楊誼華 黃道國(guó)

深圳市基礎(chǔ)工程有限公司 廣東 深圳 518040

建筑地基和樁基是承載建筑重量的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，工程單位嚴(yán)格把控地基和樁基礎(chǔ)質(zhì)量對(duì)于保證建筑安全可靠運(yùn)行具有重要意義。一方面，工程單位需要在施工階段對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的抗變形性能進(jìn)行嚴(yán)格把控，確保符合工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，避免因基礎(chǔ)承載能力不足引發(fā)建筑傾斜變形等異常情況；另一方面，因樁基礎(chǔ)或地基基礎(chǔ)為隱蔽工程項(xiàng)目，存在后期檢測(cè)不便的問(wèn)題，工程單位需要在施工設(shè)計(jì)階段做好現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘測(cè)、方案優(yōu)化、過(guò)程穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)等各項(xiàng)工作，避免負(fù)面因素對(duì)基礎(chǔ)穩(wěn)定性造成干擾，有效提升建筑工程質(zhì)量。

1 地基基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)概述

地基基礎(chǔ)用于實(shí)現(xiàn)地基與建筑之間載荷的傳遞，其主要成分為土地和巖體，具有支撐建筑、保證建筑強(qiáng)度、穩(wěn)定性等應(yīng)用效果。在工程建設(shè)期間，工程單位可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)狀況合理選擇天然或人工地基，大多數(shù)天然地基存在埋深較淺等問(wèn)題，通常需要結(jié)合建筑高度等工程設(shè)計(jì)單位合理規(guī)劃人工地基基礎(chǔ)埋深等參數(shù)。樁基礎(chǔ)主要包括承臺(tái)與基樁兩部分，承臺(tái)用于建立多根樁基之間的聯(lián)系，用于構(gòu)建一個(gè)能夠承受動(dòng)靜載荷的整體性結(jié)構(gòu)，載荷通過(guò)基樁最終能夠傳遞到地基持力層之中[1]。

2 施工中常用的地基基礎(chǔ)處理技術(shù)

2.1 換土墊層法

在建筑工程的施工過(guò)程中，有些土質(zhì)濕潤(rùn)、承載力相對(duì)弱的施工場(chǎng)地,地基基礎(chǔ)的質(zhì)量難以有效保證，所以，必須改善土質(zhì)的弱點(diǎn)，最簡(jiǎn)便的方式是替換原有的土層，替換土質(zhì)必須能達(dá)到施工的各項(xiàng)要求標(biāo)準(zhǔn)。在換土的過(guò)程中如果操作不當(dāng)也會(huì)出現(xiàn)孔洞等現(xiàn)象，所以，換土操作要采用分層填土的方式進(jìn)行，以保證地基的密實(shí)度。

2.2 碾壓和夯實(shí)法

地基基礎(chǔ)是不是牢固會(huì)直接影響到建筑的整體質(zhì)量，而且是后續(xù)施工順利與否的關(guān)鍵。所以，地基基礎(chǔ)的相應(yīng)強(qiáng)度是至關(guān)重要的，為了預(yù)防意外情況發(fā)生，施工人員必須利用施工機(jī)械對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行碾壓和夯實(shí)，最大限度降低地基沉降的發(fā)生率。通常情況下，該類型的施工方式可分為兩種，即振動(dòng)夯實(shí)法和機(jī)械碾壓法。在施工實(shí)踐中，這兩種地基處理方式會(huì)同時(shí)或者交替使用。

2.3 土壤固結(jié)法

在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中，土體中都會(huì)含有不同程度的相應(yīng)水分，如果水分含量過(guò)高就會(huì)降低土質(zhì)的承載力，不利于地基的處理。相反，如果土層中的水分流失掉，土體就可以固結(jié)在一起，所以，在建筑基礎(chǔ)施工中可以利用該原理增加土體的強(qiáng)度。并且這種方式簡(jiǎn)單、方便、成本低，在目前的建筑土建基礎(chǔ)處理中該方式得到廣泛應(yīng)用，并效果良好。

3 建筑基礎(chǔ)施工注意事項(xiàng)

建筑基礎(chǔ)施工需要面臨復(fù)雜多變的施工環(huán)境，工程單位需要多方面考慮可能引發(fā)基礎(chǔ)變形、沉降等問(wèn)題的因素，嚴(yán)格把控施工工序和質(zhì)量。在回填土方期間，施工人員需要針對(duì)土層表面進(jìn)行處理，因不同區(qū)域土層存在明顯的性質(zhì)差異，在回填土方期間應(yīng)先壓實(shí)天然地表土層，避免因土層過(guò)于松軟導(dǎo)致后續(xù)出現(xiàn)局部沉降等問(wèn)題。工程單位需要考慮季節(jié)變化對(duì)基礎(chǔ)穩(wěn)定性造成的影響，施工設(shè)計(jì)階段需要綜合分析不同季節(jié)水文、氣候變化情況，重點(diǎn)考慮地下水位變化、降水等因素造成的影響，如江河區(qū)域枯水期可能導(dǎo)致周邊地基沉降，豐水期可能導(dǎo)致地基壓縮后難以及時(shí)恢復(fù)導(dǎo)致后續(xù)沉降等問(wèn)題。工程單位需要對(duì)土地基特殊性進(jìn)行嚴(yán)格把控，重點(diǎn)考慮濕陷性黃土、鹽漬土等各類土地基的處理技術(shù)措施，針對(duì)地基在水或溫度影響下的變化情況，通過(guò)有效技術(shù)措施保證地基穩(wěn)定性[2]。

4 高層建筑地基施工技術(shù)應(yīng)用

4.1 工程概況

某高層建筑結(jié)構(gòu)高度約33m，包含地下3層與地上10層，最下方兩層為停車(chē)場(chǎng)，建筑由鋼筋混凝土建設(shè)而成，墻體為剪力墻結(jié)構(gòu)形式。工程單位對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行地質(zhì)勘測(cè)后發(fā)現(xiàn)，地基持力層位于土體結(jié)構(gòu)第三層的粉土層，基底埋深為地下7.7m，相關(guān)參數(shù)詳見(jiàn)表1。

表1 各土層結(jié)構(gòu)參數(shù)

該項(xiàng)目區(qū)域地下水埋深為5.6m-7.1m，水位高度在45.4m-47.3m范圍內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)水井抽吸方式排水，水位變動(dòng)量為2-5m，結(jié)合勘測(cè)數(shù)據(jù)選擇50m為抗浮水位參數(shù)。

4.2 地基基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)計(jì)

因該高層建筑設(shè)有地下車(chē)庫(kù)，地基兩側(cè)載荷受車(chē)庫(kù)影響有所削弱，應(yīng)結(jié)合工程結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)地基承載能力準(zhǔn)確技術(shù)，確保地基基礎(chǔ)能夠滿足工程質(zhì)量要求。該建筑項(xiàng)目地層高度為45m，選擇地下3層為持力層，地層粉土比例不低于10%，土層寬度修正系數(shù)0.3，厚度修正系數(shù)1.5，持力層結(jié)構(gòu)承載能力為105kPa。地基位于地下停車(chē)場(chǎng)南側(cè)，埋深7.7m，停車(chē)場(chǎng)車(chē)庫(kù)寬度超出2倍建筑寬度，最不利工況抗浮水位與地下水位相同，水位50m，停車(chē)場(chǎng)車(chē)庫(kù)頂板為1.5m厚度的填土層，車(chē)庫(kù)載荷月47kPa，結(jié)合車(chē)庫(kù)載荷對(duì)地基承載能力進(jìn)行修正計(jì)算后得到承載值為176kPa，等效土層厚度約4.8m，能夠滿足施工建設(shè)需求。后續(xù)通過(guò)沉降測(cè)算發(fā)現(xiàn)，該高層建筑沉降值最大區(qū)域?yàn)橛蚁陆?，最低區(qū)域?yàn)樽髠?cè)地下室，因該區(qū)域無(wú)車(chē)輛存放導(dǎo)致基底承載壓力較小，最終產(chǎn)生沉降值相對(duì)較小[3]。

根據(jù)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)沉降變形測(cè)算、地基承載能力技術(shù)結(jié)果，該高層建筑施工可直接利用填入地基滿足基礎(chǔ)施工需求，后續(xù)通過(guò)多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)對(duì)沉降值進(jìn)行記錄發(fā)現(xiàn)，項(xiàng)目完工時(shí)沉降值最低為8.8mm，最高為9.5mm，沉降差值為0.7mm，各點(diǎn)位沉降參數(shù)均滿足施工技術(shù)要求。

5 高層建筑樁基基礎(chǔ)施工技術(shù)應(yīng)用

5.1 施工技術(shù)要點(diǎn)

5.1.1 振動(dòng)沉樁

振動(dòng)沉樁技術(shù)即借助振動(dòng)錘產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)作用于狀態(tài)剛性位置，通過(guò)土層與樁體的同步振動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)土層強(qiáng)度的削弱處理，最終將狀態(tài)沉入土層之中。在沉樁施工階段，工程單位需要合理選用振動(dòng)錘，對(duì)振動(dòng)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，確保打樁質(zhì)量滿足施工技術(shù)要，常用的振動(dòng)錘類型如BII-1型，具有9.8×104N·cm的偏心距調(diào)整范圍，符合軸轉(zhuǎn)速可達(dá)每分鐘408準(zhǔn)，振動(dòng)力可達(dá)170kN。在沉樁施工前，施工人員需要通過(guò)試驗(yàn)操作進(jìn)行測(cè)試，操作時(shí)長(zhǎng)需要控制在15min范圍內(nèi)，對(duì)于5cm/min以內(nèi)的沉樁速度應(yīng)暫停振動(dòng)并進(jìn)行檢查，明確原因后方可開(kāi)展后續(xù)施工[4]。

5.1.2 靜力壓樁

該技術(shù)通過(guò)樁架與樁身是有效配合實(shí)現(xiàn)對(duì)樁體的持續(xù)壓入處理，現(xiàn)場(chǎng)施工操作簡(jiǎn)單且成本較低，適用于黏土區(qū)域的建筑工程項(xiàng)目。常用的工藝方法具有液壓與機(jī)械壓入兩類，壓樁設(shè)備有卷?yè)P(yáng)機(jī)、壓裝機(jī)等多種類型。其中，壓裝機(jī)荷重需要結(jié)合工程實(shí)際情況合理選型，通常具有120t或80t等多種類型。壓樁操作通常需要選擇8000kN的參數(shù)將樁體分段壓入，每節(jié)樁尺寸需要根據(jù)樁架高度合理設(shè)計(jì)，通常選擇設(shè)置為6m。樁體連接時(shí)可以采用的工藝方法主要包括錨接與焊接等。

5.1.3 灌注樁

灌注樁施工需要在確定打樁位置后定位鉆孔，通過(guò)灌入泥漿的方式清理孔內(nèi)泥土雜物，然后開(kāi)展鋼筋籠吊裝等施工。鋼筋籠施工階段，施工人員需要結(jié)合工程設(shè)計(jì)要合理調(diào)整鋼筋籠尺寸結(jié)構(gòu)參數(shù)，鉆孔結(jié)束后將鋼筋籠吊裝到位，然后再開(kāi)展混凝土灌注施工，從而構(gòu)建結(jié)構(gòu)性能良好的樁基。為保證施工質(zhì)量，工程單位應(yīng)組織人員現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督各工序操作情況，做好各環(huán)節(jié)質(zhì)量監(jiān)測(cè)工作，確保工程建設(shè)工作有序推進(jìn)[5]。

5.2 高層樁基實(shí)例分析

5.2.1 樁基方案

樁基施工需要結(jié)合施工區(qū)域工程地質(zhì)、載荷大小、樁體上層結(jié)構(gòu)等因素合理選擇樁型。

方案一：建筑區(qū)域存在較多粉砂層，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試樁確認(rèn)，預(yù)制管樁穿越操作存在困難。結(jié)合相關(guān)技術(shù)規(guī)范可以渠道，對(duì)于存在軟弱土質(zhì)的工程區(qū)間，需要確保樁端持力層具有4倍直徑（外徑）以上的土層厚度。針對(duì)樁基施工，擬采用23m樁長(zhǎng)、600mm樁外徑以及11mm管樁壁厚。經(jīng)計(jì)算，該預(yù)制管樁單樁反力值可達(dá)1400kN，豎向承載能力最高為2800kN，設(shè)計(jì)選用筏板厚度為850mm，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行局部加厚，樁基載荷能夠滿足使用需求。

方案二：因預(yù)制長(zhǎng)樁存在穿越操作難題，在應(yīng)用預(yù)制管樁時(shí)需要考慮具體操作方法，從而滿足軟土層穿越需求?，F(xiàn)場(chǎng)所應(yīng)用的樁體外徑為500mm，樁長(zhǎng)為42m，埋深不低于3倍外徑，樁端整體界面壓入持力層，對(duì)承載力進(jìn)行計(jì)算發(fā)現(xiàn)單樁屬性承載力為400kN，反力值可達(dá)2000kN，采取墻下布置方式。

方案三：通過(guò)灌注樁形式開(kāi)展樁基施工，樁身直徑600mm，埋深不低于3倍外徑，樁端整體界面壓入持力層，樁長(zhǎng)為42m。對(duì)承載力進(jìn)行計(jì)算發(fā)現(xiàn)單樁屬性承載力為400kN，反力值可達(dá)2000kN，性能參數(shù)與方案二一致。

5.2.2 沉降量及工藝對(duì)比

通過(guò)沉降測(cè)算發(fā)現(xiàn)，方案一沉降較為均勻，主樓周邊沉降較為集中，沉降范圍為50mm-72mm；方案二、三沉降范圍為1mm-22mm，沉降集中于主樓區(qū)域。在沉降質(zhì)量方面，方案二、三應(yīng)用效果較好，但三種方案的沉降量均在設(shè)計(jì)要求的200mm范圍內(nèi)。

在施工工藝方面，方案一樁體長(zhǎng)度均保持一致，現(xiàn)場(chǎng)施工較為簡(jiǎn)單，通過(guò)筏板施工能夠有效降低基坑施工量，施工效率相對(duì)較高，有效規(guī)避超期等問(wèn)題。方案二樁體長(zhǎng)度42m，但實(shí)際施工階段需要結(jié)合各區(qū)域持力層變化情況對(duì)樁長(zhǎng)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整；該方案在承臺(tái)處的工程量較大，需要挖設(shè)較大的基坑深度，工程效率相對(duì)較低，同時(shí)預(yù)制管樁在打穿土層時(shí)如果操作不當(dāng)可能無(wú)法創(chuàng)業(yè)，導(dǎo)致樁長(zhǎng)有效值縮減，對(duì)單樁承載能力造成影響。方案三需要采取鉆孔灌注樁施工形式，樁體成型時(shí)間較差，工程進(jìn)度推進(jìn)緩慢。同時(shí)，項(xiàng)目區(qū)域軟土地質(zhì)導(dǎo)致清孔施工面臨較大困難，困難因清孔不到位導(dǎo)致單樁承載性能受到影響。

5.2.3 方案對(duì)比

各方案樁基應(yīng)用效果對(duì)比數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 樁基方案工藝對(duì)比

結(jié)果表明，各方案樁基沉降量、承載性能均滿足工程建設(shè)需求。其中，方案一狀態(tài)數(shù)量較多，但操作相對(duì)簡(jiǎn)單，存在成本低廉等優(yōu)勢(shì)。方案二與方案三在樁長(zhǎng)、樁體數(shù)量方面較為相似，但施工工藝存在較大差異，方案三的鉆孔灌注樁施工工藝需要投入資金相對(duì)較多。綜合對(duì)比三種方案的工藝、成本、施工效率等因素，建議選擇方案一開(kāi)展施工，不僅沉降量和承載能力滿足工程建設(shè)需求，工程成本和施工效率也更具優(yōu)勢(shì)。

6 建筑地基基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)土建施工技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)

6.1 壓樁處理

針對(duì)壓樁或沉樁施工，施工人員需要借助經(jīng)緯儀、吊線錘等設(shè)備嚴(yán)格把控管樁位置，確認(rèn)定位準(zhǔn)確后方可開(kāi)展壓樁施工，施工期間需要嚴(yán)格控制樁位誤差，避免垂直度誤差超出0.5%，壓樁施工人員需要持續(xù)對(duì)樁身參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，樁身上浮期間需要在臨界上浮的節(jié)點(diǎn)暫停壓樁，并進(jìn)行過(guò)程壓力數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)記錄，結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行針對(duì)性處理。壓樁施工通常需要從中心位置開(kāi)始，由中心向四周對(duì)樁體施打，并對(duì)周邊建筑關(guān)系情況進(jìn)行觀測(cè)，避免壓樁施工受到負(fù)面干擾。

6.2 護(hù)筒埋設(shè)

護(hù)筒通常由大塊鋼板加固制作而成，有效應(yīng)對(duì)沖孔樁直徑較小問(wèn)題。護(hù)筒制作階段，施工人員需要結(jié)合鉆頭樁徑控制護(hù)筒內(nèi)徑，前者應(yīng)低于后者，同時(shí)需要在護(hù)筒頂部設(shè)置溢漿孔。期間應(yīng)做好高程距離控制工作。護(hù)筒不僅能夠用于確定樁位，也可以有效保護(hù)狀況，還對(duì)于水位高差具有一定處理效果。護(hù)筒埋設(shè)階段，施工人員需要結(jié)合橫縱軸中心點(diǎn)位置設(shè)置護(hù)筒，應(yīng)對(duì)護(hù)筒坑尺寸嚴(yán)格控制避免超出限制。護(hù)筒坑開(kāi)挖后應(yīng)對(duì)底部整平后放入護(hù)筒，同時(shí)需要對(duì)護(hù)筒垂直度進(jìn)行核實(shí)，確認(rèn)無(wú)誤后方可回填黏土并持續(xù)維持護(hù)筒垂直度，必要時(shí)需要結(jié)合樁位中心對(duì)護(hù)筒進(jìn)行校正處理。護(hù)筒埋設(shè)人員需要結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況合理控制埋深，并持續(xù)灌注孔內(nèi)泥漿、地下水位兩者之間的高差，確保泥漿率高于地下水水位。

6.3 泥漿制備

工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)表明，泥漿制備質(zhì)量對(duì)建筑工程地基穩(wěn)定性、施工效率等具有較大影響，良好的泥漿材料能夠有效保護(hù)孔壁，降低施工期間塌孔概率。在泥漿制備階段，施工人員需要做好混凝土添加劑、水泥、水、膨潤(rùn)土等各類原理性能質(zhì)量的核實(shí)檢測(cè)工作，通過(guò)配比試驗(yàn)的方式設(shè)計(jì)最佳的材料配比，并在制備期間嚴(yán)格控制各材料用量，確保泥漿密實(shí)度、黏稠度等參數(shù)符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為確保建筑工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，規(guī)避建筑不均勻沉降、承載力不足、變形等異常情況，工程單位需要嚴(yán)格把控地基基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)工程質(zhì)量，結(jié)合工程地質(zhì)、水文氣候相關(guān)狀況合理選擇基礎(chǔ)施工工藝，在根據(jù)設(shè)計(jì)要求做好沉降測(cè)算、承載力計(jì)算的基礎(chǔ)上，從成本、施工效率等多方面對(duì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化，確保基礎(chǔ)施工有序推進(jìn)。