文/張浩 唐山港集團(tuán)股份有限公司 河北唐山 063611
樁基施工技術(shù)是指將樁基與承臺(tái)結(jié)合在一起的地基處理技術(shù),它可以將上部結(jié)構(gòu)與地面進(jìn)行較好的銜接,從而實(shí)現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)的向下荷載的傳遞,從而提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能和基巖的承載力。在這一特殊作業(yè)中,建筑企業(yè)需要不斷提高樁基施工技術(shù)水平,嚴(yán)格規(guī)范施工工藝。只有這樣,才能提高建筑工程的質(zhì)量,才能為建筑企業(yè)的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的保障。
樁基由樁基和樁頂連接組成。當(dāng)樁身完全埋入土中時(shí),承臺(tái)剛好與土體接觸,稱為低承臺(tái)樁。當(dāng)樁身完全埋入土中且基底高于地面時(shí),則稱為高承臺(tái)樁。目前,樁基礎(chǔ)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于高層建筑,采用先進(jìn)樁基技術(shù)可有效地提高基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,提高工程質(zhì)量。通過(guò)樁基礎(chǔ)施工,既能提高結(jié)構(gòu)的承載力,又能有效地減少豎向荷載,使得建筑工程自身的結(jié)構(gòu)受力能夠得到優(yōu)化,最大限度地減少沉降。在采用樁基礎(chǔ)施工技術(shù)進(jìn)行施工時(shí),需要對(duì)堅(jiān)硬的石頭、泥土等需要進(jìn)行科學(xué)的處理,切實(shí)提高結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性,避免因外力作用造成的不均勻現(xiàn)象。
樁基礎(chǔ)具有優(yōu)良的承載能力,能夠承受所有高層建筑的豎向荷載,以及下方單個(gè)豎向樁的較高剛度。由于受到自身重量和承載物的壓力約束,建筑物的樁基礎(chǔ)不容易發(fā)生沉降,穩(wěn)定性較高。在發(fā)生自然災(zāi)害時(shí),土層雖然會(huì)自然沉降,但土層樁基礎(chǔ)具有優(yōu)良的抗壓和抗拉強(qiáng)度,可以保證建筑物的穩(wěn)定性,防止建筑物晃動(dòng)或傾斜。單樁的橫向剛度也很大,可以承受各種環(huán)境條件下的壓力,增強(qiáng)建筑物的抗震能力。此外,還可提高土層或者堅(jiān)硬部分的松軟度,讓土層或者堅(jiān)硬部分分擔(dān)建筑物的總重量,增強(qiáng)建筑物樁基礎(chǔ)的承重力,防止建筑物發(fā)生沉降或傾斜等事故。
在項(xiàng)目中設(shè)計(jì)樁位的位置時(shí),設(shè)計(jì)者需要在選定的施工現(xiàn)場(chǎng)選擇符合項(xiàng)目的施工要求的位置,這是樁基礎(chǔ)施工測(cè)量的首個(gè)環(huán)節(jié),而且在樁基礎(chǔ)施工過(guò)程中需要提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息以支持過(guò)程的完成。此外,工程師需要在竣工后測(cè)量樁基礎(chǔ),以評(píng)估工程的施工質(zhì)量,并在建設(shè)工程的實(shí)際施工中選擇最佳的建筑材料。因?yàn)?,建筑企業(yè)對(duì)工程質(zhì)量有嚴(yán)格要求,不得違反建筑規(guī)范,在工程施工過(guò)程中需要嚴(yán)格遵守國(guó)家有關(guān)規(guī)定。通常,在樁基礎(chǔ)施工過(guò)程中,測(cè)量施線這個(gè)環(huán)節(jié)最常出現(xiàn)問(wèn)題。當(dāng)工程師知道測(cè)量施線不正確時(shí),工程師需要選擇最適合當(dāng)前情況的測(cè)量方式。其中,人們常用的方法有兩種。一個(gè)增大樁基礎(chǔ)的樁承臺(tái),另一個(gè)添加樁。但若發(fā)生此種情形,不但工程技術(shù)費(fèi)用會(huì)上升,工程建設(shè)周期也會(huì)隨之延長(zhǎng)。
在直接建造樁基礎(chǔ)的過(guò)程中,工程師經(jīng)常面臨與地下水處理相關(guān)的問(wèn)題。在地下水位較低的情況下,工程師可以采用單樁法進(jìn)行抽水。當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí),工程人員可采用多根樁同時(shí)進(jìn)行抽水,從而使地下水位下降。在工地正常施工過(guò)程中,如果樁身較淺,工程師可采取局部排水措施。如果建筑工地的地基存在凍土,工程師可以使用人工冷卻技術(shù)將地下水變成冰,這降低了水土之間的壓力,保證了項(xiàng)目的順利建設(shè)。這種施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可以隔離地下水,具有很強(qiáng)的抗?jié)B透性,可以最大限度地減少對(duì)施工場(chǎng)地周圍的污染。
首先要選好點(diǎn),在正確的地方打個(gè)孔,然后把混凝土和鋼筋籠放進(jìn)孔里。鉆孔的方法有很多種,每種方法都有獨(dú)特的好處。但是,通常使用干作業(yè)成孔。這種方法有效地結(jié)合了人工鉆孔和機(jī)械鉆孔。手工鉆孔時(shí),注意不要挖粘土或礫石土,挖孔的深度控制在0.9m 到1.5m 之間,完成挖孔后,將鋼筋放入孔中開始澆筑混凝土。在混凝土澆筑部分之后,混凝土只要已凝結(jié)就會(huì)形成灌注樁。這種方法在建筑工程中很常見。在施工前,需要考慮到該地區(qū)的地質(zhì)條件。如果局部地區(qū)的巖溶地貌比較凸出,可能會(huì)導(dǎo)致偏孔和卡孔問(wèn)題,這是由于不同層次的巖石強(qiáng)度不同造成的。因此,施工過(guò)程中應(yīng)特別注重控制沖擊鉆的沖擊范圍,防止出現(xiàn)偏孔和卡孔問(wèn)題。如果孔有輕微偏的問(wèn)題,可以將素砼倒入孔中,1d 之后重新鉆孔。在打好樁孔后,應(yīng)對(duì)孔內(nèi)部進(jìn)行清理,防止雜物殘留在樁孔底部,阻礙樁孔的正常使用。清孔通常采用專用裝置,清孔時(shí)間需要控制在15-20min 內(nèi)。如有特殊要求,需要每2-3h 再次清潔樁孔。
人工挖孔樁技術(shù),顧名思義就是用人工來(lái)完成。本技術(shù)具有施工工藝清晰、操作簡(jiǎn)便、無(wú)需大型機(jī)械,可實(shí)現(xiàn)多樁、單樁的鉆孔作業(yè)。功能十分強(qiáng)大,可直接考慮樁的大小并確定施工現(xiàn)場(chǎng)的低質(zhì)環(huán)境,承受壓力的效果好,抗震性強(qiáng),最后的施工質(zhì)量也達(dá)標(biāo)。但是,由于人工操作,導(dǎo)致工程進(jìn)度緩慢,存在著明顯的安全隱患。由于地下作業(yè)存在諸多不確定性和風(fēng)險(xiǎn),安全管理難度大。而且,天氣條件也會(huì)影響人工樁的施工進(jìn)程,水位越高,對(duì)周圍建筑物的影響越大。
在搭建預(yù)制棧時(shí),首先選擇一個(gè)合適的位置,然后在這個(gè)階段通過(guò)各種方式引導(dǎo)樁打入該位置中。施工方法雖有多種,但各有優(yōu)缺點(diǎn),應(yīng)根據(jù)實(shí)際建筑情況而定。如果選擇正確的振動(dòng)或錘擊等樁設(shè)計(jì)方法,會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)和高噪音,優(yōu)勢(shì)是施工速度快,但使用振動(dòng)方法會(huì)對(duì)地基產(chǎn)生一定的干擾,錘擊法就直接會(huì)影響樁基本身;水沖法的振動(dòng)聲音、噪音都比較小,但施工速度低,技術(shù)流程比較復(fù)雜,同時(shí)影響樁基的承載能力。另外,在使用水沖的時(shí)候,也要考慮采用內(nèi)、外兩種方法。內(nèi)射技術(shù)可以應(yīng)用于室外的鋼管樁和水泥樁。對(duì)于實(shí)心方樁或鋼H 型樁,可采用外射法。在任何情況下,射水的行為都應(yīng)在距樁頂2 m 處停止。然后需要使用錘擊的方法將樁堆到估計(jì)的高度。相對(duì)而言,靜力壓樁法的使用比較普遍,與以前的方法相比,振動(dòng)或噪音較小,需視現(xiàn)場(chǎng)情況而定,但當(dāng)砂層厚度超過(guò)2 米時(shí)這個(gè)方法不能用。如果施預(yù)制樁工過(guò)程使用靜壓樁法,施工團(tuán)隊(duì)需要首先確定進(jìn)入樁基的路徑并仔細(xì)監(jiān)控入樁過(guò)程,以確保路線不會(huì)偏離指定路徑以避免過(guò)程出現(xiàn)問(wèn)題,并防止樁基懸垂或土體懸垂等現(xiàn)象的發(fā)生。在此過(guò)程中,需要保護(hù)好樁基,并且控制壓力機(jī)的速度通常保持在每min/1m 左右,這個(gè)速度允許樁底在壓的過(guò)程中可以與所有土層相互作用,以減輕抗剪預(yù)應(yīng)力。在壓入過(guò)程中,樁基底部的下段鋼筋需要進(jìn)行調(diào)整,以確保與預(yù)留孔對(duì)齊,使樁基的上下接觸面保持在5mm 至10mm之間,以滿足設(shè)計(jì)要求。
采用壓樁設(shè)備和樁基本身的重力作用于樁上,然后在受力的作用下將樁壓入土中。該方法施工簡(jiǎn)便,施工工藝簡(jiǎn)便,對(duì)樁身的外部環(huán)境沒有明顯的影響。另外,采用靜壓樁施工工藝時(shí),所需要的混凝土、鋼筋數(shù)量相對(duì)較少,因而可以降低工程造價(jià),提高工程效率。然而,在工程實(shí)踐中,靜壓樁的施工技術(shù)存在著諸多弊端。首先,在進(jìn)行壓樁時(shí),地基的構(gòu)造會(huì)發(fā)生改變,從而對(duì)地基產(chǎn)生一定的破壞。其次,在靜壓樁基時(shí),施工過(guò)程需要是連續(xù)的。一旦施工過(guò)程停止了,會(huì)對(duì)施工造成非常大的影響。最后,靜力壓樁施工技術(shù)不適用于高層建筑,其施工質(zhì)量無(wú)法得到保障。
3.5.1 制作注漿管
注漿管道采用鍍鋅鋼管制造,直徑為25mm,通常采用螺紋連接,再用防水膠帶將其包裹。樁端注漿閥長(zhǎng)度為300mm,鉆孔時(shí)將漿液噴出,鉆孔與鉆孔之間的間隔設(shè)定為50mm,注漿閥需要承受1MPa 以上的靜水壓,同時(shí)具有一定的反沖力,而注漿閥門的外層需要能夠抵御沙土等堅(jiān)硬物體的摩擦力,不會(huì)造成注漿閥損壞。注漿完畢后,要用清水沖洗,如有滲漏,操作人員應(yīng)采取措施,將注漿管道密封,上端需要使用堵頭進(jìn)行封堵。
3.5.2 布置注漿管
工作人員在設(shè)置注漿管時(shí),需要將兩個(gè)注漿管分別綁在鋼筋籠外側(cè),并在2~4m 處用鋼絲和主筋進(jìn)行捆綁。在鉆完洞后,需要先清除孔洞,再將鋼筋籠放下,并在下落時(shí)對(duì)注漿管道進(jìn)行保護(hù),以避免因鋼筋籠變形或其它原因造成螺釘松動(dòng)等情況。另外,使用混凝土襯墊對(duì)噴嘴的周圍起到防護(hù)作用,避免在長(zhǎng)時(shí)間的摩擦下出現(xiàn)膠帶破裂或注漿孔堵塞。
3.5.3 漿液配方
在注漿過(guò)程中,需要控制注漿的濃度和壓力,確保注漿質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。通常情況下,注漿的密度和壓力對(duì)注漿量的影響較大,注漿量控制得好,注漿效果也會(huì)更好。目前,注漿漿料以混凝土漿為主,一般采用42.5 級(jí)普通硅酸鹽混凝土,根據(jù)飽和度、滲透性來(lái)決定漿料的水灰比,一般飽和土、水灰比為0.45~0.65,而不飽和土為0.7~0.9。同時(shí),要保證混凝土攪拌時(shí)間超過(guò)2min,并且需要對(duì)泥漿進(jìn)行完全的過(guò)濾。
3.5.4 注漿時(shí)間和注漿裝置
樁體混凝土需要在2 個(gè)小時(shí)內(nèi)完成,否則過(guò)早注漿,較容易造成樁體混凝土強(qiáng)度不足,如果注漿過(guò)快,樁底的整體穩(wěn)定性也會(huì)受到影響;若注漿過(guò)遲,則樁底注漿管道將被包覆,壓力過(guò)大,導(dǎo)致注漿不順暢,同時(shí)也將使得樁基混凝土固化,難以形成注漿通道,進(jìn)而導(dǎo)致泥漿出現(xiàn)大量流失現(xiàn)象,因此,施工人員應(yīng)視具體情況,選擇合適的注漿時(shí)機(jī)。
工作人員在選定注漿設(shè)備時(shí),需要準(zhǔn)確地確定注漿壓力,通常應(yīng)將注漿壓力控制在合理的范圍之內(nèi)。另外,還應(yīng)加強(qiáng)注漿裝置的性能,使注漿裝置使用方便,并配有壓力計(jì),以便工人在注漿過(guò)程中對(duì)注漿過(guò)程中的壓力變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在進(jìn)行混凝土漿料的混合時(shí),應(yīng)選用直立的攪拌機(jī),以便使?jié){料符合規(guī)定的攪拌條件,除此之外,還應(yīng)具有計(jì)量、顯示等功能,便于操作人員掌握漿料的動(dòng)態(tài)。
置換土質(zhì)法也是普遍的房屋建筑項(xiàng)目的主要施工方法。采用該技術(shù),可以解決基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足的問(wèn)題,增加基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載力,以保證房屋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。同時(shí),用更耐用、耐腐蝕的粘土材料代替在基本建設(shè)條件下不符合建筑標(biāo)準(zhǔn)的土壤。工作流程本身需要用原始粘土替換路面,首先去除替換粘土的軟層,然后根據(jù)一定的建筑標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的材料填充空隙,實(shí)現(xiàn)填充材料與原土壤完全融合的目的,有效提高地基土質(zhì)的硬度和強(qiáng)度。該技術(shù)的使用降低了房屋建造過(guò)程中發(fā)生事故的可能性,同時(shí)優(yōu)化和改進(jìn)了地基的結(jié)構(gòu),避免了地基結(jié)構(gòu)變形的情況發(fā)生,提高了地基的性能。
4.1.1 地質(zhì)勘察
為了充分發(fā)揮樁基工程的技術(shù)水平,需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)、地理環(huán)境等進(jìn)行全面的調(diào)查,并根據(jù)各種數(shù)據(jù)及時(shí)制定相應(yīng)的施工計(jì)劃。在施工過(guò)程中,通過(guò)運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合整理,并編制成一份表格,以便為設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確可靠的依據(jù)。調(diào)查結(jié)束后,還要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)可能存在的各類情況進(jìn)行分析,以便在設(shè)計(jì)過(guò)程中及時(shí)采取相應(yīng)的對(duì)策。然后進(jìn)行合理的布局,以確保項(xiàng)目的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。其中面對(duì)樁基礎(chǔ)建設(shè)中存在的踏孔現(xiàn)象,設(shè)計(jì)部門提供的地質(zhì)勘探資料,對(duì)于不同的地質(zhì)情況,選用適措施宜的泥漿比重,泥漿粘度和不同的鉆進(jìn)速度。如在砂層中,應(yīng)選用較好的造漿材料,加大泥漿稠度提高泥漿粘度以加強(qiáng)護(hù)壁,并適當(dāng)降低進(jìn)尺速度;埋置護(hù)筒時(shí),底部應(yīng)加填密實(shí),護(hù)筒周圍也要回填密實(shí)。
4.1.2 施工方案的設(shè)計(jì)
在完成地質(zhì)調(diào)查工作后,需要加強(qiáng)工程的規(guī)劃與設(shè)計(jì),保證文明施工,提高工程整體質(zhì)量。保證施工質(zhì)量,需要從兩個(gè)方面著手:一是對(duì)樁基施工進(jìn)行科學(xué)的管理,二是對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行分析,由于在施工之前就需要對(duì)施工方案的可行性進(jìn)行分析,以此更好地確保整體的施工質(zhì)量。
4.1.3 判斷樁機(jī)的整體高度
在進(jìn)行樁基施工之前,需要對(duì)樁基整體高度做出準(zhǔn)確的判斷,要求對(duì)各節(jié)點(diǎn)的定位深入熟悉。期間也唯有通過(guò)合理地控制各個(gè)樁基的高度,才能更好地保證整個(gè)樁基工程的穩(wěn)定性。
在正式開始施工前首要做的事情就是進(jìn)行定位,特別是在進(jìn)行土建工程的樁基礎(chǔ)施工前需要正確定位。所謂定位,其實(shí)就是確定防線的位置,利用方格網(wǎng)來(lái)把控軸線的位置,確定控制點(diǎn)并對(duì)其進(jìn)行設(shè)置,完成一切的防護(hù)任務(wù)。如果可能,可以使用一種技術(shù)使用一個(gè)安全的物體將控制點(diǎn)設(shè)置在其上。此外,在建筑工程中安裝樁時(shí),應(yīng)多次確保線的位置,避免保護(hù)線出現(xiàn)問(wèn)題,保證其精度,確保順利完成施工作業(yè)。
鉆孔后要及時(shí)清理孔,以免殘留物影響澆筑混凝土?xí)r的施工質(zhì)量。清孔的要點(diǎn)是:當(dāng)達(dá)到目標(biāo)鉆井深度時(shí),要檢查井的深度和坡度。一旦滿足鉆井要求,就可以進(jìn)行鉆孔清理操作,以防止內(nèi)部因?yàn)闅埩舻奈矬w發(fā)生安全問(wèn)題,例如由于泥漿引起的塌陷。對(duì)于不同類型的鉆機(jī),應(yīng)選擇不同的清理鉆孔的方法和工藝或者使用真空吸泥機(jī)等,有助于提高施工現(xiàn)場(chǎng)的施工質(zhì)量。
制作鋼筋孔需要使用直流焊接設(shè)備進(jìn)行手工加工,以確保鋼筋籠的制作精度。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,主筋通過(guò)雙面同心搭設(shè)焊接的手段進(jìn)行連接。在進(jìn)行箍筋操作時(shí),用螺旋漸進(jìn)的方法進(jìn)行箍筋,并借助鍍鋅鐵線完成與箍筋綁扎的任務(wù),在焊接時(shí)采取超長(zhǎng)鋼筋籠的處理方法。吊裝鋼筋籠時(shí),通常采用吊車吊裝方式,這樣吊裝時(shí)可以調(diào)整鋼籠的軸線和孔的軸線。如果鋼筋籠漏水,需要手動(dòng)固定,慢慢放下。在鋼筋籠安裝好后,才能進(jìn)行混凝土澆筑作業(yè)。
在樁基工程中,樁基補(bǔ)樁和糾偏是工程建設(shè)中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié),它對(duì)確保樁基工程質(zhì)量具有十分重要的意義。所謂“補(bǔ)樁”,指的是在前期工程完成后,出現(xiàn)的一些不滿足使用規(guī)范或要求的樁身。補(bǔ)樁實(shí)質(zhì)上是一種受壓的工作,其產(chǎn)生的壓力來(lái)自于承臺(tái)所受到的靜壓。樁基施工的最終影響不僅影響該結(jié)構(gòu),還影響與其相關(guān)的設(shè)備的運(yùn)行。如果最后所呈現(xiàn)的施工效果不如預(yù)期,則應(yīng)根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。實(shí)行樁基糾偏可以糾正位置傾斜的樁基礎(chǔ),有效防止后續(xù)樁基礎(chǔ)斷裂情況的發(fā)生。當(dāng)然,如果你想糾正偏離正確位置的樁,也需要對(duì)其進(jìn)行糾偏操作。除此之外,施工人員也可以通過(guò)增大樁承臺(tái)來(lái)增加樁基的承載力,以增加樁基的穩(wěn)定性,通過(guò)這樣可以彌補(bǔ)樁基找平壓力低帶來(lái)的一些問(wèn)題,并使其承載能力符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。
高應(yīng)變動(dòng)檢測(cè)控制技術(shù)和低應(yīng)變動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)控制技術(shù)是房屋建筑樁基礎(chǔ)承載力檢測(cè)的主要手段。該方法主要采用相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備,對(duì)需要檢測(cè)的樁基結(jié)構(gòu)頂部進(jìn)行重?fù)?,檢測(cè)相關(guān)的動(dòng)力傳遞數(shù)據(jù),并采用標(biāo)準(zhǔn)公式計(jì)算樁基結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性。隨著建筑工程的規(guī)模越來(lái)越大,高應(yīng)變動(dòng)檢測(cè)控制技術(shù)已經(jīng)不能滿足社會(huì)對(duì)建筑質(zhì)量的要求,所以低應(yīng)變動(dòng)檢測(cè)控制技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越好,低應(yīng)變動(dòng)檢測(cè)控制技術(shù)所使用的機(jī)器設(shè)備的型號(hào),相對(duì)來(lái)說(shuō)比較小,重?fù)袅Χ纫矔?huì)有所降低,而且通過(guò)先進(jìn)的傳感器,可以檢測(cè)出樁基的具體情況。另外,在使用這種檢測(cè)控制技術(shù)的同時(shí),還可以保證樁基部分結(jié)構(gòu)的清潔程度,避免由于雜物過(guò)多而導(dǎo)致實(shí)際檢測(cè)控制結(jié)果不準(zhǔn)確。
一般來(lái)說(shuō),樁基礎(chǔ)是建筑施工的重要組成部分,具有一定的復(fù)雜性。從建筑工程的整個(gè)施工過(guò)程來(lái)看,這種建筑技術(shù)的一致性直接影響到整個(gè)項(xiàng)目的穩(wěn)定性和安全性。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我國(guó)的建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,應(yīng)特別注意在項(xiàng)目中對(duì)樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的應(yīng)用,這是項(xiàng)目的重要組成部分。在工程的實(shí)際施工中,工程的總體設(shè)計(jì)需要考慮施工條件,根據(jù)設(shè)計(jì)方案的要求正確選擇具體的樁基礎(chǔ)施工技術(shù),以滿足工程的施工和設(shè)計(jì)要求,以為我國(guó)建筑業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展做出貢獻(xiàn)。