多種樁基形式和支撐體系在深基坑中的應(yīng)用

高 鎮(zhèn) （山東建勘集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

1 基礎(chǔ)的概念及作用

建筑物的組成部分包括屋頂、門窗、樓板、墻體等，基礎(chǔ)也是其組成部分之一，基礎(chǔ)的作用主要是將墻體或柱傳來的荷載傳給地基。

樁基礎(chǔ)是一種應(yīng)用最為廣泛的深基礎(chǔ)的基礎(chǔ)形式。樁基礎(chǔ)的構(gòu)成內(nèi)容包括若干沉入土中的樁以及承臺(tái)或者承臺(tái)梁，其中承臺(tái)和承臺(tái)梁用來連接樁頂。

樁基礎(chǔ)的作用包括以下幾點(diǎn)：①承接土層上部的建筑物的荷載并將荷載傳遞到承載力較強(qiáng)的深處的土層上；②若建筑物下部土層的土質(zhì)松軟，樁基礎(chǔ)則用來提高地基土的承載能力并增強(qiáng)土層密實(shí)度；③提高基礎(chǔ)的整體性和穩(wěn)定性。

2 基礎(chǔ)的影響因素

2.1 建筑物上部荷載的大小和性質(zhì)

不同建筑高度埋置深度不同，多層建筑埋置深度一般取決于地下水位高度、凍脹深度；高層建筑埋置深度一般為地面以上建筑物總高度的1/10。

2.2 工程地質(zhì)條件

基礎(chǔ)淺埋還是深埋主要取決于土層條件，如果土質(zhì)硬實(shí)則可以選擇淺埋；如果土質(zhì)松軟則應(yīng)選擇深埋，另外，實(shí)際情況往往復(fù)雜得多，應(yīng)具體問題具體分析，可能需要額外加固，如樁基礎(chǔ)。

2.3 水文地質(zhì)條件

水文地質(zhì)條件在建筑基礎(chǔ)施工過程需要重點(diǎn)關(guān)注。如果基礎(chǔ)能夠處于地下常年水位和最高水位之上，基礎(chǔ)不致會(huì)因?yàn)樗桓?dòng)產(chǎn)生不均勻沉降，則不需要額外加強(qiáng)防水；如果土層的地下水位較高，則最好在地下最低水位200mm以下埋置基礎(chǔ)底面。這樣，地下水位變化對(duì)基礎(chǔ)帶來的影響可以得到有效的控制。

2.4 地基土壤凍脹深度

土壤凍脹深度主要是指在建筑基礎(chǔ)施工過程中需要考慮土層的凍結(jié)深度。不同地區(qū)不同氣候條件冰凍線深度不同，設(shè)計(jì)時(shí)需考慮當(dāng)?shù)貧夂蚝屯寥狼闆r，一般在冰凍線以下200mm。

2.5 相鄰建筑物之間的基礎(chǔ)處理

一般待建建筑周圍都存在已有的建筑，在基礎(chǔ)施工時(shí)需要考慮新建基礎(chǔ)對(duì)原有建筑是否存在影響，基礎(chǔ)施工不能對(duì)原有建筑基礎(chǔ)土層產(chǎn)生破壞基礎(chǔ)穩(wěn)定性的影響。若新建建筑基礎(chǔ)埋置深度比原有建筑低，一般可不考慮其相互作用。若新建建筑的基礎(chǔ)埋置深度比原有建筑高，需要考慮其相互作用。

3 樁基適用范圍及分類

3.1 適用范圍

a.土層上部是荷載較大的建筑物，天然地基的承載力及其變形能力滿足不了要求。

b.地基的承載力可以滿足，但是建筑物在土壤中的下沉量過大，這時(shí)候需要樁基礎(chǔ)來減少建筑的下沉量。

c.大型、重型工業(yè)廠房、重要程度較高的廠房以及其他荷載量較大的建筑物。

d.地基土壤松軟或者具有某些特殊特點(diǎn)的土壤上的各種永久性建筑物。

e.有較大水平力作用和力矩的建筑高度較高的建筑物的基礎(chǔ)，或其他需要樁來承受水平力或者向上拔力的情況。

共線向量定理：共線的的向量可選擇其中一個(gè)非零向量為基向量，用它可以表示共線的任一向量,即若b∥a，且a≠0，則有且只有一個(gè)實(shí)數(shù)λ，使b=λ a.

f.在地震區(qū)需要樁基作為該地區(qū)建筑物的抗震措施，或者需要減輕動(dòng)力機(jī)器的震動(dòng)影響。

g.經(jīng)常受到或有可能受到水的沖刷影響的橋梁或其他建筑的基礎(chǔ)。

h.具有某些特殊性或者有特殊作用的建筑物，如需要穿過水體或軟弱土層的水下建筑物的基礎(chǔ)。

3.2 分類

在樁基礎(chǔ)施工中，不同的地質(zhì)情況所適用的樁基形式也會(huì)不同，根據(jù)在樁基礎(chǔ)施工中需要的發(fā)揮的不同的作用，需要選用的樁基的材料也不同。施工的質(zhì)量取決于樁基材料的制造成本和適用的條件。最近幾年，經(jīng)濟(jì)水平提高，技術(shù)力量壯大，帶來了樁基生產(chǎn)施工工藝提高，生產(chǎn)材料質(zhì)量和耐久性提升，所以樁基施工工藝方面的提升較大。隨著樁基施工工藝的逐漸提高，在樁基工程中，需要從實(shí)際情況出發(fā)，分析各項(xiàng)成本和取得的效果，尋找最適宜的樁基形式并加以利用。樁基有多種分類方式，依據(jù)不同，名稱也不同，以下為幾種常用分類方式：

3.2.1 按樁的數(shù)量和受力劃分

單樁基礎(chǔ)：指用單獨(dú)的一根樁來承接上部結(jié)構(gòu)或建筑物的荷載的基礎(chǔ)。

群樁基礎(chǔ)：指使用兩根或者兩根以上的樁構(gòu)成的基礎(chǔ)。

3.2.2 按承臺(tái)與地面相對(duì)位置分

低承臺(tái)樁基：指承臺(tái)底面在地面之下。常見于工業(yè)與民用建筑。

高承臺(tái)樁基：指承臺(tái)底面在地面之上。常見于于橋梁、水利。

3.2.3 按樁的材料分

混凝土樁：混凝土樁優(yōu)點(diǎn)多，應(yīng)用范圍廣，是目前使用最多的一種。其制作工期短、施工方便、強(qiáng)度高、耐腐蝕性好，價(jià)格低。

鋼樁：指由鋼管柱和型鋼樁共同構(gòu)成的樁。剛樁材料剛度強(qiáng)、質(zhì)量優(yōu)、具有環(huán)保節(jié)能的特性。在使用時(shí)由于鋼樁截面積小，在沉樁的過程中貫穿力強(qiáng)，因此對(duì)土壤的擠壓影響小，在與周圍建筑距離相近時(shí)或者位于松軟土質(zhì)地區(qū)時(shí)，可減少其相鄰建筑物的影響。鋼樁可以分為H 型鋼、工字形鋼、槽型鋼、圓形鋼等。鋼樁雖然具有很多優(yōu)點(diǎn)，但由于其價(jià)格昂貴、容易腐蝕，維護(hù)價(jià)格高而使得其應(yīng)用范圍受到限制。

組合材料樁：指綜合各種原料性能和優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)需求將不同原料進(jìn)行組合的樁。

4 樁基礎(chǔ)施工特點(diǎn)及過程

樁基礎(chǔ)的施工主要需要考慮4方面的影響：整體經(jīng)濟(jì)性、施工便利性、土質(zhì)可行性、樁基礎(chǔ)對(duì)周圍環(huán)境的影響。樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的應(yīng)用越來越普及，從當(dāng)代建筑工程的基礎(chǔ)施工實(shí)際情況來看，樁基礎(chǔ)施工主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

a.作為地下施工工程，其隱蔽性相對(duì)較高，作為建筑基礎(chǔ)性的施工內(nèi)容之一，對(duì)比地面以上施工工程，樁基礎(chǔ)施工在控制難度和工程挑戰(zhàn)性方面都在一定程度上增大。

b.由于樁基礎(chǔ)的可視性較差，導(dǎo)致增大了施工過程的復(fù)雜性，施工步驟更加繁復(fù)，施工過程更加冗雜，直接導(dǎo)致了在施工過程中需要更加考慮各種綜合影響因素，對(duì)于施工管控、施工質(zhì)量也提出了更高的挑戰(zhàn)。

c.施工工期長，隨著時(shí)代的進(jìn)步，對(duì)于建筑產(chǎn)品的質(zhì)量要求逐漸變高，直接導(dǎo)致樁基礎(chǔ)施工有了更高的標(biāo)準(zhǔn)。所以，在樁基礎(chǔ)施工過程中，需要提高對(duì)施工細(xì)節(jié)的重視度，提高對(duì)施工的深入度的重視，這也就導(dǎo)致施工工期的相對(duì)延長。

d.施工成本高，由于樁基礎(chǔ)施工內(nèi)容繁復(fù)細(xì)致，對(duì)于基礎(chǔ)的材料標(biāo)準(zhǔn)也逐漸增高，對(duì)施工技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)也隨著技術(shù)的進(jìn)步逐漸增高，對(duì)于工程管理的控制標(biāo)準(zhǔn)也逐漸增高。這一系列要求導(dǎo)致樁基礎(chǔ)施工的成本也相對(duì)提高。

在樁基礎(chǔ)施工的過程中，為了充分滿足施工的質(zhì)量要求和施工過程順利進(jìn)行，無論是施工的前期、中期還是后期，都需要對(duì)施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行合理有效的管控，本文針對(duì)多種樁基形式和支撐體系在深基坑中的應(yīng)用并結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行以下分析：

4.1 夯實(shí)前期土質(zhì)檢測(cè)

樁基工程的前期土檢測(cè)工作的主要任務(wù)包括檢查待建建筑現(xiàn)場(chǎng)地下的土質(zhì)軟硬度、檢查施工現(xiàn)場(chǎng)地下是否存在硬質(zhì)土層，檢查地下土層是否存在石塊是否需要額外的加工處理，并且通過對(duì)地下土層的調(diào)查分析整理出完整的巖石資料。將巖石資料進(jìn)行分析歸納，在巖石檢測(cè)過程中，需要重點(diǎn)檢測(cè)土層的類別、成分、厚度、地面的坡度等因素，并分析施工現(xiàn)場(chǎng)是否存在對(duì)樁基施工有不良影響的因素。在進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上，需要確定水文地質(zhì)條件、土壤凍脹深度、抗震要求等，全面充分的獲得巖石檢測(cè)信息，保障之后的樁基施工有足夠的支撐信息。

4.2 選擇合理的樁基形式和支撐體系

為了使得建筑擁有持久的使用壽命、優(yōu)良的建筑質(zhì)量，需要結(jié)合實(shí)際情況、工程要求選擇合理的樁基礎(chǔ)形式和支撐體系。樁基礎(chǔ)形式多種多樣，其不斷增加和更替，在實(shí)際工程中并不是一成不變的，并且往往一個(gè)工程中存在多種選擇方案，因此需要進(jìn)行多方面的考量。一方面是土壤地質(zhì)條件、水文條件、土壤凍脹條件、抗震要求等實(shí)際硬性要求，一方面是經(jīng)濟(jì)性和建筑本身特殊使用要求，在滿足各種要求且經(jīng)濟(jì)合理的前提下，盡可能適應(yīng)可持續(xù)性發(fā)展的前景，保證建筑持久使用。

在一些特殊條件下，最好不要選擇樁基礎(chǔ)施工，例如之前土層有過大沉降量或者不均勻性沉降的大型及重型建筑的施工，則不應(yīng)選擇樁基施工；如果土層承載荷載能力較弱或者地下土層是松軟土層，則需要盡可能選取承載力更高的樁基形式。

4.3 合理推進(jìn)施工順序

為了盡可能減少實(shí)際建筑樁基工程施工的難度，提高施工的可行性，提升施工過程的效率和質(zhì)量，需要嚴(yán)格監(jiān)管樁基施工的施工順序。通常情況下，深基坑施工的順序中，應(yīng)首先進(jìn)行土層淺部的施工任務(wù)，待結(jié)束后再進(jìn)行土層深部的施工任務(wù)，這是因?yàn)闃痘A(chǔ)施工的難度通常與樁孔的深度成正比。因此為了減輕對(duì)上部土層穩(wěn)定性的影響和提升施工效率，應(yīng)按照先淺后深的順序。施工過程中有時(shí)候會(huì)遇到需要穿越水層的情況，這種情況下，為了保證降低內(nèi)部孔位的施工難度，盡量提高施工速度，施工順序應(yīng)先進(jìn)行迎水部位或者外部的樁孔施工任務(wù)，再進(jìn)行其他部分的施工，可以盡可能減少地下水的影響，這樣之后的樁基礎(chǔ)施工步驟也可以執(zhí)行地更加流暢。

4.4 提升樁基質(zhì)量

樁基施工過程是煩冗復(fù)雜的交叉作業(yè)，各種過程相互影響，因此每個(gè)環(huán)節(jié)都很重要，一旦其中一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，勢(shì)必會(huì)對(duì)整個(gè)樁基質(zhì)量產(chǎn)生影響，甚至有可能造成樁基產(chǎn)生裂縫，產(chǎn)生建筑安全性問題。再加上施工過程中的相應(yīng)技術(shù)并不完全配套，因而需要努力完善每一項(xiàng)施工步驟，確保施工質(zhì)量。一方面是對(duì)材料的質(zhì)量進(jìn)行擇優(yōu)選擇，更重要的是在實(shí)際過程中，需要技術(shù)人員詳細(xì)了解前期資料，通過不同手段有效控制各環(huán)節(jié)質(zhì)量并保持良好溝通。

4.5 施工后期的全面檢測(cè)

在整個(gè)施工過程結(jié)束之后，需要對(duì)樁基礎(chǔ)的施工情況、施工質(zhì)量進(jìn)行全面的檢查，主要內(nèi)容包括樁體的質(zhì)量、混凝土的強(qiáng)度、承載力等。樁體質(zhì)量的檢測(cè)采用抽樣的方式進(jìn)行，重點(diǎn)檢測(cè)樁體的完整性，以及樁體是否出現(xiàn)破裂，在檢查的過程中可以借助現(xiàn)代化的方法。

5 結(jié)語

經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，技術(shù)制造不斷進(jìn)步，建筑行業(yè)的發(fā)展速度也越來越快，堅(jiān)固、經(jīng)濟(jì)、適用是建筑的最基本的要求。在新的制造工藝和條件下，對(duì)建筑的質(zhì)量有了更高的要求。在建筑工程中，地基是建筑的基礎(chǔ)，在當(dāng)代建筑工程基礎(chǔ)施工過程中，樁基礎(chǔ)施工作為一種意義重大的、基礎(chǔ)性的施工形式和施工手段，其施工質(zhì)量十分重要，將直接影響到建筑工程整體的施工質(zhì)量。樁基形式和支撐結(jié)構(gòu)在深基坑中的應(yīng)用在實(shí)際情況中是靈活多變的，需要根據(jù)樁基和建筑的自身特性和要求，并結(jié)合實(shí)際土壤條件、施工現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行選擇。