淺談地基處理選擇與樁基選型的重要性及安全性

李陽(yáng)

摘 要：文章根據(jù)地基基礎(chǔ)工程對(duì)建筑工程的重要性以及對(duì)于工程建設(shè)的意義，介紹地基處理形式，樁基的類型，適用條件及情況，地基工程的安全性，歸納地基基礎(chǔ)處理選擇方案，并了解合理運(yùn)用樁基型式為工程建設(shè)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：地基處理；樁基選型；樁基施工

中圖分類號(hào)：TU473 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）26-0162-01

1 地基處理選擇以及樁基選型的重要性

隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，土木工程技術(shù)也得到相應(yīng)的提高。再宏偉的建筑也要先從地基工程開(kāi)始做起，可見(jiàn)地基處理工程以及樁基選型的重要性。地基處理與樁基的選擇和地基土的種類及性質(zhì)也是分不開(kāi)的。對(duì)于常見(jiàn)的不良地基土，包括雜填土、軟粘土、沖填土、飽和松散土、濕陷性黃土、膨脹土、紅豁土、季節(jié)性凍土、熔巖、含有機(jī)質(zhì)土和泥炭土等一系列不良地基土，在土木工程施工過(guò)程中，遇到上述一類不良地基土，就要根據(jù)其性質(zhì)采用不同處理方式。例如雜填土的主要特點(diǎn)是成分較為復(fù)雜，規(guī)律性較差；軟粘土強(qiáng)度低，滲透性低，但壓縮性高，有較高的靈敏度；膨脹土在經(jīng)歷反復(fù)吸水膨脹和失水收縮后，反復(fù)變形，浸水承載力衰減，性質(zhì)很不穩(wěn)定。常見(jiàn)的地基處理方式多種多樣，有的為了改善剪切特性，有的為了改善壓縮特性，以及改善透水特性和動(dòng)水特性等。包含了換填墊層法、預(yù)壓法、強(qiáng)夯法、振沖法、砂石樁法、水泥粉煤灰碎石樁法、夯實(shí)水泥土樁法、水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法、坑式靜壓樁法和其他地基處理方法等。

那么針對(duì)不同的地基狀況選擇相應(yīng)的地基處理方式就顯得極為重要。一般來(lái)說(shuō)，大致從地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)物條件、環(huán)境條件、材料供給情況以及工期要求和造價(jià)這六大方面來(lái)考慮地基處理方式的選擇。地質(zhì)條件則可以從地形、地質(zhì)、土的各種指標(biāo)、地下水條件等方面考慮。結(jié)構(gòu)物條件可以從結(jié)構(gòu)物的形式和規(guī)模來(lái)考慮。對(duì)于環(huán)境條件可以從氣象，噪聲，鄰近的建筑情況，地下埋設(shè)物，供水供電等等一系列因素進(jìn)行多方面的考慮，做到文明安全施工。

當(dāng)天然地基土無(wú)法承受地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)承載力和變形要求時(shí)，就需要采用地基加固處理。樁基礎(chǔ)是不錯(cuò)的選擇，它能將荷載通過(guò)樁身傳遞至更深的土層。因此樁基礎(chǔ)必須要具備較大的剛度和整體性，不光要承受較大的豎向荷載，還要承受住相應(yīng)的水平荷載。在現(xiàn)代化土木工程的發(fā)展中，樁基礎(chǔ)扮演著越來(lái)越重要的角色。

2 工程中樁基和地基的類別

工程中樁基礎(chǔ)是由多根單樁組成，在樁頂設(shè)置承臺(tái)與樁身連接成為整體，達(dá)到傳遞荷載的作用。按照承臺(tái)位置高低不同可將樁基礎(chǔ)分為高承臺(tái)樁基礎(chǔ)和低承臺(tái)樁基礎(chǔ)，前者主要應(yīng)用在橋梁與碼頭工程中，而后者則在房屋建筑工程中得到廣泛應(yīng)用。按照承載性質(zhì)的不同，樁基礎(chǔ)被分為端承樁和摩擦樁，端承樁通過(guò)樁端傳遞荷載，摩擦樁依靠樁身與土體的摩擦慢慢將荷載擴(kuò)散在樁身周圍的土體中。按照樁身的材料區(qū)別，功能區(qū)別，樁徑大小甚至施工工藝的不同，都可以把樁基礎(chǔ)分為不同的類別。

地基也分為天然地基和人工地基，建筑的地基是不是需要進(jìn)行處理，主要看建筑物的沉降計(jì)算結(jié)果，如果計(jì)算值在安全允許范圍之內(nèi)，并且壓縮層范圍內(nèi)的土層比較均勻的時(shí)候，則應(yīng)該優(yōu)先采用天然地基的方案。當(dāng)建筑物的計(jì)算變形值超過(guò)了安全允許范圍時(shí)，就應(yīng)當(dāng)采取人工地基。而對(duì)于如何確定人工地基的深度而言，主要是以控制變形值為原則。但是沒(méi)有必要為了將變形值控制得趨近于零而把處理深度設(shè)計(jì)得太深，這樣會(huì)大大增加工程的造價(jià)，導(dǎo)致浪費(fèi)資源。當(dāng)?shù)鼗幚砩疃冗_(dá)到處理后的地基計(jì)算變形值比允許變形值小50%左右的時(shí)候，則被視為合理的設(shè)計(jì)深度。綜上所述，這樣的設(shè)計(jì)原則可以有效地控制樁基工程的造價(jià)，也在工程經(jīng)濟(jì)方面起到了不小的作用。

樁基的選型對(duì)于整個(gè)地基工程來(lái)說(shuō)也起著至關(guān)重要的作用，合理的樁型選擇無(wú)論是從工程的安全性角度出發(fā)還是為了工程經(jīng)濟(jì)考慮，都是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。結(jié)合我國(guó)勞動(dòng)力便宜以及地方材料豐富的特點(diǎn)，樁基的選型也有其獨(dú)到之處。當(dāng)?shù)鼗奶幚砩疃仍?0 m之內(nèi)，沒(méi)有出現(xiàn)地下水的時(shí)候，比較適合采用強(qiáng)夯法和水泥土夯實(shí)樁來(lái)處理地基。在許多廠房和附屬構(gòu)筑物的基礎(chǔ)工程中，水泥土樁得到了廣泛的應(yīng)用，并在一定程度上降低了工程的造價(jià)。當(dāng)?shù)鼗幚砩疃燃由畹匠霈F(xiàn)地下水時(shí)，就要針對(duì)不同目的選擇不同的樁型進(jìn)行施工。如果以解決地基土的液化為主要目的，那么常見(jiàn)情況下采用振沖碎石樁來(lái)處理地基。如果是為了提高地基的強(qiáng)度，在一定程度上減小變形，那么除了振沖樁以外，還可以選擇混凝土灌注樁和水泥攪拌樁。這些樁型在某些城市重型裝備碼頭的基礎(chǔ)工程建設(shè)中被廣泛應(yīng)用。在地基深度達(dá)到60 m甚至以上時(shí)，就應(yīng)該采用鋼管樁或者H型鋼樁甚至采用強(qiáng)度更高的剛性盤(pán)樁。

3 安全性

此外，不得不提的是安全性，安全保障是任何一項(xiàng)工程中的首要指標(biāo)。對(duì)于地基工程而言，工程安全更是重中之重。樁基礎(chǔ)施工絕大多數(shù)是圍繞著大型電氣設(shè)備展開(kāi)作業(yè)的，但如果遭遇惡劣的氣象環(huán)境，或者電氣設(shè)備線路存在安全隱患，這都是十分危險(xiǎn)的。無(wú)論是作為建設(shè)單位還是施工單位，安全事故都是他們最不愿意看到的。在樁基礎(chǔ)的施工過(guò)程中，施工人員以及管理人員的行為都對(duì)施工安全起著十分重要的作用，因?yàn)槿藶榈牟话踩袨槭窃斐砂踩鹿实淖钪苯右蛩?。例如施工人員違章施工，心存僥幸，圖一時(shí)方便，不嚴(yán)格遵守操作規(guī)程等等一系列的行為都為后續(xù)的工作埋下了不小的安全隱患。除了人為因素之外，還有不可抗拒的環(huán)境因素，樁基工程顯然屬于露天作業(yè)，所以無(wú)法避免嚴(yán)寒酷暑的天氣對(duì)施工造成的種種困難，比如氣溫太低時(shí)可能導(dǎo)致泥漿管被凍住甚至爆管，氣溫過(guò)高時(shí)又可能導(dǎo)致混凝土因?yàn)楸穸?。另外不同的地層有不同的施工要求，也分別存在不同的安全隱患，大致分為三類：①粘土層、砂層容易出現(xiàn)塌孔、埋鉆、卡鉆等孔內(nèi)事故，在處理這樣的事故時(shí)對(duì)于人身安全方面存在著相當(dāng)大的威脅；②基巖層容易出現(xiàn)卡鉆，斷鉆頭或者斷鉆桿的情況，因?yàn)榭變?nèi)的扭矩過(guò)大而發(fā)生機(jī)械事故也存在了不小的安全隱患；③軟硬互層容易出現(xiàn)成孔垂直度的偏差從而導(dǎo)致鋼筋籠最后卡在孔內(nèi)的事故。不同的地質(zhì)構(gòu)造對(duì)樁基安全施工的影響也不同，例如施工處在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地層松軟區(qū)會(huì)造成地陷，地裂等地質(zhì)災(zāi)害。總的來(lái)說(shuō)，每一項(xiàng)工程建設(shè)，每一處施工現(xiàn)場(chǎng)都或多或少的存在著大大小小的安全隱患，樁基工程也是一樣。因此在現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)時(shí)應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件一系列的綜合因素，采取有針對(duì)性的措施來(lái)消除這些隱患，避免不必要的事故。隨著樁基礎(chǔ)機(jī)械施工技術(shù)的不斷提升，基礎(chǔ)機(jī)械施工安全管理也會(huì)與時(shí)俱進(jìn)，不斷創(chuàng)新發(fā)展，確保樁基施工安全生產(chǎn)。

4 樁基的選擇

無(wú)論一個(gè)工程繁瑣還是簡(jiǎn)單，造價(jià)昂貴還是低廉，樁基礎(chǔ)始終都是起著至關(guān)重要的作用。一項(xiàng)工程在確定樁型的時(shí)候，從提出多種不同樁基方案到確定工程最終方案的過(guò)程中，沒(méi)有統(tǒng)一的模式。但大都通過(guò)三種方式進(jìn)行選擇：

①在多個(gè)方案中進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)的分析比較，在保證安全系數(shù)的前提下，選擇最能滿足建設(shè)方需求的方案作為最終方案。

②邀請(qǐng)專家論證，根據(jù)專家的專業(yè)知識(shí)與個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)工程地質(zhì)情況、工程經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)及工程特點(diǎn)進(jìn)行定性比較，確定最優(yōu)方案。

③針對(duì)多個(gè)地基處理方案，借助數(shù)學(xué)中的模糊綜合評(píng)價(jià)方法等進(jìn)行定量計(jì)算分析，選擇最優(yōu)方案。

國(guó)家和城市的發(fā)展都離不開(kāi)建設(shè)。工程建設(shè)的首要問(wèn)題就是基礎(chǔ)工程建設(shè)，相信在科學(xué)技術(shù)日益發(fā)達(dá)的今天，土木工程技術(shù)一定會(huì)得到更加全面的發(fā)展，取得更加輝煌的成就。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蘇宏陽(yáng).基礎(chǔ)工程施工手冊(cè)[M].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，1996.

[2] JGJ 94-2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[3] GB 50300-2011，建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4] GB 50007-2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].