民用建筑工程項(xiàng)目中的地基基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)及其施工技術(shù)

王鑫

（中國土木工程集團(tuán)有限公司，北京100038）

1 地基基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)概述

所謂地基基礎(chǔ)涵蓋基礎(chǔ)持力層和下臥層，主要作用在于支撐民用建筑，承載建筑負(fù)荷。在不同區(qū)域建設(shè)民用建筑物，會遇見不同的土層地質(zhì)。對于天然形成的地基，可省去土層加固這一工序，若為人工地基，則還需要完成土層的加固作業(yè)。承載整體建筑物負(fù)荷的地基對于整體建筑質(zhì)量起關(guān)鍵性作用，因此對施工技術(shù)及質(zhì)量有極高的要求，最大限度地使地基的穩(wěn)固性得到保證，達(dá)到計(jì)劃方案的負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。

在工業(yè)建筑以及民用建筑中，樁基礎(chǔ)均為使用最廣的建筑基礎(chǔ)。當(dāng)淺基礎(chǔ)難以符合建筑物對基礎(chǔ)形變及強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)時，就需持力層的深基礎(chǔ)借助底部較為堅(jiān)硬的巖層來達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。而樁基礎(chǔ)則為深基礎(chǔ)中使用最為廣泛的基礎(chǔ)。通過設(shè)樁的方式將建筑物給予的負(fù)荷傳遞至底部堅(jiān)硬巖層或地基。而樁基礎(chǔ)本身具有較好的穩(wěn)定性、高負(fù)荷量、沉降小而平穩(wěn)及抗震能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，使其成為軟弱地基最佳的施工方式【1】。

2 地基基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)存在的問題

2.1 地下水處理問題

當(dāng)進(jìn)行較高層建筑地基施工時，一些區(qū)域的地基深度會低于地下水位，因此還需處理地下水的問題，制定出有效的排水及防水方案，最大程度上減少地下水產(chǎn)生的不良問題。當(dāng)前最常用的地下水排水法為真空預(yù)壓，排水效果立竿見影，且能促進(jìn)地基的固結(jié)。若在施工中未正確處理地下水問題，則易出現(xiàn)井滲等不良現(xiàn)象，產(chǎn)生安全隱患。

2.2 凍土地基的處理

在建設(shè)地基的過程中，經(jīng)常會遇到藏于凍土層中的地基，而這也是地基施工中常見的施工難點(diǎn)之一。在實(shí)際工程建設(shè)中，對藏于凍土層中的地基，選用凍結(jié)的方式進(jìn)行施工，即以人工干預(yù)制冷的方式，將上層水凍結(jié)至凝固狀態(tài)，在凍結(jié)狀態(tài)下方可進(jìn)行下一步施工，且此種結(jié)構(gòu)能夠?yàn)榛A(chǔ)工程的施工給予一定的保障。該種施工方式需結(jié)合較為先進(jìn)的人工制冷技術(shù)來完成對地下水的凍結(jié)，且整個施工過程會產(chǎn)生的噪聲污染及環(huán)境污染較小，當(dāng)完成地基施工后，即可融化被凍結(jié)的土層，融化土層并不會對整體地基的建設(shè)施工帶來不利影響，反之，可在一定程度上減少施工總時長。

2.3 樁質(zhì)量問題

諸多因素會對樁基的質(zhì)量產(chǎn)生影響：（1）就原材料而言，使用的鋼筋及混凝土的質(zhì)量均會影響樁基整體質(zhì)量。（2）施工技術(shù)與施工管理也是影響樁基質(zhì)量的直接因素，若施工技術(shù)不夠成熟，無法正確處理施工中的細(xì)節(jié)性問題，則易對樁基造成不良影響【2】。樁基主要會出現(xiàn)的質(zhì)量問題為樁頭及樁身出現(xiàn)裂縫、斷柱及樁基負(fù)荷量無法達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)等，更有甚者會存在一些基礎(chǔ)性可避免的錯誤，如樁基的長度與標(biāo)準(zhǔn)不符、樁頂崎嶇等。因此，樁基的建設(shè)施工要求施工人員具備較高的技能水平，防止出現(xiàn)嚴(yán)重的樁基質(zhì)量問題。

3 民用建筑地基基礎(chǔ)的土建施工技術(shù)

在我國的不同地區(qū)進(jìn)行建筑施工會遇見不同的地形、地質(zhì)及土層等，且當(dāng)前不同建筑類型對地基基礎(chǔ)的要求也有所差異，需要依據(jù)實(shí)際工程項(xiàng)目情況，針對不同建筑制定出對應(yīng)的施工方案。以下為當(dāng)前國內(nèi)主要運(yùn)用的幾種地基基礎(chǔ)施工方法。

3.1 換土墊層

換土墊層即使用砂石等相對強(qiáng)度更高的原料來替換強(qiáng)度過低的軟土。這種方式能夠使土層的負(fù)荷量大幅提升，防止出現(xiàn)軟土層易產(chǎn)生的塌陷問題，進(jìn)而減少建筑物下沉的不良現(xiàn)象出現(xiàn)。該種方式主要適用于軟土僅在表層的地質(zhì)、季節(jié)性冰凍的地質(zhì)及易出現(xiàn)塌陷的黃土地質(zhì)，主要用于墊層的原料有砂、土及碎石等。

3.2 碾壓夯實(shí)

碾壓夯實(shí)，顧名思義，即借助相關(guān)機(jī)械設(shè)備對土層進(jìn)行碾壓，使較為松散的土層變實(shí)，進(jìn)而使其達(dá)到強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。主要的碾壓夯實(shí)方式有2 種：（1）直接借助機(jī)械碾壓。這種方式適用于碾壓范圍較大的地基，一般選用壓路機(jī)、推土機(jī)等碾壓機(jī)械設(shè)備，碾壓程度為每20～30cm 碾壓8～12 次。（2）通過振動夯實(shí)。該種方式借用專門的振動夯實(shí)機(jī)，通過機(jī)械對土層形成50～100kN 的垂直方向作用力，此種夯實(shí)方法需要作業(yè)較長的時間，因此會使土層松散性大幅降低。振動夯實(shí)主要適用于沙土地質(zhì)及土層較復(fù)雜的地基中。

3.3 排水固結(jié)土壤

所謂的排水固結(jié)土壤，是指將土層中的水排出，讓土壤變成強(qiáng)度較高的固態(tài)。主要操作流程為：先在施工區(qū)域安放袋裝沙井，而后運(yùn)用水沖法的方式進(jìn)行塑料排芯板成孔施工，再者對孔內(nèi)進(jìn)行灌沙加壓，此過程會使土層中的水加速排出，進(jìn)而使土層失水凝固，增強(qiáng)土層的強(qiáng)度【3】。這種施工方式具有易操作、低成本等優(yōu)點(diǎn)，主要適用于淤泥地、沼澤地等含水較多的土層中。

3.4 化學(xué)法加固

對于一些特殊土層，需借用化學(xué)物質(zhì)來提升土層的負(fù)荷力度。在土層中加入化學(xué)物質(zhì)，形成化學(xué)反應(yīng)，使土質(zhì)強(qiáng)度增強(qiáng)，以便能夠符合施工方案的參數(shù)需求。

3.4.1 灌漿法

灌漿法主要灌入的原料為堿液、水泥、水玻璃等化學(xué)性物質(zhì)，通過泵和空氣輸入土層中，而后逐漸滲入內(nèi)部，化學(xué)物質(zhì)與土質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使水迅速排出，土質(zhì)因失水而凝結(jié)，整體強(qiáng)度提高，負(fù)荷量加大。

3.4.2 噴漿法

進(jìn)行噴漿法施工時，首先需借助鉆機(jī)在對應(yīng)位置完成鉆孔施工，且孔的深度需嚴(yán)格按照計(jì)劃參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定，而后在鉆機(jī)下方安裝噴射裝置，借助高壓脈沖泵來完成漿液的噴射作業(yè)，在鉆機(jī)向上的過程中，噴射裝置中的漿液會灑落于區(qū)域內(nèi)土層壁，而后與土層相結(jié)合，使土層壁固結(jié)成柱狀體。這種技術(shù)主要適用于砂土、人工土層等地質(zhì)中，其具有較好的防水性，能夠防止周圍結(jié)構(gòu)在施工過程中被破壞，但其也有水泥耗費(fèi)量過多的缺點(diǎn)，會使施工成本增加。

3.4.3 深層攪拌法

主要的攪拌原料為水泥和石灰，借助設(shè)備將原料注入土層內(nèi)，而后通過高壓完成攪拌作業(yè)，原料與土層形成混合體，水泥與石灰形成的固化劑加之土層的混合，進(jìn)而成為水泥樁。這種施工技術(shù)主要適用于施工地位處城市且軟土層較厚的情況，因?yàn)樵摷夹g(shù)主要優(yōu)點(diǎn)為產(chǎn)生的噪聲較小，土方量少。

4 民用建筑樁基礎(chǔ)的土建施工技術(shù)

4.1 樁基礎(chǔ)施工技術(shù)

4.1.1 靜力壓樁施工技術(shù)

通常而言，大多民用建筑區(qū)域處于城區(qū)內(nèi)，普通的打樁機(jī)會產(chǎn)生較多的噪聲污染，使居民日常生活受到影響，而靜力壓樁能夠較好地避免這一問題出現(xiàn)，其主要的打樁方式為通過靜壓力將樁壓入土層內(nèi)部。該施工技術(shù)產(chǎn)生的噪聲污染極小，且需使用的鋼筋及混凝土數(shù)量較少，進(jìn)而降低了整體施工成本，適用于城市居民區(qū)建設(shè)的民用建筑工程。

4.1.2 振動沉樁施工技術(shù)

振動沉樁是指利用振動的方式將樁打入土層中，在樁的上方設(shè)置1個振動器，通過振動使土層被迫移動，進(jìn)而減小土層與樁之間產(chǎn)生的摩擦，借助樁自身的重量及振動感進(jìn)入土層，降低打樁難度。此種施工方式，需在振動打樁時借助人工進(jìn)行敲擊，使樁進(jìn)入土層約2m，而后隨著樁進(jìn)入土層的深度增加敲擊力度，加大進(jìn)入深度。該種施工方式的優(yōu)點(diǎn)在于操作簡單、體積較小等，在很大程度上使施工效率提升，且施工成本較低，主要適用于黏土、黃土及砂土地質(zhì)。

4.2 樁基礎(chǔ)的類型和施工方法

4.2.1 預(yù)制樁

一般預(yù)制柱為方形或圓形狀態(tài)，邊長（直徑）設(shè)定為250～550mm，樁的高度為6～25m，主要運(yùn)用焊接的方式來完成預(yù)制樁之間的銜接。

4.2.2 沉管灌注樁

借助振動打樁機(jī)或人工敲擊的方式，將中部設(shè)有鋼管的樁插入土層內(nèi)部，在樁進(jìn)入土層的同時，將鋼筋籠放入鋼管中，并進(jìn)行灌漿作業(yè)。打樁機(jī)振動的過程中，將鋼管慢慢提出，完成樁的灌注。此種樁的直徑設(shè)定為300～500mm，樁的高度約為25m，主要運(yùn)用在黏土及砂土地質(zhì)中。該種施工方式會產(chǎn)生較大的噪聲污染，且有出現(xiàn)頸縮的可能性，基于此，在施工過程中必須更加注重施工監(jiān)督及管理。

4.2.3 鉆孔灌注樁

借助鉆機(jī)進(jìn)入土層內(nèi)部，而后利用高壓泵注入泥漿，泥漿與土層壁相結(jié)合，使孔壁處于堅(jiān)硬狀態(tài)，保證孔不被土層再次掩埋?？椎纳疃刃璺蠘?biāo)準(zhǔn)參數(shù)，而后對孔進(jìn)行清理并放入鋼筋籠，進(jìn)而開始灌漿作業(yè)。該類樁的直徑設(shè)定為60～150cm，樁的長度依據(jù)實(shí)際施工項(xiàng)目而設(shè)置。主要適用于黏土、砂土及粉質(zhì)土等地質(zhì)。

4.2.4 樹根樁

樹根樁是樁的一種新類型，以鉆孔灌注樁為原型，直徑設(shè)定為70～250mm。具體施工方式與鉆孔灌注樁相同，需借助鉆機(jī)深入土層，而后清孔并放入鋼筋籠，再進(jìn)行灌漿作業(yè)，使孔成形。而2 種樁的主要區(qū)別為，樹根樁的直徑設(shè)定小于鉆孔灌注樁，且需同時進(jìn)行多個樁的施工，樁與樁之間相連狀似樹根，因而稱之為樹根樁。此類樁可在小區(qū)域范圍進(jìn)行，產(chǎn)生噪聲污染小，且強(qiáng)度較高。主要適用于在舊建筑物上新建建筑的情況，適用地質(zhì)為碎石土、砂土及黏土等。

5 結(jié)語

綜上所述，建筑物的整體質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與樁基及地基基礎(chǔ)的質(zhì)量密切相關(guān)，若樁基及地基的質(zhì)量并未達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，則會對整體建筑的穩(wěn)固性產(chǎn)生影響，存在較大的安全隱患，由此可知，樁基及地基的質(zhì)量需嚴(yán)格達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。在進(jìn)行實(shí)際項(xiàng)目工程的建設(shè)中，還需結(jié)合不同區(qū)域的不同地質(zhì)，制定出不同的施工方案，確保樁基及地基的整體質(zhì)量。