引言
桩基础具有高稳定性、高强度、低沉降量、高抗震性等优势,常用于土木工程建筑中。在建设施工中合理使用桩基础,不仅能使建筑物的竖向荷载得到均匀分布,而且促使建筑物在使用的过程中更好地抵御自然灾害,使建筑物的承载力得到显著增强,在面对外力作用的时候能够有效抵挡其造成的影响,减少建筑物产生变形的几率,让其能够在更加稳定的状态下发挥其应有的功能。因此,桩基础技术在现代建筑施工中得到了广泛的应用,尤其是在软弱土层、深基础中,桩基础的优势更加明显。因此,建筑施工单位和有关技术人员应该在日常工作实践中,多多总结、提升,为桩基础的更好应用提供经验及技术指导,促进我国建筑业技术的突破和发展。
1桩基础施工技术概述
1.1桩基础技术简介
桩基础是由桩以及连接到顶端的承台共同组成的,是应用非常普遍的建筑基础形式。根据桩端的支撑位置的不同而存在显著差异,包括高承台桩基、低承台桩基这两大基本结构形式。其中的高承台桩基是指桩基露在地面以上的部分,承台底端处于地面以上。而低承台桩基则是桩基被全部埋在土中,承台底端距离地面是有一定距离的。根据施工方法的差异性,又可将其区分为灌注桩以及预制桩这两大重要组成部分,灌注桩是指通过机械造孔的方式完成,而后在孔洞内部设置钢筋笼,在钢筋笼当中浇灌充足的混凝土后最终完成对桩基的打造,此项工作通常是直接在施工现场完成的。而预制桩则可以通过多种方法综合实现,如通过锤击或者静压的方式等,将预制桩基础直接敲打到地面当中。
1.2桩基础施工的特征
相较于其它基础类型,桩基础中的竖向单桩的刚度大、群桩承载能力强,可以切实有效地承担来自高层建筑物的建筑荷载,并且不会使地基本身出现过于显著的不均匀沉降,可以切实有效地促进建筑物的稳定性的增长;单桩侧向刚度大,能够切实有效地避免各种各样的外界因素所引发的问题,尤其是能够解决因为自然因素而引发的压应力过高的问题,切实有效地保障建筑物的安全系数。如果出现地震或者其他形式的自然灾害,土层很有可能出现沉降等情况,但是桩基在土层当中是具备相当显著的承载能力和抗压能力的,可以极大程度地促进建筑物的稳定性的增长,解决有可能出现的沉降和倾斜的问题。
2现阶段土木工程中主要几种桩基础施工技术
2.1人工挖孔桩
人工挖孔桩技术主要依靠人力完成,具有施工方便、质量好,工程周期短,所需要的设备简单,并且施工流程相对简单,对周边的生态环境影响小,工程质量可靠等优点, 因此在较低楼层和承受较小荷载的建筑工程中得到了很多建筑设计单位、 施工单位的青睐。 在实际施工过程中, 根据水文地质环境不同、 工程需要不同, 人工挖孔桩的桩直径的设置不同。对于承载力要求相对较小并且占地面积小的人工挖孔桩的桩直径通常设置为1200 mm 以上, 其深度一般宜在20 m以内, 但此方法不能用于地下水位线过高的土壤层以及水分量较大的疏松土壤层。 在施工之前, 需要先清理地面的软土层和无用的碎屑, 以平整地面。在测量定位技术不够先进的时期, 主要使用交叉法来确定孔桩的坐标, 把龙门桩固定在桩外的恰当位置是其定位关键,现在随着测量设备的发展, 基本已不采用此定位方法。 准备工作完成后, 根据桩直径设置开挖线, 在孔口位置预埋高出地面不小于 300 mm 的混凝土护圈以稳定孔口并起到截水作用, 同时还应在孔工口周边设置临时排水沟, 将地表水快速排走。目前人挖孔桩一般采用现浇混凝土护壁或预制护筒进行支护, 根据桩径不同选择不同强度等级的护壁混凝土,护壁混凝土强度在桩径小于或等于1. 5 m 时应不小于C25、 在桩径大于 1. 5 m 时应不小于 C30。 挖孔作业时必须挖一节支护一节, 护壁一般为 0. 5 ~ 1. 0 m 的节段, 严禁只挖不护或者不及时支护的冒险作业。 在挖孔过程中, 应经常检查桩孔直径、 平面位置和垂直度, 偏差超过规定范围应及时纠偏, 挖孔达到设计高程后, 应将空地的松渣、 杂物和沉淀泥土等清除, 经确认满足设计要求后方可吊装钢筋笼并浇筑混凝土。
2.2灌注桩
现代建筑工程中桩基施工的常用方法之一是钻孔灌注桩施工技术, 钻孔灌注桩施工是指在工程现场通过钻孔机械在地基中形成桩孔, 然后在孔内放置钢筋笼、 灌注水下混凝土而形成基础的一种施工工艺。钻孔灌注桩施工的主要工序有: 护筒埋设、 泥浆制备、 钻孔、成孔检查与清孔、钢筋笼制作与安放、2 次清孔及灌注水下混凝土等。在施工准备阶段, 需要安装钢护筒来固定桩孔的位置,这样可以有效地保护孔口, 保持孔内泥浆水头, 并且进行钻头导向及冷却润滑, 所以有必要保证钢护筒的准确放置。护筒埋设定位时, 护筒中心与桩中心的平面位置偏差应在50 mm 以内, 护筒在竖直方向的倾斜度偏差应不超过1%。在钻孔过程中, 应始终保持孔内灌注的泥浆水头, 确保泥浆能够在孔内形成护壁, 护壁泥浆的性能指标应根据工程地质条件及成孔等确定。 钻孔灌注桩钻孔中应当对孔位、 孔径、 孔形和倾斜度随时进行检验, 并预防塌孔, 成孔后应当及时清孔。 在钢筋笼安装时应采取有效的定位措施, 减少钢筋骨架中心与桩中心的偏位, 使钢筋骨架的混凝土保护层满足要求, 筋笼安装中会对孔壁产生扰动, 因此安装完成后, 要 2 次清孔。在灌注水下混凝土时, 首批灌注混凝土数量要确保能满足将导管埋置 1. 0 m 以上, 首批混凝土灌注后应连续灌注, 边浇筑边拔管, 但要确保管口不得拔出混凝土, 浇筑过程也不得中断, 混凝土浇注至桩顶部位时应当进行超灌, 超灌高度一般为 0. 5 m以上, 后续施工时再对超灌部分予以凿除, 以确保桩头混凝土质量。
2.3静力压桩
静压力桩基础施工阶段会依靠专用设备,借助桩架和设备自身的重量,将预制桩压入土层中。静压力桩基础施工技术工序并不繁杂,施工人员可以快速掌握工作程序,同时施工中的冲击力与噪声较小,不会打扰施工场地周边民众,因此, 可以将其应用在城市施工项目中。静压力桩基础施工也存在一定的技术短板,在技术应用中会破坏作业土层,打桩环节需要连续作业,一旦中途停顿,将无法完成施工任务。
2.4振动桩
振动桩施工技术是基础施工技术常见的一种,它主要是采用相应的机械设备将桩基振动到土层当中,并且还能够对桩基做到加固处理的效果,从而更好地保证桩基的稳定性。在建筑工程施工过程时采用振动打桩技术,施工人员需要借助外力的作用将桩基沉入到土层中,这样不会对土层造成较大的压力,做到了简化建筑工程施工的流程,对建筑工程施工投入的成本也比较低,有效地提升了建筑行业的经济效益。除此之外,在建筑工程施工过程中,使用振动机械设备时必须要对准设计点,并且保证振动的方向和深入具有准确性,将施工的误差控制在预期范围中,这样既能够减少许多不必要的施工问题发生,还可以提高建筑工程施工的质量和效率。
3桩基础施工中存在的一些技术问题
3.1基础缺陷
结合现阶段建筑工程土建施工中桩基础施工技术的应用现状来看,桩基存在缺陷是较为常见的问题之一,尤其是桩基顶部的缺陷更为明显。而出现这一问题的原因,很大程度是由于在混凝土浇筑的过程中,施工人员没有考虑到沉淀的作用,导致实际厚度与设计的厚度存在一定的差异,进而导致桩基顶部存在一些缺陷,会对于工程质量造成一定程度的影响。在完成浇筑后,需要拆除护筒,这时需要保证力度的合理性,如果力度存在问题,就有可能引发混凝土不均匀的问题。另外,针对地质中存在的问题没有及时发现并采取有效的措施解决,可能会引起坍塌问题,也会影响到工程的整体质量。
3.2桩承载力不足
承载力不够强的问题主要是针对单桩而言,而出现这一问题的原因在于,工的实际情况与原本的设计方案不相符,也就达不到应有的效果。桩基础进入地面 深度不够,就无法达到稳定度的要求,灌入量超出标准要求,会导致基出现倾斜或者断裂的问题,这些问题的存在,导致建筑工程的承载力大大降低,数据给出的情况与实际状况是存在差异的,并且误差比较大,而一旦出现问题,会对于施工进度和施工质量造成极大的影响。
3.3桩位不准确
在桩基础施工技术应用的过程中,需要把基桩设置在相应的位置,这样桩基施工技术才能够在最大程度上发挥出自身的作用,避免建筑工程承受过大的压力,提升建筑工程整体的承载能力。而在实际的施工过程中,受到施工人员专业技能水平的影响,可能会导致测量数据的误差,或者放线位置不够准确,很难满足现代建筑工程土建施工的质量要求。在施工的过程中,没有严格按照标准和规范进行操作,细节问题没有落实到位,也可能会导致基桩的位置不够准确,进而影响到桩基础施工技术的应用效果。
3.4断桩问题
受到原材料质量、运输等一系列因素的影响,再加上可能在过程中存在一些操作不当的情况,可能会导致基桩的质量无法满足要求,容易出现各种问题,尤其是一旦出现倾斜,就有可能在外力的作用下发生变形或者断裂。在对于基桩进行锤击时,力度把握不好,次数不合理,也会影响到材料的性能,导致基桩的内部结构受到损坏,难以保持良好的紧密度。另外,施工人员在沉桩的过程中,没有对于地质情况有充分的了解,强行操作,也会由于遇到一些意外状况,导致基桩断裂。
4桩基础施工问题的改进措施
4.1 做好施工准备工作
为了确保桩基础施工质量, 必须开展实地勘测。 考虑的因素包括: 地形地貌条件、水文信息、地质信息、气象条件等情况, 施工现场周边的环境、建筑物类型、 建筑物结构、 地下管道、 通信设施等人文信息。 现场踏勘的工作人员每天都要做好记录工作, 可以通过现场拍摄照片、录制视频以及文字记录的方式, 最终将踏勘所得的所有资料进行汇总分析形成踏勘报告。这些资料将为施工机械设备选型、 确定成桩工艺等提供可靠依据。正确的施工顺序不但可以提升工作效率、 提高工程质量, 还可以降低失误率、 保证工作顺利完成。 在对桩基础进行施工之前要统筹安排, 一般来说, 桩基施工宜由一端向另一端进行, 基础范围较大时, 为避免产生群桩效应, 应当由中间向两端或中间向四周的顺序进行。 以灌注桩为例: 首先使用经纬仪测量放线, 施工人员根据施工项目的实际情况, 对照施工图纸进行测量, 使桩机及孔口定位更加准确。 其次制作护壁泥浆, 技术设计书和行业标准均对泥浆调配水土和纯碱的用量有严格的要求, 在混合泥浆制作中, 必须严格按照标准制作。 同时在这个过程中, 必须通过专业的测量仪器对泥浆的混合程度进行检测, 以保证桩基础施工时不会因为泥浆含砂率过高而间断。
4.2 加强过程监测
随着土建工程的发展,桩基础技术应用得到进一步的推广,桩基础技术的要求越来越高,对桩基础的施工技术越来越严格。只有加强桩基础的施工管理,进行过程控制,建立动态分析,定期进行比较。当出现偏差时,应采取措施纠偏,以保证桩基础达到设计要求。在施工过程中。了解桩基础操作工艺,熟悉桩基础施工质量通病,掌握质量通病防治措施,严格按照规范要求执行,通过加强施工管理,保证桩基础的施工。
4.3质量控制
在建筑工程中,质量就是生命,为保证桩基础质量需要从原材料、施工工艺、现场情况等全方位进行管理。在施工过程中桩基础所有的原材料或成品要有合格证和现场取样检测报告,保证材料的安全可靠。针对现场实际情况采取合理的施工工艺、进行技术交底、严格按施工方案和技术交底进行实施。对现场经常出现的质量问题,要结合工程自身的特点,制定正确的防治手段,运用合理的解决措施、防止质量下降现象产生,确保施工质量,使桩基础的各项指标均满足要求。
4.4安全技术培训
建筑工程土建施工中桩基础技术的应用,不仅需要技术人员有较多水平还需要有较强的管理水平,因此加强技术人员的培训学习显得尤为重要,只有加强技术人员之间的学习交流,才能推动桩基础技术应用的普及,使桩基础技术更加广泛有领域更好运用,以弥补桩基础技术应用不足,促进桩基础技术的发展。
结语
随着我国经济社会的进一步发展,更加多样、丰富的建筑结构、建筑形式将出现在大众视野,如何利用桩基础更好的为多样复杂的建筑物提供基础支撑,是土木工程施工技术人员在今后的工作中应当继续探索和解决的课题。
参考文献
[1] 孙霆芳. 建筑工程土建施工中桩基础技术的应用探究[J]. 建筑·建材·装饰,2022(5):184-186.
[2] 刘成中. 解析高层建筑地基基础和桩基础土建施工技术要点[J]. 建筑与装饰,2022(2):154-156
[3] 李庆林. 建筑工程土建施工中桩基础技术的应用分析[J]. 中国建筑金属结构,2022(3):70-71.
[4] 魏荣浩. 民用建筑地基基础和桩基础土建施工技术及管理研究[J]. 河南建材,2021(5):56-57.