居民房屋建筑地基基礎(chǔ)工程的施工技術(shù)

牛振東

我國(guó)少數(shù)村落建筑結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，建設(shè)期間大多以主觀經(jīng)驗(yàn)為主，難以確保建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。為避免建筑結(jié)構(gòu)不合理及地基不均勻沉降現(xiàn)象對(duì)整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，需科學(xué)合理把控各項(xiàng)施工要點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況落實(shí)多元施工策略?；谏鲜龇治?，本次研究中利用土類簡(jiǎn)易判定方法和固結(jié)試驗(yàn)作為地基變形模量及荷載計(jì)算的途徑，并以我國(guó)某縣村落民居為案例分析地基土壤性質(zhì)，采用水泥注漿法以及靜力壓樁法進(jìn)行加固，以期為后續(xù)房屋建筑地基基礎(chǔ)工程建設(shè)提供參考。

1 工程概況

本文案例中的村落建筑屬于單層民居，采用磚砌條形基礎(chǔ)。通過實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該村落建筑年代久遠(yuǎn)，部分房屋已經(jīng)出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象，少數(shù)房屋墻體存在較為嚴(yán)重的裂縫；地基不均勻沉降的具體表現(xiàn)為兩端山墻位置沉降現(xiàn)象不明顯，而中間部位沉降明顯。施工場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度為6 度，持力層底面坡度小于10%；周圍地形開闊且地基穩(wěn)定，適合進(jìn)行工程加固。依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50007-2011）確定勘察場(chǎng)地地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)；結(jié)合實(shí)際工程特點(diǎn)，確定本工程的重要性等級(jí)為三級(jí)，在勘察地點(diǎn)共設(shè)置4 個(gè)勘探孔，每個(gè)勘探孔的深度為5 m。

在勘察深度范圍內(nèi)，場(chǎng)地地層屬于第四系全新統(tǒng)和上更新統(tǒng)堆積物。根據(jù)工程地質(zhì)剖面信息可知，第1層為雜填土，土中存在較多的瓦塊和灰渣。第2 層為粉質(zhì)黏土，孔隙較發(fā)育，含鐵錳質(zhì)結(jié)核，存在較為發(fā)達(dá)的植物根系，切面略有光澤；該層底深度為2.08 m，平均層底深度為2.7 m，平均厚度為1.94 m。第3層也為粉質(zhì)黏土，具有鐵錳質(zhì)結(jié)合團(tuán)塊，中等韌性，最大鉆探厚度為2.4 m。該施工場(chǎng)地的地下水位埋深為4.7 m，水位變化幅度為1.5 m。

2 房屋建筑地基基礎(chǔ)工程施工技術(shù)要點(diǎn)分析

地基基礎(chǔ)在房屋建筑工程中占據(jù)重要地位，其施工質(zhì)量會(huì)影響房屋建筑工程的安全性與穩(wěn)定性，但房屋建筑地基基礎(chǔ)工程的施工具有隱蔽性，且施工難度較大，施工技術(shù)工藝的操控易受周圍環(huán)境的不良影響。因此，必須重視房屋建筑地基基礎(chǔ)工程施工技術(shù)，本文主要從以下幾個(gè)方面分析其技術(shù)要點(diǎn)。

2.1 地基土判定

地基基礎(chǔ)加固是房屋建筑地基基礎(chǔ)工程的重要組成部分，要想確保預(yù)期的施工質(zhì)量，首先要對(duì)所在場(chǎng)地地基土的工程特性進(jìn)行全方位分析，才能落實(shí)針對(duì)性的加固策略[1]。本工程地基土特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)體量小，且地基持力層較淺，施工人員可以通過手摸或借助簡(jiǎn)易施工工具判定施工現(xiàn)場(chǎng)的地基土土類。例如，在施工現(xiàn)場(chǎng)選取一定含水量的地基土反復(fù)揉搓，根據(jù)土條的直徑判斷地基土類別。當(dāng)土條直徑小于0.5 mm 時(shí)，可判定為黏土；當(dāng)土條直徑小于2 mm 時(shí)，可判定為粉質(zhì)黏土；當(dāng)土條直徑為2～3 mm時(shí)，可判定為粉土。若地基土不能進(jìn)行搓條，則可判定為砂土。施工人員也可將施工現(xiàn)場(chǎng)的地基土制作成干土塊并用錘子等鈍器敲擊，根據(jù)錘擊難易程度判斷地基土的類別。錘擊黏土較為簡(jiǎn)單，通常用錘子輕敲便可敲碎，而砂土錘擊后則較為松散。

2.2 地基變形模量及荷載分析

軟土地基是影響房屋地基施工建設(shè)質(zhì)量的重要因素，其自身性質(zhì)會(huì)對(duì)地基變形模量產(chǎn)生較大影響。地基變形模量在15 MPa 以內(nèi)就會(huì)因外界因素影響出現(xiàn)沉降變化，當(dāng)?shù)鼗冃文Ａ啃∮?0 MPa時(shí)，會(huì)進(jìn)一步加大地基的沉降量，因此施工開展前應(yīng)嚴(yán)格把控施工現(xiàn)場(chǎng)的地基土壤性質(zhì)。在本工程中，兩個(gè)試驗(yàn)段分別進(jìn)行地質(zhì)勘探作業(yè)，計(jì)算土樣的物理性質(zhì)，包括密實(shí)度和稠度。對(duì)上述試驗(yàn)段的土樣參數(shù)進(jìn)行計(jì)算并取平均值，若不存在實(shí)驗(yàn)土樣則需取埋深相近土層的計(jì)算參數(shù)[2]。

為確保每個(gè)試驗(yàn)區(qū)土層各壓力段壓縮模量數(shù)據(jù)計(jì)算的精準(zhǔn)性，需通過固結(jié)試驗(yàn)修正原有數(shù)據(jù)。在固結(jié)試驗(yàn)的初始?jí)毫Χ?，利用物?lián)網(wǎng)技術(shù)的傳感器收集數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)土體壓縮變形讀數(shù)與真實(shí)值之間存在較大誤差，最終導(dǎo)致壓縮模量數(shù)據(jù)較小。本工程中試驗(yàn)區(qū)斷面的土樣壓力段變形數(shù)值相對(duì)于真實(shí)值較小，而壓縮模量變化情況與壓力段變形數(shù)值呈負(fù)相關(guān)。由于上述情況會(huì)對(duì)后續(xù)地基變形模量控制環(huán)節(jié)產(chǎn)生影響，因此需要對(duì)其他試驗(yàn)土樣繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)，并取二者的平均值。通過不同壓縮層厚度確定方法獲得各試驗(yàn)斷面地基壓縮層厚度。經(jīng)過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，壓力比數(shù)值選定為0.15，最接近軟土地基壓縮層厚度的實(shí)際值。

根據(jù)本工程地質(zhì)勘查資料得出，地基土層主要為粉質(zhì)黏土并含有少量粉砂。粉質(zhì)黏土為黃褐色，呈可塑狀，切面稍有光澤，干強(qiáng)度及韌性中等，無搖振反應(yīng)；局部含礫石及砂，含量約占25%～35%，呈次棱角狀，礫石成分以石灰?guī)r為主，硅質(zhì)巖次之，深部礫石成分含量較大而粘粒成分含量較少，多呈硬塑狀，少數(shù)已呈現(xiàn)礫砂狀。利用上述計(jì)算環(huán)節(jié)得出的0.15 壓縮層厚度，設(shè)計(jì)施工現(xiàn)場(chǎng)各加固區(qū)土層復(fù)合的壓縮模量方案。方案設(shè)計(jì)期間需要綜合考慮層厚度和附加應(yīng)力的作用，承受附加應(yīng)力較大的土層會(huì)嚴(yán)重影響地基形變，需增大此類土層的權(quán)重?；诟郊討?yīng)力面積加權(quán)法確定樁間土承載力的特征值，能夠有效反映土層厚度?？傮w來講，計(jì)算加固區(qū)復(fù)合模量時(shí)需結(jié)合土層厚度及其所處位置對(duì)地基變形的影響，采用附加應(yīng)力面積加權(quán)平均法計(jì)算模量提高系數(shù)。

填筑會(huì)對(duì)地基產(chǎn)生額外的附加應(yīng)力，填筑高度與地基荷載呈正相關(guān)。亞砂土地基和次黏土地基會(huì)顯著增加地基沉降的發(fā)生概率，填土高度超過12 m 會(huì)增加沉降速率?；鶐r地基具有較高的承載力，能夠有效避免建筑沉降量的提高。填筑期間需要進(jìn)行分層作業(yè)，將滲透性較強(qiáng)的土壤放在下面；碾壓操作前，需對(duì)表面進(jìn)行灑水操作并平壓填料；填料操作前，應(yīng)確定下層填料被刨平后立即開展后續(xù)施工作業(yè)。另外，土壤表面存在松散現(xiàn)象時(shí)需重復(fù)碾壓，避免黏土與其他材料發(fā)生混合[3]。

2.3 注漿加固

本實(shí)驗(yàn)中鉆機(jī)設(shè)備主要包括小型氣動(dòng)鉆機(jī)和洛陽鏟，注漿設(shè)備為注漿泵和氣泵各1 臺(tái)，同時(shí)還包括注漿管、切割機(jī)、電焊機(jī)以及運(yùn)水車等。進(jìn)行注漿前，施工人員需要結(jié)合實(shí)際施工情況，選擇合適場(chǎng)地并安放注漿泵、水泥攪拌桶以及注漿管等，注漿管需要沿著底部往上，每隔10 cm 打1 個(gè)孔洞，并利用小型氣動(dòng)鉆機(jī)與洛陽鏟配合成孔。鉆孔時(shí)，應(yīng)保障注漿口始終處于豎直狀態(tài)，若存在誤差，則需要確保誤差控制在5 mm 以內(nèi)。施工人員要利用水泥砂漿進(jìn)行封口，封口完畢后需養(yǎng)護(hù)24 h 才能夠開展注漿操作。

靜壓注漿法期間，施工人員應(yīng)利用氣壓或者液壓將已經(jīng)攪拌好的漿液通過注漿管注入地基土中。為確保漿液能夠以擴(kuò)散的方式進(jìn)入地基土，使其良好融合，還要利用相關(guān)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行擠壓加固。高壓噴射注漿法需要施工人員利用鉆機(jī)事先在地基土層進(jìn)行鉆孔，然后將注漿管插入預(yù)定位置中，利用高壓設(shè)備對(duì)準(zhǔn)噴嘴噴射2 MPa 以上的高壓射流。此時(shí)高壓射流會(huì)破壞土體，并且粒徑較小的土顆粒也會(huì)隨著漿液翻出水面，漿液凝固之后會(huì)形成固結(jié)體[4]。注漿施工流程圖如圖1 所示。注漿期間還需關(guān)注注漿口的注漿情況，并及時(shí)記錄注漿量的變化。完成注漿后，利用木塞堵住管口并及時(shí)沖洗漿泵和漿橡膠管的漿液。注漿漿液填充率表如表1 所示。

圖1 注漿施工流程圖（來源：作者自繪）

表1 注漿漿液填充率表

2.4 靜壓樁加固

為確保能夠有效控制地基沉降現(xiàn)象，施工人員應(yīng)在房屋墻體兩側(cè)布設(shè)反力梁，形成整體受力結(jié)構(gòu)[5]。靜壓樁的樁身為160 mm×8 mm 的鋼管方樁，每根樁的長(zhǎng)度為2.5 m，上、下段樁長(zhǎng)分別為1 m和1.5 m。施工人員需選用M20地腳螺栓，并確保地腳螺栓露出反力梁頂面長(zhǎng)度大于120 mm。若樁頂壓制反力梁頂面下方100 mm 處，應(yīng)停止壓樁操作。靜壓樁施工工藝流程圖如圖2 所示。

圖2 靜壓樁施工工藝流程圖（來源：作者自繪）

首先，施工人員需要標(biāo)記壓樁位置，設(shè)計(jì)反力梁尺寸開挖基槽，鋪設(shè)100 mm厚的C15 素混凝土墊層。在基礎(chǔ)大放腳植入水平鋼筋，確保水平鋼筋能夠與澆注的反力梁連接在一起[6]。其次，需綁扎鋼筋并預(yù)留壓樁孔，澆筑C30 混凝土開展養(yǎng)護(hù)作業(yè)。當(dāng)反力梁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后需要安裝壓裝架，壓裝架的垂直度誤差不應(yīng)超過1%。壓樁期間需要確保第1 節(jié)樁準(zhǔn)確對(duì)位，將平面誤差控制在50 mm 以下，每壓入30 mm，需要停止施壓并核對(duì)垂直度偏差[7]。當(dāng)?shù)? 節(jié)樁頂與壓樁面之間的距離為10 mm 時(shí)，便可進(jìn)行接樁。再次，施工人員需要讀取裝頂百分表下沉量相關(guān)數(shù)據(jù)，當(dāng)裝備壓入設(shè)計(jì)位置時(shí)結(jié)束各項(xiàng)施工環(huán)節(jié)。最后，利用90°彎鉤的鋼筋與地腳螺栓交叉焊接，澆筑早強(qiáng)高強(qiáng)混凝土形成樁帽。

2.5 加固效果分析

根據(jù)沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果得出，靜力壓樁期間墻體沉降無變化。在后期注漿期間，山墻也沒有出現(xiàn)明顯的抬高現(xiàn)象，說明對(duì)于淺層基礎(chǔ)，利用靜力壓樁法加固能夠有效控制基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的沉降。本文采集了4 根樁的壓樁力數(shù)據(jù)，如表2 所示。根據(jù)不同深度的壓樁力大小變化可以得出壓樁力與壓樁深度成比[8]。

表2 不同深度壓樁力大小

3 結(jié)語

房屋建筑地基基礎(chǔ)工程開展期間，施工人員需要根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際狀況，從地質(zhì)條件和環(huán)境等多個(gè)角度收集數(shù)據(jù)信息并選擇對(duì)應(yīng)的注漿加固技術(shù)。通過本文分析可知，利用靜壓樁能夠進(jìn)一步提高房屋建筑地基的加固效果，保障整體工程質(zhì)量，凸顯房屋建筑地基基礎(chǔ)工程的應(yīng)用價(jià)值。