建筑施工中樁基的應(yīng)用

程雙濤

摘 要:現(xiàn)代的建筑工程施工中,采取樁基礎(chǔ),即節(jié)省了施工工期,又保證了工程質(zhì)量,并取得了相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,樁的種類和樁基形式、施工工藝和設(shè)備以及樁基理論和設(shè)計(jì)方法,都有了很大的演進(jìn)。樁基已成為在土質(zhì)不良地區(qū)修建各種建筑物特別是高層建筑,重型廠房和具有特殊要求的構(gòu)筑物所廣泛采用的基礎(chǔ)形式。

關(guān)鍵詞:建筑;樁基;施工技術(shù)

1 樁基的實(shí)用與選擇

對(duì)下列建筑工程要求情況,可以考慮選用樁基礎(chǔ)方案:

1.1 不允許地基有過大沉降和不均勻沉降的高層建筑或其他重要建筑物。

1.2 重型工業(yè)廠房和荷載過大的建筑物,如倉庫、糧倉等。

1.3 對(duì)煙囪、輸電塔等高聳高結(jié)構(gòu)建筑物,宜采用樁基以承受較大的上拔力和水平力,或用以防止結(jié)構(gòu)物的傾斜。

1.4 對(duì)精密或大型的設(shè)備基礎(chǔ),需要減小基礎(chǔ)振動(dòng)、減弱基礎(chǔ)振動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響,或應(yīng)控制基礎(chǔ)沉降和沉降速率。

1.5 軟弱地基或某些特殊性土上的各類永久性建筑物,或以樁基作為地震區(qū)結(jié)構(gòu)抗震措施。

當(dāng)?shù)鼗喜寇浫醵虏刻钐幝癫赜袌?jiān)實(shí)地層時(shí),最宜采用樁基。如果軟弱土層很厚,樁端達(dá)不到良好地層,則應(yīng)考慮樁基的沉降等問題;通過較好土層而將荷載傳到下臥軟弱層,則反而使樁基沉降增加。

總之,樁基設(shè)計(jì)應(yīng)該注意滿足地基承載力和變形這兩項(xiàng)基本要求。在工程實(shí)踐中,由于設(shè)計(jì)或施工方面的原因,致使樁基不合要求,甚至釀成重大事故者已非罕見。因此,做好地基勘察,慎重選擇方案,精心設(shè)計(jì)、精心施工,也是樁基工程施工必須遵循的準(zhǔn)則。

2 樁基處理的一般原則

當(dāng)樁基發(fā)生質(zhì)量問題后,若處理不及時(shí),結(jié)果給工程留下隱患。為了防止類似問題的發(fā)生,處理方法如下:

2.1 處理前應(yīng)具備的條件:

2.1.1 事故性質(zhì)和范圍清楚;

2.1.2 目的要明確,應(yīng)有預(yù)定處理方案。

2.2 事故處理應(yīng)滿足的基本條件:

2.2.1 對(duì)事故處理方案要求安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理;

2.2.2 對(duì)未施工部分應(yīng)提出預(yù)防和改進(jìn)措施,防止事故的再次發(fā)生。

2.3 事故應(yīng)及時(shí)處理,防止留下隱患

2.3.1 樁成孔后,應(yīng)檢查樁孔嵌入持力層深度、巖石強(qiáng)度、沉渣厚度、樁孔垂直度等數(shù)據(jù)必須符合設(shè)計(jì)要求,只要有一項(xiàng)不符合設(shè)計(jì)要求,就應(yīng)及時(shí)分析解決,方能灌注砼、移動(dòng)鉆機(jī),防止類似問題產(chǎn)生造成不必要的浪費(fèi)。

2.3.2 基樁開挖前必須全面檢查成樁記錄和樁的測(cè)試資料,發(fā)現(xiàn)質(zhì)量上問題,必須經(jīng)研究后方能挖土,防止基樁開挖后再來處理造成不必要的麻煩。

2.4 應(yīng)考慮事故處理對(duì)已完成工程質(zhì)量和后續(xù)工程的質(zhì)量和后續(xù)工程的影響

如在事故處理中采取補(bǔ)樁時(shí),應(yīng)考慮會(huì)不會(huì)損壞混凝土強(qiáng)度和較低的鄰近樁。

3 灌注樁的施工技術(shù)

3.1 沉管灌注樁。

沉管灌注樁可采用錘擊振動(dòng)、振動(dòng)沖擊等方法沉管開孔。

錘擊沉管灌注樁的常用直徑(指制樁尖的直徑)為300mm-500mm,樁長(zhǎng)常在20m以內(nèi),可打至硬粘土或中、粗砂層。對(duì)直徑340mm和480mm的樁,當(dāng)錘的質(zhì)量各為1t和2t—-3.5t時(shí),單樁軸向承載力分別約為250KN-350KN和500KN-700KN。這種施工設(shè)備簡(jiǎn)單,打樁進(jìn)度快,成本低,但很容易產(chǎn)生縮頸(樁身截面局部縮小)、斷樁、局部夾長(zhǎng)、混凝土離析和強(qiáng)度不足等質(zhì)量事故。其原因是多方面的,縮頸常發(fā)生在軟硬土層交界處,或軟弱土層處。因此,拔管的速度應(yīng)該放慢,例如為0.8m/min;管內(nèi)混凝土量應(yīng)充足,應(yīng)達(dá)到1.10-1.15。

3.2 鉆(沖、磨)孔灌注樁。

各種鉆孔樁在施工時(shí)都要把樁孔位置的土排出地面,然后清孔底殘?jiān)?要放鋼筋籠,最后澆灌混凝土。直徑為600mm或650mm鉆孔樁,常用回轉(zhuǎn)機(jī)具開孔,樁長(zhǎng)為l0m-30m,單樁承載力為1MN-2MN。目前,國內(nèi)的鉆(沖)孔灌注樁在鉆進(jìn)時(shí)下鋼套筒,而是利用泥漿保護(hù)孔壁,以防現(xiàn)孔,常用樁徑為800mm、1000mm、1200mm等,采用的承載力達(dá)3MN-9MN。

3.3 挖孔樁

挖孔樁可以采用人工或機(jī)械挖掘開孔。人工挖土?xí)r,要挖深0.9m—-1.0m時(shí)就澆灌或噴射的圈混凝土護(hù)壁,上下圈之間插筋連接。達(dá)到所需深度時(shí),再進(jìn)行擴(kuò)孔。最后在護(hù)壁內(nèi)安裝鋼筋籠和澆灌混凝土。挖孔樁的直徑不宜小于1m,深度為15m者,樁徑應(yīng)在1.2m—-1.4m以上,樁身長(zhǎng)度宜限制在30m內(nèi)。

建筑工程的建筑場(chǎng)地,如果淺層的土質(zhì)不能滿足建筑物對(duì)地基承載力和變形的要求,而又不適宜采取地基處理措施時(shí),就要考慮下部堅(jiān)實(shí)層或巖層作為特力層的深基礎(chǔ)方案了。深基礎(chǔ)主要有樁基礎(chǔ)、沉進(jìn)和地下連續(xù)墻等幾種類型,但其中還是以歷史悠久、廣泛選用的樁基應(yīng)用最為廣泛。

4 灌注樁工藝的發(fā)展

近年來,我國廣泛采用灌注樁,積累了不少設(shè)計(jì)和施工的經(jīng)驗(yàn),灌注樁基施工工藝技術(shù)也有長(zhǎng)足的發(fā)展。灌注樁在工作條件下的強(qiáng)度計(jì)算,原則上和鋼筋混凝土預(yù)制樁相同。

灌注樁的混凝土強(qiáng)度等級(jí),一般不得低于C15,骨料不大于40mm,坍落度一般采用50mm一70mm;以水下導(dǎo)管灌注混凝土,混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于C20,骨料粒徑應(yīng)小于管內(nèi)徑的1/4,最大粒徑不大于50mm,坍落度以160mm-200mm為宜。

當(dāng)混凝土灌注樁徑計(jì)算符合要求時(shí),樁身可不配抗壓鋼筋。樁頂伸入承臺(tái)起連接作用的插筋,可視需要而定。樁身按計(jì)算需要配筋者,對(duì)于軸心受壓的樁,主筋的最小配筋率不宜小于0.2%,受變時(shí)不宜小于0.4%(均對(duì)非地震區(qū)而言)。如用作抗拔樁時(shí),鋼筋應(yīng)通長(zhǎng)配置。當(dāng)為受變時(shí),主筋長(zhǎng)度一般取4.0/a,a為樁身變形系數(shù)(單位是1/m)。當(dāng)樁用上部為軟弱土層或可液化土層時(shí),主筋長(zhǎng)度最好超過軟弱土層或可液化土層的深度。

鋼筋混凝土灌注樁的混凝土保護(hù)支,厚度一般不小于30mm(抗彎計(jì)算時(shí)取35mm),采用水下澆灌注混凝土者不得小于50mm。主筋端部不設(shè)彎鉤,以利鋼套管或?qū)Ч艿奶嵘?。箍筋宜采用焊接環(huán)或螺旋箍筋,直徑一般不小于6mm,間距為20Omm-300mm。當(dāng)鋼筋籠長(zhǎng)度超過4m時(shí),宜每隔2m左右設(shè)一道焊接加勁箍筋。鋼筋籠在鋼套管內(nèi)埋設(shè)者,箍筋宜放在主盤之內(nèi),且鋼筋籠外徑至少應(yīng)比套管的內(nèi)徑小50mm;采用導(dǎo)管澆灌水下混凝土者,箍筋應(yīng)放在鋼筋籠之外,鋼筋籠內(nèi)徑應(yīng)比導(dǎo)管聯(lián)接處的外徑大100mm以上,其外徑應(yīng)比鉆孔直徑小100mm以上。

灌注樁混凝土澆注要把握這樣幾個(gè)要點(diǎn):砼的連續(xù)灌筑、砼的塌落度、導(dǎo)管的埋深等。

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的成就,尤其是電子技術(shù),計(jì)算機(jī)技術(shù)參加了土力學(xué)和基礎(chǔ)工程學(xué)的領(lǐng)域研究,建筑工程基礎(chǔ)的樁基施工工藝技術(shù),也在不斷發(fā)展提高,正向著現(xiàn)代化、機(jī)械化、自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化的方向邁進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

[1]閻名禮.地基處理技術(shù).北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社.

[2]建筑地基處理技術(shù)規(guī)范.(JGJ79-2002).

[3]中國建筑工業(yè)出版社,1992年9月第一版.