摘要:地基是支撑上部建筑物的岩土体,而基础是是将结构所承受的各种作用传递到地基上的结构,地基处理以及基础施工的优劣程度直接关系着整个建筑工程的成败。随着建筑行业蓬勃发展,地基处理的技术方法也在不断的革新,桩基础的施工也在不断的完善,但是地基与基础施工是一项繁杂的工作,在施工过程中难免会遇到各种问题。本文阐述了地基处理的基本方法以及桩基础的施工技术,并对常见的一些问题进行简单分析,为类似工程提供参考依据。
1 引言
地基是指承受来自基础及上部建筑结构荷载的岩土体,它对整体建筑物的稳定性起着至关重要的作用[1-3]。建筑地基必须具有足够的强度来承受上部结构施加的荷载,然而天然地基往往强度相对较低,通常需要采取一定的加固措施才能开展上部结构的建设工作。
国内外地基处理方法较多,包括换填垫层法、预压法、强夯法、振冲法、以及桩基础加固等方法,不同处理方法使用的地基情况也不尽相同。不合理的地基处理方法不仅会导致造价的成本提高,而且更严重的将会导致工程质量安全事故的发生,因此我们研选择最优的方案,对保障工程安全,提高经济效益具有重要意义。目前,国内外很多研究中均对地基加固措施以及桩基础进行了研究分析,如余宏对高层建筑地基基础和桩基础的土建施工技术以及常见的问题进行了简单的探讨,对提高高层建筑结构安全与稳定具有现实意义[4]。郑周分析了民用建筑机械钻孔灌注桩的几种常见问题进行阐述,并对其的防治处理施工技术进行了针对性的探讨分析,为同类工程施工提高参考和依据[5]。尽管我国建筑工程方面的地基处理技术已经不断发展并日趋成熟,但在实际的建筑工程施工过程中我们还会遇到许多难以解决的问题。本文针对建筑工程地基处理技术及其施工管理措施进行简单的探讨分析,以期加深认识并为工程建设提供参考。
2 地基处理常用方法
目前国内外地基处理的方法较多,主要包括换填法、预压法、强夯法、振冲法、砂石桩、水泥粉煤灰砂石桩、夯实水泥土桩法、水泥搅拌桩法、高压喷射注浆法等,具体工程地基处理方法的确定需要根据地基所需承受的荷载以及建筑物使用要求,同时结合施工场地的地形地貌、地质条件以及地下水特征等的影响因素进行综合分析,综合施工器械、工程工期以及周边环境进行整体技术及经济上的对比分析,最终选择最为合适的处理方法进行地基加固处理。
当地基表层为软弱层以及不均匀土体,且埋深较浅时,可采用换填法进行处理,即挖除部分或全部软弱土体并回填以强度较高的物质,从而增强地基承载力。施工过程中要注意碾压器械的选择以及回填土分层铺填厚度和含水率、碾压速度的控制,从而保证施工质量。对于软弱地基厚度较大,土体结构主要是淤泥质粘土及淤泥等时,可采用预压法对地基进行压实处理。预压法包括堆载预压法和真空预压法,预压施工过程中要充分做好排水工作,以加速地基土的固结。采用堆载预压法施工,当地基土为深厚的黏土时,施工过程中应设置排水竖井,但当软土层厚度较小且固结速率较快,可以满足工程工期要求的时候,可以不设置排水竖井直接进行堆载预压。堆载预压施工过程中,荷载应分级施加,保证每级荷载施加过程中地基的稳定性。当采用真空预压法进行处理时,施工过程中必须设置排水竖井。需要注意的是,当处理以地基承载力或抗滑稳定性控制的建筑地基时,当地基土强度满足设计承载力或稳定性要求时,才能进行卸载。
此外,还有强夯法以及化学加固法等其他方法,运用强夯法进行夯实加固时需在现场开展试夯试验,施工前还需进行物探,避免夯压过程中损坏地下管线。尽管我国建筑工程方面的地基处理技术已经不断发展并日趋成熟,但在实际的建筑工程地质条件复杂,地基需要承载的上部荷载也日渐增加,地基处理技术还需进一步发展。
3 桩基础
桩基础建筑工程中一种重要的基础形式,通过在地基中插入桩体并将房屋建筑物上层的荷载传递到更深的岩土体中,从而提高地基承载力。桩基础主要有灌注桩基础、预制桩基础以及套管桩基础等。
3.1.灌注桩
灌注桩按成孔工艺可分为干作业成孔灌注桩、泥浆护壁成孔灌注桩、套管成孔灌注桩等,其施工工艺发展迅速,近年还出现夯扩沉管灌注桩、钻孔压浆成桩等新工艺。
(1)干作业成孔灌注桩。当成孔范围内无地下水时,可采用干作业成孔,施工过程中不需护壁可直接成孔。钻孔过程中要注意保持钻杆垂直,防止桩孔倾斜,遇到塌孔及缩孔等异常情况,应停止施工作业并及时处理。灌浆前需将孔底虚土尽可能清除干净,可采用夯锤夯击孔底虚土或进行压力注水泥浆处理。
(2)泥浆护壁成孔灌注桩。在钻孔过程中采用泥浆护壁可有效防止孔壁坍塌,施工过程中采用水下灌注混凝土。在钻孔之前需埋设护筒来达到固定桩孔位置、保护孔口、引导钻头方向以防止塌孔。护筒埋设深度在粘土中不宜小于1m,在砂土中不宜小于1.5m。同时,护筒高度要满足孔内泥浆液面高度的要求,孔内泥浆面应超出地下水位1m以上。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆泥浆制备应根据不同地质条件选择不同方法,若为黏土或粉质黏土,可以原土造浆,若为其它土层,可采用高塑性粘土或膨润土制备泥浆进行护壁。
(3)套管成孔灌注桩。套管成孔灌注桩是利用锤击或震动法将钢套管沉入土中,在灌注混凝土的同时将套管同步拔出而成桩。套管可采用锤击或震动的方法进行沉管,锤击法适用于粘性土、淤泥质土以及砂土等软弱地基,在密实的砂砾石及漂石层中通常采用振动沉桩法。锤击沉管过程中先用低锤轻击,若无偏移则采用合适击锤施打,直至符合设计沉桩深度。
3.2 预制桩
我国建筑工程地基处理采用的预制桩主要是砼预制桩和钢桩两大类,前者承载力大、耐久性好,施工方便快捷,是应用最广泛的桩型之一。混凝土预制桩和钢桩均可以通过锤击以及静压方法进行沉桩,沉桩前须平整场地及清理障碍物,同时沉桩平台还需满足打桩所需的承载力。若采用锤击的方法进行沉桩,应按先深后浅、先长后短的顺序施打桩体。若为密集桩群,应从中间向两侧施打或从中间向四周对称施打。施工现场应配备观测人员采用相关仪器随时观测桩身的垂直度以及桩位以及桩体质量情况,当遇到桩身倾斜或产生较大位移,桩身出现严重裂缝等情况时,应立即停止打桩,分析原因并及时纠正。采用静力压桩进行沉桩施工时,首节桩下
沉时桩体垂直度偏差不应大于0.5%,整体桩身垂直度偏差不宜大于1%。最大压桩力不得小于设计的单桩竖向极限承载力标准值,其值可通过现场试验确定。
4、桩基础施工常见问题及其应对措施
桩基础是一种常见的建筑基础,它可以通过桩体将来自上部结构的荷载传递到深层岩土体中,具有较高的承载能力。然而,桩基施工是一项工序繁琐的工作,在施工过程中很容易出现质量问题,如承载能力和垂直度不满足设计要求、基桩垂直度不满足要求、断桩等。单桩承载力不符合要求的原因可能是桩体沉入深度不足,桩端没有进入设计的持力层或桩体倾斜过大导致。而桩体倾斜过大主要是因为桩机安装过程中与施工平台不垂直,打桩过程中桩端遇到坚硬障碍物或桩距过小或打桩顺序不合理导致,同时还与预制桩的质量以及灌注桩的钻孔质量有关。沉桩过程中若锤击次数过多,荷载施加不合理还会导致断桩等事故发生。
首先,加强施工质量管理及监督。桩基础施工关系到整个建筑结构的整体稳定性,施工过程中必须加以重视。施工方要组织一支高水平的施工队伍,严格落实各个施工环节的质量监督和管理,一旦发生问题,要及时找出原因并进行纠正。同时,加强每一道工序的质量评定以及隐蔽工程的验收工作,工序评定合格后方可进行下一道工序的施工。
除加强桩基础施工管理和监督外,还需提高施工技术来保证桩基础施工质量。如上所述,桩体施工过程中,若桩身无法承受反复集中荷载作用时,就有可能发生断裂。施工过程中需要严格控制施工技术,避免发生断桩事件的发生。若发生断桩,可通过补桩进行补救。对于条基,若只需要补一根桩的情况,可采取轴线内、外补的做法;若需要补两根桩,可采取断桩两侧补的做法。对于柱基群桩,补桩可采用承台外对称补桩和承台内补桩两种方法进行补救。
另外,在桩基础施工过程中常常还会因为地质条件复杂而导致沉桩深度不达标,最终引起承载力不符合设计要求。为避免此类问题,工程地质环境较为复杂的情况可以点带面进行地质勘察。如果是预制桩,在打桩过程中要选择合适的桩锤,应遵循重锤低击的原则,方便贯入的同时还能降低桩的受损率。另外,为避免因桩群挤密土层而引起沉桩深度不足,应安排科学的打桩顺序。总之,在桩基础施工过程中,应真实准确地做好施工相关记录,及时有效地对存在质量问题的桩体进行补救,对于严重不合格且无法补救的桩基,应执行事故处理程序。
5 结语
地基处理及基础施工是建筑工程施工最重要的环节之一,其关系到整个工程的成败,提高施工技术并加强施工质量管理对建筑物的稳定性具有重要意义。随着建筑业的蓬勃发展,地基处理以及桩基础施工的方法多且复杂,不同处理方法需根据工程实际情况实施施工管理与控制。施工过程中要注重“预防为主,防止结合”,做好每一道工序的严格把控,一旦发生质量安全事故要及时有效地进行处理,保障工程质量。
参考文献:
[1]王贵美.浅谈建筑工程软土地基的问题处理及方法[J].城市建设理论研究:电子版,2016(3).
[2]王培.当代房屋建筑结构地基基础工程施工控制技术[J].智能城市,2016(9).
[3]张国义,陈靖.地基处理和基础设计[J].城市建设理论研究:电子版,2014(8).
[4]余宏.浅谈高层建筑地基基础和桩基础土建施工技术[J].科技风,2011(22):169-170.
[5]郑周.基于民用建筑地基基础和桩基础土建施工技术探究[J].建筑知识:学术刊,2012:267-268.
论文作者:庄梅
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/16
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