巖土工程地基與樁基礎(chǔ)處理技術(shù)

官興偉

（寧夏海興建設(shè)集團(tuán)有限公司，寧夏 銀川 750001）

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會的進(jìn)步，對于巖土工程的施工質(zhì)量有了更高的要求，只有不斷提高巖土工程的施工技術(shù)，才能不斷滿足社會需求。樁基礎(chǔ)土建施工技術(shù)是巖土工程施工中一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用能夠進(jìn)一步保證巖土工程施工的質(zhì)量和安全，保證巖土工程施工順利進(jìn)行。

一、地基基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)的概念介紹

在巖土工程中地基主要是指在建筑的荷載作用下，促使基底下方出現(xiàn)變形的那一部分地層；而基礎(chǔ)則是向地基的巖土下部結(jié)構(gòu)有效傳遞建筑荷載的那一部分。在建筑荷載中的一個重要支撐就在于地基，為避免出現(xiàn)強(qiáng)度破壞、失穩(wěn)的情況，就必須采取一系列切實(shí)可行的預(yù)防措施。同時，在地基變形的允許范圍之內(nèi)來嚴(yán)格控制基礎(chǔ)的沉降量。在巖土工程中，如果上述條件、要求能夠被地基同時滿足，則施工中需要盡量選擇那些埋深淺、施工工序簡單的基礎(chǔ)類型與基礎(chǔ)措施，即位于天然地基上的淺基礎(chǔ)形式；反之，如果地基不符合上述條件與要求，為取得良好的加固效果就需要選擇一個合理的地基，以此可以逐步提高地基本身的穩(wěn)定性、強(qiáng)度，然后在處理以后的地基上開展基礎(chǔ)工作，通常情況下這種地基形式也被稱之為人工地基上的淺基礎(chǔ)。在巖土對于地基提出較高要求的情況下，為更好地完成那些埋深較大的基礎(chǔ)工程，有必要采取那些相對比較復(fù)雜的施工工藝，即所謂的深基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)，以此可以向更深的土層中來有效地傳遞建筑本身所具有的荷載。

二、巖土工程地基處理技術(shù)

（一）真空預(yù)壓加固

真空預(yù)壓加固法是在地基表面鋪設(shè)密封膜，使用真空設(shè)備抽取密封膜下方空氣，使膜下地基保持真空狀態(tài)，在砂墊層與地基土層排水通道內(nèi)形成一定負(fù)壓力。在負(fù)壓真空狀態(tài)下，地基土層內(nèi)所含孔隙水持續(xù)向外排出，且孔隙水壓力減小，有效應(yīng)力隨之增加，使得地基土體發(fā)生固結(jié)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)地基加固目的。與傳統(tǒng)堆載預(yù)壓技術(shù)相比，真空預(yù)壓法在地基處理期間不會出現(xiàn)不均勻沉降與殘余沉降等技術(shù)問題。為克服單一技術(shù)的應(yīng)用局限性，可選擇采取真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓法，在地基表面鋪設(shè)砂墊層為水平排水體，在土層中設(shè)置砂井為豎向排水體。在軟基表面砂墊層鋪設(shè)不透氣薄膜，膜下砂墊層內(nèi)空氣通過濾水管向外排出，形成相對負(fù)壓環(huán)境，砂井與周邊土體間形成孔壓差，通過砂井向外排除地基孔隙水。膜下真空度穩(wěn)定保持一定時間后，開展堆載預(yù)壓作業(yè)，直至地基固結(jié)度達(dá)標(biāo)。與單項(xiàng)技術(shù)相比，真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓法具有加載速度快、土體固結(jié)快、土體密實(shí)度與承載力提升幅度大的技術(shù)優(yōu)勢。

（二）高壓注漿施工技術(shù)

高壓注漿法是一種常見的地基基礎(chǔ)施工技術(shù)。在應(yīng)用高壓注漿施工時，先要通過鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔處理，然后進(jìn)行注漿施工。施工單位先要進(jìn)行施工場地的平整處理，為后續(xù)鉆孔工作開展奠定基礎(chǔ)。此外還要進(jìn)行鉆機(jī)機(jī)械設(shè)備的平整性調(diào)整，有效控制偏移角度，便于后續(xù)地基施工。隨后在結(jié)合土質(zhì)條件基礎(chǔ)上，合理選擇成孔技術(shù)。如果土層標(biāo)準(zhǔn)貫入值在40 以內(nèi)，可以采用鉆機(jī)直接插入到灌漿管內(nèi)進(jìn)行施工。在完成成孔施工之后方能夠進(jìn)行注漿施工。在施工前需要做好注漿口與輸漿管的檢查工作，確保無雜物堵塞情況之后，才能進(jìn)行后續(xù)的注漿施工。在完成注漿施工后，要立即做好注漿管的清洗工作，避免出現(xiàn)堵塞等情況。

（三）換土墊層處理技術(shù)

換土墊層處理技術(shù)主要對巖土工程中原有的不符合建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)涂層進(jìn)行更換，使用更具承載性能、密度更高且穩(wěn)定性更強(qiáng)的土體類型代替原有土體，盡量排除原有土層具備的不良屬性，避免對巖土施工造成負(fù)面影響，保證巖土工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。換土墊層處理技術(shù)的優(yōu)勢在于進(jìn)行土層更換處理后，土層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化，達(dá)到工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)。但更換的墊層材料會增加基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工成本，施工單位需要注意替換材料的用量和選型問題，注重性價比控制。應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行施工處理時，施工人員需要重點(diǎn)注重施工成本的控制問題，謹(jǐn)慎選擇基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)土層的替換材料，選擇性價比較高的材料類型，在確保材料質(zhì)量的前提下實(shí)現(xiàn)成本控制，現(xiàn)場挖掘出的原有土體應(yīng)集中清運(yùn)處理，不可隨意堆放在現(xiàn)場。

三、巖土工程樁基礎(chǔ)處理技術(shù)

（一）預(yù)制樁施工技術(shù)

預(yù)制樁施工首先要充分做好前期工作，主要涵蓋了預(yù)制加工、起吊運(yùn)輸、堆放整理、放線定位等工作，施工關(guān)鍵包括以下幾個方面：一是預(yù)制樁所使用的混凝土強(qiáng)度等級與配筋率需要達(dá)到相關(guān)施工要求。二是如使用現(xiàn)場疊澆法來制作預(yù)制樁，則需要在樁與樁之間、樁與底模之間進(jìn)行隔離工作，避免構(gòu)件相互粘連，且上層樁的澆筑工作需要在下層樁混凝土強(qiáng)度達(dá)到30%以上才能開展。三是起吊預(yù)制樁時需要保證預(yù)制樁的混凝土強(qiáng)度超過70%。吊點(diǎn)的選擇需要秉持吊點(diǎn)之間跨中彎矩與吊點(diǎn)處負(fù)彎矩大致相同的原則。四是在預(yù)制樁的混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后才能進(jìn)行運(yùn)輸與沉樁。預(yù)制樁達(dá)到施工現(xiàn)場后需要避免再次搬動，避免樁身出現(xiàn)損壞。五是預(yù)制樁的堆放環(huán)境需要平整有序，堆放層數(shù)要適當(dāng)控制在4 層以內(nèi)。六是合理安排沉樁順序，要秉持先大后小、先長后短的原則。預(yù)制樁錘擊沉樁的施工關(guān)鍵包括以下幾個方面：1.精確控制入土角度，保證樁身、樁帽、樁錘三者的中心線重合。樁入土的垂直度偏差需要控制在0.5%以內(nèi)。2.對樁頭進(jìn)行全面保護(hù)。樁頭、樁帽之間需要設(shè)置彈性襯墊，避免樁身受到?jīng)_擊應(yīng)力而被損壞。3.合理控制初期的錘擊落距，待預(yù)制樁入土穩(wěn)定厚，落距需控制在1mm 范圍內(nèi)。當(dāng)樁頂高于自然平地時，則可以使用送樁器將其送入土中。4.實(shí)時觀察預(yù)制樁的入土速度、垂直角度、貫入度等數(shù)據(jù)，如發(fā)現(xiàn)異常情況則需要及時暫停打樁，采取應(yīng)對措施。

（二）成孔施工技術(shù)

在進(jìn)行巖土工程樁基礎(chǔ)的成孔施工過程中，主要應(yīng)對以下幾項(xiàng)技術(shù)措施加以合理應(yīng)用。1.需將工程現(xiàn)場的實(shí)際地質(zhì)條件作為依據(jù)，并結(jié)合具體的成孔直徑及入巖情況，對錘擊頻率和錘擊密度加以科學(xué)確定。2.在進(jìn)行沖擊鉆進(jìn)施工的過程中，應(yīng)根據(jù)不同地層具體的情況來進(jìn)行泥漿稠度的適當(dāng)調(diào)整，因?yàn)榛靥钔量芍谱髂酀{，所以在沖進(jìn)時應(yīng)該加入清水，當(dāng)鉆進(jìn)到設(shè)計深度之后，便開始進(jìn)行循環(huán)沖進(jìn)。3.沖擊鉆進(jìn)過程中，需要密切關(guān)注底層變化，如果土層類型不同，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理調(diào)整泥漿濃度，以保障護(hù)壁的形成，防止塌孔現(xiàn)象。4.施工中，一定要保障成孔垂直，并對樁機(jī)的平穩(wěn)情況予以密切關(guān)注，同時應(yīng)保障鋼絲繩設(shè)置與孔位中心之間相重合。如果出現(xiàn)偏斜情況，可借助塊石回填方式進(jìn)行處理。5.在鉆進(jìn)到了基巖層之后，需要通過低錘沖擊的方式或是間斷式?jīng)_擊的方式進(jìn)行施工。如果在檢查過程中發(fā)現(xiàn)孔位偏移現(xiàn)象，應(yīng)立刻通過片石回填技術(shù)進(jìn)行處理，并做好回填厚度的控制，然后重新鉆進(jìn)。6.沖孔過程中，如遇到孤石，應(yīng)通過交替沖擊的方式進(jìn)行鉆進(jìn)施工，這樣便可將大塊的孤石破碎，然后鉆進(jìn)到孔壁內(nèi)部。7.在沖孔達(dá)到一定深度的情況下需要做好驗(yàn)孔工作，在更換鉆頭之前，也應(yīng)做好驗(yàn)孔工作，特別是對容易發(fā)生縮孔或塌孔的部位，更應(yīng)做好驗(yàn)孔工作。8.在鉆進(jìn)到基巖層之后，如遇到非持力層，應(yīng)每鉆進(jìn)一段距離就做一次取樣；如遇到持力層，每次取樣距離應(yīng)比非持力層短一些。9.鉆孔過程中，需要將樁徑偏差和垂直度控制在允許范圍內(nèi)，以此來保障施工質(zhì)量。

（三）樁的植入技術(shù)

以往，預(yù)制樁一般采用錘擊法或靜壓法在地基中設(shè)置。采用錘擊法或靜壓法在地基中設(shè)置樁，因存在擠土效應(yīng)，對環(huán)境影響大，而且錘擊法噪聲大，不適宜在城市中采用。采用錘擊法或靜壓法設(shè)置樁還會遇到復(fù)雜地層難以穿透的問題。采用鉆孔灌注法在地基中設(shè)置樁，泥漿排放對環(huán)境影響大，而且有時施工質(zhì)量難以保證。采用植入法在地基中設(shè)置樁可以解決采用錘擊法和靜壓法在地基中設(shè)置樁可能產(chǎn)生的環(huán)境影響問題，也可以解決采用鉆孔灌注法在地基中設(shè)置樁可能產(chǎn)生的樁施工質(zhì)量難以保證的問題。近年來，我國引進(jìn)、發(fā)展了多種樁的植入技術(shù)。下面簡要介紹一種新型的預(yù)制樁植入法：靜鉆根植工法。靜鉆根植工法主要包括鉆孔、樁端擴(kuò)底、樁端水泥漿注入、樁周水泥漿注入與拔樁、植入預(yù)制樁五個施工步驟。靜鉆根植工法具有經(jīng)濟(jì)環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。靜鉆根植樁中，樁周水泥土應(yīng)力較小，作為傳遞荷載的過渡層，能顯著改善樁土界面的摩擦性質(zhì)，使其樁側(cè)摩阻力能達(dá)到灌注樁的1.05～1.20 倍。同時，樁端水泥土擴(kuò)大頭的存在，能夠較大幅度提高樁端承載性能。因此，相比于鉆孔灌注樁，靜鉆根植樁承載性能更好，在同等性能下，靜鉆根植樁的造價低于鉆孔灌注樁。因?yàn)椴恍枰蛘邇H需要少量泥漿護(hù)壁，靜鉆根植工法施工過程中泥漿排放量大幅減少。同時靜鉆根植樁能減少混凝土用量和施工用水量。靜鉆根植竹節(jié)樁的各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于鉆孔灌注樁，值得推廣應(yīng)用。

（四）人工挖孔樁施工

人工挖孔樁施工指的是借助人工方式開展灌注樁施工。先將樁打入到事先設(shè)定的指定位置，然后進(jìn)行挖孔作業(yè)。結(jié)合現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)，該技術(shù)對于降低工程成本、增加環(huán)保效益具有顯著的優(yōu)勢，能減少整個施工過程對周邊的地質(zhì)環(huán)境、生態(tài)環(huán)境所產(chǎn)生的破壞，具有較高的使用價值。值得注意的是，在開展人工挖孔樁施工時，需要工作人員對流水量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，提前將環(huán)形鋼筋圈安設(shè)在透水層當(dāng)中，并且需要控制好混凝土的質(zhì)量，避免對實(shí)際的施工效果造成影響。從另一方面來看，隨著我國巖土業(yè)的不斷發(fā)展，巖土市場上的人工成本也在不斷提升，人工挖孔樁技術(shù)也逐漸呈現(xiàn)出被市場淘汰的趨勢。

結(jié)語

綜上所述，在巖土施工中，地基基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)均是重要的結(jié)構(gòu)，提高該處的施工質(zhì)量對于維持巖土的穩(wěn)定性而言具有重要意義。