摘要：伴随科技水平的不断发展，桩基在工程项目的应用也日趋普遍。本文通过对几种常用桩型（长螺旋钻孔桩、人工挖孔桩、旋挖桩、预制桩等）的介绍，更深层次的了解不同桩基的应用范围、施工工艺和优缺点。为桩基工程中桩型的选择提供参考。
关键词：桩基类型；适用范围；施工工艺；优缺点对比
前 言
伴随着精细化设计的来临，对结构工程师的理论水平和工程实践认知提出了更高的要求。而桩基工程作为基础工程中的重要组成部分，伴随我国经济的发展，以及科学技术水平的提高，其在工程项目中的应用比例日趋提高。而实际上，我们一部分工程师对桩基的类型、适用范围、及各种桩型的优缺点认识并不是很清晰，尤其是对桩基的施工工艺较为陌生。
针对以上问题，本文就几种应用较为普遍的桩基类型进行阐述，简单介绍其适用地质及施工工艺，并对其优缺点进行探讨。通过文章对桩基有更清晰的认识，工程设计中能合理选择桩型，达到安全适用、经济合理的目的。
1 桩的类型
【
基桩按承载力性能可分为摩擦桩和端承桩1】。
【
按成桩方法可分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩1】。其中常用的非挤土
桩类型主要有，干作业法：长螺旋钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩等；泥浆护壁法：正、反循环钻成孔灌注桩、旋挖成孔灌注桩等。部分挤土桩常见的有冲孔灌注桩、长螺旋钻孔压灌桩等。挤土桩常用的主要为打入（静压）预制桩。
按设计桩径大小可分为小直径桩（d≤250mm），中等直径桩（250mm＜d＜
【
800mm）和大直径桩（d≥800mm）1】。
同时，也可按桩身材料（混凝土桩、钢桩、木桩等），承台位置高低（高承台桩、低承台桩），桩的使用功能（抗压桩、抗拔桩、水平受荷桩、复合受荷桩），制作工艺（预制桩、灌注桩），截面形式（方桩、圆桩）等根据需要进行分类。
2工程项目中典型桩基的探讨 1.
1.
长螺旋钻孔灌注桩
长螺旋钻孔工作原理：钻机动力装置带动螺旋钻杆使螺旋片向下转动切土，被破坏土壤随钻杆旋转沿螺旋叶片输出孔外，如图1所示。桩身直径300-800mm，适用于地下水位以上的黏性土、粉土、砂土、碎石类土、强风化岩及软岩等，不适宜于大粒径卵砾石、漂石、岩石的施工。
图 1 长螺旋钻孔设备
其早期用于干作业成孔，施工工艺如下：测放点位→钻机就位→点位复测→长螺旋钻孔→空转清孔→成孔验收→钢筋笼沉放→浇筑导管安装→混凝土浇筑。
长螺旋对均质的粘性土、粉土、砂土钻进效率高，不使用冲洗液，无泥浆污染、噪音小、振动小，可在狭窄场地施工，成本低，消耗材料少；缺点明显，受地下水影响严重，容易出现孔壁坍塌、孔径缩小等问题，且桩径一般较小，单桩
承载力低。随着科技的发展，长螺旋压灌桩后插钢筋笼技术的成熟，其克服了长螺旋干作业的限制，使其应用更为广泛，详后文中介绍的压灌桩。
1.
1. 人工挖孔灌注桩
人工挖孔灌注桩，即采用人工挖孔配合相应的提升及运土工具成孔，挖孔至设计深度后，下钢筋笼并浇灌混凝土成桩。桩身直径800~2000mm，桩底扩底直径一般为1600~3000mm，该桩型主要适合用于地下水位以上或渗水较少的填土、粉土、粘性土、风化岩等多种地层。当穿越易坍塌地层时，如流砂、淤泥、松散砂土等必须采取相应的支护措施。当地下水位较高，水头压力较大或需穿越地下有瓦斯、沼气等有害气体地层时，不宜采用该类桩型。
施工工艺流程：地面混凝土垫层→挖第一节桩土方、支模并浇捣第一节混凝土护壁→安装活动井盖,设置垂直运输设备用于吊土,安设鼓风机、照明设施等，有需要时安设水泵→开挖第二节桩身土→拆第一节桩钢模板,支第二节桩模板,浇捣第二节桩混凝土护壁→循环以上挖土、支模、浇混凝土护壁工序，直至桩身设计深度；检查持力层后，当设计需要时进行扩底→检查桩孔垂直度、孔径、深度并对持力层进行验收，桩底清渣并排除孔底积水→混凝土封桩底→下钢筋笼→浇筑桩身混凝土。如图2所示施工中的人工挖孔桩。
图 2 人工挖孔桩
人工挖孔桩在施工过程中能较直观判断地质土质变化情况，易于检查成孔质量；且桩底沉渣清理彻底，能充分保证桩身混凝土质量，有利于发挥桩端土的端承力。同时可在狭窄场地施工，无噪音，无振动，无废泥浆排出，环保性能较好。
【
其缺点为人工消耗较大，开挖效率低2】；对施工安全要求较高，尤其在地下水
丰富地区时需要边抽边挖时，必须设置预防坍塌事故的安全措施，由于人工挖孔需照明设施故施工中漏电保护也有特殊要求。
1.
1.
正、反循环钻成孔灌注桩
正、反循环钻机，都是利用钻井液（泥浆）的循环对钻井井壁进行保护并排出钻渣。桩身直径一般为600~1200mm。它们在钻孔的工艺及适用的土层都基本相同，能广泛用于地下水位以下或以的各种土层，当遇地质夹层较多、风化不均、岩层软硬变化较大的复杂地质情况时也可考虑采用循环钻成孔。两种钻机不同的工艺就在于钻井液（泥浆）的循环方式。
正循环钻成孔孔壁依靠水头和泥浆保护，其工作原理：泥浆泵用高压从泥浆池中将钻井液（泥浆）输入钻杆内腔，并在钻头的出浆口射出；钻机钻头在旋转钻进过程中将土层搅松成为钻渣，被出浆口的钻井液悬浮，钻渣随泥浆高度的不断上升而溢出钻孔；其经过沉浆池沉淀净化后泥浆液可再循环使用。正循环钻由于是靠泥浆的自然循环方式排渣，其排渣能力较弱故只能排出一部分钻渣，颗粒较大的钻渣并不能自然排出钻孔，钻井内沉渣较多不利于清孔，影响钻进速度和桩身承载力。
反循环钻机的钻井液是用泥浆泵从钻井的井口（钻杆外面）向钻井里输送，再用压缩空气或泥浆泵，从钻杆的内腔抽出，钻井液的循环方式与正循环钻机正好相反。其循环能力和排渣能力都比较强，排渣比较干净。所以更适合于在卵石层等颗粒比较大的地层中钻进成孔。如图3所示，正、反循环钻工作原理图。
图 3 正方循环钻工作原理图
施工工艺流程：测放孔位→埋设钢护筒→钻机就位→点位复测、孔口标高测量→钻进成孔→清孔→钢筋笼吊装→导管安装→灌注混凝土。
正、反循环钻成孔灌注桩适用地质范围广泛，机械化操作，施工速度较快，工艺成熟，相对而言施工过程安全可靠。但其质量控制难度较大，施工中需设置泥浆槽、沉淀池、储浆池等，施工场地占地面积较大，需要大量的水和泥浆原料，产生大量泥浆垃圾，对环保要求高。且正循环回旋钻孔壁泥浆厚度常达50~70mm，
【
大大降低了桩周摩擦力2】。 反循环回旋钻扩孔率较大，并且钻机结构较为复
杂，造价偏高。
1.
1. 旋挖成孔灌注桩
旋挖钻孔施工是通过钻机底部带有活门桶式钻头回转钻进土层，并将破碎土装入钻斗，然后通过钻机提升设备将钻斗提出孔外通过活门开放卸土，依次循环不断取土卸土，直至钻至设计深度，如图4所示。桩身直径600~1200mm。一般适用回填土、粘土、粉土、砂土、淤泥质土、碎石土、软质岩石和风化岩石等土层。当土层粘结性能较好时，钻孔无需泥浆护壁。可直接采用干式或清水钻进工艺。而当存在地下渗水量较大孔壁不稳定，或遇松散易坍塌地层时，须采用静态泥浆护壁钻孔工艺，向钻孔内输入护壁泥浆或投放稳定液进行护壁。
旋挖桩施工工艺基本类同其他机械成孔工艺流程：测放孔位→埋设钢护筒→钻机就位→点位复测、孔口标高测量→钻进成孔→清孔→钢筋笼吊装→导管安装
【
→灌注混凝土3】。
旋挖桩自动化程度高；成孔效率高；环保性能突出振动与噪声低、可有效降
【
低排污费用，并提高文明施工的水平4】；在孔壁上形成较明显的螺旋线，有助
于提高桩的的摩阻力。但其桩身护壁性能相对较差，容易造成缩径、塌孔等现象；当地质条件较差时，桩底沉渣较难处理；同时旋挖钻机重量较大，施工地面需处理。
图 4 旋挖钻机设备 1.
1. 冲孔灌注桩
冲孔桩是使用冲击钻机通过机架、卷扬机把带刃的重钻头（冲击锤）提高到一定高度，靠自由下落的冲击力冲击土层及切削破碎岩层钻进，如图5所示，利用泥浆护壁和悬浮钻渣，成孔后放入钢筋笼，浇筑混凝土成桩。适用于填土层、粘土层、粉土层、淤泥层、砂土层、碎石土层、砾卵石层、岩溶发育岩层或裂隙发育的地层施工，不适用于湿陷性黄土地区。桩孔直径通常为600～1200mm，最大直径可达2500mm，冲孔深度最大可达300m左右。
冲孔桩施工流程：平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装机器设备并定位→冲孔→清孔并检查成孔质量→钢筋笼安装→灌注混凝土。
冲孔桩适用土层范围广泛，能穿越地下水位上下的各类复杂地层，可有效解决土层中的孤石问题，穿硬土层能力强，造价便宜。但施工中其安全性能较差，施工效率相对较底，有一定噪声污染，同时会产生大量泥浆，对环境影响较大。
【
而且在施工中需要较大的电力负荷4】，安全隐患大。一般项目中若桩基工程量
不大，桩长较短时，可考虑直接采用冲孔工艺施工。在大型项目中，可考虑冲孔与其它成孔钻机配合使用，使其扮演“清道夫”的角色。
图 5 冲孔设备
1.
1.
长螺旋钻孔压灌桩
长螺旋钻孔压灌桩是由长螺旋灌注桩发展而来的具备更先进工艺的一种桩型。其钻进工艺同普通长螺旋桩基，不同的在于，压灌桩成孔后利用混凝土泵从钻头底部压出混凝土，并随着压灌不断提升钻头直至成桩，然后采用后插筋技术将钢筋笼插入桩身混凝土内，即形成钢筋混凝土压灌桩，如图6所示。桩径一般为300~800mm，不受地下水位影响，适用于填土层、粘土层、粉土层、淤泥层、砂土层、碎石土层、软质岩石和风化岩石等。
图 6 长螺旋压灌设备
其施工工艺为采用后插钢筋笼技术：桩位放点→钻机就位→钻孔→压灌混凝土→钻机移位→吊放钢筋笼→启动插筋器→测笼顶位置→提管。
压灌桩不受地下水位的限制，施工过程无噪音，振动小，无泥浆污染，无塌孔，成桩效率高、造价底等优点。但长螺旋桩桩底不能入岩，一般单桩承载力低，另压灌混凝土过程中由于提钻速度影响，容易出现断桩、缩径等桩身缺陷。当桩距较近且土质松软时，容易出现混凝土穿孔现象。
1.
1. 混凝土预制桩
预制桩，是在工厂或施工现场制成的桩（如木桩、混凝土方桩、预应力混凝土管桩、钢桩等），用沉桩设备将桩打入、压入或振入土中。预制桩适用填土、黏土、粉土、淤泥质土、砂土、碎石土等，不宜用于砾石夹层、风化岩层等坚硬土层。
预制桩的施工工艺一般为：测放桩位→桩机就位→插桩→打（压）桩→接桩→送桩，图7为预制方桩施工。
预制桩工艺成熟，机械化程度高，施工功效高；桩单位面积承载力较高，桩身质量易于保证和检查；适用于水下施工。但预制桩单价较灌注桩高，用钢量大，就桩身而言其“性价比”是低于灌注桩的。这主要是因为预制桩的配筋控制因素为：搬运、吊装和压桩的设计应力，这些都远超桩身正常工作荷载要求，另外当桩长较长需要接桩时，其工序较为复杂费用偏高；当沉桩工艺选择锤击和振动下沉时，由于其振动噪音大，不适用于建筑物密集地区使用；由于预制桩是挤土桩，设计施工时都应注意桩间距，必要时采取降低挤土效应的相关措施避免周围地面隆起或邻近桩上浮；预制桩由于受起吊装置能力的限制，单节桩长一般为10m，长桩需接桩时，接头处为薄弱环节，若垂直度偏差，则会降低桩身承载力，甚至出现断桩的情况。
图 7 预制方桩施工
结 论
通过上述内容，我们了解到几种常用桩型的应用范围、施工工艺和优缺点。实际上各种桩基类型都具有自身的特点，针对不同的工程项目选取最适合本项目的桩型。对桩基的选择，我们设计工程师应综合考虑建筑物的特征（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、项目当地施工经验、各种桩的施工方法特征、造价、工期等因素，并进行技术经济分析比较，最终选择经济合理、安全适宜的桩型和成桩工艺。一般情况下，依据当地施工经验，选取单一工艺施工即可，当面对复杂的地质时，我们也可考虑多种成桩工艺的合理布局、协调作业。工艺的灵活选择及协调也是对设计和施工改进和创新。
参考文献：
[1] 建筑桩基技术规范 JGJ94-2008．北京：中国建筑工业出版社，2008，11．
[2] 何文斌.人工挖孔桩施工质量控制方法探讨[J]，山西建筑，2015，41（34）：195
[3] 许晓明.机械成孔灌注桩施工技术分析[J]，企业导报，2014，9：128 [4] 朱柯.旋挖成孔的优缺点及常见问题应对[J].山西建筑，2014，40 （26）：79
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