軟土地基高層建筑樁基的設(shè)計(jì)與施工探究

許中長(zhǎng)

（洪湖市鄂洪建設(shè)工程監(jiān)理有限公司 湖北省洪湖市 433200）

引言

軟土地基普遍存在強(qiáng)度較低但壓縮性較高，缺乏良好滲透性能等特點(diǎn)，因此導(dǎo)致軟土地基上進(jìn)行高層建筑的施工建設(shè)時(shí)，需要著重對(duì)樁基進(jìn)行合理選型設(shè)計(jì)，并選用適宜的施工工藝。以便能夠在保障軟體地基高層建筑樁基具有較高使用性能的同時(shí)，盡可能延長(zhǎng)其使用壽命，進(jìn)而切實(shí)保障整體高層建筑施工質(zhì)量。本文通過探究軟土地基高層建筑樁基的設(shè)計(jì)與施工，可為實(shí)際軟土地基高層建筑樁基設(shè)計(jì)施工工作的開展給予相應(yīng)指導(dǎo)。

1 工程概況

為有效說明軟體地基高層建筑樁基的設(shè)計(jì)與施工，本文選擇以本地區(qū)某高層住宅小區(qū)項(xiàng)目為例。該建設(shè)項(xiàng)目中建筑總面積超過310000m2，擁有17棟高層建筑，建筑樓層在18～33層，層高統(tǒng)一為3m，同時(shí)擁有一層地下車庫(kù)，車庫(kù)層高度為4.2m。在高層住宅建筑中采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)高度在54～99m之間。高層建筑周圍土體較為軟弱，其主要構(gòu)成要素包括粉性土、粘性土以及砂土，使得建筑地基屬于典型的軟土地基。

2 軟土地基高層建筑樁基設(shè)計(jì)分析

2.1 搜集各項(xiàng)重要數(shù)據(jù)

在開展軟土地基高層建筑樁基設(shè)計(jì)之前，首先需要設(shè)計(jì)人員立足具體建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)與施工要求，主動(dòng)開展現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)工作，運(yùn)用各種現(xiàn)代化的測(cè)量?jī)x器設(shè)備和勘查技術(shù)，采集大量有關(guān)軟土地基高層建筑及其樁基的關(guān)鍵數(shù)據(jù)、重要參數(shù)。在與具體施工圖紙、項(xiàng)目文件等進(jìn)行相互整合下，全方位地獲取各項(xiàng)重要信息數(shù)據(jù)，以便能夠?yàn)檐浲恋鼗邔咏ㄖ痘O(shè)計(jì)及后續(xù)實(shí)際施工操作提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)支持。

2.2 合理開展樁基選型

針對(duì)具體工程情況，在軟土地基高層建筑樁基設(shè)計(jì)當(dāng)中另一大核心內(nèi)容便是合理進(jìn)行樁基選型。目前常運(yùn)用在軟土地基高層建筑中的樁基類型主要有以下幾種：

2.2.1 預(yù)制樁

在當(dāng)前許多高層建筑中通常會(huì)選擇使用截面為200mm×200mm微型樁作為沉降控制復(fù)合樁基。正常情況下，樁端持力層為⑤-2層，樁長(zhǎng)控制在16～20m，相鄰樁之間的距離則需至少高出樁身截面邊長(zhǎng)五到六倍。每一根預(yù)制樁的最大承載力基本在200～500kN。由于該種沉降控制復(fù)合樁基選擇使用承臺(tái)下地基土，分擔(dān)樁的外荷載，通過根據(jù)具體施工要求控制用樁數(shù)量，還可以達(dá)到控制工程造價(jià)成本的效果。

2.2.2 預(yù)應(yīng)力管樁

在軟土地基高層建筑樁基設(shè)計(jì)當(dāng)中另一種常見的樁基類型即為預(yù)應(yīng)力灌裝，其通過使用先張法預(yù)應(yīng)力工藝以及離心工藝，在樁初步成型后再進(jìn)行高壓蒸養(yǎng)。一般運(yùn)用在高層建筑中的預(yù)應(yīng)力管外徑在φ0.3～φ0.6m，預(yù)應(yīng)力管壁厚度在0.05～0.07m之間。每一根預(yù)應(yīng)力管樁的長(zhǎng)度均在12m以內(nèi)，由于該種樁型具有一定剛度與強(qiáng)度，擁有相對(duì)較好的抗裂性與抗彎性，施工速度較快且質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定，因而在高層建筑中得到了廣泛使用。

2.2.3 沉管灌注樁

沉管灌注樁作為一種重要的軟土地基高層建筑樁基類型，因其具有較大厚度，含水量較高且靈敏度良好[1]，因此將此類樁基運(yùn)用在軟土地基高層建筑中，可以有效避免出現(xiàn)斷樁、縮頸等問題。本項(xiàng)目在軟土地基高層建筑樁基設(shè)計(jì)選型中便采用了沉管灌注樁，樁直徑設(shè)計(jì)為φ426mm，搭配使用6根直徑為φ12mm的縱筋，圓箍直徑為φ6mm，間距控制在250～400mm之間。樁基入土有效長(zhǎng)度的1/3即為主筋長(zhǎng)度。相比于上述兩種樁型，沉管灌注樁具有更好的經(jīng)濟(jì)性，且能夠有效適應(yīng)持力層頂表面存在較大起伏的施工環(huán)境。設(shè)計(jì)人員只需結(jié)合具體持力層深度選擇與之相對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度的沉管灌注樁即可。

3 軟土地基高層建筑樁基的施工方法

3.1 工藝流程

在嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)規(guī)定要求規(guī)范完成制樁之后，本工程在實(shí)際開展樁基施工的過程中，首先需要進(jìn)行點(diǎn)位施測(cè)，在樁機(jī)就位后將樁尖壓入土中并進(jìn)行沉管直至樁到達(dá)設(shè)計(jì)深度。隨后需要規(guī)范進(jìn)行鋼筋籠的埋設(shè)，但在此之前需要對(duì)鋼筋的質(zhì)量進(jìn)行全面檢驗(yàn)，并嚴(yán)格依照國(guó)家相應(yīng)技術(shù)規(guī)程規(guī)范完成鋼筋籠的制作與檢查。隨后在對(duì)工程選用的石砂和水泥等材料的質(zhì)量、使用性能等進(jìn)行嚴(yán)格審核，并依次完成混凝土制作與運(yùn)輸后即可進(jìn)行灌注混凝土的操作。在拔管后如果無(wú)需復(fù)打，即順利完成成樁，此時(shí)施工人員只需進(jìn)行移機(jī)下位即可。

3.2 操作工藝

在將打沉樁機(jī)規(guī)范放置在指定位置之后，需要將控制深度精準(zhǔn)標(biāo)記于樁架或是套管上，方便后續(xù)施工人員準(zhǔn)確觀測(cè)套管的具體深度。考慮到本項(xiàng)目采用的是預(yù)制混凝土樁尖，需要施工人員首先將樁尖預(yù)埋在樁基中心位置處，并將緩沖材料加墊在樁尖與套管下端的接觸位置處。待樁機(jī)就位之后將套管吊起使之與樁尖相對(duì)，此時(shí)套管、樁尖以及樁錘完全處于同一條垂直線上，通過借助樁錘和套管的自重，使樁尖被壓入土中。按照先中間而后逐漸向兩側(cè)邊的順序進(jìn)行成樁施工，針對(duì)群樁基礎(chǔ)不足3.5倍樁徑的情況，需要采取間隔施打的方式。直到領(lǐng)樁混凝土達(dá)到至少50%的設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，再施打中間空出的樁即可[2]。

本項(xiàng)目在使用錘擊沉管灌注樁機(jī)進(jìn)行沉管操作的過程中，施工人員始終秉持輕擊慢振的原則，在錘擊沉管時(shí)，為使得沉管效率得到有效提升，可依照實(shí)際施工情況采用收緊鋼繩加壓或是加配重的方式。工人員還需將1.5m封底混凝土灌入樁管內(nèi)部，以有效防止樁管內(nèi)部有水、泥漿等進(jìn)入。一旦在沉管操作中出現(xiàn)沉不下等問題，則需要對(duì)具體原因進(jìn)行分析，通常樁尖遇到硬土層或是頂住孤石時(shí)會(huì)出現(xiàn)此種情況。此時(shí)施工人員需將沉管速度放緩，輕錘低擊直至完全越過障礙后再進(jìn)行正常沉管操作即可，圖1展示的就是錘擊沉管灌注樁示意圖，其中1、2、3分別代表的是樁尖、鋼管以及鋼筋。

圖1 錘擊沉管灌注樁

在吊放鋼筋籠時(shí)，對(duì)于長(zhǎng)鋼筋籠，只需完成成孔后直接進(jìn)行埋設(shè)即可。若鋼筋籠較短，則需要在灌注混凝土直到達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高之后再埋設(shè)短鋼筋籠。在鋼筋籠的埋設(shè)過程中，應(yīng)保障鋼筋籠與管孔相互對(duì)準(zhǔn)，此后垂直下放鋼筋籠，并盡量放慢鋼筋籠下降速度，以便能夠?qū)︿摻罨\的下放位置進(jìn)行隨時(shí)調(diào)整。在將混凝土灌注在套管當(dāng)中時(shí)，應(yīng)當(dāng)一次灌足。由于本工程為軟土地基高層建筑樁基施工，因而充盈系數(shù)需要控制在1.2～1.3，并以此為基礎(chǔ)精準(zhǔn)計(jì)算單樁混凝土需用量。樁頂混凝土應(yīng)比設(shè)計(jì)標(biāo)高至少高出200mm，在后續(xù)進(jìn)行承臺(tái)施工時(shí)再由施工人員按照規(guī)范要求將其鑿除即可。在該樁基施工中，選擇使用錘擊沉管拔管法，當(dāng)施工人員將混凝土灌入至套管當(dāng)中后，需要將拔管速度控制在每分鐘0.8m以內(nèi)，勻速進(jìn)行拔管。此外還可選擇使用單打法進(jìn)行沉管拔管，該種拔管方法要求施工人員在將混凝土灌入至套管當(dāng)中后，反復(fù)進(jìn)行振動(dòng)、拔管直到將套管全部拔出。拔管速度需要控制在每分鐘0.8～1m[3]。在實(shí)際拔管時(shí)，施工人員需要及時(shí)將樁管外壁以及地面上殘留的淤泥等雜質(zhì)完全清除干凈，表1展示的就是在軟土地基高層建筑樁基施工中需要格外注意的關(guān)鍵控制點(diǎn)。

表1 關(guān)鍵控制點(diǎn)的控制策略

3.3 質(zhì)量檢驗(yàn)

在完成軟土地基高層建筑樁基施工后，施工人員與監(jiān)理人員需要嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)樁基實(shí)際施工質(zhì)量進(jìn)行全面檢驗(yàn)。例如使用鋼尺測(cè)量鋼筋籠的安裝深度，確保其安裝深度允許誤差不超過±100mm；使用水準(zhǔn)儀將樁頂浮漿層和劣質(zhì)樁體扣除之后，檢驗(yàn)樁頂標(biāo)高，要求樁頂標(biāo)高的最大允許偏差為+30和-50mm。除此之外，工作人員還需要采取靜載荷實(shí)驗(yàn)的方式，對(duì)樁身強(qiáng)度進(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè)，以便其能夠與設(shè)計(jì)承載力要求相吻合。

4 結(jié)束語(yǔ)

在軟土地基高層建筑項(xiàng)目中，樁基設(shè)計(jì)與施工對(duì)整個(gè)建筑項(xiàng)目的開展以及質(zhì)量水平均有著直接的影響作用。因此需要施工人員在充分結(jié)合軟土地基的具體特點(diǎn)，立足工程實(shí)際和施工設(shè)計(jì)圖，嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，規(guī)范進(jìn)行樁基的設(shè)計(jì)選型與施工操作，從而順利完成軟土地基高層建筑及樁基施工。