地基基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)施工技術(shù)研究

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)通過降低地基的壓縮性提升其強(qiáng)度，該技術(shù)在應(yīng)用過程需要通過強(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、過程簡單等優(yōu)勢。但如果工程選擇管樁結(jié)構(gòu)，施工過程容易出現(xiàn)擠土問題，進(jìn)而影響后續(xù)施工順利開展。因此，管樁的應(yīng)用應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注擠土問題預(yù)防。考慮到方樁和管樁優(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)場勘察需要獲取地質(zhì)、水文、環(huán)境等信息，確定場地附近的管道、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。在檢查鋼筋籠的過程中，檢查內(nèi)容包括鋼筋搭接長度、箍筋間距、鋼筋型號(hào)、焊接質(zhì)量等方面?；炷凉嘧⑶?，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)量問題出現(xiàn)。此外，還需要關(guān)注各類技術(shù)問題，如是否存在樁傾斜度過大、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，如選擇錐形開口樁尖用于穿透較薄中砂層（見圖1）。

圖1 錐形開口樁尖

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472.2 m，面積14 491 m2，深度為3.82～6.58 m。施工前，通過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；通過高壓注漿、噴錨掛網(wǎng)支護(hù)方式解決地基承載力問題，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)量控制等方面開展研究。

3.2 開挖土方

基坑開挖過程需要注意土方開挖環(huán)節(jié)的施工變形控制，具體控制措施包括：（1）選擇盆式開挖方式進(jìn)行土方開挖，開挖過程遵循對(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，樁基施工在基坑開挖后無法立即開展。在平整處理原地面后，原地面鉆進(jìn)施工采用長螺旋樁機(jī)，以此提升成樁質(zhì)量，在灌注長螺旋鉆孔灌注樁的過程中，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)防了材料受損問題。到達(dá)現(xiàn)場的材料按照規(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、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)不均勻沉降問題，施工單位重點(diǎn)開展了地基加固處理，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。通過嚴(yán)格開展施工人員的培訓(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展，各類技術(shù)要點(diǎn)在施工過程中得到更好落實(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

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)。