文/陳超 江蘇華東建設(shè)基礎(chǔ)工程有限公司 江蘇南京 210000
作為土木工程的一種,巖土工程的主要目的是研究巖土體的特性。地基與樁基礎(chǔ)的施工處理是巖土工程中的兩個(gè)重要環(huán)節(jié)。
地基指的是存在在建筑物底部下方一定深度與范圍內(nèi)的土層。任何建筑物都需要有安全可靠的地基基礎(chǔ)。在進(jìn)行地基的處理和建造時(shí),要給予其堅(jiān)固的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。在對(duì)地基增加荷載時(shí),要避免剪切破壞等現(xiàn)象的發(fā)生。除此之外,還要注意地基的沉降和變形情況,盡量減少安全隱患以保證建筑物的正常效能。
樁基礎(chǔ)是指多個(gè)深入土體中的樁和為連接樁頂而存在的承臺(tái)或承臺(tái)梁組成的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),它是深基坑中應(yīng)用廣泛的一種建筑形式。樁即深入到土層之中的受力構(gòu)件,它由三個(gè)元素構(gòu)成:樁頂、樁身和樁端。其作用主要是將地上建筑物的荷載壓力轉(zhuǎn)移到承載力較強(qiáng)的深厚土層中,或擠密軟弱土層來提升地基的承載力和固結(jié)度。根據(jù)樁的受力情況可將其分為端承樁和摩擦樁,端承樁指自上而下,從軟土層穿入到硬土層上的樁,施工中要嚴(yán)格控制端承樁的貫入度;摩擦樁是完全進(jìn)入在軟土層中,用于擠密軟土層,提高其承載力的樁,施工時(shí)要嚴(yán)格控制樁尖設(shè)計(jì)標(biāo)高。根據(jù)施工方法可分為預(yù)制樁與灌注樁,預(yù)制樁可再根據(jù)沉入土中的方式劃分為打入樁、水沖樁、振動(dòng)沉樁和靜力壓樁等;灌注樁指利用樁位鉆孔和鋼筋骨架并在其澆注混凝土而成的樁,可分為鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁、沖孔灌注樁等。
(1)強(qiáng)夯技術(shù)
強(qiáng)夯技術(shù)利用重錘反復(fù)在高處落下產(chǎn)生的強(qiáng)力來夯擊地面,從而加固地基的穩(wěn)定性。該技術(shù)最早由法國(guó)人梅納提出,在20世紀(jì)七八十年代廣泛應(yīng)用于我國(guó)的建筑行業(yè)。
強(qiáng)夯技術(shù)的應(yīng)用范圍是碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基。在夯擊過程中,夯擊點(diǎn)的布置要呈等邊三角形、正方形,各點(diǎn)之間的間距要根據(jù)加固深度而定。夯擊次數(shù)與變數(shù)根據(jù)地基土的性質(zhì)而確定,大多數(shù)工程的夯擊遍數(shù)為2至3遍,最后再加以低能量滿夯2遍。夯擊的間歇時(shí)間取決于超靜孔隙水壓力的消散時(shí)間,一般粘性土質(zhì)要間隔3至4周。
(2)排水固結(jié)技術(shù)
排水固結(jié)技術(shù)一般在飽和軟粘土地基中使用,當(dāng)?shù)鼗幱诤奢d狀態(tài)時(shí),可以慢慢排出空隙中的水,因而孔隙的體積會(huì)逐漸變小,使地基固結(jié)發(fā)生變形。與此同時(shí),超靜孔隙水壓力慢慢消散,提高了有效應(yīng)力,使地基土的強(qiáng)度逐漸增長(zhǎng)。
排水固結(jié)技術(shù)是目前較為成熟、廣泛應(yīng)用的技術(shù),它在加載預(yù)壓期間就可以完成地基的沉降,減少建筑竣工之后沉降現(xiàn)象的出現(xiàn)。除此之外,該技術(shù)還能提升地基的抗剪強(qiáng)度,從而提高地基承載力。
(3)水泥土攪拌樁技術(shù)
水泥土攪拌樁技術(shù)是在軟地基處理領(lǐng)域常用的技術(shù),它以水泥為固化劑,強(qiáng)制其與軟土在地基深處攪拌從而在軟土與水泥之間發(fā)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng),將軟土打造成具有一定強(qiáng)度的水泥加固體,從而提高軟地基的土地承載力。
該技術(shù)一般適用于淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土以及無流動(dòng)地下水的飽和松散沙土等軟土地基。它增強(qiáng)了地基的整體性、水穩(wěn)性和變形量。在應(yīng)用此技術(shù)時(shí)要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況有效加固深度,確定成樁技術(shù)參數(shù)和有效加固深度。同時(shí),要選用強(qiáng)度等級(jí)為42.5級(jí)及以上的普通硅酸鹽水泥,具體水泥用量要根據(jù)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定。
(1)鉆孔灌注樁技術(shù)
鉆孔灌注樁技術(shù)指利用鉆機(jī)打出鉆孔,然后裝入鋼筋籠并灌注混凝土,最后筑城一個(gè)鋼筋砼樁。
該技術(shù)中的單樁承載力大,施工不受底層條件的限制,可深入地下數(shù)百米,而且場(chǎng)地占用面積較小,造價(jià)成本較低。但該技術(shù)需要施工單位由專門的鉆孔設(shè)備,如螺旋鉆、振動(dòng)鉆或沖抓錐鉆等,在清理鉆孔中的殘?jiān)鼤r(shí)也有一定的難度。
(2)人工挖孔樁技術(shù)
該技術(shù)利用人口或機(jī)器在地基中挖孔,并在開挖過程中逐段進(jìn)行支護(hù)工作,達(dá)到一定深度后再擴(kuò)孔,利用鉆孔機(jī)鉆孔,然后清除孔底垃圾,安裝鋼筋籠,澆灌混凝土。
人工挖孔樁技術(shù)的設(shè)備簡(jiǎn)單,操作方便,經(jīng)濟(jì)適用。并且可在施工環(huán)境內(nèi)同時(shí)開工,噪音污染小,施工人員還可以直接觀察底層情況,孔底殘?jiān)宄y度小。但是利用此技術(shù)時(shí)可能會(huì)遇到一定的危險(xiǎn)情況,如流砂、塌孔、缺氧、觸電等對(duì)人身安全帶來了巨大威脅。
土層結(jié)構(gòu)的質(zhì)量直接影響施工活動(dòng)的開展。我國(guó)地質(zhì)條件復(fù)雜多變,風(fēng)化土質(zhì)、軟土質(zhì)等非常規(guī)土層結(jié)構(gòu)經(jīng)常遇到,為施工帶來的極大的難度。因而,為提高施工的效率,在正式施工之前要充分勘測(cè)周圍的地質(zhì)環(huán)境,精確測(cè)量相關(guān)參數(shù)并參照類似的施工經(jīng)驗(yàn)制定出適宜的施工方案。
施工過程中造成樁體傾斜的原因有很多,首先是施工人員的操作不當(dāng)和地質(zhì)條件的不適宜,其次,樁端觸到堅(jiān)硬的大石塊時(shí)也會(huì)發(fā)生樁體傾斜。除此之外,施工順序不合理、過小樁間距等因素都會(huì)直接或間接地導(dǎo)致傾斜現(xiàn)象的發(fā)生。
異常斷樁問題在施工中出現(xiàn)的概率小,但危險(xiǎn)性高。其原因通常是樁體傾斜角度過大或固定受力點(diǎn)不均勻,也可能是打樁時(shí)力度不當(dāng)。
地基與樁基礎(chǔ)處理技術(shù)在巖土工程中都有很大的影響。為了建設(shè)安全可靠的建筑,保證建筑的穩(wěn)定性和承載性,施工單位要高度重視地基和樁基礎(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用。本文通過調(diào)研了解了地基與樁基礎(chǔ)概況、主要應(yīng)用技術(shù)以及應(yīng)用注意事項(xiàng),在施工過程中,相關(guān)技術(shù)人員必須要加強(qiáng)安全保障意識(shí),做到責(zé)任擔(dān)當(dāng),恰當(dāng)選擇處理技術(shù),最大程度避免施工事故的發(fā)生。