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        地基基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)施工技術(shù)研究

        2022-07-21 05:03:38梁帥北京城建集團(tuán)有限責(zé)任公司北京100088
        工程建設(shè)與設(shè)計(jì) 2022年12期
        關(guān)鍵詞:樁基礎(chǔ)墊層灌注樁

        梁帥(北京城建集團(tuán)有限責(zé)任公司,北京100088)

        1 引言

        為滿足各類工程建設(shè)需要,地基基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)施工技術(shù)持續(xù)升級(jí),各類技術(shù)問(wèn)題也受到廣泛關(guān)注,相關(guān)理論研究和實(shí)踐探索大量涌現(xiàn)。為了更好地開(kāi)展工程建設(shè),兩類技術(shù)應(yīng)用還需要在深度計(jì)算、變形控制等方面進(jìn)行深入研究,進(jìn)而更好地發(fā)揮施工技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。

        2 常用技術(shù)分析

        2.1 地基基礎(chǔ)施工技術(shù)

        地基基礎(chǔ)施工技術(shù)在各類建設(shè)工程中的應(yīng)用較為廣泛,代表性的施工技術(shù)主要有以下幾種:

        1)化學(xué)加固技術(shù)。為實(shí)現(xiàn)對(duì)地基性能的改善,化學(xué)加固技術(shù)主要利用化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行地基處理,噴漿法是常用方法之一。其通過(guò)在地基周圍土層使用高壓脈沖泵噴射漿液,使?jié){液與地基土層混合,通過(guò)化學(xué)反應(yīng)使二者固結(jié)為一體,提高地基的密實(shí)度和強(qiáng)度,完成地基處理。另外,還可以使用灌漿法,該技術(shù)通過(guò)管道將漿液均勻灌入地基土層中,擠壓出土層中的空氣和水分后,使?jié){夜和土層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而固結(jié),從而對(duì)地基土層進(jìn)行加固。

        2)換土墊層技術(shù)。對(duì)于原場(chǎng)地存在的薄弱地基土層,可以采用換土墊層技術(shù)進(jìn)行更換,通過(guò)換填高強(qiáng)度土料完成地基處理。換土墊層技術(shù)在提升地基承載能力方面優(yōu)勢(shì)突出,適用于薄弱土層分布較淺的工程,并且可以對(duì)季節(jié)性凍土、濕陷性黃土等地基進(jìn)行處理。砂墊層、碎石墊層、素土墊層是常用墊層類型。

        3)排水固結(jié)技術(shù)。排水固結(jié)技術(shù)主要是通過(guò)將地基土層中多余的水分排出,使地基土層快速固結(jié)。這種處理方式在提升地基抗剪強(qiáng)度和控制土層液化程度方面表現(xiàn)突出,同時(shí)有成本低廉、施工簡(jiǎn)單等特點(diǎn),適用于分布有沼澤土、淤泥質(zhì)土、飽和黏性土等土壤的地基處理。

        4)碾壓夯實(shí)技術(shù)。碾壓夯實(shí)技術(shù)通過(guò)降低地基的壓縮性提升其強(qiáng)度,該技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程需要通過(guò)強(qiáng)大外力進(jìn)行夯實(shí)或碾壓,可同時(shí)減小工程沉降。碾壓夯實(shí)技術(shù)包括振動(dòng)夯實(shí)法和碾壓施工法。前者主要利用振動(dòng)機(jī)械產(chǎn)生的垂直作用力;后者主要利用重型機(jī)器碾壓完成處理[1]。

        2.2 樁基礎(chǔ)施工技術(shù)

        樁基礎(chǔ)施工技術(shù)在各類建設(shè)工程中的應(yīng)用非常廣泛,其中,灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用較為成熟,該技術(shù)在成樁過(guò)程中需要先鉆孔,可采用沉管成孔或干作業(yè)成孔方式,之后將鋼筋籠下放到鉆孔內(nèi),最終灌注混凝土,混凝土凝固一定時(shí)間后,可進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)施工。但需要保證成樁強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。若采用沉管成孔方式,可使用沖擊法或振動(dòng)法進(jìn)行施工,但二者施工過(guò)程中均會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲,這種情況下必須科學(xué)設(shè)置防護(hù)結(jié)構(gòu),對(duì)噪聲傳播進(jìn)行科學(xué)控制。按照截面的形狀,樁基可分為方樁和管樁。在具體的成樁環(huán)節(jié),靜壓法的應(yīng)用較為廣泛,嵌入法、沉樁法同樣屬于常用技術(shù),這3 種技術(shù)存在效率高、過(guò)程簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)。但如果工程選擇管樁結(jié)構(gòu),施工過(guò)程容易出現(xiàn)擠土問(wèn)題,進(jìn)而影響后續(xù)施工順利開(kāi)展。因此,管樁的應(yīng)用應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注擠土問(wèn)題預(yù)防??紤]到方樁和管樁優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍不同,因此,需要結(jié)合工程實(shí)際情況進(jìn)行針對(duì)性地選用,保證樁基礎(chǔ)施工滿足工程建設(shè)需要[2]。

        2.3 技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

        在上述技術(shù)的應(yīng)用中,需要先做好施工現(xiàn)場(chǎng)的全面勘察,進(jìn)而選擇合適的樁基形式和施工技術(shù),并清理基層,及時(shí)完成物料準(zhǔn)備工作。例如,施工現(xiàn)場(chǎng)勘察需要獲取地質(zhì)、水文、環(huán)境等信息,確定場(chǎng)地附近的管道、電纜和建筑物分布情況,進(jìn)而分析施工風(fēng)險(xiǎn),為施工方案編制和優(yōu)化提供依據(jù)。

        以樁基礎(chǔ)施工技術(shù)應(yīng)用為例,該技術(shù)應(yīng)用中的沉樁、垂直吊樁、管樁焊接、焊接施工質(zhì)量檢查等環(huán)節(jié)均需要得到重視,施工前要做好原材料質(zhì)量抽檢,具體涉及水泥、鋼筋、石子等,每次成孔后要進(jìn)行復(fù)查,保證成孔位置的準(zhǔn)確性。在檢查鋼筋籠的過(guò)程中,檢查內(nèi)容包括鋼筋搭接長(zhǎng)度、箍筋間距、鋼筋型號(hào)、焊接質(zhì)量等方面。混凝土灌注前,還需要對(duì)混凝土性能指標(biāo)、孔底部沉渣厚度等方面進(jìn)行細(xì)致檢查,必要時(shí)需要再次開(kāi)展清孔處理。正式澆筑前,要細(xì)致檢查混凝土的坍落度和均勻性,必要時(shí)進(jìn)行二次拌和,不得使用不達(dá)標(biāo)的混凝土。施工過(guò)程由專業(yè)監(jiān)理進(jìn)行監(jiān)督,避免鋼筋籠上浮等質(zhì)量問(wèn)題出現(xiàn)。此外,還需要關(guān)注各類技術(shù)問(wèn)題,如是否存在樁傾斜度過(guò)大、樁端遇到堅(jiān)硬障礙物、預(yù)制樁質(zhì)量不符合要求、樁機(jī)安裝不當(dāng)、樁間距控制不當(dāng)?shù)惹闆r,并且要注意避免擠土效應(yīng)、樁斷裂、錘擊偏心等問(wèn)題[3]。在混凝土預(yù)制管樁施工環(huán)節(jié),沉樁承載力可能因復(fù)雜土質(zhì)而不穩(wěn)定,此時(shí)可考慮對(duì)樁尖進(jìn)行更換,如選擇錐形開(kāi)口樁尖用于穿透較薄中砂層(見(jiàn)圖1)。

        圖1 錐形開(kāi)口樁尖

        在完成灌注樁施工后,為了更好地保證樁底土層的強(qiáng)度和密實(shí)度,可進(jìn)一步開(kāi)展高壓灌漿施工,一般選擇后注漿法,圖2 為后注漿法使用的高壓灌漿管鉆頭。

        圖2 高壓灌漿管鉆頭

        3 實(shí)例分析

        3.1 工程概況

        以北京某高層建筑項(xiàng)目施工為例,案例項(xiàng)目的基坑周長(zhǎng)472.2 m,面積14 491 m2,深度為3.82~6.58 m。施工前,通過(guò)降水井和深層攪拌樁止水帷幕技術(shù)對(duì)地基進(jìn)行了止水處理;通過(guò)高壓注漿、噴錨掛網(wǎng)支護(hù)方式解決地基承載力問(wèn)題,為使地基滿足設(shè)計(jì)承載要求,選擇CFG 樁復(fù)合地基進(jìn)行地基處理。案例工程的地基基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)施工技術(shù)應(yīng)用取得理想效果,本節(jié)主要圍繞開(kāi)挖土方、樁基施工平臺(tái)、地基挖掘深度計(jì)算、復(fù)合地基施工、施工質(zhì)量控制等方面開(kāi)展研究。

        3.2 開(kāi)挖土方

        基坑開(kāi)挖過(guò)程需要注意土方開(kāi)挖環(huán)節(jié)的施工變形控制,具體控制措施包括:(1)選擇盆式開(kāi)挖方式進(jìn)行土方開(kāi)挖,開(kāi)挖過(guò)程遵循對(duì)稱、分塊、分層、平衡原則;(2)施工前詳細(xì)設(shè)計(jì)施工組織方案,具體施工需要在滿足相關(guān)要求后進(jìn)行;(3)開(kāi)挖環(huán)節(jié)需要重點(diǎn)關(guān)注周圍動(dòng)態(tài)土坡及基坑邊坡的穩(wěn)定性,不得在基坑內(nèi)部堆放大量施工材料。

        3.3 樁基施工平臺(tái)

        由于原地面高程高于設(shè)計(jì)樁頂高程,且案例工程以河道改遷回填區(qū)域?yàn)橹饕┕^(qū)域,樁基施工在基坑開(kāi)挖后無(wú)法立即開(kāi)展。在平整處理原地面后,原地面鉆進(jìn)施工采用長(zhǎng)螺旋樁機(jī),以此提升成樁質(zhì)量,在灌注長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁的過(guò)程中,需要最終灌注至原地面,最終完成基礎(chǔ)施工。

        3.4 地基挖掘深度計(jì)算

        在案例工程基礎(chǔ)施工環(huán)節(jié),考慮到尚未完成地基沉降控制,施工過(guò)程可能出現(xiàn)較大的沉降,從而影響高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性,最終導(dǎo)致施工質(zhì)量問(wèn)題出現(xiàn)并威脅正常使用。在地基處理環(huán)節(jié),案例工程需要結(jié)合沉降規(guī)律,關(guān)注地基基礎(chǔ)沉降量,進(jìn)而明確地基挖掘深度,同時(shí)需要考慮地基處理與沉降時(shí)間變化規(guī)律,可最終得到實(shí)際施工過(guò)程中的挖掘深度,保證施工順利推進(jìn)。

        3.5 復(fù)合地基施工

        案例工程采用CFG 樁復(fù)合地基,螺旋鉆孔灌注樁,需保證樁長(zhǎng)最短15 m,復(fù)合地基加固后承載力最小值需要達(dá)到180 kPa,灌注樁承載力特征值應(yīng)≥300 kN。選擇長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁進(jìn)行施工,以素混凝土為成樁材料,強(qiáng)度等級(jí)為C20,施工后檢測(cè)確定復(fù)合地基的承載力最小值滿足要求。

        3.6 施工質(zhì)量控制

        為保證施工質(zhì)量,施工單位在施工質(zhì)量控制中投入了大量精力,具體可細(xì)分為以下方面。

        1)施工前質(zhì)量控制。為保證施工質(zhì)量,施工單位在施工前重點(diǎn)開(kāi)展了材料質(zhì)量管理及儲(chǔ)運(yùn)管理。在材料質(zhì)量管理中,充分基于質(zhì)量要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選擇材料,重點(diǎn)檢測(cè)和分析材料質(zhì)量,保證材料規(guī)格及質(zhì)量滿足施工標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)而開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)化施工。材料儲(chǔ)運(yùn)管理聚焦運(yùn)輸路線規(guī)劃,科學(xué)選擇運(yùn)輸設(shè)備,最大限度地預(yù)防了材料受損問(wèn)題。到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的材料按照規(guī)格、類別及屬性分類,存儲(chǔ)于適當(dāng)位置,基于管理和施工便利性選擇存儲(chǔ)方式。

        2)施工安全控制。為保證施工安全,施工單位采取了一些安全管理措施,具體涉及設(shè)置圍欄及警示標(biāo)語(yǔ)、設(shè)置豎向斜桿、地基加固處理等。以地基加固為例,為避免地基出現(xiàn)不均勻沉降問(wèn)題,施工單位重點(diǎn)開(kāi)展了地基加固處理,使樁基礎(chǔ)穩(wěn)定性受到的位移影響得以降到最低。此外,還設(shè)法提高了施工人員的安全意識(shí)和專業(yè)水平,保證相關(guān)施工能夠嚴(yán)格落實(shí)規(guī)范要求,在全面開(kāi)展的安全培訓(xùn)下,施工安全事故出現(xiàn)的概率進(jìn)一步降低。

        3)培訓(xùn)與考核。通過(guò)嚴(yán)格開(kāi)展施工人員的培訓(xùn)及考核,地基基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)施工的技術(shù)交底工作得以更好開(kāi)展,各類技術(shù)要點(diǎn)在施工過(guò)程中得到更好落實(shí),具體培訓(xùn)可結(jié)合數(shù)字化軟件開(kāi)展仿真模擬,以此提升培訓(xùn)的實(shí)效性,更好保證施工質(zhì)量和安全。

        4 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,地基基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)施工技術(shù)應(yīng)用會(huì)受到多方面因素的影響。在施工過(guò)程中,需要關(guān)注樁基施工平臺(tái)、地基挖掘深度計(jì)算、復(fù)合地基施工、控制地基固結(jié)變形等內(nèi)容,從而保證施工質(zhì)量,為后續(xù)施工和建筑的安全使用奠定基礎(chǔ)。

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