浅议在建筑施工过程中桩基的应用

栗荣军

摘 要：建筑工程的建筑场地,如果浅层的土质不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求,而又不适宜采取地基处理措施时,就要考虑下部坚实层或岩层作为特力层的深基础方案。

关键词：建筑 施工 桩基

一、桩基的实用与选择

对下列建筑工程要求情况,可以考虑选用桩基础方案:

不允许地基有过大沉降和不均匀沉降的高层建筑或其他重要建筑物;重型工业厂房和荷载过大的建筑物,如仓库、粮仓等;对烟囱、输电塔等高耸高结构建筑物,宜采用桩基以承受较大的上拔力和水平力,或用以防止结构物的倾斜;对精密或大型的设备基础,需要减小基础振动、减弱基础振动对结构的影响,或应控制基础沉降和沉降速率;软弱地基或某些特殊性土上的各类永久性建筑物,或以桩基作为地震区结构抗震措施。

当地基上部软弱而下部太深处埋藏有坚实地层时,最宜采用桩基。如果软弱土层很厚,桩端达不到良好地层,则应考虑桩基的沉降等问题;通过较好土层而将荷载传到下卧软弱层,则反而使桩基沉降增加。

总之,桩基设计应该注意满足地基承载力和变形这两项基本要求。在工程实践中,由于设计或施工方面的原因,致使桩基不合要求,甚至酿成重大事故者已非罕见。因此,做好地基勘察,慎重选择方案,精心设计、精心施工,也是桩基工程施工必须遵循的准则。

二、桩基处理的一般原则

当桩基发生质量问题后,若处理不及时,结果给工程留下隐患。为了防止类似问题的发生,处理方法如下:

处理前应具备的条件:事故性质和范围清楚;目的要明确,应有预定处理方案。

事故处理应满足的基本条件:对事故处理方案要求安全可靠、经济合理;对未施工部分应提出预防和改进措施,防止事故的再次发生。

事故应及时处理,防止留下隐患

桩成孔后,应检查桩孔嵌入持力层深度、岩石强度、沉渣厚度、桩孔垂直度等数据必须符合设计要求,只要有一项不符合设计要求,就应及时分析解决,方能灌注砼、移动钻机,防止类似问题产生造成不必要的浪费。

基桩开挖前必须全面检查成桩记录和桩的测试资料,发现质量上问题,必须经研究后方能挖土,防止基桩开挖后再来处理造成不必要的麻烦。

应考虑事故处理对已完成工程质量和后续工程的质量和后续工程的影响

如在事故处理中采取补桩时,应考虑会不会损坏混凝土强度和较低的邻近桩。

三、灌注桩的施工技术

(一)沉管灌注桩

沉管灌注桩可采用锤击振动、振动冲击等方法沉管开孔。

锤击沉管灌注桩的常用直径(指制桩尖的直径)为300mm-500mm,桩长常在20m以内,可打至硬粘土或中、粗砂层。对直径340mm和480mm的桩,当锤的质量各为1t和2t——3.5t时,单桩轴向承载力分别约为250KN——350KN和500KN——700KN。这种施工设备简单,打桩进度快,成本低,但很容易产生缩颈(桩身截面局部缩小)、断桩、局部夹长、混凝土离析和强度不足等质量事故。其原因是多方面的,缩颈常发生在软硬土层交界处,或软弱土层处。因此,拔管的速度应该放慢,例如为0.8m/min;管内混凝土量应充足,应达到1.10——1.15。

(二)钻(冲、磨)孔灌注桩

各种钻孔桩在施工时都要把桩孔位置的土排出地面,然后清孔底残渣,要放钢筋笼,最后浇灌混凝土。直径为600mm或650mm钻孔桩,常用回转机具开孔,桩长为l0m--30m,单桩承载力为1MN--2MN。目前,国内的钻(冲)孔灌注桩在钻进时下钢套筒,而是利用泥浆保护孔壁,以防现孔,常用桩径为800mm、1000mm、1200mm等,采用的承载力达3MN--9MN。

(三)挖孔桩

挖孔桩可以采用人工或机械挖掘开孔。人工挖土时,要挖深0.9m——1.0m时就浇灌或喷射的圈混凝土护壁,上下圈之间插筋连接。达到所需深度时,再进行扩孔。最后在护壁内安装钢筋笼和浇灌混凝土。挖孔桩的直径不宜小于1m,深度为15m者,桩径应在1.2m——1.4m以上,桩身长度宜限制在30m内。

建筑工程的建筑场地,如果浅层的土质不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求,而又不适宜采取地基处理措施时,就要考虑下部坚实层或岩层作为特力层的深基础方案了。深基础主要有桩基础、沉进和地下连续墙等几种类型,但其中还是以历史悠久、广泛选用的桩基应用最为广泛。

(四)灌注桩工艺的发展

近年来,我国广泛采用灌注桩,积累了不少设计和施工的经验,灌注桩基施工工艺技术也有长足的发展。灌注桩在工作条件下的强度计算,原则上和钢筋混凝土预制桩相同。

灌注桩的混凝土强度等级,一般不得低于C15,骨料不大于40mm,坍落度一般采用50mm——70mm;以水下导管灌注混凝土,混凝土强度等级不得低于C20,骨料粒径应小于管内径的1/4,最大粒径不大于50mm,坍落度以160mm——200mm为宜。

当混凝土灌注桩径计算符合要求时,桩身可不配抗压钢筋。桩顶伸入承台起连接作用的插筋,可视需要而定。桩身按计算需要配筋者,对于轴心受压的桩,主筋的最小配筋率不宜小于0.2%,受变时不宜小于0.4%(均对非地震区而言)。如用作抗拔桩时,钢筋应通长配置。当为受变时,主筋长度一般取4.0/a,a为桩身变形系数(单位是1/m)。当桩用上部为软弱土层或可液化土层时,主筋长度最好超过软弱土层或可液化土层的深度。

钢筋混凝土灌注桩的混凝土保护支,厚度一般不小于30mm(抗弯计算时取35mm),采用水下浇灌注混凝土者不得小于50mm。主筋端部不设弯钩,以利钢套管或导管的提升。箍筋宜采用焊接环或螺旋箍筋,直径一般不小于6mm,间距为200mm--300mm。当钢筋笼长度超过4m时,宜每隔2m左右设一道焊接加劲箍筋。钢筋笼在钢套管内埋设者,箍筋宜放在主盘之内,且鋼筋笼外径至少应比套管的内径小50mm;采用导管浇灌水下混凝土者,箍筋应放在钢筋笼之外,钢筋笼内径应比导管联接处的外径大100mm以上,其外径应比钻孔直径小100mm以上。

灌注桩混凝土浇注要把握这样几个要点:砼的连续灌筑、砼的塌落度、导管的埋深等。

现代科学技术发展的成就,尤其是电子技术,计算机技术参加了土力学和基础工程学的领域研究,建筑工程基础的桩基施工工艺技术,也在不断发展提高,正向着现代化、机械化、自动化和标准化的方向迈进。