試論建筑工程中樁基的施工技術(shù)要點(diǎn)

【摘 要】本文結(jié)合樁基處理的原則及選擇應(yīng)用，闡述了建筑工程施工中樁基的施工技術(shù)要點(diǎn)，并分析了樁基常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題及處理措施，以供同行參考。

【關(guān)鍵詞】建筑工程；樁基；施工技術(shù)要點(diǎn)

引言

現(xiàn)代建筑工程中樁基施工也成為一種常用的基礎(chǔ)形式。樁基礎(chǔ)作為一種深基礎(chǔ)，具有承載力高、穩(wěn)定性好、沉降量小而均勻、沉降穩(wěn)定快、良好的抗震性能等特性，因此在各類建筑工程中得到廣泛應(yīng)用。

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：不允許地基有過(guò)大沉降和不均勻沉降的高層建筑或其他重要建筑物。重型工業(yè)廠房和荷載過(guò)大的建筑物，如倉(cāng)庫(kù)、糧倉(cāng)等。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。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。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(wèn)題；通過(guò)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(jiàn)。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(wèn)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(wèn)題的發(fā)生，處理方法如下：

2.1 處理前應(yīng)具備的條件

事故性質(zhì)和范圍清楚；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

對(duì)事故處理方案要求安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理。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

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(wèn)題產(chǎn)生造成不必要的浪費(fèi)。基樁開(kāi)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(wèn)題，必須經(jīng)研究后方能挖土，防止基樁開(kāi)挖后再來(lái)處理造成不必要的麻煩。

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(kāi)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)配摻罨\，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(kāi)孔，樁長(zhǎng)為10m～30m，單樁承載力為1MN～2MN。目前，國(guó)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(kāi)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 常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題類別及原因分析

打（壓）樁工程常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題有：?jiǎn)螛冻休d力低于設(shè)計(jì)值，樁傾斜過(guò)大、斷樁、樁接頭斷離、樁位偏離過(guò)大等五大類。造成以上問(wèn)題的原因有：

4.1 單樁承載力低于設(shè)計(jì)要求的常見(jiàn)原因

a.樁沉入深度不足。b.樁端未進(jìn)入設(shè)計(jì)規(guī)定的持力層，但樁深已達(dá)設(shè)計(jì)值。c.最終貫入度過(guò)大。d.其他，諸如樁傾斜過(guò)大、斷裂等原因?qū)е聠螛冻休d力下降。e.勘察報(bào)告所提供的地層剖面、地基承載力等有關(guān)數(shù)據(jù)與實(shí)際情況不符。

4.2 樁傾斜過(guò)大的常見(jiàn)原因

a.預(yù)制樁質(zhì)量差，其中樁頂面傾斜和樁尖位置不正或變形，最易造成樁傾斜。b.樁機(jī)安裝不正，樁架與地面不垂直。c.樁錘、樁帽、樁身的中心線不重合，產(chǎn)生錘擊偏心。d.樁端遇石子或堅(jiān)硬的障礙物。e.樁距過(guò)小，打樁順序不當(dāng)而產(chǎn)生強(qiáng)烈的擠土效應(yīng)。f.基坑土方開(kāi)挖不當(dāng)。

4.3 出現(xiàn)斷樁的常見(jiàn)原因

除了樁傾斜過(guò)大可能產(chǎn)生樁斷裂外，其他原因還有三種：a.樁堆放、起吊、運(yùn)輸?shù)闹c(diǎn)或吊點(diǎn)位置不當(dāng)。b.沉樁過(guò)程中，樁身彎曲過(guò)大而斷裂。如樁制作質(zhì)量造成的彎曲，或樁細(xì)長(zhǎng)又遇到較硬土層由錘擊產(chǎn)生的彎曲等。c.錘擊次數(shù)過(guò)多。如有的設(shè)計(jì)要求的樁錘擊過(guò)重，設(shè)計(jì)貫入度過(guò)小，以致于施工時(shí)錘擊過(guò)度導(dǎo)致樁斷裂。

4.4 樁接頭斷離的常見(jiàn)原因

設(shè)計(jì)樁較長(zhǎng)時(shí)，因施工工藝的需要，樁分段預(yù)制，分段沉入，各段之間常用鋼制焊接連接件做樁接頭。這種樁接頭的斷離現(xiàn)象也較常見(jiàn)。其原因除樁傾斜過(guò)大的常見(jiàn)原因外，還有上下節(jié)中心線不重合；樁接頭施工質(zhì)量差，如焊縫尺寸不足等原因。

4.5 樁位偏差過(guò)大的常見(jiàn)原因

測(cè)量放線差錯(cuò)、沉樁工藝不良，如樁身傾斜造成竣工樁位出現(xiàn)較大偏差。

5 常用處理方法

打樁過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，施工單位切忌自行處理，必須報(bào)監(jiān)理、業(yè)主，然后會(huì)同設(shè)計(jì)、勘察等有關(guān)部門分析、研究，做出正確的處理方案。由設(shè)計(jì)部門出具修改設(shè)計(jì)通知。一般處理方法有：補(bǔ)沉法、補(bǔ)樁法、送補(bǔ)結(jié)合法、糾偏法、擴(kuò)大承臺(tái)法、復(fù)合地基法等，下面分別簡(jiǎn)要介紹：

5.1 補(bǔ)沉法

預(yù)制樁入土深度不足時(shí)，或打入樁因土體隆起將樁上抬時(shí)，均可采用此法。

5.2 補(bǔ)樁法

可采用下述兩種的任一種：

a.樁基承臺(tái)前補(bǔ)樁。當(dāng)樁距較小時(shí)，可采用先鉆孔，后植樁，再沉樁的方法。b.樁基承臺(tái)或地下室完成再補(bǔ)靜壓樁。此法的優(yōu)點(diǎn)是可以利用承臺(tái)或地下室結(jié)構(gòu)承受靜壓樁反力，設(shè)施簡(jiǎn)單，操作方便，不延長(zhǎng)工期。

5.3 補(bǔ)送結(jié)合法

當(dāng)打入樁采用分節(jié)連接，逐根沉入時(shí)，差的接樁可能發(fā)生連接節(jié)點(diǎn)脫開(kāi)的情況，此時(shí)可采用送補(bǔ)結(jié)合法。

首先，對(duì)有疑點(diǎn)的樁復(fù)打，使其下沉，把松開(kāi)的接頭再擰緊，使之具有一定的豎向承載力；其次，適當(dāng)補(bǔ)些全長(zhǎng)完整的樁，一方面補(bǔ)足整個(gè)基礎(chǔ)豎向承載力的不足，另一方面補(bǔ)充整樁的可承受地震荷載。

5.4 糾偏法

樁身傾斜，但未斷裂，且樁長(zhǎng)較短，或因基坑開(kāi)挖造成樁身傾斜，而未斷裂，可采用局部開(kāi)挖后用千斤頂糾偏復(fù)位法處理。

5.5 擴(kuò)大承臺(tái)法

由于以下三種原因，原有的樁基承臺(tái)平面尺寸滿足不了構(gòu)造要求或基礎(chǔ)承載力的要求，而需要擴(kuò)大基承臺(tái)的面積。

a.樁位偏差大。原設(shè)汁的承臺(tái)平面尺寸滿足不了規(guī)范規(guī)定的構(gòu)造要求，可用擴(kuò)大承合法處理。b.考慮樁土共同作用。當(dāng)單樁承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，需要擴(kuò)大承臺(tái)并考慮樁與天然地基共同承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)荷載。c.樁基礎(chǔ)質(zhì)量不均勻，防止獨(dú)立承臺(tái)出現(xiàn)不均勻沉降，或?yàn)樘岣呖拐鹉芰Γ刹捎冒血?dú)立的承臺(tái)連成整塊，提高基礎(chǔ)整體性，或設(shè)抗震地梁。

5.6 復(fù)合地基法

此法是利用樁土共同作用的原理，對(duì)地基作適當(dāng)處理，提高地基承載力，更有效的分擔(dān)樁基的荷載力。常用方法有以下幾種：

a.承臺(tái)下做換土地基。在樁基承臺(tái)施工前，挖除一定深度的土，換成砂石填層分層夯填，然后再人工地基和樁基上施工承臺(tái)。b.樁間增設(shè)水泥土樁。當(dāng)樁承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，可采用在樁間土中干噴水泥形成的方法，形成復(fù)合地基基礎(chǔ)。

5.7 修改樁型或沉樁參數(shù)

a.改變樁型。如預(yù)制方樁改為預(yù)應(yīng)力管樁等。b.改變樁入土深度。例如預(yù)制樁過(guò)程中遇到較厚的密實(shí)粉砂或粉土層，出現(xiàn)樁下沉困難，甚至發(fā)生斷樁事故，此時(shí)可采用縮短樁長(zhǎng)，增加樁數(shù)量，取密實(shí)的粉砂層作為持力層。c.改變樁位。如沉樁中遇到堅(jiān)硬的、不大的地下障礙物，使樁產(chǎn)生傾斜，甚至斷裂時(shí)，可采用改變樁位重新沉樁。d.改變沉樁設(shè)備。當(dāng)樁沉入深度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，可采用大噸位樁架，采用重錘低擊法沉樁。

6 灌注樁工藝的發(fā)展

近年來(lái)，我國(guó)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～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(guò)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９拷钜瞬捎煤附迎h(huán)或螺旋箍筋，直徑一般不小于6mm，間距為200mm～300mm。當(dāng)鋼筋籠長(zhǎng)度超過(guò)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。

7 結(jié)語(yǔ)

總之，樁基施工質(zhì)量關(guān)系到整個(gè)建筑物的工程質(zhì)量，工程及施工驗(yàn)收規(guī)范規(guī)定，打樁過(guò)程中如遇到上述問(wèn)題，都應(yīng)立即暫停打樁，施工單位應(yīng)與勘察、設(shè)計(jì)單位共同研究，查明原因，提出明確的處理意見(jiàn)，采取相應(yīng)的技術(shù)措施后，方可繼續(xù)施工。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。

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