上蓋車輛段地基基礎(chǔ)及群樁基礎(chǔ)施工處理技術(shù)研究

許長(zhǎng)建 戴亞洲

隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，鐵路橋梁工程項(xiàng)目的建設(shè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，通過科學(xué)應(yīng)用樁基礎(chǔ)施工工藝，可以有效提升鐵路橋梁工程的整體建設(shè)質(zhì)量，確保建筑地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)更加安全[1]?；诖吮尘?，本文主要分析上蓋車輛段地基基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)施工要點(diǎn)。

1 合理應(yīng)用樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的意義

在具體施工期間，施工單位通過積極運(yùn)用樁基礎(chǔ)施工技術(shù)，并采取有效的安全防護(hù)措施，可以提高建筑地基基礎(chǔ)的可靠性與安全性。在建筑項(xiàng)目中，地基基礎(chǔ)占據(jù)重要地位，若無法保障施工質(zhì)量，會(huì)嚴(yán)重影響建筑工程地基的穩(wěn)定性與安全性，故施工單位需要給予高度重視[2]。一般而言，地基基礎(chǔ)在建筑項(xiàng)目中可以承擔(dān)建筑的總體重量，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的自重比較大，通過加強(qiáng)樁基礎(chǔ)施工，可以顯著提高建筑地基基礎(chǔ)的承載能力，從根本上減少倒塌事故的發(fā)生。與人工地基相比，天然地基的強(qiáng)度比較高，但是由于建筑地基基礎(chǔ)的施工面積較小，故施工單位還要采取人工技術(shù)實(shí)施加固處理，確保上蓋車輛段地基基礎(chǔ)的加固效果得到進(jìn)一步提升。

2 地基基礎(chǔ)施工過程中存在的問題

2.1 地下水問題

在地基基礎(chǔ)施工期間，由于地基比較深，如果遇到復(fù)雜的地下水環(huán)境，將存在引發(fā)大面積沉降與變形的概率[3]。同時(shí)，地基基礎(chǔ)施工時(shí)，地下水會(huì)對(duì)施工效果造成影響。在此基礎(chǔ)上施工單位如果沒有及時(shí)進(jìn)行處理，必然會(huì)威脅建筑地基的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，降低結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而引發(fā)建筑地基基礎(chǔ)失穩(wěn)問題，需要在地基基礎(chǔ)施工中加以注意。

2.2 樁質(zhì)量不達(dá)標(biāo)問題

若樁基質(zhì)量不符合要求，會(huì)增加斷樁現(xiàn)象的發(fā)生率，使建筑地基基礎(chǔ)總體質(zhì)量下降。目前，很多施工單位在施工期間存在樁質(zhì)量不達(dá)標(biāo)問題，嚴(yán)重影響工程質(zhì)量。為了確保鐵路橋梁工程地基基礎(chǔ)的整體施工質(zhì)量得到良好控制，施工單位應(yīng)嚴(yán)格控制樁基施工質(zhì)量，并根據(jù)地基基礎(chǔ)的施工情況，對(duì)既有的樁基質(zhì)量管控方案進(jìn)行優(yōu)化，在提高地基基礎(chǔ)樁基施工質(zhì)量的同時(shí)，減少各項(xiàng)施工作業(yè)材料的損耗與浪費(fèi)[4]。

3 樁基礎(chǔ)施工技術(shù)要點(diǎn)和注意事項(xiàng)

3.1 樁基礎(chǔ)施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1.1 表層排水技術(shù)

在實(shí)際的施工作業(yè)環(huán)節(jié)中，作業(yè)人員通過在地表層添加適量的排水材料，可以提高地基的整體建設(shè)質(zhì)量，減小外部環(huán)境因素對(duì)建筑地基基礎(chǔ)施工產(chǎn)生的不利影響。通過利用砂礫材料進(jìn)行施工，可以取得較好的排水施工效果[5]。通常，在鐵路橋梁工程軟土地基中，通過添加適量的砂礫材料，可以明顯提高地基基礎(chǔ)的排水性能，減小外界降雨帶來的不利影響。

在應(yīng)用表層排水技術(shù)的過程中，施工人員要注意以下問題。第一，做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作。施工人員應(yīng)定期復(fù)核地基基礎(chǔ)勘察數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確計(jì)算出軟土地基的實(shí)際厚度，并準(zhǔn)備充足的施工作業(yè)材料，加強(qiáng)技術(shù)交底[6]。第二，合理布置溝槽?？茖W(xué)布置溝槽指利用鐵路橋梁工程項(xiàng)目所在區(qū)域的地形進(jìn)行排水，盡量采取大縱坡，不斷提升流水速度，避免滲溝內(nèi)部出現(xiàn)擁堵現(xiàn)象。第三，加大基底處理力度。待鐵路橋梁工程基坑開挖到基底后，需要預(yù)留一定的厚度，采取人工方法清理基底。針對(duì)土層上部基底，需要合理設(shè)置砂漿隔水層，或者在盲溝的凹槽內(nèi)部均勻鋪設(shè)一層防水土工膜，能夠起到良好的防水效果，確保地基基底的處理效果得到明顯提升。

為了確保地基基礎(chǔ)施工作業(yè)有序開展，減少施工安全事故，施工單位還要在施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)部合理設(shè)置相應(yīng)的警示標(biāo)志，施工作業(yè)人員還需佩戴好勞動(dòng)防護(hù)用品，非施工作業(yè)人員嚴(yán)禁進(jìn)入施工場(chǎng)地內(nèi)部。將此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到地基基礎(chǔ)施工中，可以有效降低建筑地基基礎(chǔ)施工成本，而且此項(xiàng)技術(shù)的操作流程比較簡(jiǎn)單，應(yīng)用效果顯著。

3.1.2 夯實(shí)技術(shù)

為了提高地基基礎(chǔ)的整體性與穩(wěn)定性，在土層排水施工完畢后，施工作業(yè)人員應(yīng)根據(jù)具體情況科學(xué)選擇施工機(jī)械設(shè)備開展相應(yīng)的施工作業(yè)，進(jìn)一步提高地基基礎(chǔ)的施工強(qiáng)度。需要特別注意的是，在應(yīng)用夯實(shí)技術(shù)的過程中，施工作業(yè)人員還要嚴(yán)格控制機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行速度，從根本上減少施工安全問題[7]。

應(yīng)用夯實(shí)施工技術(shù)之前，施工作業(yè)人員應(yīng)對(duì)地基承載力進(jìn)行檢驗(yàn)，確保地基承載力和施工強(qiáng)度符合要求，并嚴(yán)格控制夯擊次數(shù)以及夯擊的沉降量。在夯擊施工過程中，由于土體結(jié)構(gòu)容易遭受破壞，其密實(shí)度也會(huì)逐漸提升，因此施工作業(yè)人員應(yīng)熟練掌握相關(guān)操作流程，確保夯實(shí)技術(shù)在地基基礎(chǔ)施工中得到更好應(yīng)用[8]。

3.1.3 樁基礎(chǔ)施工技術(shù)

高壓旋噴樁、攪拌樁位于鉆孔灌注樁與管樁中間，具有加固深層淤泥地基的作用，這就需要決定好施工順序，如圖1所示。根據(jù)鐵路橋梁現(xiàn)場(chǎng)施工情況，通常需要按照管樁—高壓旋噴樁、攪拌樁—鉆孔灌注樁的順序組織施工。

圖1 施工示意圖（來源：網(wǎng)絡(luò)）

管樁在測(cè)量放線時(shí)，需要在現(xiàn)場(chǎng)打樁施工附近區(qū)域提前設(shè)置好控制樁、水準(zhǔn)點(diǎn)，數(shù)量一般在2 個(gè)以上。按照控制點(diǎn)設(shè)定軸線、角樁，可以參考樁位布置圖測(cè)量放線樁位，樁位中心使用鋼筋、竹簽等標(biāo)記。當(dāng)樁位測(cè)放完成后，由監(jiān)理人員復(fù)核，達(dá)標(biāo)后進(jìn)行施工。

為了避免樁機(jī)就位后出現(xiàn)樁機(jī)自重?cái)D壓土體、已測(cè)放樁位移位的現(xiàn)象，建議在樁機(jī)就位后與正式壓樁前的這段時(shí)間進(jìn)行精準(zhǔn)復(fù)核，確保樁定位偏差不超過20 mm。按照已經(jīng)設(shè)定好的控制點(diǎn)，施工人員采用直角坐標(biāo)法再次復(fù)核樁位，確定可以準(zhǔn)確下放首節(jié)樁。在現(xiàn)場(chǎng)樁機(jī)15 m 外架設(shè)經(jīng)緯儀，樁架和樁身平行，精度誤差不超過樁長(zhǎng)1%。首節(jié)管樁插入地面后的垂直度偏差小于0.5%時(shí)壓樁，壓樁全過程需要跟蹤監(jiān)測(cè)，若出現(xiàn)超差現(xiàn)象應(yīng)該馬上調(diào)整，但調(diào)整的過程要觀察樁身是否存在裂縫，必要情況下可以拔出重插，找到原因后及時(shí)排除故障。施工人員在現(xiàn)場(chǎng)使用沙土回填，此環(huán)節(jié)如果采用強(qiáng)扳的方式可能會(huì)出現(xiàn)樁身拉裂、折斷的問題。

在灌注樁施工作業(yè)前，施工人員需要結(jié)合施工圖紙要求，合理確定出各個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，并開展后續(xù)的施工操作。因?yàn)榻ㄖこ添?xiàng)目的施工場(chǎng)地條件比較復(fù)雜，受外部環(huán)境因素影響比較大，存在很多不確定性因素，所以在實(shí)際施工之前，要求作業(yè)人員進(jìn)行全方面檢查，不斷提高測(cè)量數(shù)據(jù)的精確性與合理性。測(cè)量工作完畢后，施工人員需要埋設(shè)護(hù)筒，通過科學(xué)埋設(shè)護(hù)筒能夠?qū)犊走M(jìn)行有效固定，防止地表水流入樁孔內(nèi)部，減少坍塌現(xiàn)象。施工過程中護(hù)筒內(nèi)部的泥漿面需高出地下水位1 m，考慮水文漲落的影響，泥漿面需高出最高水位1.5 m 以上。

3.2 群樁基礎(chǔ)施工處理要點(diǎn)

群樁基礎(chǔ)施工之前，施工人員在相應(yīng)位置測(cè)量，確定灌注樁所在位置，使用反鏟清理場(chǎng)地，使場(chǎng)地趨于平整。在場(chǎng)地清理結(jié)束后可埋設(shè)鋼護(hù)筒，準(zhǔn)備沖孔機(jī)就位，為沖孔、安裝鋼筋籠、混凝土澆筑等做好準(zhǔn)備。

3.2.1 施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放線

群樁基礎(chǔ)施工現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)械設(shè)備未入場(chǎng)時(shí)，測(cè)量人員使用全站儀，根據(jù)已閉合導(dǎo)線點(diǎn)展開放樣復(fù)測(cè)作業(yè)。隨之放出樁位線，加固灌注樁控制樁。測(cè)量放線環(huán)節(jié)需要確定控制樁的具體位置，務(wù)必保證最終確定位置不能發(fā)生變化，施工車輛也不能壓到最終確定的位置。待以上工序結(jié)束，監(jiān)理工程師負(fù)責(zé)對(duì)其進(jìn)行審核。

3.2.2 埋設(shè)護(hù)筒

前期測(cè)量放樣作業(yè)結(jié)束之后，施工人員分別從橫向、縱向兩側(cè)的位置，設(shè)置兩個(gè)控制樁，控制間距為2 m，使鉆孔作業(yè)施工可以對(duì)軸線偏位進(jìn)行有效控制。隨后施工人員拉十字線，利用線錘將鉆頭調(diào)整到十字線的中心。施工現(xiàn)場(chǎng)開挖埋設(shè)護(hù)筒，注意護(hù)筒壁厚在5 ～8 mm，埋深深度應(yīng)大于2 000 mm，外露部分在30 cm 以上。當(dāng)完全埋入護(hù)筒之后，施工人員控制樁位十字線，此時(shí)可使用線錘搭配鉆機(jī)，糾正護(hù)筒偏位、傾斜等問題，使護(hù)筒允許偏差在5 cm 以內(nèi)。埋設(shè)護(hù)筒之后，施工人員同樣需要拉十字線，使控制點(diǎn)引到護(hù)筒上方，在護(hù)筒附近使用黏性土進(jìn)行分層夯實(shí)作業(yè)。

3.2.3 鉆孔

當(dāng)施工現(xiàn)場(chǎng)的鉆機(jī)已經(jīng)就位，需要排查鉆機(jī)支撐平臺(tái)，保證支撐平臺(tái)的穩(wěn)固性，而且鉆機(jī)施工期間務(wù)必始終保持水平以及鉆架垂直性，不能發(fā)生位移現(xiàn)象。測(cè)量人員使用儀器對(duì)樁中心坐標(biāo)進(jìn)行復(fù)核，檢查是否存在失誤，還需測(cè)量護(hù)筒頂標(biāo)高，詳細(xì)記錄測(cè)量數(shù)據(jù)。鉆孔施工期間，鉆頭應(yīng)與鉆孔中心對(duì)準(zhǔn)，鉆機(jī)底座和樁架應(yīng)保證水平、垂直。

開始鉆孔之前孔內(nèi)應(yīng)有適量的泥漿，提升鉆頭到孔底30 cm 的位置，當(dāng)泥漿循環(huán)開始流暢，便可組織鉆進(jìn)施工作業(yè)。群樁基礎(chǔ)施工鉆進(jìn)采取反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆孔的方式，其間泥漿利用泥漿管，由鉆桿外向井孔注入，使用泥石泵析出所有鉆渣。鉆進(jìn)初期施工人員需要調(diào)整到低擋位勻速鉆進(jìn)，確保樁位精準(zhǔn)，當(dāng)鉆進(jìn)到護(hù)筒下方，便可調(diào)整到正常的鉆進(jìn)速度。

3.2.4 清孔

工作人員在施工過程中應(yīng)隨時(shí)觀察土層，如果已經(jīng)鉆至強(qiáng)風(fēng)化巖層頂面部位，需要監(jiān)理人員、設(shè)計(jì)人員和總包單位等，同時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行驗(yàn)證；鉆進(jìn)至強(qiáng)風(fēng)化巖層約2 m 的位置時(shí)，同樣要通知其他施工參與者到施工現(xiàn)場(chǎng)組織驗(yàn)孔。

確定成孔工序符合規(guī)范，便可開始清孔施工。清孔建議采用換漿法，終孔之后使用低密度泥漿，將其壓入孔中，同時(shí)需要用到泥漿泵，層次性地?fù)Q出孔中的浮懸沖渣、大密度泥漿。清孔之后泥漿比重應(yīng)在1.03 ～1.1 g/cm3，含砂率不能大于2%，膠體率大于98%。清孔排渣過程中，務(wù)必要保證孔內(nèi)部水頭狀態(tài)，以免造成坍孔。若清孔之后仍然有泥渣殘留，可使用泥漿泵泵入地面的沉淀池。另外，沉淀之后依然可以循環(huán)使用的泥漿，一般會(huì)在過濾之后轉(zhuǎn)入儲(chǔ)漿池，余渣需使用運(yùn)渣車運(yùn)出施工現(xiàn)場(chǎng)。

3.2.5 安裝鋼筋籠與混凝土灌注

施工現(xiàn)場(chǎng)安裝鋼筋籠時(shí)，使用25 t汽車吊，將鋼筋籠吊起之后放至樁孔內(nèi)。此環(huán)節(jié)的關(guān)鍵是鋼筋籠入孔之后應(yīng)保證精準(zhǔn)的定位標(biāo)高。隨后開始灌注混凝土，這在鉆孔樁施工過程中屬于比較關(guān)鍵的工序之一，必須控制好混凝土灌注質(zhì)量。開始灌注混凝土前安排測(cè)量作業(yè)，了解孔底沉淀層具體厚度。若沉淀厚度大于設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，建議使用噴射法，即向孔底噴射3 ～5 min，達(dá)到沉淀懸浮的效果。隨之將首批混凝土灌入孔底，以側(cè)探的方式得到孔內(nèi)混凝土頂面高度，此時(shí)需要由專業(yè)人員計(jì)算混凝土中的導(dǎo)管埋置深度，隨后可以安排灌注施工作業(yè)。

在灌注施工工序開始之后，灌注的各個(gè)環(huán)節(jié)務(wù)必要持續(xù)進(jìn)行，中途不能停止。灌注混凝土過程中，尤其要規(guī)避混凝土拌合物從漏斗頂部溢出，或掉落在漏斗外以及孔底等問題，以免泥漿內(nèi)有水泥殘留而增加稠度，致使混凝土凝結(jié)。施工人員應(yīng)實(shí)時(shí)測(cè)量孔內(nèi)部混凝土頂面高度，按照混凝土灌注要求，加強(qiáng)提升與拆除導(dǎo)管行為的規(guī)范性。

出于對(duì)樁頂質(zhì)量的考量，樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以上部分建議加灌0.5 m，當(dāng)觀察發(fā)現(xiàn)混凝土灌注至與設(shè)計(jì)標(biāo)高比較接近的位置，施工人員需要計(jì)算得出混凝土數(shù)量，及時(shí)聯(lián)系攪拌站，避免發(fā)生混凝土浪費(fèi)。

4 結(jié)語

選擇切實(shí)可行的地基基礎(chǔ)處理技術(shù)，不僅可以明顯提升地基基礎(chǔ)的可靠性與安全性，還能夠有效延長(zhǎng)地基基礎(chǔ)的使用壽命。上蓋車輛段地基基礎(chǔ)施工以及群樁基礎(chǔ)施工過程中，無論是施工人員還是管理人員，必須科學(xué)選擇施工技術(shù)，保證地基基礎(chǔ)的施工質(zhì)量。