山地項目中換填與樁基礎的應用研究

唐勝中，陳江峰，高鵬良

（中國建筑第二工程局有限公司，北京 100160）

1 項目概況

某項目位于山區(qū)，某抗震設防烈度6度，設計基本地震加速度為0.05g，總建筑面積2×106m2，山地標高約為145 m，其先利用粗砂、沙土以及水泥土換填地基軟弱土層，加強對地基的針對性處理?；A采用預制樁，樁徑為1.2 m，配筋率0.53%，混凝土材料的強度等級C35，鋼筋的等級為HRB400，樁頂部的豎向力達到了5 064 kN。

2 換填軟土層施工技術的應用

在換填施工技術應用過程中，需要明確以下施工技術要點：（1）施工前準備工作，合理安排挖掘機、壓路機等設備，完成圖紙審查與技術交底。在換填處理前，以恢復完成的中樁為準，在間隔10 m處設邊樁，確定換填位置和深度。（2）換填施工，及時清理基坑內(nèi)雜物，使用自卸車運輸換填材料，再由挖機將材料挖到換填處，填筑平整之后使用壓路機碾壓，要求碾壓次數(shù)至少為6遍。換填后采用細集料做好找平和嵌縫。換填分層時，應換填到設計標高，推平材料，壓路機碾壓，碾壓速度保持在3 km/h即可。為避免山區(qū)項目后期遇到沉陷或者滑移問題，可鋪設土工格柵，使土層上部荷載的分布更加均勻[1]。

3 樁基礎施工技術的應用

3.1 鋼筋混凝土預制樁施工技術的應用

鋼筋混凝土預制樁具體指在工廠內(nèi)提前加工預制，經(jīng)過養(yǎng)護后達到預期設計強度，再將樁體運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，使用打樁機將鋼筋混凝土預制樁打入土體內(nèi)，隨后在樁體頂部澆筑承臺梁板基礎，要求樁的受力鋼筋直徑不小于12 mm，一般需要配置4～8根主筋。

3.1.1 地基處理

施工前需要做好地表處理，在預制樁地基處理前平整場地，清理地表種植土與垃圾土，整平土地標高，即超出設計中樁頂標高0.5 m。對地表水和地下水的水質(zhì)進行復測分析。清除所有軟土，使用硬度高、可壓縮性弱且穩(wěn)定性好的碎土與砂礫，分層換填，然后采用人工與機械配合的方式夯實土層，提高填充材料的密度，確保地基穩(wěn)固性，防止基樁沉降，促進地基排水，避免積水或者膨脹土出現(xiàn)縮脹的問題。換填完成后，需要進行碾壓施工，使用雙鋼輪與振動壓路機交替碾壓。雙鋼輪壓路機的運行速度為每小時1.5 km，碾壓1次后再用振動式壓路機碾壓，運行速度為1.8 km/h，采用1次弱振和2次強振的碾壓方式后，用膠輪碾壓機與鋼輪碾壓機分別碾壓1次，碾壓速度為1.6 km/h，碾壓完成后即可消除換填表面上的輪跡，且表面平整且密實。

3.1.2 鋼筋施工

鋼筋施工時，需先檢驗鋼筋的質(zhì)量，使其滿足施工工藝要求，把握好鋼筋的強度與施工精確度。加強對鋼筋的運輸管理，根據(jù)山區(qū)項目現(xiàn)場施工條件，防止因氣候潮濕造成鋼筋銹蝕。焊接鋼筋時，要注意減小接口誤差，保證焊接角度合理。

3.1.3 安裝鋼模

整體吊裝鋼模，提前查看模板拼接與打磨情況，確定連接件與螺栓緊固程度，模板在基準面上安裝時，需使用4根纜風繩將其拉近。接樁完成后，防水保溫工作之后需進行土方回填操作，若樁間空間小，可人工耙平，每層土厚度約為250 mm，使用振動壓實機打夯回填土，每層土打夯3次以上，要求土層的壓實系數(shù)在0.94以上，高低跨回填之后可展開主體結(jié)構(gòu)施工。

3.1.4 混凝土灌注

混凝土與鋼筋是當前預制樁樁基礎施工最常見的施工材料，能夠使基礎結(jié)構(gòu)更加牢固，且承載力較強，制作起來比較便捷。施工時需嚴格控制預制樁的施工質(zhì)量，加強材料檢測。進行混凝土灌注時，使用絲扣連接下的密封圈導管，導管內(nèi)徑為250 mm，密封性強，不會發(fā)生漏水問題，單節(jié)長度2.6 m，使用之前需做好試壓試驗與密封性試驗。本工程的試驗壓力為0.6 MPa，通過檢驗的導管才能使用。導管下設長度需按照混凝土灌注前的孔深確定，記錄下設節(jié)數(shù)與長度。初次灌注時灌到擴孔頂面，導管的底部與孔底保持30 cm以上的距離，要求導管埋設的深度在1 m以上[3]。做好預制樁樁頭有效處理，針對樁頭位置建議采取前截法進行施工。

灌注混凝土之前，要求混凝土的坍落度約為20 cm，灌注作業(yè)時，需要在導管口的位置設置砂球，連續(xù)進行灌注，中途不能出現(xiàn)停頓。灌注到樁頂?shù)奈恢脮r，繼續(xù)灌注混凝土，直到有泥漿從孔中翻出且露出混凝土才能停止灌注。

混凝土澆筑需要保證連續(xù)，不能中斷。加強對施工現(xiàn)場的環(huán)境保護，由施工引起的道路塵土飛揚，定期進行灑水壓塵。施工臨時設施，如便道、料場、生產(chǎn)房屋、要貫徹少占農(nóng)田，防止水土流失，注意保護環(huán)境的原則。所有的施工垃圾和污水都要選擇合適的地點進行掩埋或燃燒后進行處理。對生活用水及施工用水的水源要分別管理，不得混用。加強施工便道的整修工作，經(jīng)常灑水濕潤，避免灰塵污染等問題發(fā)生。在混凝土初凝前，及時清除虛土、浮漿，同時清理多余混凝土，利用35#插入式振搗棒進行振搗，振搗時插入樁頭2 m并振搗密實，振搗過程中應避免重復振搗，防止過振。樁頂高程允許偏差應控制在0～20 mm范圍內(nèi)。修整樁頂標高至設計值。用振搗棒對樁頭位置進行振搗。鋪上塑料布保護樁頭。

3.1.5 預制樁輔助沉樁施工技術要點

預制樁，具體指在工廠或者施工現(xiàn)場提前預制完成的各類材料與形式的樁，常見的主要有木樁、混凝土方樁、預應力混凝土管樁、鋼樁幾種，施工時主要是采用沉樁設備將樁打入、壓入或振入土中。打入樁也被稱為錘擊樁，主要是采用錘擊的方式將預制樁沉入地基，這樣的施工方法主要適合用于樁徑小于0.6 m的情況，或者地基土屬于粉土或具有可塑性的黏狀土等。振動成樁就是在大功率打樁機的輔助下，將設備安裝于樁頂?shù)奈恢?，憑借振動作用減小土壤對于樁體的阻力，并依靠向下的振動力成功使樁體沉入土內(nèi)，這樣的施工方法適合用于黏性土和砂土中。靜力壓樁也是預制樁的一種，主要是借助樁架的自身重量與壓重，依靠液壓與滑輪組提供的靜反力，使預制樁被成功壓入土中，該方法適合用在可塑性黏性土地基。

預鉆孔的孔徑應比正常樁徑小約50 mm，鉆進深度可以按照樁距與土層密實度情況確定，建議深度達到樁長的1/3。施工期間做到隨鉆隨打，樁架應保持鉆孔錘擊的雙重性能。沉樁施工環(huán)節(jié)可以設置塑料排水板，或者應用袋裝砂井，其直徑不能小于70 mm，間距應保持在1.0 m以上，深度不能超過12 m。建議在施工期間設置好隔離板樁，或者開挖一條防震溝，寬度為0.8 m即可，具體的深度需要根據(jù)土層情況決定。打樁時應控制打樁的速度，沉樁完成后還需要再一次復打。沉樁期間應做好對周圍建筑物以及管線設施的觀測，保證施工安全。施工過程中，安排質(zhì)檢人員旁站監(jiān)督，并做好施工原始記錄，記錄各項參數(shù)，預制樁施工屬隱蔽工程，施工完畢報監(jiān)理簽認后方可進行下一道工序施工。

3.2 切坡臨邊局部開挖樁基

針對山地環(huán)境，采取切坡臨邊局部開挖施工方法，首先，要做好高跨切坡擴孔工作。由于本項目臨邊樁地基為巖石，斜坡樁地基主要為土方，為防止臨空側(cè)壁過高，混凝土澆筑時出現(xiàn)樁基側(cè)壁垮塌的問題，需對巖石側(cè)壁樁孔采用水鉆與人工配合開挖的施工方式，完成基巖垂直擴孔施工。當樁基屬于臨空或者臨邊樁時，切坡主要有兩種情況，一種是樁身在高跨平臺內(nèi)，但基坑側(cè)壁的巖石厚度不超過500 mm；另一種情況時樁身局部處于平臺內(nèi)，局部臨空。建議根據(jù)樁基直徑在800 mm空間內(nèi)搭建人工操作面，架設樁基側(cè)模架體，對巖石基層垂直開挖，在800 mm的位置停止，隨后進行樁基直徑尺寸開挖，直到達到嵌巖深入，圖為開挖尺寸。

如圖1所示，項目需要同時針對低跨地面與高跨地面進行施工，所以需要用到低跨樁基與高跨樁基這兩種樁基。低跨樁基是指埋于土中、與土體接觸的樁基，施工部分需要進行樁基鋼筋籠吊裝和混凝土澆筑施工，要求澆筑口與混凝土面保持2 m的距離，連續(xù)澆筑混凝土，以防斷樁。圖2為鋼筋籠現(xiàn)場運輸情況。

圖1 臨邊樁與臨空樁開挖尺寸

圖2 鋼筋籠與鋼筋籠運輸

高跨樁基是指在地基表面進行施工的樁基，需按照鑿樁頭→制作鋼筋籠→搭設操作架→安裝模板→澆筑混凝土的工序施工。由于高樁基礎能夠穿透軟弱層而達到較深的持力層，其承受豎向荷載的能力很好，廣泛應用于大跨徑橋梁、碼頭和海洋石油平臺。如果施工期間樁體長度不足，有必要進行接樁施工，接樁長度在8 m以內(nèi)時，需沿著樁身的周圍設置2排腳手架，縱向與橫向間距分別為1.5 m和0.9 m，內(nèi)部立桿距樁身300 mm，具體如圖3所示。接樁長度超過8 m時，可以沿著樁身四周設置3排腳手架，內(nèi)側(cè)橫縱間距0.9 m和1.5 m，外側(cè)跨橫縱間距1.5 m，立桿距樁身300 m。

圖3 接樁長度≤8 m時的架體搭設尺寸

4 結(jié)語

做好樁基礎施工對于山地項目有重要意義，地基工程施工周期長，且容易受到自然環(huán)境的影響，為提高地基承載力，有必要統(tǒng)籌各施工環(huán)節(jié)，把控施工質(zhì)量，通過換填與樁基礎的施工，提升地基與基礎結(jié)構(gòu)的整體強度。結(jié)合工程項目實際情況，本文明確了換填施工的要點，使用粗砂、沙土以及水泥土換填軟土層，實現(xiàn)了對土層的針對性處理。與此同時，綜合應用灌注樁及切坡臨邊局部開挖樁基施工技術，科學安裝鋼模與澆筑混凝土，全方位保障了工程施工質(zhì)量，整體吊裝鋼模，根據(jù)模板拼接和打磨的實際情況，保證了連接件和螺栓之間的緊固程度，整體施工效果達到了預期。