軟弱土層樁基施工技術(shù)與監(jiān)理控制要點(diǎn)

文／莊玉才 大洲設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司 山東濰坊 261021

1.軟弱土層相關(guān)闡述

1.1 含義

軟弱土層是指工程基礎(chǔ)建設(shè)中承載性差、蠕變性大、含水率大的施工土層，也被稱為軟土地基、軟基。軟弱土層自身性能差，無法承載上層建筑，因此在地基施工中必須要對軟弱土層強(qiáng)化處理。軟弱土層處理是地基施工的重要環(huán)節(jié)，部分軟弱土層厚度大，軟弱態(tài)勢明顯，增加了處理難度。

1.2 軟弱土層特點(diǎn)

顧名思義，軟弱土層最大的特點(diǎn)就是“軟”，難以保證建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。其主要特點(diǎn)表現(xiàn)為：

（1）荷載性不足。軟弱土層中含水率高、孔隙率大，增加了土層的蠕變性，軟弱土層多數(shù)為淤泥層、粘土層，土壤顆粒粘附性差，荷載性能不足。

（2）抗剪性差。由于軟弱土層缺乏抗拉性，一旦上部增加荷載會(huì)產(chǎn)生蠕變，嚴(yán)重影響軟弱土層的抗剪性，而抗剪性是衡量地基土層性能的重要指標(biāo)。軟弱土層抗剪度一般不會(huì)超過20kPa，難以滿足基礎(chǔ)施工要求[1]。

（3）土層結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。由于軟弱土層孔隙率大、含水率高，這樣導(dǎo)致土壤流動(dòng)性更大，嚴(yán)重影響土層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，施工處理中必須采用相應(yīng)的排水措施，否則無法開展后續(xù)施工工序。

1.3 軟弱土層的危害

1.3.1 不均沉降

軟弱土層厚度大、孔隙率高，如果僅憑借壓實(shí)作業(yè)難以保證整體的荷載性能，導(dǎo)致地基出現(xiàn)不均沉降情況。軟弱土層區(qū)域通常地下水位較高，地下水有流動(dòng)特性會(huì)沖擊土層，導(dǎo)致土層變形，荷載性能變差。并且一個(gè)區(qū)域的軟弱土層緊密度存在差異，出現(xiàn)沉降差，軟弱土層表面凹凸不平，無法滿足地基施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

1.3.2 基礎(chǔ)穩(wěn)定性差

由于軟弱土層內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散、可塑性強(qiáng)，導(dǎo)致軟弱土層荷載性差。由于軟弱土層孔隙率高，僅憑借碾壓強(qiáng)化法無法滿足荷載標(biāo)準(zhǔn)，還需要配合排水設(shè)施，但也要避免水回流，施工難度大。再加上軟弱土層滲透性強(qiáng)，一旦遇到雨季軟弱土層會(huì)存有大量水，難以保證基礎(chǔ)的穩(wěn)定性[2]。

1.3.3 建筑結(jié)構(gòu)損毀

軟弱土層物理性能差，無法承載上層建筑荷載。如果不做好軟弱土層處理工作，一旦出現(xiàn)不均勻沉降情況，會(huì)造成上層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)開裂、斷層，嚴(yán)重會(huì)直接造成建筑損毀。

2.軟弱土層樁基施工技術(shù)與監(jiān)理控制要點(diǎn)

結(jié)合具體施工項(xiàng)目，根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告揭露底層依次為雜填土、淤泥質(zhì)土、淤泥、粉砂、風(fēng)化巖，其中雜填土層厚度為0.6～2.5m，淤泥質(zhì)土、淤泥層厚度為30～45m，建筑工程的基底設(shè)計(jì)標(biāo)高位于淤泥層內(nèi)，由于淤泥的地基承載力特征值較低，不足100KPa,不能滿足建筑物的基底承載力要求，故設(shè)計(jì)采用了樁基礎(chǔ)方案。

在樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案中，采用端承摩擦型樁，可采用預(yù)制樁或砼灌注樁施工方案。

2.1 預(yù)制樁施工

預(yù)制樁是采用提前制作的樁體，在施工現(xiàn)場將預(yù)制樁打入到軟弱土層當(dāng)中，從而起到加固地基作用的施工技術(shù)。常見的預(yù)制樁施工技術(shù)有：

2.1.1 錘擊法

預(yù)制樁是在施工前按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)制作的樁體，在施工前應(yīng)根據(jù)軟弱土層勘察情況以及地基施工標(biāo)準(zhǔn)要求，提前準(zhǔn)備好打樁設(shè)備，包括打樁錘、打樁機(jī)等，做好打樁設(shè)備質(zhì)量檢測工作，確保打樁設(shè)備性能滿足樁體施工要求。錘擊法是將樁體錘入到軟弱土層當(dāng)中，提前布置好軸線確定樁線位置，施工時(shí)應(yīng)再次確認(rèn)樁線定位是否準(zhǔn)確，要求誤差在合理范圍內(nèi)。在使用打樁錘時(shí)，應(yīng)確保錘中心對準(zhǔn)樁體頂部中心，連續(xù)錘擊樁體，樁錘距離樁體頂部距離控制在0.6-0.8m 之間[3]。如果樁體的1/3 已經(jīng)打入到土層中且沒有偏移情況，則可以適當(dāng)提升錘擊高度（0.8-1.0m），提高打樁效率。監(jiān)理人員要實(shí)時(shí)記錄打樁整個(gè)過程情況，包括每節(jié)樁長、樁的總長度、樁的焊接、每節(jié)樁的錘擊數(shù)、總的錘擊數(shù)、最后3 振的貫入度、樁基的施工順序等內(nèi)容，必要時(shí)設(shè)置減壓孔，為后續(xù)樁體質(zhì)量驗(yàn)收提供信息基礎(chǔ)。

2.1.2 靜壓法

靜壓法是指利用液壓機(jī)將樁體壓入到軟弱土層當(dāng)中，從而起到加固軟弱土層作用。靜壓法與錘擊法不同，錘擊法是通過沖擊力將樁體打入到軟弱土層中，而靜壓法是通過給樁體施加壓力將其壓入到軟弱土層當(dāng)中，因此在樁體預(yù)制中，將破土端制作成圓錐狀，從而提高壓入效率。樁體壓入速度不宜過快，否則土層會(huì)受到樁體作用力影響出現(xiàn)超孔隙水壓情況，降低土層穩(wěn)定性，因此應(yīng)緩慢、連續(xù)的將樁體壓入，壓入速度為2m/min。如果壓入時(shí)中間中斷施工，周圍土壤會(huì)緩慢固結(jié)、強(qiáng)度增大，再次壓入時(shí)阻力增加，所以盡可能不中斷壓入過程。靜壓法的連續(xù)壓入對樁體垂直度要求高，否則容易斜樁。壓入前用調(diào)壓機(jī)控制樁體對準(zhǔn)樁位，并保持垂直，之后再緩慢壓入，樁基進(jìn)入軟弱土層1m 深度后調(diào)整垂直度，要求垂直偏差在90°±0.5°范圍內(nèi)[4]。在整個(gè)壓樁過程中，監(jiān)理人員應(yīng)時(shí)刻觀察并記錄樁體垂直度，一旦發(fā)現(xiàn)樁體有偏移趨勢，應(yīng)立刻叫停施工并調(diào)整垂直度。同時(shí)也應(yīng)對每節(jié)樁長、樁的總長度、樁的焊接、樁的停壓、復(fù)壓等內(nèi)容做好記錄。

2.1.3 接樁

考慮到預(yù)制樁生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)囊?，因此預(yù)制樁長度不會(huì)很大，所以預(yù)制樁施工技術(shù)（錘擊法、靜壓法）都需要進(jìn)行接樁處理。大部分預(yù)制樁兩端都是金屬樁，所以采用焊接法接樁更能提高施工效率。焊接前應(yīng)將焊接搭接部位清理干凈，包括除銹、除塵，之后采用電弧焊焊接樁體。一般地下樁基頂部與地面保持0.7m 距離開始焊接，焊接時(shí)應(yīng)對稱、充分、連續(xù)、分層，監(jiān)理人員全程監(jiān)管焊接過程，保證接樁時(shí)設(shè)置導(dǎo)向箍，保證上下樁節(jié)找平垂直，上下節(jié)間用鐵片全部填實(shí)焊牢，帶上下節(jié)固定好后，拆除導(dǎo)向箍，使每個(gè)部位都要有2 道以上焊接層。

2.1.4 送樁

由于地層土質(zhì)的差異和地表標(biāo)高的不同，每根樁的實(shí)際樁長不一致，可能有個(gè)別樁基需要送樁，送樁深度不易大于2 米，使用專用的專制鋼制送樁器，當(dāng)樁頂接近地面時(shí)需要送樁，應(yīng)測出樁的垂直度，并檢查樁頂質(zhì)量，合格后使送樁器的中心線與樁身吻合一致才能送樁。監(jiān)理人員全程監(jiān)管送樁過程，重點(diǎn)檢查樁的垂直度、樁頂質(zhì)量、送樁長度等內(nèi)容。

2.2 灌注樁施工

灌注樁施工與預(yù)制樁施工不同，預(yù)制樁是提前制作好樁體并運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場打入，而灌注樁施工是在施工現(xiàn)場制作混凝土樁，通過打孔、注漿的形式直接在軟弱土層中形成樁體。

2.2.1 旋挖鉆孔

在施工前，應(yīng)在施工現(xiàn)場定位軸線和樁位，并設(shè)置控制網(wǎng)，通過測量放線控制樁位間距，確認(rèn)符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后即可施工。鉆孔可以選擇履帶式旋挖機(jī)（履帶驅(qū)動(dòng)可以在軟弱土層更好行走），根據(jù)樁位調(diào)整旋挖機(jī)位置，并將旋挖機(jī)固定，將鉆頭對準(zhǔn)樁位點(diǎn)，誤差控制在10mm 以內(nèi)。設(shè)備就位后，必要時(shí)埋設(shè)護(hù)筒，用于加固樁體、提高樁體精度、保護(hù)孔洞不坍塌、隔離土層水分。護(hù)筒直徑和高度分別為1m、2m，提前使用鉆進(jìn)設(shè)備在筒壁上鉆兩個(gè)溢漿孔。護(hù)筒埋設(shè)中，在樁基定位中心點(diǎn)為準(zhǔn)挖一個(gè)直徑、深度為1.1m、1.7m 的圓坑，在坑中溢漿孔朝上擺放護(hù)筒，護(hù)筒擺中心位置與樁體定位中心位置重疊為最佳，誤差不得超過50mm[5]。在護(hù)筒四周回填粘土，并夯實(shí)回填土，護(hù)筒高出地面15m。為了實(shí)時(shí)調(diào)整護(hù)筒和樁體位置，需要在護(hù)筒四周設(shè)置4 個(gè)控制樁，以樁體中心為基準(zhǔn)拉好十字線，這樣在鉆孔時(shí)可以實(shí)時(shí)檢測鉆入垂直度和孔斜率。制作鉆孔砂漿，將粘土、水泥、水充分混合后完成鉆孔砂漿制備，保證砂漿攪拌均勻，根據(jù)軟弱土層勘察情況確定砂漿配比，確保砂漿可以粘附在孔壁上，降低孔壁坍塌概率。提前設(shè)置好砂漿池，由于砂漿與軟弱土層土壤密度不同，土渣會(huì)沉降到砂漿池底部，減少存漿空間，所以要將土渣清理干凈。

完成以上工作后即可鉆孔，監(jiān)理應(yīng)檢查旋挖機(jī)底座是否穩(wěn)固、鉆壁是否穩(wěn)定，不得出現(xiàn)底座沉降、鉆壁不平衡情況，需要確保滑輪槽、鉆桿卡孔、護(hù)筒中心三者在相同垂線上，否則容易出現(xiàn)斜孔現(xiàn)象。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙確定鉆孔深度、樁體頂部標(biāo)高、鉆頭規(guī)格，提前做好鉆頭檢查工作，不能有損壞和金屬疲勞，如果鉆頭磨損度較大則應(yīng)更換新的鉆頭。應(yīng)根據(jù)軟弱土層勘察報(bào)告以及標(biāo)準(zhǔn)孔深嚴(yán)控鉆孔速度。鉆進(jìn)過程中如果發(fā)現(xiàn)鉆孔有收縮情況應(yīng)重復(fù)鉆進(jìn)，直到孔洞直徑符合樁體要求為止。如果軟弱土層中含有砂層，為了保證孔洞穩(wěn)定性應(yīng)減緩鉆孔速度，同時(shí)鉆孔砂漿配比粘稠度也要增加，可以減少水比例或加入添加劑。鉆進(jìn)深度達(dá)到要求后停止繼續(xù)下鉆并持續(xù)保持空鉆1-2min，保證循環(huán)換漿空間達(dá)標(biāo)。循環(huán)換漿時(shí)緩慢向砂漿池中加入清水，降低砂漿配比系數(shù)，完成清孔工作后應(yīng)將砂漿配比系數(shù)控制在1.06 左右[6]。

2.2.2 制作鋼筋籠和砼

鋼筋籠運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場后，監(jiān)理人員和技術(shù)人員立即根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙展開質(zhì)檢工作，提前制作好“幾”形鋼筋，將其焊接在鋼筋籠外勁上，用以保證砼的保護(hù)層厚度，鋼筋籠縱向連接采用納米電焊弧，確保焊接強(qiáng)度[7]。根據(jù)鉆孔標(biāo)高確定吊筋長度，確保鋼筋籠下放深度符合標(biāo)準(zhǔn)，誤差不能超過10cm。吊裝前在鋼筋籠中心位置安裝固定木桿，用于判定鋼筋籠下放標(biāo)高是否滿足標(biāo)準(zhǔn)，對準(zhǔn)樁體孔洞下放鋼筋籠，入孔后及時(shí)設(shè)置吊筋，使用鋼管穿過吊筋固定在井口處。下放鋼筋籠的速度不宜過快，否則容易精度不準(zhǔn)或傾斜、旋轉(zhuǎn)，也不得重壓鋼筋籠，容易出現(xiàn)變形情況或滑坡孔壁問題，也會(huì)導(dǎo)致孔底堆積殘?jiān)ｍ庞缮唐氛咎峁?/p>

2.2.3 下導(dǎo)管

導(dǎo)管入場時(shí)，監(jiān)理人員配合檢查導(dǎo)管質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)，不得出現(xiàn)彎管、管裂、變形等情況，清除導(dǎo)管絲扣上的雜質(zhì)，密封圈應(yīng)完好無損，在絲扣上均勻涂抹一層潤滑油。導(dǎo)管連接時(shí)應(yīng)確保方向準(zhǔn)確，連接處足夠緊實(shí)，確認(rèn)無誤后與孔底保持0.5m 距離下管。提前做好清孔砂漿，下管工作完成后，向?qū)Ч苤醒h(huán)注漿清孔，直到返漿中無雜質(zhì)為止。

2.2.4 混凝土澆筑

使用法蘭將導(dǎo)管連接成施工要求的長度，通過導(dǎo)管將混凝土注入到孔洞當(dāng)中。將導(dǎo)管與注漿機(jī)連接，將導(dǎo)管插入到孔洞中，導(dǎo)管出漿口應(yīng)與孔底保持一定的距離，施工隔水塞閉水。注漿前監(jiān)理人員應(yīng)再次確定孔底情況，如果孔底有殘?jiān)枰俅巫⑷肭蹇咨皾{清理孔洞。導(dǎo)管埋深應(yīng)在2-8m 之間，過深、過淺容易導(dǎo)致導(dǎo)管堵塞、鋼筋籠掛斷等問題。樁孔沒有問題后即可注入混凝土，為了避免混凝土直接沖擊孔洞底部，可以向孔底扔一些石子，并及時(shí)拔塞注漿。連續(xù)向孔洞注漿中途不得停止注漿，并且一邊注漿一邊緩慢提管，避免孔內(nèi)混凝土初凝造成樁體斷裂，確保管口一直處在混凝土砂漿面以下，否則會(huì)出現(xiàn)泛漿情況。時(shí)刻觀察關(guān)注混凝土層高度情況，達(dá)到注漿標(biāo)高后返漿后及時(shí)拔除注漿管，并及時(shí)將注漿管連接法蘭拆除，統(tǒng)一清洗，避免管壁砂漿凝固。注漿提管時(shí)應(yīng)觀察鋼筋籠情況，如果鋼筋籠上浮或左右傾斜，此時(shí)可能導(dǎo)管掛到鋼筋籠上，應(yīng)停止提升導(dǎo)管并下放晃動(dòng)使二者脫離。灌注時(shí)，混凝土標(biāo)高達(dá)到6m 后可停止提管，直到注漿達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)高度為止[8]。

混凝土灌注前期如果出現(xiàn)導(dǎo)管進(jìn)水問題，是因?yàn)榛炷链鎯?chǔ)量不足或?qū)Ч艹鰸{口與孔底距離過大造成的結(jié)果。一旦發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管中有水應(yīng)立即停止注漿提起導(dǎo)管，并用抽水泵將孔底砂漿吸出，重新清洗孔洞。重新下放鋼筋籠、導(dǎo)管，并保證混凝土制備量充足，吸取之前的經(jīng)驗(yàn)，盡量不出現(xiàn)細(xì)節(jié)問題一次成樁。因混凝土配比出現(xiàn)問題，導(dǎo)致混凝土注漿面未達(dá)到標(biāo)高就開始初凝，應(yīng)及時(shí)提出注漿管，用抽水泵將底部砂漿吸取干凈。初凝會(huì)在孔底部形成底塞影響后續(xù)注漿，可以先將導(dǎo)管插入到距離孔底0.5m 距離注漿，確保不會(huì)對孔底造成沖擊后立刻將注漿管上提0.5m加大沖擊力來沖開底塞。

3.加強(qiáng)軟弱土層樁基施工質(zhì)量的措施

3.1 做好前期準(zhǔn)備工作

無論采用哪種樁基施工方案，都需要充分做好前期準(zhǔn)備工作，需要從以下幾點(diǎn)出發(fā)：

（1）提前做好軟弱土層實(shí)際情況勘察工作，包括地基施工現(xiàn)場的土層情況、水文情況等。提前準(zhǔn)備好樁基施工所需材料和施工設(shè)備，做好材料和設(shè)備的質(zhì)量檢查工作。監(jiān)理技術(shù)人員應(yīng)提前做好技術(shù)交底工作，加強(qiáng)對施工方案的研究，確保后續(xù)樁基施工工作順利開展。

（2）如果是預(yù)制樁施工，則要提前與生產(chǎn)商做好溝通，提出預(yù)制樁制作標(biāo)準(zhǔn)和要求，結(jié)合軟弱土層施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和安全防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)確定最終的施工方案。在預(yù)制樁施工方案和灌注樁施工方案選擇中，如果軟弱土層可以承載重型設(shè)備，優(yōu)先選擇預(yù)制樁施工方案，可以提升施工效率。如果軟弱土層性能較差，土層蠕變性強(qiáng)，則優(yōu)先選擇灌注樁施工方案。在施工材料和設(shè)備進(jìn)場前，做好施工現(xiàn)場的清理工作，保持施工現(xiàn)場整潔。

（3）提前做好樁體測量放線工作，結(jié)合設(shè)計(jì)方案精準(zhǔn)定位樁基點(diǎn)位，計(jì)算樁基點(diǎn)位偏差，不得超過規(guī)范要求偏差范圍，否則重新劃線。

（4）為了保證地基整體穩(wěn)定性和樁基穩(wěn)固性，樁基施工前應(yīng)做好軟弱土層預(yù)處理工作，設(shè)置好排水設(shè)施并將軟弱土層壓實(shí)，排除多余的水分，初步提升軟弱土層物理性能，確保設(shè)備順利進(jìn)場，并設(shè)置施工材料存管位置，統(tǒng)一堆放材料。

（5）根據(jù)設(shè)計(jì)方案標(biāo)注樁基軸線位置，避免在打樁過程中導(dǎo)致樁基點(diǎn)移動(dòng)而無法確認(rèn)正確位置。

（6）施工前布置好水電設(shè)施，確保水電設(shè)施線路長度滿足不同施工區(qū)域用電用水，根據(jù)樁基點(diǎn)位劃定施工設(shè)備點(diǎn)位，并做好試樁工作，試樁數(shù)量應(yīng)不少于3 根，判斷施工方案是否滿足地基強(qiáng)化要求。

3.2 加強(qiáng)人員培訓(xùn)

樁基施工主體是人，為了保障樁基施工質(zhì)量，加強(qiáng)人為因素管理十分重要。很多樁基施工事故都與人員操作失誤、作業(yè)不認(rèn)真有關(guān)，因此應(yīng)加強(qiáng)人員培訓(xùn)工作，提高施工人員專業(yè)能力和風(fēng)險(xiǎn)意識。首先，建筑單位應(yīng)面向社會(huì)招聘技術(shù)人才和管理人才，提高整個(gè)建設(shè)隊(duì)伍的綜合水平，給予與能力相匹配的福利待遇，確?？梢粤糇∪瞬?；其次，對現(xiàn)有的工作人員展開培訓(xùn)，結(jié)合工程建設(shè)項(xiàng)目的要求、特性，針對性開展培訓(xùn)工作，包括技術(shù)培訓(xùn)、安全培訓(xùn)等，特別是新工藝、新設(shè)備，要求施工人員必須熟練掌握工藝要點(diǎn)和操作方法；最后，針對培訓(xùn)工作配套相應(yīng)的考核制度和競崗制度，培訓(xùn)完成后進(jìn)行考核，考核合格才可以上崗，并根據(jù)考核表現(xiàn)定期提供晉升崗位，提高工作人員積極性，這樣才能夠提高建設(shè)隊(duì)伍的整體能力，保障工程施工質(zhì)量。

3.3 建立完善的質(zhì)量控制體系

由于軟弱土層樁基施工難度大，為了保障施工質(zhì)量，建立健全質(zhì)量控制體系尤為重要。組織能力強(qiáng)的人員組成質(zhì)量控制小組，項(xiàng)目經(jīng)理作為總負(fù)責(zé)人，組長作為每個(gè)施工環(huán)節(jié)的管理人，配合監(jiān)理人員開展質(zhì)量檢查工作，施工現(xiàn)場設(shè)置質(zhì)量檢測員、技術(shù)指導(dǎo)員，加強(qiáng)施工現(xiàn)場管理。施工前，應(yīng)根據(jù)軟弱土層樁基施工要求提出質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)，落實(shí)各個(gè)管理崗位責(zé)任，確保施工工作順利展開。在質(zhì)量檢查中，監(jiān)理工程師定期召開小組會(huì)議，總結(jié)樁基施工情況和總結(jié)問題，積極采用新型質(zhì)量管理方案，如全過程管理、精細(xì)化管理等，嚴(yán)抓質(zhì)量問題，配合相應(yīng)的獎(jiǎng)罰制度，如果發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題及時(shí)落實(shí)責(zé)任，并限期整改。

結(jié)語：

綜上所述，地基是建筑工程的承載基礎(chǔ)，保證地基施工質(zhì)量尤為重要。針對軟弱土層地基，應(yīng)合理選擇樁基施工方案，充分做好施工前期準(zhǔn)備工作，充分掌握樁基施工技術(shù)要點(diǎn)，加強(qiáng)施工現(xiàn)場質(zhì)量管理，制定完善的質(zhì)量管控體系，提前進(jìn)行施工人員專業(yè)培訓(xùn)工作。同時(shí)，管理人員與監(jiān)理人員積極配合，共同開展樁基施工質(zhì)量管控，這樣才能夠保障軟土地基樁基順利完工。