從施工角度對(duì)某房建工程樁基礎(chǔ)的選型分析

吳旭 劉龍

[摘 要]隨著非洲某國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和長(zhǎng)遠(yuǎn)計(jì)劃，該國(guó)在大陸腹地的雨林中建設(shè)一座新城，作為該國(guó)的新首都，以促進(jìn)國(guó)內(nèi)民族間和諧相處，同時(shí)促進(jìn)該國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和勞動(dòng)人口就業(yè)。選擇區(qū)域?yàn)榍鹆甑貐^(qū)，原始熱帶雨林通過推林伐木、削山劈石、沼澤回填等方式開通道路，對(duì)原始地貌進(jìn)行了初步處理，以滿足后續(xù)市政、房屋等設(shè)施建設(shè)施工。

[關(guān)鍵詞]地下土質(zhì);樁機(jī)機(jī)械;施工方法

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.20.051

[中圖分類號(hào)]TU753.3[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1673-0194（2019）20-0-02

0 ? ? 引 言

非洲某國(guó)建筑工程項(xiàng)目位于非洲大陸中西部，靠近赤道的熱帶雨林區(qū)域，坐落在一片原始沼澤地，直接用礫石土、黏土和粉土回填起來的地塊，在地勘勘探25 m內(nèi)顯示，地下土層自上而下為回填的黏土層、回填粉土層、回填礫石土層、原狀黏土層、原狀礫石土層、全風(fēng)化花崗巖和微風(fēng)化花崗巖。各土層厚度分布差異較大，考慮到上層建筑的安全穩(wěn)定性和沉降均勻性，基礎(chǔ)形式?jīng)Q定采用樁基。

1 ? ? 在類似項(xiàng)目中幾種常見樁基施工方法類型分析

水下灌注樁主要使用泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁（正循環(huán)、反循環(huán)）和泥漿護(hù)壁沖擊成孔灌注樁。

1.1 ? 泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁

泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁通過鉆機(jī)在泥漿護(hù)壁的條件下慢速鉆進(jìn)，利用泥漿將鉆渣帶出，保護(hù)孔壁不致坍塌，成孔后再使用水下混凝土澆筑的方法將泥漿置換出來。泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁是目前國(guó)內(nèi)最常使用的方法，適用于各種土質(zhì)條件，應(yīng)用范圍非常廣泛，在施工過程中，造成的聲音污染比較小，鉆孔無振動(dòng)，不會(huì)擠壓周圍土體的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，成孔的質(zhì)量非常可靠穩(wěn)定。使用的機(jī)械器具比較簡(jiǎn)單，施工成本比較低且便于操作;缺點(diǎn)是泥漿護(hù)壁鉆孔的成孔速度非常慢，效率很低，且用水量很大，由于鉆渣被泥漿帶出，泥漿的排出量很大，容易造成環(huán)境污染，且擴(kuò)孔率比較難控制。

1.2 ? 泥漿護(hù)壁沖擊成孔灌注樁

泥漿護(hù)壁沖擊成孔灌注樁是用沖擊式鉆機(jī)或卷?yè)P(yáng)機(jī)懸吊沖擊鉆頭上下往復(fù)沖擊，將硬質(zhì)土或巖層破碎成孔，部分碎渣和泥漿擠入孔壁中，大部分成為泥渣，用掏渣筒掏出泥渣最終成孔，然后再灌注混凝土成樁。優(yōu)點(diǎn)是使用設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單，操作非常方便，對(duì)技術(shù)方面的要求不高，適用范圍廣泛，由泥漿護(hù)壁沖擊形成的孔比較堅(jiān)實(shí)、性質(zhì)穩(wěn)定，坍孔率比較低，不受施工場(chǎng)地的條件限制，施工過程中的噪音比較小。沖擊成孔不涉及振動(dòng)問題，不會(huì)影響周圍土體的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，因此，被眾多施工單位廣泛應(yīng)用。泥漿護(hù)壁沖擊成孔灌注樁適用于黃土、黏性土、粉質(zhì)黏土、人工填土等。

1.3 ? 干作業(yè)成孔灌注樁

干作業(yè)成孔灌注樁指在不用泥漿或者套管護(hù)壁的情況下，用人工或者機(jī)械進(jìn)行鉆孔，之后下鋼筋籠并且澆筑混凝土成樁，在一般地下水位以上是黏土、黃土、粉土?xí)r使用較多。干作業(yè)成孔灌注樁按照工藝和設(shè)備分為人工挖孔灌注樁、長(zhǎng)螺旋鉆成孔灌注樁、旋挖鉆機(jī)成孔灌注樁。①人工挖孔灌注樁是利用人工進(jìn)行開挖并且形成井筒的灌注樁成孔工藝，使用的機(jī)械設(shè)備比較簡(jiǎn)單，占用場(chǎng)地小，且施工工藝簡(jiǎn)單，對(duì)周圍建筑物的影響比較小。由于人工進(jìn)行施工，不適用于水量較大的環(huán)境，而適用于干旱、少水且密實(shí)的土質(zhì)或者巖石地層。②長(zhǎng)螺旋鉆成孔灌注樁使用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)鉆孔，到達(dá)設(shè)計(jì)深度之后進(jìn)行孔底清理、下鋼筋籠，灌注混凝土成柱。特點(diǎn)是無須泥漿清理和套管護(hù)壁，施工工藝比較簡(jiǎn)單，對(duì)機(jī)械器具的要求比較低，但是由于不使用套管護(hù)壁，所以適用于地下水位以上一般的黏性土，要求工程項(xiàng)目所在地的降水量較少。③鋼套筒成孔樁主要用沉管灌注樁、擠壓成孔灌注樁。采用與樁設(shè)計(jì)尺寸相適應(yīng)的套管，在樁沉入土中之后在套管內(nèi)吊放鋼筋骨架，經(jīng)過振動(dòng)或者錘擊拔管，此種方法振動(dòng)比較大，對(duì)周圍土質(zhì)結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性影響比較大，該工程項(xiàng)目坐落在一片原始沼澤地，周圍的土質(zhì)結(jié)構(gòu)不結(jié)實(shí)，振動(dòng)會(huì)對(duì)周圍的土質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，容易造成樁基礎(chǔ)塌陷。擠壓成孔灌注樁通過擠壓的方式成孔，之后清除孔內(nèi)的殘留泥渣，再下鋼筋籠和導(dǎo)管，之后進(jìn)行二次清空，施工速度較快，不涉及振動(dòng)問題。通過擠壓的方式成樁，無法入巖。由于工程項(xiàng)目所在地存在原狀礫石土層、全風(fēng)化花崗巖、微風(fēng)化花崗巖，因此，不適用于擠壓成孔灌注樁。

預(yù)制樁是在工程現(xiàn)場(chǎng)就近打樁或者預(yù)制。由于使用的樁是預(yù)制樁，因此能夠承受的載荷比較大，質(zhì)量可控能夠預(yù)制堅(jiān)固耐久的樁，且施工進(jìn)度比較快，但是預(yù)制樁的過程對(duì)周圍環(huán)境的影響比較大，還涉及運(yùn)輸、堆放、沉樁問題，對(duì)周圍環(huán)境的要求比較高。高強(qiáng)混凝土預(yù)制管樁的綜合經(jīng)濟(jì)效益比較好，相比于其他樁型具有更好的經(jīng)濟(jì)性能。預(yù)制管樁穿透土層的能力很強(qiáng)，適合土層起伏變化較大的地質(zhì)條件。由于是預(yù)制管樁，因此成樁的質(zhì)量很好，質(zhì)量控制和檢測(cè)比較方便。施工工期短、施工過程產(chǎn)生的噪聲比較小，不涉及振動(dòng)情況，不會(huì)影響周圍土體的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，能夠符合環(huán)保要求。但高強(qiáng)混凝土預(yù)制管樁的延展性差，超過樁身承受的極限荷載時(shí)就會(huì)出現(xiàn)脆性破壞。預(yù)制混凝土方樁安裝方便，施工工藝便捷，預(yù)制土方的質(zhì)量穩(wěn)定，能夠節(jié)省施工時(shí)間，提高施工效率。預(yù)制混凝土方樁對(duì)于異形結(jié)構(gòu)使用不方便，運(yùn)輸難度比較大，安裝時(shí)需要吊車等大型機(jī)械，與整體結(jié)構(gòu)的融合性比較差。由于該建筑工程項(xiàng)目的所在地位于熱帶雨林區(qū)域，坐落在一片原始沼澤地，因此不適用于預(yù)制混凝土方樁。

2 ? ? 選用泥漿護(hù)壁沖擊成孔灌注樁的分析

2.1 ? 經(jīng)濟(jì)性分析

泥漿護(hù)壁沖擊成孔灌注樁使用的主要設(shè)備是CZ-22、CZ-30型沖擊鉆孔機(jī)或簡(jiǎn)易沖擊鉆機(jī)，由于設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單，因此，設(shè)備各項(xiàng)使用費(fèi)以及維修費(fèi)比較低，且對(duì)工人技術(shù)要求比較低。使用的材料主要是鋼筋籠、鋼導(dǎo)管、混凝土，均是建筑工程中常使用的材料，材料費(fèi)用比較低，而便于購(gòu)買和運(yùn)輸，材料成本比較低。施工的工藝流程是場(chǎng)地平整→樁位放線、開挖漿池、漿溝→護(hù)筒埋設(shè)→鉆機(jī)就位、孔位校正→沖擊造孔、泥漿循環(huán)、清除廢漿、泥渣→清孔換漿→終孔驗(yàn)收→下鋼筋籠和鋼導(dǎo)管→灌注水下混凝土→成樁養(yǎng)護(hù)。前期的準(zhǔn)備工作相對(duì)比較簡(jiǎn)單，對(duì)施工條件的要求不高，整個(gè)施工過程中只有掏泥渣相對(duì)來說較費(fèi)時(shí)，但是相較于其他樁基施工方法來說，效率比較高，且施工工藝比較簡(jiǎn)單，對(duì)技術(shù)要求比較低，可以適當(dāng)增加工人的作業(yè)量，提高施工速度。

2.2 ? 施工可行性分析

泥漿護(hù)壁沖擊成孔灌注樁適用于黃土、黏性土或粉質(zhì)黏土和人工回填土層，使用的土質(zhì)比較多樣，由于建筑工程項(xiàng)目的地下土層自上而下為回填的黏土層、回填粉土層、回填礫石土層、原狀黏土層、原狀礫石土層、全風(fēng)化花崗巖和微風(fēng)化花崗巖，因此，泥漿護(hù)壁沖擊成孔灌注樁基本能夠滿足建筑項(xiàng)目所在地的土質(zhì)結(jié)構(gòu)要求。在泥漿護(hù)壁沖擊成孔灌注樁的施工過程中，泥漿護(hù)壁是很重要的施工工藝，用黃泥制成泥漿，用于成孔護(hù)壁，防止孔壁坍塌、縮頸。造漿能力需要結(jié)合土質(zhì)考慮，由于建筑工程項(xiàng)目的地下土層有回填的黏土層以及原狀黏土層，且建筑工程靠近赤道的熱帶雨林區(qū)域，坐落在一片原始沼澤地，黏土和水分充足，可以借助自身的土壤和水分條件，使用原土造漿，再根據(jù)實(shí)際的工程施工情況輔以人工造漿。由于原土造漿的成本低，因此要盡可能多地使用原土造漿。

在泥漿護(hù)壁沖擊成孔灌注樁的施工過程中，需要清孔換漿，如果底部沉淀和殘?jiān)^多，會(huì)造成夾層、斷樁，甚至導(dǎo)致廢樁，因此，在泥漿護(hù)壁沖擊成孔灌注樁清孔換漿的過程中，要盡可能地將廢漿和泥渣清除出去，此過程需要耗費(fèi)大量水資源。該建筑工程項(xiàng)目位于熱帶雨林區(qū)域，坐落在一片原始沼澤地，周圍環(huán)境的水資源非常豐富，能夠滿足泥漿護(hù)壁沖擊成孔灌注樁施工對(duì)水的需求。泥漿護(hù)壁沖擊成孔灌注樁本身的施工特點(diǎn)是噪音小，對(duì)周圍土體環(huán)境的影響小，符合當(dāng)?shù)乇Ｗo(hù)環(huán)境的法律法規(guī)，不會(huì)影響周圍居民的生活，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。建筑工程項(xiàng)目坐落在一片原始沼澤地，掏出的泥渣可以就地適量排放在沼澤地中，能夠與環(huán)境相互融合，環(huán)境條件具有施工的可行性。

2.3 ? 工期分析

影響工期的因素有業(yè)主因素、勘察設(shè)計(jì)因素、自然環(huán)境因素、社會(huì)環(huán)境因素、材料設(shè)備因素以及項(xiàng)目管理因素，泥漿護(hù)壁沖擊成孔灌注樁施工由于對(duì)技術(shù)、設(shè)備、周圍環(huán)境的要求不高，對(duì)工作人員的要求相對(duì)不高，勘察設(shè)計(jì)在施工之前已經(jīng)對(duì)該地的各項(xiàng)環(huán)境、地質(zhì)條件有了基本了解，認(rèn)真分析當(dāng)?shù)氐恼叻ㄒ?guī)、規(guī)章制度，在各項(xiàng)條件都允許的條件下，合理計(jì)算工期，基本能夠在約定時(shí)間內(nèi)完成工程建設(shè)。

2.4 ? 安全性分析

泥漿護(hù)壁沖擊成孔灌注樁的設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單，操作方便，形成的孔壁比較堅(jiān)實(shí)、穩(wěn)定，很少發(fā)生坍塌，因此，相比于其他樁基礎(chǔ)，泥漿護(hù)壁沖擊成孔灌注樁具有較強(qiáng)的安全性。工程所在地位于熱帶雨林區(qū)域，坐落在一片原始沼澤地，雖然多雨、多水，但泥漿護(hù)壁沖擊成孔灌注樁對(duì)工程施工場(chǎng)地的條件幾乎沒有限制，安全性較高。此外，還有利于項(xiàng)目實(shí)施，具有節(jié)省工期、方便可行、經(jīng)濟(jì)效益好的優(yōu)點(diǎn)。

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