錢(qián)新文，杜玉芬

（硅湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 蘇州 215332）

近年來(lái)，隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，建筑行業(yè)得到了飛速發(fā)展。在建筑領(lǐng)域中，復(fù)合地基技術(shù)得到了廣泛運(yùn)用，并且逐漸取代了傳統(tǒng)的地基處理方法。復(fù)合地基技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于其能夠有效地解決地基承載力不足、地基沉降過(guò)快等諸多問(wèn)題。與傳統(tǒng)的地基處理方法相比，其優(yōu)勢(shì)在于具有簡(jiǎn)單、快捷、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、效果好等特點(diǎn)。

然而，盡管復(fù)合地基技術(shù)目前已經(jīng)成為建筑領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù)，但是在實(shí)際施工中仍存在著一些不足之處[1]。比如，在建筑施工中，由于人力成本的上升，機(jī)械化施工已經(jīng)逐漸普及。雖然機(jī)械化操作明顯提升了施工效率和質(zhì)量，但也存在著一些問(wèn)題，比如操作難度大、維護(hù)成本高等。此外，建筑材料的質(zhì)量問(wèn)題也是影響施工效率的一個(gè)因素。只有提高建筑材料的質(zhì)量，才能確保在施工過(guò)程中不出現(xiàn)失誤。針對(duì)上述的不足之處，建筑領(lǐng)域需要不斷地完善復(fù)合地基技術(shù)，不斷改善和創(chuàng)新施工技術(shù)，以提高施工效率和質(zhì)量。應(yīng)加大科技投入，加強(qiáng)對(duì)地基工程技術(shù)的研究，探索新型建筑材料及施工技術(shù)。另外，在機(jī)械化操作的情況下，建筑領(lǐng)域也需要研發(fā)更加智能化的機(jī)械設(shè)備，以便更好地應(yīng)對(duì)復(fù)雜的工程環(huán)境和施工條件。同時(shí)，減少建筑材料的使用和回收再利用也是建筑領(lǐng)域應(yīng)注重的環(huán)保措施，努力降低對(duì)自然資源的消耗。

1 高層建筑鋼筋混凝土樁復(fù)合地基施工

1.1 鋼筋混凝土樁施工工序

在鉆孔灌注樁的施工中，需要對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行設(shè)置，使用鉆機(jī)控制鉆機(jī)推桿，對(duì)各個(gè)位置進(jìn)行檢查校對(duì)鉆機(jī)，使鉆桿垂直出現(xiàn)在樁原點(diǎn)的上方空間處，使得樁垂直度允許誤差小于1%[2]。通過(guò)儀器確定坐標(biāo)位置，控制點(diǎn)處用支架將觀察設(shè)備進(jìn)行搭建，對(duì)三支架進(jìn)行伸縮設(shè)計(jì)使用。同時(shí)，需要對(duì)移動(dòng)設(shè)備偏向的方向進(jìn)行重新規(guī)劃和定位，使得設(shè)備與支架在相同直線上。清孔施工時(shí)需要在施工場(chǎng)地中對(duì)地下中的所有管道和線路進(jìn)行排布，管理線路保證管線的損壞程度低，確保使用安全。探坑開(kāi)挖到1 m 以后澆筑混凝土護(hù)壁，防止因土質(zhì)疏松而造成的洞口坍塌。混凝土混合后，需要按照實(shí)際配合比進(jìn)行攪拌混合，混合計(jì)量需準(zhǔn)確計(jì)算。首先裝碎石或者土塊，隨后加入水泥、土料和添加劑，最后加入沙土，讓水泥、土料和添加劑位于沙土之中，這樣會(huì)保持相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，使其能較好地黏附。通過(guò)均勻攪拌完成混合料，攪拌時(shí)間要求在10～15 min。同時(shí)，在泵送前，在攪拌機(jī)內(nèi)注入混合好的材料。進(jìn)行鉆孔時(shí)，及時(shí)關(guān)閉鉆頭的控制點(diǎn)，移動(dòng)鉆桿，讓其不斷往下，在其頭部到達(dá)平面后使用馬達(dá)開(kāi)始鉆孔。通常是先緩慢進(jìn)行，隨后加快速度，通過(guò)調(diào)節(jié)速度來(lái)避免鉆桿擺動(dòng)的方式便于工作人員及時(shí)檢查鉆孔處的誤差程度，以更好地對(duì)失誤進(jìn)行改正。在鉆孔操作中，假如遇到鉆桿擺動(dòng)或者鉆孔不易時(shí)，需要緩慢進(jìn)尺，這樣就可減少樁孔位置偏移，避免產(chǎn)生相對(duì)位移或者造成鉆桿和鉆具破損等問(wèn)題。根據(jù)設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)得到其鉆孔的深度，當(dāng)頭部的深度到達(dá)預(yù)設(shè)樁長(zhǎng)的高度時(shí)，使得鉆機(jī)頂部停留在對(duì)應(yīng)位置，在鉆機(jī)塔身處對(duì)點(diǎn)位進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，標(biāo)記施工中樁長(zhǎng)的預(yù)設(shè)位置[3]。在實(shí)際操作中，如果鉆頭頂部到達(dá)設(shè)定長(zhǎng)度處，測(cè)量具體樁的長(zhǎng)度為最終長(zhǎng)度。施工時(shí)還要將施工中的標(biāo)高隨時(shí)觀察與記錄，按照標(biāo)準(zhǔn)程度來(lái)進(jìn)行增加或減少。在鉆進(jìn)過(guò)程中，如果遇到砂石層或土塊層時(shí)，會(huì)出現(xiàn)進(jìn)尺進(jìn)入不易、機(jī)架相對(duì)不穩(wěn)等情況。在實(shí)際工程中，通過(guò)得到的特性判斷鉆桿進(jìn)入沙土層或土塊層的位置。在灌注后，設(shè)計(jì)鋼筋混凝土抗拔樁，單樁極限抗拔承載力計(jì)算公式為

式中：R表示樁基抗拔最大承載力設(shè)定值；ti表示樁身長(zhǎng)度；qi表示樁側(cè)表面土壤中的抗壓最大側(cè)阻力設(shè)定值；χ為參數(shù)；li表示樁身對(duì)應(yīng)的土層高度；H為樁體重量。樁肋沿樁身設(shè)置相對(duì)參數(shù)，樁頂部尺寸規(guī)定為樁徑的12%～15%，樁底部邊尺寸不大于25 mm，樁兩邊長(zhǎng)與樁體垂線段的相對(duì)度數(shù)為25～35°。樁各個(gè)部分的距離對(duì)于樁體垂直線測(cè)量時(shí)，需要按照實(shí)際工程中規(guī)定的抗拔力做出對(duì)應(yīng)調(diào)整。樁各個(gè)部分的樁體螺旋箍需要進(jìn)行固定，測(cè)量出距離為80～90 mm，緊實(shí)固定樁體范圍在500～650 mm 之間。同時(shí)，在樁肋處添加少量的強(qiáng)力筋，使得樁肋的強(qiáng)度與剛度有所提升。樁肋加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)選擇鋼制套管，設(shè)計(jì)成與樁體外形一致的鋼制套管，套管的厚度約大于8 mm，將預(yù)制管樁體的內(nèi)部鋼筋焊住，與預(yù)埋部分相連。當(dāng)抗拔樁成孔到設(shè)計(jì)高度時(shí)停止鉆進(jìn)，向其中泵送混合材料，等到鉆桿管內(nèi)部注滿混合料時(shí)開(kāi)始拔管，不允許先拔管再注入材料。成樁的提拔速度控制在一定范圍內(nèi)，減少因供料不及時(shí)而導(dǎo)致停機(jī)等待的情況發(fā)生[4]。如果施工中存在其他影響正常施工的因素而灌注不能繼續(xù)時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際施工信息，研究施工場(chǎng)地的土質(zhì)特點(diǎn)。對(duì)樁體進(jìn)行混凝土漿料灌注，用樁頭進(jìn)行封蓋處理，完成對(duì)樁頭的保護(hù)。將部分土層處理后，使得樁體頂端的多余樁頭除去，找到對(duì)應(yīng)位置，在同一橫向直線中，按照初始角度，依次擺出4組鋼釬，用錘子將樁頭錘斷。如果錘打角度出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致樁頭產(chǎn)生彎曲變形，造成樁身裂成幾部分。截?cái)嗪笸瓿蓸额^修平工作，同時(shí)對(duì)樁間土進(jìn)行保護(hù)。在施工過(guò)程中，應(yīng)保持每根樁的注入漿料含量與預(yù)估漿料含量一致，在對(duì)樁體完成對(duì)應(yīng)操作后，操作鉆機(jī)繼續(xù)施工。

1.2 鋼筋混凝土樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)

樁長(zhǎng)加固土層深度的標(biāo)準(zhǔn)值由高層建筑的具體設(shè)計(jì)和周邊環(huán)境共同決定，在柔軟土層以及其他土質(zhì)較軟的層面，如果土層厚度較小，混凝土樁需要能穿過(guò)軟土層到堅(jiān)硬的土層。如果土層厚度較大，由于混凝土樁鉆機(jī)的力度不夠，或者存在其他問(wèn)題導(dǎo)致不能穿過(guò)土層時(shí)，樁長(zhǎng)要按照實(shí)際建筑地基的規(guī)定變形值來(lái)設(shè)定。如果存在可液化土層，樁長(zhǎng)要穿過(guò)可液化層的長(zhǎng)度需要根據(jù)具體標(biāo)準(zhǔn)來(lái)制定[5-6]。對(duì)變形程度不大的工程設(shè)計(jì)，加固程度要比移動(dòng)面的程度還大，樁長(zhǎng)要大于等于5 m。在工程項(xiàng)目施工中，將樁加固到變形程度低的巖石層上，按端承樁承受壓力計(jì)算得到結(jié)果。或者樁只加固到規(guī)定大小的土石層。因?yàn)殛P(guān)系到樁底承載力的應(yīng)用，得到的數(shù)值為樁的最大加固程度，樁荷載在程度方向中的運(yùn)算，得到按照負(fù)冪次的水平依次減少，通過(guò)運(yùn)算得到樁長(zhǎng)的計(jì)算公式為

式中：L表示實(shí)際樁長(zhǎng)；b表示樁體和土層之間的摩擦參數(shù)；p表示壓力系數(shù)；r為鋼筋混凝土樁的半徑長(zhǎng)度。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)獲得參考值見(jiàn)表1。

表1 建議值

根據(jù)樁側(cè)摩擦力特征，可以了解到樁身在土層中所承受的縱向荷載主要通過(guò)側(cè)面表面積與周邊土層的摩擦力而傳遞。在深度增加的過(guò)程中，由于土層的各種力學(xué)特征不同，摩擦系數(shù)會(huì)逐漸變小，從而使得樁身所承受的縱向荷載逐漸減小。由于樁底處與周邊土層的接觸面積較小，因此摩擦力幾乎不存在，樁身所承受的荷載主要通過(guò)樁底部的端阻力來(lái)傳遞。

由于樁只有側(cè)面摩擦力和端阻力，因此不同土層的側(cè)面摩擦力特征和端阻力特征對(duì)樁的承載力都有重要影響。此外，樁身的形狀、尺寸和長(zhǎng)度等因素也會(huì)影響樁的承載力。因此，在設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ)時(shí)需要進(jìn)行充分的地質(zhì)勘察和試驗(yàn)，以便準(zhǔn)確評(píng)估樁的承載力并進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。泥土樁的實(shí)際樁長(zhǎng)為

式中：L為土壤層樁之間的距離；d為土層中的樁的直徑；e0表示地基處理前后土層之間的空隙，空隙之間的比值可通過(guò)試驗(yàn)確定。首先，確定加固范圍應(yīng)根據(jù)高層建筑的外形、內(nèi)部構(gòu)造、尺寸和負(fù)荷等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。在進(jìn)行加固設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)建筑物的荷載、地基的承載力、地基的變形等因素進(jìn)行全面分析和計(jì)算，以確保加固方案的可行性和有效性；其次，在確定加固范圍時(shí)，通常需要按照地基加固的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行計(jì)算，并且考慮地基本身的情況，亦不得超過(guò)規(guī)定的范圍。同時(shí)，為了確保加固效果，加固寬度通常要比規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值大，并要視加固的具體情況進(jìn)行調(diào)整；最后，在進(jìn)行地基加固時(shí)，還需要注意各種建筑材料和工程施工的質(zhì)量。合理選擇和使用加固材料，并且按照要求進(jìn)行施工和驗(yàn)收，確保加固效果和工程質(zhì)量。

在普通的條件中，通過(guò)具體比例確定漿液的配料比或添加劑量值，樁的復(fù)合地基承載力計(jì)算公式為

式中：A表示平均截面積；α表示樁之間的土層承載力減少系數(shù)，范圍取0.2～0.5；T表示樁的豎向承載力值，將計(jì)算進(jìn)行規(guī)范，得到

起吊過(guò)程中，通過(guò)運(yùn)算得到最后的起吊起點(diǎn)，布置起點(diǎn)處，安裝吊環(huán)等器材。如果器材不夠，一般通過(guò)在樁體與吊頂之間墊上特殊的材料。由于在操作中會(huì)對(duì)樁身有一定的傷害，所以在起吊過(guò)程中，通常操作需要小心謹(jǐn)慎進(jìn)行，樁的混凝土強(qiáng)度需要通過(guò)計(jì)算和實(shí)際驗(yàn)證后，再完成最后的操作。材料應(yīng)安排放置在通風(fēng)良好、干燥、平整的平臺(tái)上。根據(jù)型號(hào)依次排布，堆放層數(shù)按照具體分配要求處理。在進(jìn)行掛籠處理后，籠對(duì)齊緩慢放下來(lái)，不要搖動(dòng)孔壁或強(qiáng)行進(jìn)入孔內(nèi)碰撞。鋼籠進(jìn)入孔內(nèi)，通過(guò)固定方向來(lái)防止搖晃，隨后將鋼制材料插入吊環(huán)內(nèi)，將籠緩慢吊上來(lái)，保證籠頂高度一致，避免在此過(guò)程中產(chǎn)生漂浮現(xiàn)象?？椎亩ㄎ辉试S高度為±7 cm，并懸掛在底端。

2 測(cè)試與分析

為了驗(yàn)證本文方法的有效性及可行性，從土質(zhì)強(qiáng)度對(duì)復(fù)合地基的影響、鋼筋銹蝕情況兩點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，現(xiàn)場(chǎng)施工圖如圖1 所示，驗(yàn)證結(jié)果如圖2—3 所示。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)施工圖

圖2 樁的軸向位移圖

2.1 土質(zhì)強(qiáng)度對(duì)復(fù)合地基的影響測(cè)試

在其他條件保持相同的前提下，土的強(qiáng)度不同，可得到復(fù)合地基的褥墊層下水平向表面土體應(yīng)力變化曲線，如圖2 所示。

測(cè)試結(jié)果顯示，當(dāng)土體模量逐漸增加時(shí)，樁的軸向應(yīng)力也隨之增加。這是由于土體模量的增加會(huì)使土體的剛度增強(qiáng)，從而提高樁的承載能力。此外，當(dāng)樁深度較淺時(shí)，樁的軸向應(yīng)力隨距樁頂?shù)木嚯x增加而逐漸減小。這是由于樁的頂部與土體相連接，施加在樁頂上的土體荷載逐漸分布到樁的全長(zhǎng)上，使得樁底部的軸向應(yīng)力逐漸增加，而樁頂部的軸向應(yīng)力逐漸減小。

2.2 鋼筋銹蝕情況測(cè)試

將不同區(qū)域的鋼筋混凝土樁破型，截取長(zhǎng)度約210±3 mm 的主筋，除去表面附著的土塊，檢測(cè)鋼筋混凝土樁的鋼筋銹蝕程度。稱取銹蝕鋼筋的最初質(zhì)量數(shù)值，用12%的鹽酸溶液進(jìn)行清洗，使其干燥后靜置4 h，待全部干燥后稱取鋼筋質(zhì)量，計(jì)算鋼筋的失重率，得到的具體結(jié)果如圖3 所示。

圖3 不同樁身部位鋼筋失重率

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，不同部位的鋼筋銹蝕程度存在差異，其中樁身部位2 的失重率為10%是最高的，說(shuō)明銹蝕程度最為明顯，該部分鋼筋除去受到環(huán)境因素的侵蝕作用外，土壤中的含鹽溶液通過(guò)表面進(jìn)行腐蝕，通過(guò)孔進(jìn)入混凝土中。當(dāng)其中的水蒸氣不斷揮發(fā)，使得溶液的濃度變大，加重了化學(xué)腐蝕問(wèn)題。同時(shí)鹽物質(zhì)在干濕環(huán)境中，通過(guò)冷熱交替使得結(jié)晶快速膨脹，產(chǎn)生一定的應(yīng)力作用，嚴(yán)重破壞材質(zhì)，不斷促使鋼筋被腐蝕，樁身部位2 為最嚴(yán)重部分，樁身部位3 的失重率次高，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的鋼筋主要受到炭化作用，時(shí)常遭受到雨水和煙霧侵蝕，對(duì)混凝土的損壞程度較高，使得鋼筋銹蝕較為嚴(yán)重。樁身部位1 與5 由于環(huán)境因素相對(duì)穩(wěn)定，相關(guān)問(wèn)題影響小，產(chǎn)生的化學(xué)影響和破壞程度低，而且供氧量低，鋼筋腐蝕程度最輕。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)地基施工技術(shù)的改進(jìn)和創(chuàng)新，提高了材料利用率，保證了成型后混凝土的質(zhì)量，提升了施工總體進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)了高層建筑地基項(xiàng)目的安全施工。但該設(shè)計(jì)還存在不足之處，如工期的不合理分配、成本相對(duì)較大等問(wèn)題。今后在研究中，要保證工程項(xiàng)目中的施工安全，實(shí)現(xiàn)豎向和水平結(jié)構(gòu)的共同施工，對(duì)提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性加以要求，設(shè)計(jì)優(yōu)化結(jié)構(gòu)模型，減少施工誤差，提高施工速率，實(shí)現(xiàn)更高效、更安全的高層建筑鋼筋混凝土樁復(fù)合地基的施工。