軟弱土層樁基施工技術與監理控制要點

文／莊玉才 大洲設計咨詢集團有限公司 山東濰坊 261021

1.軟弱土層相關闡述

1.1 含義

軟弱土層是指工程基礎建設中承載性差、蠕變性大、含水率大的施工土層，也被稱為軟土地基、軟基。軟弱土層自身性能差，無法承載上層建筑，因此在地基施工中必須要對軟弱土層強化處理。軟弱土層處理是地基施工的重要環節，部分軟弱土層厚度大，軟弱態勢明顯，增加了處理難度。

1.2 軟弱土層特點

顧名思義，軟弱土層最大的特點就是“軟”，難以保證建筑基礎結構的穩定性。其主要特點表現為：

（1）荷載性不足。軟弱土層中含水率高、孔隙率大，增加了土層的蠕變性，軟弱土層多數為淤泥層、粘土層，土壤顆粒粘附性差，荷載性能不足。

（2）抗剪性差。由于軟弱土層缺乏抗拉性，一旦上部增加荷載會產生蠕變，嚴重影響軟弱土層的抗剪性，而抗剪性是衡量地基土層性能的重要指標。軟弱土層抗剪度一般不會超過20kPa，難以滿足基礎施工要求[1]。

（3）土層結構不穩定。由于軟弱土層孔隙率大、含水率高，這樣導致土壤流動性更大，嚴重影響土層結構的穩定性，施工處理中必須采用相應的排水措施，否則無法開展后續施工工序。

1.3 軟弱土層的危害

1.3.1 不均沉降

軟弱土層厚度大、孔隙率高，如果僅憑借壓實作業難以保證整體的荷載性能，導致地基出現不均沉降情況。軟弱土層區域通常地下水位較高，地下水有流動特性會沖擊土層，導致土層變形，荷載性能變差。并且一個區域的軟弱土層緊密度存在差異，出現沉降差，軟弱土層表面凹凸不平，無法滿足地基施工規范標準。

1.3.2 基礎穩定性差

由于軟弱土層內部結構松散、可塑性強，導致軟弱土層荷載性差。由于軟弱土層孔隙率高，僅憑借碾壓強化法無法滿足荷載標準，還需要配合排水設施，但也要避免水回流，施工難度大。再加上軟弱土層滲透性強，一旦遇到雨季軟弱土層會存有大量水，難以保證基礎的穩定性[2]。

1.3.3 建筑結構損毀

軟弱土層物理性能差，無法承載上層建筑荷載。如果不做好軟弱土層處理工作，一旦出現不均勻沉降情況，會造成上層建筑結構應力變化，導致建筑結構開裂、斷層，嚴重會直接造成建筑損毀。

2.軟弱土層樁基施工技術與監理控制要點

結合具體施工項目，根據地質勘察報告揭露底層依次為雜填土、淤泥質土、淤泥、粉砂、風化巖，其中雜填土層厚度為0.6～2.5m，淤泥質土、淤泥層厚度為30～45m，建筑工程的基底設計標高位于淤泥層內，由于淤泥的地基承載力特征值較低，不足100KPa,不能滿足建筑物的基底承載力要求，故設計采用了樁基礎方案。

在樁基礎設計方案中，采用端承摩擦型樁，可采用預制樁或砼灌注樁施工方案。

2.1 預制樁施工

預制樁是采用提前制作的樁體，在施工現場將預制樁打入到軟弱土層當中，從而起到加固地基作用的施工技術。常見的預制樁施工技術有：

2.1.1 錘擊法

預制樁是在施工前按照設計標準制作的樁體，在施工前應根據軟弱土層勘察情況以及地基施工標準要求，提前準備好打樁設備，包括打樁錘、打樁機等，做好打樁設備質量檢測工作，確保打樁設備性能滿足樁體施工要求。錘擊法是將樁體錘入到軟弱土層當中，提前布置好軸線確定樁線位置，施工時應再次確認樁線定位是否準確，要求誤差在合理范圍內。在使用打樁錘時，應確保錘中心對準樁體頂部中心，連續錘擊樁體，樁錘距離樁體頂部距離控制在0.6-0.8m 之間[3]。如果樁體的1/3 已經打入到土層中且沒有偏移情況，則可以適當提升錘擊高度（0.8-1.0m），提高打樁效率。監理人員要實時記錄打樁整個過程情況，包括每節樁長、樁的總長度、樁的焊接、每節樁的錘擊數、總的錘擊數、最后3 振的貫入度、樁基的施工順序等內容，必要時設置減壓孔，為后續樁體質量驗收提供信息基礎。

2.1.2 靜壓法

靜壓法是指利用液壓機將樁體壓入到軟弱土層當中，從而起到加固軟弱土層作用。靜壓法與錘擊法不同，錘擊法是通過沖擊力將樁體打入到軟弱土層中，而靜壓法是通過給樁體施加壓力將其壓入到軟弱土層當中，因此在樁體預制中，將破土端制作成圓錐狀，從而提高壓入效率。樁體壓入速度不宜過快，否則土層會受到樁體作用力影響出現超孔隙水壓情況，降低土層穩定性，因此應緩慢、連續的將樁體壓入，壓入速度為2m/min。如果壓入時中間中斷施工，周圍土壤會緩慢固結、強度增大，再次壓入時阻力增加，所以盡可能不中斷壓入過程。靜壓法的連續壓入對樁體垂直度要求高，否則容易斜樁。壓入前用調壓機控制樁體對準樁位，并保持垂直，之后再緩慢壓入，樁基進入軟弱土層1m 深度后調整垂直度，要求垂直偏差在90°±0.5°范圍內[4]。在整個壓樁過程中，監理人員應時刻觀察并記錄樁體垂直度，一旦發現樁體有偏移趨勢，應立刻叫停施工并調整垂直度。同時也應對每節樁長、樁的總長度、樁的焊接、樁的停壓、復壓等內容做好記錄。

2.1.3 接樁

考慮到預制樁生產、運輸的要求，因此預制樁長度不會很大，所以預制樁施工技術（錘擊法、靜壓法）都需要進行接樁處理。大部分預制樁兩端都是金屬樁，所以采用焊接法接樁更能提高施工效率。焊接前應將焊接搭接部位清理干凈，包括除銹、除塵，之后采用電弧焊焊接樁體。一般地下樁基頂部與地面保持0.7m 距離開始焊接，焊接時應對稱、充分、連續、分層，監理人員全程監管焊接過程，保證接樁時設置導向箍，保證上下樁節找平垂直，上下節間用鐵片全部填實焊牢，帶上下節固定好后，拆除導向箍，使每個部位都要有2 道以上焊接層。

2.1.4 送樁

由于地層土質的差異和地表標高的不同，每根樁的實際樁長不一致，可能有個別樁基需要送樁，送樁深度不易大于2 米，使用專用的專制鋼制送樁器，當樁頂接近地面時需要送樁，應測出樁的垂直度，并檢查樁頂質量，合格后使送樁器的中心線與樁身吻合一致才能送樁。監理人員全程監管送樁過程，重點檢查樁的垂直度、樁頂質量、送樁長度等內容。

2.2 灌注樁施工

灌注樁施工與預制樁施工不同，預制樁是提前制作好樁體并運輸到現場打入，而灌注樁施工是在施工現場制作混凝土樁，通過打孔、注漿的形式直接在軟弱土層中形成樁體。

2.2.1 旋挖鉆孔

在施工前，應在施工現場定位軸線和樁位，并設置控制網，通過測量放線控制樁位間距，確認符合設計標準后即可施工。鉆孔可以選擇履帶式旋挖機（履帶驅動可以在軟弱土層更好行走），根據樁位調整旋挖機位置，并將旋挖機固定，將鉆頭對準樁位點，誤差控制在10mm 以內。設備就位后，必要時埋設護筒，用于加固樁體、提高樁體精度、保護孔洞不坍塌、隔離土層水分。護筒直徑和高度分別為1m、2m，提前使用鉆進設備在筒壁上鉆兩個溢漿孔。護筒埋設中，在樁基定位中心點為準挖一個直徑、深度為1.1m、1.7m 的圓坑，在坑中溢漿孔朝上擺放護筒，護筒擺中心位置與樁體定位中心位置重疊為最佳，誤差不得超過50mm[5]。在護筒四周回填粘土，并夯實回填土，護筒高出地面15m。為了實時調整護筒和樁體位置，需要在護筒四周設置4 個控制樁，以樁體中心為基準拉好十字線，這樣在鉆孔時可以實時檢測鉆入垂直度和孔斜率。制作鉆孔砂漿，將粘土、水泥、水充分混合后完成鉆孔砂漿制備，保證砂漿攪拌均勻，根據軟弱土層勘察情況確定砂漿配比，確保砂漿可以粘附在孔壁上，降低孔壁坍塌概率。提前設置好砂漿池，由于砂漿與軟弱土層土壤密度不同，土渣會沉降到砂漿池底部，減少存漿空間，所以要將土渣清理干凈。

完成以上工作后即可鉆孔，監理應檢查旋挖機底座是否穩固、鉆壁是否穩定，不得出現底座沉降、鉆壁不平衡情況，需要確保滑輪槽、鉆桿卡孔、護筒中心三者在相同垂線上，否則容易出現斜孔現象。根據設計圖紙確定鉆孔深度、樁體頂部標高、鉆頭規格，提前做好鉆頭檢查工作，不能有損壞和金屬疲勞，如果鉆頭磨損度較大則應更換新的鉆頭。應根據軟弱土層勘察報告以及標準孔深嚴控鉆孔速度。鉆進過程中如果發現鉆孔有收縮情況應重復鉆進，直到孔洞直徑符合樁體要求為止。如果軟弱土層中含有砂層，為了保證孔洞穩定性應減緩鉆孔速度，同時鉆孔砂漿配比粘稠度也要增加，可以減少水比例或加入添加劑。鉆進深度達到要求后停止繼續下鉆并持續保持空鉆1-2min，保證循環換漿空間達標。循環換漿時緩慢向砂漿池中加入清水，降低砂漿配比系數，完成清孔工作后應將砂漿配比系數控制在1.06 左右[6]。

2.2.2 制作鋼筋籠和砼

鋼筋籠運輸到施工現場后，監理人員和技術人員立即根據設計圖紙展開質檢工作，提前制作好“幾”形鋼筋，將其焊接在鋼筋籠外勁上，用以保證砼的保護層厚度，鋼筋籠縱向連接采用納米電焊弧，確保焊接強度[7]。根據鉆孔標高確定吊筋長度，確保鋼筋籠下放深度符合標準，誤差不能超過10cm。吊裝前在鋼筋籠中心位置安裝固定木桿，用于判定鋼筋籠下放標高是否滿足標準，對準樁體孔洞下放鋼筋籠，入孔后及時設置吊筋，使用鋼管穿過吊筋固定在井口處。下放鋼筋籠的速度不宜過快，否則容易精度不準或傾斜、旋轉，也不得重壓鋼筋籠，容易出現變形情況或滑坡孔壁問題，也會導致孔底堆積殘渣。砼由商品站提供。

2.2.3 下導管

導管入場時，監理人員配合檢查導管質量是否達標，不得出現彎管、管裂、變形等情況，清除導管絲扣上的雜質，密封圈應完好無損，在絲扣上均勻涂抹一層潤滑油。導管連接時應確保方向準確，連接處足夠緊實，確認無誤后與孔底保持0.5m 距離下管。提前做好清孔砂漿，下管工作完成后，向導管中循環注漿清孔，直到返漿中無雜質為止。

2.2.4 混凝土澆筑

使用法蘭將導管連接成施工要求的長度，通過導管將混凝土注入到孔洞當中。將導管與注漿機連接，將導管插入到孔洞中，導管出漿口應與孔底保持一定的距離，施工隔水塞閉水。注漿前監理人員應再次確定孔底情況，如果孔底有殘渣需要再次注入清孔砂漿清理孔洞。導管埋深應在2-8m 之間，過深、過淺容易導致導管堵塞、鋼筋籠掛斷等問題。樁孔沒有問題后即可注入混凝土，為了避免混凝土直接沖擊孔洞底部，可以向孔底扔一些石子，并及時拔塞注漿。連續向孔洞注漿中途不得停止注漿，并且一邊注漿一邊緩慢提管，避免孔內混凝土初凝造成樁體斷裂，確保管口一直處在混凝土砂漿面以下，否則會出現泛漿情況。時刻觀察關注混凝土層高度情況，達到注漿標高后返漿后及時拔除注漿管，并及時將注漿管連接法蘭拆除，統一清洗，避免管壁砂漿凝固。注漿提管時應觀察鋼筋籠情況，如果鋼筋籠上浮或左右傾斜，此時可能導管掛到鋼筋籠上，應停止提升導管并下放晃動使二者脫離。灌注時，混凝土標高達到6m 后可停止提管，直到注漿達到標準高度為止[8]。

混凝土灌注前期如果出現導管進水問題，是因為混凝土存儲量不足或導管出漿口與孔底距離過大造成的結果。一旦發現導管中有水應立即停止注漿提起導管，并用抽水泵將孔底砂漿吸出，重新清洗孔洞。重新下放鋼筋籠、導管，并保證混凝土制備量充足，吸取之前的經驗，盡量不出現細節問題一次成樁。因混凝土配比出現問題，導致混凝土注漿面未達到標高就開始初凝，應及時提出注漿管，用抽水泵將底部砂漿吸取干凈。初凝會在孔底部形成底塞影響后續注漿，可以先將導管插入到距離孔底0.5m 距離注漿，確保不會對孔底造成沖擊后立刻將注漿管上提0.5m加大沖擊力來沖開底塞。

3.加強軟弱土層樁基施工質量的措施

3.1 做好前期準備工作

無論采用哪種樁基施工方案，都需要充分做好前期準備工作，需要從以下幾點出發：

（1）提前做好軟弱土層實際情況勘察工作，包括地基施工現場的土層情況、水文情況等。提前準備好樁基施工所需材料和施工設備，做好材料和設備的質量檢查工作。監理技術人員應提前做好技術交底工作，加強對施工方案的研究，確保后續樁基施工工作順利開展。

（2）如果是預制樁施工，則要提前與生產商做好溝通，提出預制樁制作標準和要求，結合軟弱土層施工質量標準和安全防護標準確定最終的施工方案。在預制樁施工方案和灌注樁施工方案選擇中，如果軟弱土層可以承載重型設備，優先選擇預制樁施工方案，可以提升施工效率。如果軟弱土層性能較差，土層蠕變性強，則優先選擇灌注樁施工方案。在施工材料和設備進場前，做好施工現場的清理工作，保持施工現場整潔。

（3）提前做好樁體測量放線工作，結合設計方案精準定位樁基點位，計算樁基點位偏差，不得超過規范要求偏差范圍，否則重新劃線。

（4）為了保證地基整體穩定性和樁基穩固性，樁基施工前應做好軟弱土層預處理工作，設置好排水設施并將軟弱土層壓實，排除多余的水分，初步提升軟弱土層物理性能，確保設備順利進場，并設置施工材料存管位置，統一堆放材料。

（5）根據設計方案標注樁基軸線位置，避免在打樁過程中導致樁基點移動而無法確認正確位置。

（6）施工前布置好水電設施，確保水電設施線路長度滿足不同施工區域用電用水，根據樁基點位劃定施工設備點位，并做好試樁工作，試樁數量應不少于3 根，判斷施工方案是否滿足地基強化要求。

3.2 加強人員培訓

樁基施工主體是人，為了保障樁基施工質量，加強人為因素管理十分重要。很多樁基施工事故都與人員操作失誤、作業不認真有關，因此應加強人員培訓工作，提高施工人員專業能力和風險意識。首先，建筑單位應面向社會招聘技術人才和管理人才，提高整個建設隊伍的綜合水平，給予與能力相匹配的福利待遇，確保可以留住人才；其次，對現有的工作人員展開培訓，結合工程建設項目的要求、特性，針對性開展培訓工作，包括技術培訓、安全培訓等，特別是新工藝、新設備，要求施工人員必須熟練掌握工藝要點和操作方法；最后，針對培訓工作配套相應的考核制度和競崗制度，培訓完成后進行考核，考核合格才可以上崗，并根據考核表現定期提供晉升崗位，提高工作人員積極性，這樣才能夠提高建設隊伍的整體能力，保障工程施工質量。

3.3 建立完善的質量控制體系

由于軟弱土層樁基施工難度大，為了保障施工質量，建立健全質量控制體系尤為重要。組織能力強的人員組成質量控制小組，項目經理作為總負責人，組長作為每個施工環節的管理人，配合監理人員開展質量檢查工作，施工現場設置質量檢測員、技術指導員，加強施工現場管理。施工前，應根據軟弱土層樁基施工要求提出質控標準，落實各個管理崗位責任，確保施工工作順利展開。在質量檢查中，監理工程師定期召開小組會議，總結樁基施工情況和總結問題，積極采用新型質量管理方案，如全過程管理、精細化管理等，嚴抓質量問題，配合相應的獎罰制度，如果發現質量問題及時落實責任，并限期整改。

結語：

綜上所述，地基是建筑工程的承載基礎，保證地基施工質量尤為重要。針對軟弱土層地基，應合理選擇樁基施工方案，充分做好施工前期準備工作，充分掌握樁基施工技術要點，加強施工現場質量管理，制定完善的質量管控體系，提前進行施工人員專業培訓工作。同時，管理人員與監理人員積極配合，共同開展樁基施工質量管控，這樣才能夠保障軟土地基樁基順利完工。