shè)和由中間向兩側(cè)打設(shè)三種。
當(dāng)樁的中心距不大于4倍樁的直徑或邊長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)由中間向兩側(cè)對(duì)稱施打，或由中間向四周施打。
當(dāng)樁的中心距大于4倍樁的邊長(zhǎng)或直徑時(shí)，可采用上述兩種打法，或逐排單向打設(shè)。
根據(jù)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)標(biāo)高和樁的規(guī)格，宜按先深后淺、先大后小、先長(zhǎng)后短的順序進(jìn)行打樁。
C.打樁工藝順序：
設(shè)置標(biāo)尺→樁架就位→吊樁就位→扣樁帽、落錘、脫吊鉤→低錘輕打→正式打（接樁，截樁，靜、動(dòng)載試驗(yàn)，承臺(tái)施工）。
要點(diǎn)：采用重錘低擊，開始要輕打；連續(xù)施打，減少回彈固結(jié)；注意貫入度變化，做好打樁記錄（編號(hào)、每米錘擊數(shù)、樁頂標(biāo)高、最后貫入度…）；如遇異常情況（貫入度劇變；樁身突然傾斜、位移、回彈；樁身嚴(yán)重裂縫或樁頂破碎），暫停施打，與有關(guān)單位研究處理。
二、靜力壓樁的施工方法
靜力壓樁是在均勻軟弱土中利用壓樁架（型鋼制作）的自重和配重，由鋼絲繩、滑輪和壓梁，將整個(gè)樁機(jī)的重力(800～1500kN)反壓在樁頂上，以克服樁身下沉?xí)r與土的摩擦力，迫使預(yù)制樁下沉，將樁逐節(jié)壓入土中的一種沉樁方法。這種沉樁方法無振動(dòng)、無噪音、對(duì)周圍環(huán)境影響小，適合在城市中施工。壓樁施工一般采取分節(jié)壓入、逐段接長(zhǎng)的施工方法。
接樁的方法目前有三種：焊接法、法蘭螺栓連接法、硫磺漿錨法。
壓樁與打樁相比:由于避免了錘擊應(yīng)力，樁的混凝土強(qiáng)度及其配筋只要滿足吊裝彎矩和使用期受力要求就可以，因而樁的斷面和配筋可以減小;壓樁引起的擠土也小的多，因此壓樁是軟土地區(qū)一種較好的沉樁方法。
三、振動(dòng)沉樁的施工方法
工作原理：其主要裝置為振動(dòng)器，利用振動(dòng)器所產(chǎn)生的激振力，使樁身產(chǎn)生高頻振動(dòng)。這時(shí)樁在其自重或很小的附加壓力作用下沉入土中，或是在較小的提升力作用下而拔出土。
四、水沖法沉樁（射水沉樁）的施工方法
射水沉樁方法往往與錘擊（或振動(dòng)）法同時(shí)使用，具體選擇應(yīng)視土質(zhì)情況而定。必須注意，不論采取任何射水施工方法，在沉入最后階段1~1.5m至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，應(yīng)停止射水，用錘擊或振動(dòng)沉入至設(shè)計(jì)深度，以保證樁的承載力。
干作業(yè)鉆孔灌注樁：
干作業(yè)成孔一般采用螺旋鉆機(jī)鉆孔。螺旋鉆頭外徑分別為Φ400mm、Φ500mm、Φ600mm，鉆孔深度相應(yīng)為12m、10m、8m。適用于成孔深度內(nèi)沒有地下水的一般粘土層、砂土及人工填土地基，不適于有地下水的土層和淤泥質(zhì)土。
鉆機(jī)就位后，鉆桿垂直對(duì)準(zhǔn)樁位中心，開鉆時(shí)先慢后快，減少鉆桿的搖晃，及時(shí)糾正鉆孔的偏斜或位移。
鉆孔至規(guī)定要求深度后，進(jìn)行孔底清土。清孔的目的是將孔內(nèi)的浮土、虛土取出，減少樁的沉降。方法是鉆機(jī)在原深處空轉(zhuǎn)清土，然后停止旋轉(zhuǎn)，提鉆卸土。
鋼筋骨架的主筋、箍筋、直徑、根數(shù)、間距及主筋保護(hù)層均應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定，綁扎牢固，防止變形。用導(dǎo)向鋼筋送入孔內(nèi)，同時(shí)防止泥土雜物掉進(jìn)孔內(nèi)。鋼筋骨架就位后，應(yīng)立即灌注混凝土，以防塌孔。灌注時(shí)，應(yīng)分層澆筑、分層搗實(shí)，每層厚度50～60cm。
泥漿護(hù)壁成孔灌注樁：
泥漿護(hù)壁成孔是利用泥漿保護(hù)穩(wěn)定孔壁的機(jī)械鉆孔方法。它通過循環(huán)泥漿將切削碎的泥石渣屑懸浮后排出孔外，適用于有地下水和無地下水的土層。
成孔機(jī)械有潛水鉆機(jī)、沖擊鉆機(jī)、沖抓錐等。
泥漿護(hù)壁成孔灌注樁的施工工藝流程：測(cè)定樁位、埋設(shè)護(hù)筒、樁機(jī)就位、制備泥漿、機(jī)械(潛水鉆機(jī)、沖擊鉆機(jī)等)成孔、泥漿循環(huán)出渣、清孔、安放鋼筋骨架、澆筑水下混凝土。
1、埋設(shè)護(hù)筒和制備泥漿
埋設(shè)護(hù)筒和制備泥漿鉆孔前，在現(xiàn)場(chǎng)放線定位，按樁位挖去樁孔表層土，并埋設(shè)護(hù)筒。護(hù)筒高2m左右，上部設(shè)1～2個(gè)溢漿孔，是用厚4～8mm鋼板制成的圓筒，其內(nèi)徑應(yīng)大于鉆頭直徑200mm。護(hù)筒的作用是固定樁孔位置，保護(hù)孔口，防止地面水流入，增加孔內(nèi)水壓力，防止塌孔，成孔時(shí)引導(dǎo)鉆頭的方向。
在鉆孔過程中，向孔中注入相對(duì)密度為1.1～1.5的泥漿，使樁孔內(nèi)孔壁土層中的孔隙滲填密實(shí)，避免孔內(nèi)漏水，保持護(hù)筒內(nèi)水壓穩(wěn)定；泥漿相對(duì)密度大，加大了孔內(nèi)的水壓力，可以穩(wěn)固孔壁，防止塌孔；通過循環(huán)泥漿可將切削的泥石渣懸浮后排出，起到攜砂、排土的作用。
2、成孔
潛水鉆機(jī)成孔。潛水鉆機(jī)是一種旋轉(zhuǎn)式鉆孔機(jī)，其防水電機(jī)變速機(jī)構(gòu)和鉆頭密封在一起，由樁架及鉆桿定位后可潛入水、泥漿中鉆孔。注入泥漿后通過正循環(huán)或反循環(huán)排渣法將孔內(nèi)切削土粒、石渣排至孔外。
潛水鉆機(jī)成孔排渣有正循環(huán)排渣和泵舉反循環(huán)排渣兩種方式。正循環(huán)排渣法:在鉆孔過程中，旋轉(zhuǎn)的鉆頭將碎泥渣切削成漿狀后，利用泥漿泵壓送高壓泥漿，經(jīng)鉆機(jī)中心管、分叉管送入到鉆頭底部強(qiáng)力噴出，與切削成漿狀的碎泥渣混合，攜帶泥土沿孔壁向上運(yùn)動(dòng)，從護(hù)筒的溢流孔排出。泵舉反循環(huán)排渣法:砂石泵隨主機(jī)一起潛入孔內(nèi)，直接將切削碎泥渣隨泥漿抽排出孔外。
沖擊鉆成孔。沖擊鉆機(jī)通過機(jī)架、卷?yè)P(yáng)機(jī)把帶刃的重鉆頭(沖擊錘)提高到一定高度，靠自由下落的沖擊力切削破碎巖層或沖擊土層成孔。沖擊鉆頭形式有十字形、工字形、人字形等，一般常用十字形沖擊鉆頭。沖孔前應(yīng)埋設(shè)鋼護(hù)筒，并準(zhǔn)備好護(hù)壁材料。
沖擊鉆機(jī)就位后，校正沖錘中心對(duì)準(zhǔn)護(hù)筒中心，在沖程0.4～0.8m范圍內(nèi)應(yīng)低提密沖，并及時(shí)加入石塊與泥漿護(hù)壁，直至護(hù)筒下沉3～4m以后，沖程可以提高到1.5～2.0m，轉(zhuǎn)入正常沖擊，隨時(shí)測(cè)定并控制泥漿相對(duì)密度。施工中，應(yīng)經(jīng)常檢查鋼絲繩損壞情況，卡機(jī)松緊程度和轉(zhuǎn)向裝置是否靈活，以免掉鉆。
沖抓錐成孔；沖抓錐錐頭上有一重鐵塊和活動(dòng)抓片，通過機(jī)架和卷?yè)P(yáng)機(jī)將沖抓錐提升到一定高度，下落時(shí)松開卷筒剎車，抓片張開，錐頭便自由下落沖入土中，然后開動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)提升錐頭，這時(shí)抓片閉合抓土。沖抓錐整體提升至地面上卸去土渣，依次循環(huán)成孔。
沖抓錐成孔施工過程、護(hù)筒安裝要求、泥漿護(hù)壁循環(huán)等與沖擊成孔施工相同。適用于松軟土層(砂土、粘土)中沖孔，但遇到堅(jiān)硬土層時(shí)宜換用沖擊鉆施工。
3、清孔
驗(yàn)孔是用探測(cè)器檢查樁位、直徑、深度和孔道情況；清孔即清除孔底沉渣、淤泥浮土，以減少樁基的沉降量，提高承載能力。泥漿護(hù)壁成孔清孔時(shí)，對(duì)于土質(zhì)較好不易坍塌的樁孔，可用空氣吸泥機(jī)清孔，氣壓為0.5MPa，使管內(nèi)形成強(qiáng)大高壓氣流向上涌，同時(shí)不斷地補(bǔ)足清水，被攪動(dòng)的泥渣隨氣流上涌從噴口排出，直至噴出清水為止。對(duì)于穩(wěn)定性較差的孔壁應(yīng)采用泥漿循環(huán)法清孔或抽筒排渣，清孔后的泥漿相對(duì)密度應(yīng)控制在1.15～1.25。
4、澆筑水下混凝土
泥漿護(hù)壁成孔灌注混凝土的澆筑是在水中或泥漿中進(jìn)行的，故稱為澆筑水下混凝土。水下混凝土宜比設(shè)計(jì)強(qiáng)度提高一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，必須具備良好的和易性，配合比應(yīng)通過試驗(yàn)確定。
水下混凝土澆筑常用導(dǎo)管法。澆筑時(shí)，先將導(dǎo)管內(nèi)及漏斗灌滿混凝土，其量保證導(dǎo)管下端一次埋入混凝土面以下0.8m以上，然后剪斷懸吊隔水栓的鋼絲，混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞進(jìn)入水中。
沉管灌注樁（套管成孔灌注樁）：
沉管灌注樁是利用錘擊打樁設(shè)備或振動(dòng)沉樁設(shè)備，將帶有鋼筋混凝土的樁尖(或鋼板靴)或帶有活瓣式樁靴的鋼管沉入土中(鋼管直徑應(yīng)與樁的設(shè)計(jì)尺寸一致)，造成樁孔，然后放入鋼筋骨架并澆筑混凝土，隨之拔出套管，利用拔管時(shí)的振動(dòng)將混凝土搗實(shí)，便形成所需要的灌注樁。
在沉管灌注樁施工過程中，對(duì)土體有擠密作用和振動(dòng)影響， 施工中應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工條件，考慮成孔的順序。間隔一個(gè)或兩個(gè)樁位成孔；在鄰樁混凝土初凝前或終凝后成孔；一個(gè)承臺(tái)下樁數(shù)在5根以上者，中間的樁先成孔，外圍的樁后成孔。
為了提高樁的質(zhì)量和承載能力，沉管灌注樁常采用單打法、復(fù)打法、翻插法等施工工藝。單打法(又稱一次拔管法)：拔管時(shí)，每提升0.5～1.0m，振動(dòng)5～10s，然后再拔管0.5～1.0m，這樣反復(fù)進(jìn)行，直至全部拔出。復(fù)打法：在同一樁孔內(nèi)連續(xù)進(jìn)行兩次單打，或根據(jù)需要進(jìn)行局部復(fù)打。施工時(shí)，應(yīng)保證前后兩次沉管軸線重合，并在混凝土初凝之前進(jìn)行。翻插法：鋼管每提升0.5m，再下插0.3m，這樣反復(fù)進(jìn)行，直至拔出。
利用錘擊沉樁設(shè)備沉管、拔管成樁，稱為錘擊沉管灌注樁；利用振動(dòng)器振動(dòng)沉管、拔管成樁，稱為振動(dòng)沉管灌注樁。
1、錘擊沉管灌注樁
錘擊沉管灌注樁施工要點(diǎn)：樁尖與樁管接口處應(yīng)墊麻(或草繩)墊圈，以防地下水滲入管內(nèi)和作緩沖層。沉管時(shí)先用低錘錘擊，觀察無偏移后，才正常施打。拔管前，應(yīng)先錘擊或振動(dòng)套管，在測(cè)得混凝土確已流出套管時(shí)方可拔管。樁管內(nèi)混凝土盡量填滿，拔管時(shí)要均勻，保持連續(xù)密錘輕擊，并控制拔管速度，一般土層以不大于1m/min為宜，軟弱土層與軟硬交界處，應(yīng)控制在0.8m/min以內(nèi)為宜。在管底未拔到樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高前，倒打或輕擊不得中斷，注意使管內(nèi)的混凝土保持略高于地面，并保持到全管拔出為止。
樁的中心距在5倍樁管外徑以內(nèi)或小于2m時(shí)，均應(yīng)跳打施工；中間空出的樁須待鄰樁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%以后，方可施打。
2、振動(dòng)沉管灌注樁
振動(dòng)沉管灌注樁采用激振器或振動(dòng)沖擊沉管。其施工過程為：樁機(jī)就位，沉管，上料，拔管。
人工挖孔大直徑灌注樁：
大直徑灌注樁是采用人工挖掘方法成孔，放置鋼筋籠，澆筑混凝土而成的樁基礎(chǔ)，也稱墩基礎(chǔ)。它由承臺(tái)、樁身和擴(kuò)大頭組成，穿過深厚的軟弱土層而直接坐落在堅(jiān)硬的巖石層上。
優(yōu)點(diǎn)是樁身直徑大，承載能力高；施工時(shí)可在孔內(nèi)直接檢查成孔質(zhì)量，觀察地質(zhì)土質(zhì)變化情況；樁孔深度由地基土層實(shí)際情況控制，樁底清孔除渣徹底、干凈，易保證混凝土澆筑質(zhì)量。
1、人工挖掘成孔護(hù)壁方法施工
坍落的支護(hù)措施有現(xiàn)澆混凝土護(hù)壁、沉井護(hù)壁、噴射混凝土護(hù)壁等。
(1) 現(xiàn)澆混凝土護(hù)壁法施工
即分段開挖、分段澆筑混凝土護(hù)壁，既能防止孔壁坍塌，又能起到防水作用。
樁孔采取分段開挖，每段高度取決于土壁直立狀態(tài)的能力，一般0.5～1.0m為一施工段，開挖井孔直徑為設(shè)計(jì)樁徑加混凝土護(hù)壁厚度。
護(hù)壁施工段，即支設(shè)護(hù)壁內(nèi)模板(工具式活動(dòng)鋼模板)后澆筑混凝土，其強(qiáng)度一般不低于C15，護(hù)壁混凝土要振搗密實(shí)；當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到1MPa(常溫下約24h)可拆除模板，進(jìn)入下一施工段。如此循環(huán)，直至挖到設(shè)計(jì)要求的深度。
(2) 沉井護(hù)壁法施工
當(dāng)樁徑較大，挖掘深度大，地質(zhì)復(fù)雜，土質(zhì)差(松軟弱土層)，且地下水位高時(shí)，應(yīng)采用沉井護(hù)壁法挖孔施工。
沉井護(hù)壁施工是先在樁位上制作鋼筋混凝土井筒，井筒下?lián)v制鋼筋混凝土刃腳，然后在筒內(nèi)挖土掏空，井筒靠其自重或附加荷載來克服筒壁與土體之間的摩擦阻力，邊挖邊沉，使其垂直地下沉到設(shè)計(jì)要求深度。
施工中應(yīng)該注意的幾個(gè)問題：
樁孔中心線平面位置偏差不宜超過50mm，樁的垂直度偏差不得超過0.5%
樁徑不得小于樁設(shè)計(jì)直徑。挖掘成孔區(qū)內(nèi)，不得堆放余土和建筑材料，并防止局部集中荷載和機(jī)械振動(dòng)。
樁基礎(chǔ)一定要坐落在設(shè)計(jì)要求的持力層上，樁孔的挖掘深度應(yīng)由設(shè)計(jì)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地基土層的實(shí)際情況決定。
人工挖掘成孔應(yīng)連續(xù)施工，成孔驗(yàn)收后立即進(jìn)行混凝土澆筑。認(rèn)真清除孔底浮渣余土排凈積水，澆筑過程中防止地下水流入。
人工挖掘成孔過程中，應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程施工。井面應(yīng)設(shè)置安全防護(hù)欄，當(dāng)樁孔凈距小于2倍樁徑且小于2.5m時(shí)，應(yīng)間隔挖孔施工。
