軟土地基樁基礎類型選擇與施工措施

王建東

（山西機械化建設集團有限公司，山西 太原 030009）

在我國東南沿海和部分內陸地區廣泛存在著軟土地質區域，如上海、天津、浙江東部、福建東部和廣東南部以及昆明和武漢等地區都有軟土地區分布。軟土地區的土質具有明顯特征，主要包括含水量高、土壤孔隙比大、滲透性小且具有很大的壓縮比，在軟土地區建設建筑物必須高度重視基礎的沉降和形變問題，基礎的設計和施工難度比硬土地區難度大的多，因此需要更加先進和專業的樁基礎施工設計和工程技術來提升基礎的施工質量，減少基礎的沉降和變形。

1 軟土地基樁基礎承載特性分析

1.1 軟土地基樁基礎結構特點

在軟土地基樁基礎設計和施工時，首先要保證地基承載力能夠滿足建筑工程整體施工要求，并盡可能減少基礎沉降，這對于地基樁基礎結構的耐久性提出了更高的要求。而影響樁基礎混凝土耐久性的主要因素是環境的溫度、濕度以及二氧化碳和氧氣含量，這是由于樁基礎的鋼筋銹蝕是氧化還原反應，需要由水、氧氣和二氧化碳共同參，而且環境溫度也是影響腐蝕的一個重要參數。如果樁基礎環境濕度很高，混凝土處于水飽和狀態，則會抑制二氧化碳的擴散，減緩腐蝕作用。如果環境濕度很低，則混凝土電導率下降，腐蝕反應依然很難進行，所以最容易出現樁基礎腐蝕的是濕度變化較大，存在干濕交替現象的自然環境，因此軟土地基樁基混凝土施工應采用。低水膠比的混凝土保護層，提高混凝土表面密實度，使水蒸汽和二氧化碳不易從混凝土表面滲透或擴散到內部，保持混凝土內部環境處于干燥狀態，進而減少鋼筋銹蝕現象，提高樁基礎結構的耐久性。

1.2 軟土地基樁基礎的承載力分析

軟土地基單樁承載力的計算和確定是建筑樁基礎設計的關鍵內容，在進行確定單樁承載力這一技術參數時，需要充分了解樁——土體系的荷載傳遞過程，其中單樁的垂直方向承載能力是軟土樁基礎前期勘查設計的最主要內容，其承載力數值決定了樁基設計的性能參數和技術指標。垂直方向承載力是指樁基礎在垂直于地表的極限載荷承載力，可以通過豎向靜載荷試驗測定法、靜力觸探法以及經驗參數法等技術手段來測算出垂直向載荷承載能力，地基土對樁體的支撐力主要能夠分解為兩個部分，包括樁下端支撐力和樁側方的摩擦力，兩部分力共同作用，保持著樁體穩定。樁基礎的主要傳力構件的樁是一種細長的桿件，接觸面主要是和地基土的側向表面，而底面和地基土接觸面積很小，當垂直向荷載作用于樁頂時，樁身上部首先受到壓縮，相對于土體的向下位移進而產生向上的摩擦力，樁身軸力Q沿深度逐漸減小，樁端Q與樁底土反力Qp平衡，同時樁端持力層土在樁底土反力Qp作用下壓縮下沉，樁與樁間土的相對位移進一步施加摩擦力，隨著樁頂荷載N的逐漸增大，上述過程反復啟動，直至地基變形穩定。由于樁壓的累積，上部樁的位移總是大于下部樁的位移，因此上部樁的摩阻力總是先于下部樁的摩阻力發揮，達到極限后樁側摩阻力保持不變；當樁底荷載達到樁端土的極限承載力時，樁會下沉并造成破壞。樁長徑比是影響荷載傳遞的重要條件，隨著長徑比L／D的增大，樁端土性質對承載力的影響減小，當L／D達到100時，樁端土性質對樁體承載力的影響幾乎可以忽略不計，這表明當樁長度到達一定閾值后，繼續加長是很難繼續增加承載力的，因此在工程實踐中需要設計出樁體的經濟長度即可，無需過度增加樁長。

2 軟土樁基施工技術類型與應用選擇

2.1 主體與支護結構結合樁基施工技術

主體結構和樁基礎支護相結合的施工技術是利用建筑主體地下結構的全部或部分構件作為基坑開挖的支撐結構，利用主體結構支護技術，可以減少臨時性基坑支護結構的設置，常用的主體支護結構包括地下室的外墻部分、支撐柱或水平梁等。采用主體結構地下室外墻支護技術方案時除了可以采用雙墻體結合的方式，還可以采用鉆孔灌注樁兼作地下室外墻的樁墻合一的技術手段，這種施工方式與傳統的臨時性支護結構相比，能夠提高資源利用率，減少不必要的浪費，同時能夠有效防止錨桿內支撐設施給工程后續施工造成的安全隱患，是建筑工程樁基礎綠色節能降耗的重要技術方案。

2.2 超深水泥土攪拌墻施工技術

目前，我國建筑工程不斷向地下空間發展，導致承壓水處理難度加大，特別是對于地質條件復雜的軟土地基工程，需要利用水泥土攪拌墻截斷深部承壓水層與深基坑的水力關聯以有效控制地基的沉降。對于成樁深度較大超過40m的沙土層，常規的攪拌樁施工設備無法達到深度要求，因此需要采用超深水泥土攪拌樁施工技術。目前，我國超深水泥攪拌樁的施工大多采用預鉆孔與連續加長鉆桿相結合的施工新技術，其施工設備采用大功率動力頭，并利用可連續加長的鉆桿和適合于在標貫擊數大于50的密實砂土中鉆孔的插齒螺旋鉆，攪拌樁的深度最大能夠達到50m深，此項施工技術已在上海、天津等多個建筑工程項目得到應用，且應用效果良好。

2.3 大直徑錨桿支護施工技術

常規錨桿施工技術主要應用于硬土基礎施工，而軟土地基由于土質松軟導致錨固力下降，形變量較大所以應用并不廣泛，針對這種問題，近年來在軟土地基施工領域提出了旋噴式攪拌大直徑錨桿支護結構，此項施工技術是利用大型攪拌機械在軟土地基土層中制作出直徑超過500mm以上的大直徑水泥土錨固體，并在錨固體內部植入加強筋，在通過預應力技術形成大直徑的預應力錨桿，能夠有效減少軟土地基的形變量，提高樁基礎的承載性能。

2.4 預應力魚腹梁支護施工技術

預應力魚腹梁支護施工技術是采用鋼絞線、千斤頂、撐桿代替傳統支護的臨時支護施工技術方案，這項技術起源于發達國家，在美國和日韓的應用最為廣泛，近年來中國也引進了此項施工技術。預應力魚腹梁支護施工技術采用現場拼裝螺栓連接，不需要進行焊接作業，有效增加了基坑開挖空間，同時能夠有效縮短施工周期，而且施工材料可以在完工后全部回收利用，符合節能降耗的發展趨勢，預應力魚腹梁可根據實際需求調整預應力，便于控制周圍土體的位移和溫度變化引發的支座膨脹，進而有效減少深基坑變形量，并保護基坑周圍環境。

3 軟土地基樁基礎施工質量控制要點措施

3.1 土質環境的勘測

在進行軟土樁基礎設計和施工時，首先要充分勘查工程所在地區的地址特點和自然環境情況，選擇恰當的樁型和施工技術，如旋噴樁、水泥攪拌樁，散體材料樁等，同時應該充分考慮軟土結構特性如含水率、壓縮比、滲透率和土壤孔隙率等參數對樁基礎承載性的影響，比如欠固土在結固過程中會增大與樁表面之間的摩擦力產生樁體下沉，低滲透性軟土在進行打樁時容易出現高孔隙水壓力而導致的流變性會影響到樁體最終的承載力特性，此外，對于容易發生液化的砂性軟土要充分考慮到上部粘土的動力特點，樁基礎垂直向的承載力計算時應該減除液化土層的摩擦力和承臺下附近的樁周摩阻力，總之，軟土地質環境的勘測對于樁基礎的設計重要，是設計施工的關鍵環節。

3.2 沉樁控制

在進行軟土樁基礎施工時，沉樁的控制的首要點在于樁端設計標高的控制，其次是對于樁體貫入度的控制。如果采用預制樁體，應重點防治樁體偏斜擠壓周邊地基土導致的地面凸起，若使用較大直徑的鉆孔灌注樁，垂直度的控制是施工過程中的重點，要嚴格按照相關標準進行鉆孔，在鉆進時嚴格防止斜孔、冒漿現象出現，在鉆孔完成，需要進行混凝土灌注之前，需要對孔進行清理，盡量保證孔內整潔無異物，樁底沉渣應小于10cm。

3.3 不均勻沉降控制

在進行軟土樁基礎施工時，如果基礎砌置在不同的持力層上時，應加強樁基礎底部和上端部的剛度，可以應采用抗浮設計，比如在地下室部分可以設置安裝抗拔樁，可以有效控制不均勻沉降對樁基礎結構造成的影響。如果建筑物地下部分空間較大時，還應在施工過程中增加臨時性的抗浮措施，減少施工期間基礎的不均勻沉降。

3.4 減少對環境的影響措施

在地基施工過程中，會對周邊建筑物和環境產生一定的不利影響，包括施工粉塵、泥漿、施工噪音等都會產生不同程度的環境污染，所以在進行基礎施工時應嚴格控制環境污染，同時應盡量減少對周邊建筑和地下設施的影響。在基礎施工結束后，需要觀測基地土層的回彈狀況，并需要檢測邊坡體、周邊建筑以及道路和地下管網設施的位移和形變情況，根據測量結果進行相應的處置，確保建筑基礎周邊的其他設施性能處于正常狀態。

4 結語

綜上所述，軟土地基樁基礎設計與施工是一個涉及到地質學、力學、工程勘測、土木建筑和計算機信息技術的綜合性很強的交叉性學科，工程實際應用難度較大，需要對工程所在區域進行完整詳盡的前期勘測，并根據軟土地區土質特點進行數據分析再選擇恰當的樁基礎技術路線，制定實際工程施工方案，并在施工過程中加強施工工藝管理和質量控制工作，確保軟土地基樁基礎承載性能達到設計標準，并且具有良好的抗震性能，從而保障整個建筑工程能夠安全順利的有序推進。