樁基礎(chǔ)的發(fā)展與實(shí)際運(yùn)用

藍(lán)雪華 姚霞

摘 要：本研究從樁基礎(chǔ)的理論內(nèi)容出發(fā)，進(jìn)一步結(jié)合實(shí)例說(shuō)明了樁基礎(chǔ)在實(shí)際工程中的運(yùn)用，理論與實(shí)踐相結(jié)合的深度研究以期為相關(guān)行業(yè)提供借鑒指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：樁基礎(chǔ);實(shí)際;工程;運(yùn)用

1 樁基礎(chǔ)的發(fā)展

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對(duì)工程設(shè)計(jì)的要求也越來(lái)越高，其中也包括了樁基礎(chǔ)。在樁基礎(chǔ)的實(shí)際施工過(guò)程中，需對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地形地質(zhì)進(jìn)行細(xì)致勘查，觀察是否存在地基變形情況，并對(duì)地基承載力進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)算，從而保障建筑滿足抗震特性及承載力需求。樁基設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際情況和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，不斷創(chuàng)新和發(fā)展，也有了一定的成果。

以巖溶地區(qū)巖面樁為例，喀斯特（巖溶）地貌是石灰?guī)r地區(qū)地下水長(zhǎng)期溶蝕的結(jié)果，因?yàn)榭λ固氐貐^(qū)巖溶裂隙的發(fā)育情況的具有很大的不確定性，洞頂承載力與穩(wěn)定性不能精準(zhǔn)確定都會(huì)使基礎(chǔ)工程存在著諸多的安全隱患，因此，樁面基便是最佳的選擇。

巖面樁通常直徑為ф350～ф500，單樁承載力為 300～500kN，可充分利用并發(fā)揮洞穴裂縫頂板的承載力和穩(wěn)定性，而且施工期短，工程造價(jià)只為一般嵌巖樁的一半左右。1986年以后，我國(guó)開(kāi)始在喀斯特地區(qū)廣泛使用巖面樁，此后，建筑物裂縫及倒塌的情況的降低了許多。

2 樁基礎(chǔ)的施工過(guò)程

2.1鉆孔定位

施工過(guò)程中采用聯(lián)測(cè)，復(fù)測(cè)方法以控制樁位。測(cè)量給定孔位中心點(diǎn)后，釘一中心木樁，在木樁頂釘一鐵釘確定孔位中心點(diǎn)，再按“十字線”法向四周返出四個(gè)點(diǎn)釘“騎馬樁”，并記錄與中心點(diǎn)的距離。

2.2埋設(shè)護(hù)筒

護(hù)筒一般采用鋼護(hù)筒，也有部分采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的，作用有：定位;保護(hù)孔口，以及防止地面石塊掉入孔內(nèi);保持泥漿水位（壓力），防止坍孔;樁頂標(biāo)高控制依據(jù)之一; 防止鉆孔過(guò)程中的沉渣回流

2.3鉆機(jī)就位

鉆機(jī)就位要求平、穩(wěn)、對(duì)、正等，鉛錘吊對(duì)位、水平尺操平，鉆機(jī)基礎(chǔ)穩(wěn)固。沖擊鉆就位應(yīng)對(duì)準(zhǔn)護(hù)筒中心，要求偏差不大于±20mm，鉆機(jī)就位后，進(jìn)行孔位復(fù)測(cè)，復(fù)測(cè)完畢合格后方可進(jìn)行施工。

2.4放鋼筋籠

當(dāng)鋼筋籠過(guò)長(zhǎng)時(shí)可進(jìn)行分段吊裝，需要焊接時(shí)，可先將下段掛在孔內(nèi)，吊高第二段進(jìn)行焊接，而后放下。骨架外側(cè)應(yīng)綁扎水泥墊塊或在鋼筋籠主筋上焊有一定數(shù)量的加筋環(huán)用以確定保護(hù)層。吊放時(shí)應(yīng)垂直放入，避免鋼筋籠末端碰到孔壁造成土塊塌落至孔低。

3.樁基礎(chǔ)運(yùn)用的實(shí)例

3.1城市環(huán)境中影響木質(zhì)基樁穩(wěn)定性因素

在建造教堂、建筑物和橋梁等重型紀(jì)念碑之前，木質(zhì)基樁早已被用于固化土壤。眾所周知，它們?cè)诔錆M水的厭氧環(huán)境中有很長(zhǎng)的使用壽命，在這種環(huán)境中，除了緩慢的細(xì)菌降解外，大多數(shù)生物木材的腐爛過(guò)程都受到抑制。然而，大規(guī)模的城市地面工程可能會(huì)改變土壤的生物地球化學(xué)穩(wěn)定性，增加樁基的微生物衰變，導(dǎo)致歷史建筑沉降破壞。相關(guān)研究分析了在這個(gè)復(fù)雜的過(guò)程中，地面工作有不利于基樁耐久性的后果。認(rèn)為土壤類型、地下水位和水流量以及水文地質(zhì)基質(zhì)是了解場(chǎng)地穩(wěn)定性的重要參數(shù)。這些因素會(huì)影響氧氣含量，從而導(dǎo)致侵蝕細(xì)菌或腐爛木材的真菌進(jìn)一步侵蝕腐爛。對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的了解可以確定埋葬地點(diǎn)在受到干擾之前的脆弱性，并使人們能夠采取預(yù)防措施來(lái)消除其影響。

3.2灌漿條件對(duì)鉆孔灌注樁基礎(chǔ)砂-混凝土卸荷界面力學(xué)性狀的影響

此研究分析了不同灌漿條件下卸載灌漿砂-混凝土界面灌漿模式轉(zhuǎn)變的力學(xué)行為及規(guī)律。提高界面粘聚力是改善砂漿-混凝土界面力學(xué)性能的主要途徑;當(dāng)灌漿壓力較高時(shí)，灌漿水泥通過(guò)提高界面粘聚力和摩擦角改善界面剪切性能，注漿壓力和注漿量對(duì)注漿模式的轉(zhuǎn)變影響尤為顯著。

3.3斜樁基礎(chǔ)在橋梁抗震設(shè)計(jì)中的作用

相關(guān)內(nèi)容研究了斜樁基礎(chǔ)對(duì)橋梁地震反應(yīng)的影響，表明斜樁基礎(chǔ)能顯著降低鋼筋混凝土橋墩的延性需求。為此，定義了一組不同墩高和跨距長(zhǎng)度的九座多跨道路高架橋。每個(gè)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和尺寸詳細(xì)遵循基于位移的方法，同時(shí)考慮線性和非線性預(yù)期行為，并假設(shè)不同的目標(biāo)函數(shù)橋墩。系統(tǒng)假設(shè)建立在一個(gè)特定的土層剖面上，并根據(jù)每種情況確定合適的樁基布置和尺寸，每種結(jié)構(gòu)中有四個(gè)不同的樁前角（包括豎向樁）。通過(guò)對(duì)應(yīng)的頻變阻抗函數(shù)和運(yùn)動(dòng)相互作用因子，引入了土與結(jié)構(gòu)相互作用現(xiàn)象。利用子結(jié)構(gòu)方法和非線性時(shí)域分析方法，采用集中參數(shù)模型表示地基反應(yīng)，計(jì)算并分析了高架橋在7個(gè)合適的比例尺實(shí)際加速度曲線作用下的橫向響應(yīng)。結(jié)果表明，傾斜樁顯然有利于橋梁的地震反應(yīng)，這有助于顯著降低延性需求，因?yàn)檫@種類型的基礎(chǔ)具有特殊的運(yùn)動(dòng)地震反應(yīng)，并相應(yīng)降低了系統(tǒng)的輸入地震能量[1]。

3.4在悉尼中心商業(yè)區(qū)樁基礎(chǔ)支撐的建筑物下建造雙隧道的影響

在悉尼這樣擁擠的城市，對(duì)地下空間的競(jìng)爭(zhēng)在建筑環(huán)境中升級(jí)，因?yàn)楦鞣N資產(chǎn)需要有限的巖土強(qiáng)度和支撐。在建造隧道時(shí)，樁基上的高層建筑物受到地面移動(dòng)的影響，可能會(huì)出現(xiàn)建筑物損壞等特殊問(wèn)題。以往研究主要研究悉尼馬丁廣場(chǎng)地下隧道施工的風(fēng)險(xiǎn)。研究的主要目的是提高對(duì)隧道-巖石-樁相互作用的認(rèn)識(shí)，并鼓勵(lì)可持續(xù)發(fā)展。分別研究了隧道、巖石和樁的組成部分，然后將它們組合成一個(gè)單獨(dú)的模型。地面模型是根據(jù)霍克斯伯里砂巖的特點(diǎn)，通過(guò)桌面研究發(fā)展起來(lái)的。樁的設(shè)計(jì)采用了澳大利亞的標(biāo)準(zhǔn)和高層建筑的觀測(cè)。隧道施工按照隧道掘進(jìn)機(jī)的施工順序進(jìn)行建模。結(jié)合各組成部分，對(duì)隧道位置、地下室和樁基之間的關(guān)系進(jìn)行了參數(shù)化研究。到目前為止，我們的研究結(jié)果表明，當(dāng)附加荷載超過(guò)某些樁的承載力時(shí)，特別是靠近地下室墻壁的樁。參數(shù)分析表明隧道深度與襯砌應(yīng)力之間存在較強(qiáng)的相關(guān)性，而隧道深度與誘導(dǎo)樁荷載之間的相關(guān)性較差。水平隧道相對(duì)于樁的位置與樁的荷載有較強(qiáng)的相關(guān)性。我們建議進(jìn)一步研究隧道-巖石-樁的相互作用，特別是地下室的相互作用，以證實(shí)這項(xiàng)研究的結(jié)果[2]。

參考文獻(xiàn)

[1]Yue Wu，Cheng Zhao，ChunFeng Zhao，Youbao Wang，Yi Fei.Effect of grout conditions on the mechanical behaviors of unloading sand-concrete interface for reinforcing bored pile foundation[J].Construction and Building Materials，2020，243.

[2]Bo Xu，Hezhi Zhang，Zhenqian Chen.Study on heat transfer performance of geothermal pile-foundation heat exchanger with 3-U pipe configuration[J].International Journal of Heat and Mass Transfer，2020，147.