建筑施工中樁基的應用

程雙濤

摘 要:現代的建筑工程施工中,采取樁基礎,即節省了施工工期,又保證了工程質量,并取得了相應的經濟效益和社會效益。隨著現代科學技術的發展,樁的種類和樁基形式、施工工藝和設備以及樁基理論和設計方法,都有了很大的演進。樁基已成為在土質不良地區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筑物所廣泛采用的基礎形式。

關鍵詞:建筑;樁基;施工技術

1 樁基的實用與選擇

對下列建筑工程要求情況,可以考慮選用樁基礎方案:

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 重型工業廠房和荷載過大的建筑物,如倉庫、糧倉等。

1.3 對煙囪、輸電塔等高聳高結構建筑物,宜采用樁基以承受較大的上拔力和水平力,或用以防止結構物的傾斜。

1.4 對精密或大型的設備基礎,需要減小基礎振動、減弱基礎振動對結構的影響,或應控制基礎沉降和沉降速率。

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結構抗震措施。

當地基上部軟弱而下部太深處埋藏有堅實地層時,最宜采用樁基。如果軟弱土層很厚,樁端達不到良好地層,則應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,樁基設計應該注意滿足地基承載力和變形這兩項基本要求。在工程實踐中,由于設計或施工方面的原因,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,精心設計、精心施工,也是樁基工程施工必須遵循的準則。

2 樁基處理的一般原則

當樁基發生質量問題后,若處理不及時,結果給工程留下隱患。為了防止類似問題的發生,處理方法如下:

2.1 處理前應具備的條件:

2.1.1 事故性質和范圍清楚;

2.1.2 目的要明確,應有預定處理方案。

2.2 事故處理應滿足的基本條件:

2.2.1 對事故處理方案要求安全可靠、經濟合理;

2.2.2 對未施工部分應提出預防和改進措施,防止事故的再次發生。

2.3 事故應及時處理,防止留下隱患

2.3.1 樁成孔后,應檢查樁孔嵌入持力層深度、巖石強度、沉渣厚度、樁孔垂直度等數據必須符合設計要求,只要有一項不符合設計要求,就應及時分析解決,方能灌注砼、移動鉆機,防止類似問題產生造成不必要的浪費。

2.3.2 基樁開挖前必須全面檢查成樁記錄和樁的測試資料,發現質量上問題,必須經研究后方能挖土,防止基樁開挖后再來處理造成不必要的麻煩。

2.4 應考慮事故處理對已完成工程質量和后續工程的質量和后續工程的影響

如在事故處理中采取補樁時,應考慮會不會損壞混凝土強度和較低的鄰近樁。

3 灌注樁的施工技術

3.1 沉管灌注樁。

沉管灌注樁可采用錘擊振動、振動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,樁長常在20m以內,可打至硬粘土或中、粗砂層。對直徑340mm和480mm的樁,當錘的質量各為1t和2t—-3.5t時,單樁軸向承載力分別約為250KN-350KN和500KN-700KN。這種施工設備簡單,打樁進度快,成本低,但很容易產生縮頸(樁身截面局部縮小)、斷樁、局部夾長、混凝土離析和強度不足等質量事故。其原因是多方面的,縮頸常發生在軟硬土層交界處,或軟弱土層處。因此,拔管的速度應該放慢,例如為0.8m/min;管內混凝土量應充足,應達到1.10-1.15。

3.2 鉆(沖、磨)孔灌注樁。

各種鉆孔樁在施工時都要把樁孔位置的土排出地面,然后清孔底殘渣,要放鋼筋籠,最后澆灌混凝土。直徑為600mm或650mm鉆孔樁,常用回轉機具開孔,樁長為l0m-30m,單樁承載力為1MN-2MN。目前,國內的鉆(沖)孔灌注樁在鉆進時下鋼套筒,而是利用泥漿保護孔壁,以防現孔,常用樁徑為800mm、1000mm、1200mm等,采用的承載力達3MN-9MN。

3.3 挖孔樁

挖孔樁可以采用人工或機械挖掘開孔。人工挖土時,要挖深0.9m—-1.0m時就澆灌或噴射的圈混凝土護壁,上下圈之間插筋連接。達到所需深度時,再進行擴孔。最后在護壁內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,樁徑應在1.2m—-1.4m以上,樁身長度宜限制在30m內。

建筑工程的建筑場地,如果淺層的土質不能滿足建筑物對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,就要考慮下部堅實層或巖層作為特力層的深基礎方案了。深基礎主要有樁基礎、沉進和地下連續墻等幾種類型,但其中還是以歷史悠久、廣泛選用的樁基應用最為廣泛。

4 灌注樁工藝的發展

近年來,我國廣泛采用灌注樁,積累了不少設計和施工的經驗,灌注樁基施工工藝技術也有長足的發展。灌注樁在工作條件下的強度計算,原則上和鋼筋混凝土預制樁相同。

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

當混凝土灌注樁徑計算符合要求時,樁身可不配抗壓鋼筋。樁頂伸入承臺起連接作用的插筋,可視需要而定。樁身按計算需要配筋者,對于軸心受壓的樁,主筋的最小配筋率不宜小于0.2%,受變時不宜小于0.4%(均對非地震區而言)。如用作抗拔樁時,鋼筋應通長配置。當為受變時,主筋長度一般取4.0/a,a為樁身變形系數(單位是1/m)。當樁用上部為軟弱土層或可液化土層時,主筋長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支,厚度一般不小于30mm(抗彎計算時取35mm),采用水下澆灌注混凝土者不得小于50mm。主筋端部不設彎鉤,以利鋼套管或導管的提升。箍筋宜采用焊接環或螺旋箍筋,直徑一般不小于6mm,間距為20Omm-300mm。當鋼筋籠長度超過4m時,宜每隔2m左右設一道焊接加勁箍筋。鋼筋籠在鋼套管內埋設者,箍筋宜放在主盤之內,且鋼筋籠外徑至少應比套管的內徑小50mm;采用導管澆灌水下混凝土者,箍筋應放在鋼筋籠之外,鋼筋籠內徑應比導管聯接處的外徑大100mm以上,其外徑應比鉆孔直徑小100mm以上。

灌注樁混凝土澆注要把握這樣幾個要點:砼的連續灌筑、砼的塌落度、導管的埋深等。

現代科學技術發展的成就,尤其是電子技術,計算機技術參加了土力學和基礎工程學的領域研究,建筑工程基礎的樁基施工工藝技術,也在不斷發展提高,正向著現代化、機械化、自動化和標準化的方向邁進。

參考文獻

[1]閻名禮.地基處理技術.北京:中國環境科學出版社.

[2]建筑地基處理技術規范.(JGJ79-2002).

[3]中國建筑工業出版社,1992年9月第一版.