预制桩工厂生产,成本大大降低;配筋率很小,大大节约钢材;空心桩很环保;直径小比表面积大;单方混凝土的承载力很大;施工简单,技术难度低。
预制桩的挤土效应在饱和粘性土中是负面的,会引发灌注桩断桩、缩颈等质量事故,对于挤土预制混凝土桩和钢桩会导致桩体上浮,降低承载力,增大沉降;挤土效应还会造成周边房屋、市政设施受损;在松散土和非饱和填土中则是正面的,会起到加密、提高承载力的作用。
对于非挤土桩,由于其既不存在挤土负面效应,又具有穿越各种硬夹层、嵌岩和进入各类硬持力层的能力,桩的几何尺寸和单桩的承载力可调空间大。因此钻、挖孔灌注桩使用范围大,尤以高重建筑物更为合适。
灌注桩是直接在所设计的桩位开孔,然后在孔内加放钢筋笼,再浇灌混凝土而成。但这类桩都存在桩底沉渣(虚土)无法清理干净的突出问题,因而制约了其承载能力和工程质量的稳定性。为了解决这一问题,在20世纪90年代后期发明了在钻孔灌注桩桩底压力灌浆的施工工艺。该工艺大体可分为4种:
(1)钻孔后预埋灌、溢浆管,浇好桩身混凝土后把水泥浆液直接注入桩底土体中,浆液与桩底沉渣、桩底周围土体混合凝固成高强度的“混合体”,即所谓的开式灌浆。
(2)钻孔、预埋管、浇筑桩身后把水泥浆注入桩底预制的弹性良好的腔体内,随着灌浆压力和浆量的增加,弹性腔体逐渐膨胀、扩张,在桩底下土层中形成高强度的“结合体”,即所谓的闭式灌浆。
(3)人工挖孔后预埋导管,浇好桩身混凝土后,用钻机沿导管钻入桩端土随后灌浆,此法在桩基有缺陷需进行处理时也适用。
(4)钻孔后立即灌浆并振捣,最后浇筑桩身混凝土。
其中第一、第二、第三种工艺应用较多,效果也较显著。
2 桩底压浆灌注桩的优点
桩底压浆灌注桩的优点主要体现在以下几个方面:
(1)继承了普通灌注桩的所有优点,比如适用各种地质条件、无振害、无噪声等等。
(2)创造性地提出并实现了桩底压力灌浆的施工工艺,使得单桩承载力与相同直径和长度的普通灌注桩相比,提高幅度至少在20%以上,甚至超过100%。因此大大缩短了桩的设计长度,降低了施工费用,经济效益十分明显。
(3)沉降量大大减少,适用于上部结构对沉降比较敏感的工业建筑和机械设备基础等。
(4)桩侧压力灌浆既使桩侧的泥皮与土进行了混合与挤密处理,又使土体与桩身混凝土联结成整体,浆液硬化后的结石还会在桩侧形成楔体。这些都会使桩与土之间的磨擦面积增大,提高侧摩阻力。这一优势可以更广泛地应用在抗拔桩设计当中。
预制桩质量保证系数偏大于灌注桩,施工难度小,进度快。
灌注桩摩擦系数大于预制桩,但施工难度大。