試論軟弱土地區(qū)管樁基礎(chǔ)的基坑挖土施工技術(shù)

文/鄭飛 蘇州立誠建筑設(shè)計(jì)院有限公司 江蘇蘇州 215000

試論軟弱土地區(qū)管樁基礎(chǔ)的基坑挖土施工技術(shù)

文/鄭飛 蘇州立誠建筑設(shè)計(jì)院有限公司 江蘇蘇州 215000

本文結(jié)合筆者多年的勘察設(shè)計(jì)及現(xiàn)場施工問題處理經(jīng)驗(yàn)，就軟弱土地區(qū)的管樁基礎(chǔ)基坑挖土施工技術(shù)進(jìn)行分析，文章講述了在這種地基之上設(shè)置的預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，它具有強(qiáng)度高，而且適應(yīng)能力好，較高的穿透性等等的一些優(yōu)勢特征，但該種樁型抗剪能力差，挖土不當(dāng)容易造成樁身斷裂或者傾斜，提出了相應(yīng)基坑挖土控制方法及采取的技術(shù)措施。

軟弱土；預(yù)應(yīng)力混凝土管樁；土釘

1、引言

在東南沿海地帶工程地基大部分都是軟弱地基，在開挖基坑時(shí)常常是淤泥質(zhì)粘土或者是淤泥，因?yàn)榭辜魪?qiáng)度低，孔隙比大，含水量高，所以工程在開挖地基時(shí)達(dá)到一定深度后需要做圍護(hù)結(jié)構(gòu)。另外，軟弱地基的開挖必須遵循合理科學(xué)的施工方法，這樣能有效防止安全事故的發(fā)生，促進(jìn)工程質(zhì)量的提高，甚至基坑內(nèi)的工程樁會斷裂傾斜，或者是圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫最后導(dǎo)致地基的塌陷，最后釀成巨大的事故。本文主要討論了軟弱地基的施工技術(shù)和遵循的原則。

2、施工工藝特點(diǎn)

軟弱地基因?yàn)橛兄^大的壓縮性和空隙很大，所以抗剪性很小，如果遇到橫向的水平的力的情況下，地基會很容易發(fā)生變形。當(dāng)?shù)鼗艿綌D壓時(shí)，會出現(xiàn)很大的壓力，并且在很短的時(shí)間之內(nèi)無法擴(kuò)散。軟弱地基固結(jié)系數(shù)較小，時(shí)間長，所在受到干擾時(shí)，復(fù)原時(shí)間長，而且無法恢復(fù)到原來的樣子。擠土樁型是預(yù)應(yīng)力管樁主要的使用類型，并且施工速度快，所以在施工區(qū)域很容易發(fā)生擠土現(xiàn)象。管樁具有很大的抗壓性，但是抗彎性很小，不同質(zhì)地的土層，都會受到水平力，所以很容易出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。因此，軟弱地基的特性會影響項(xiàng)目的實(shí)施。在開挖地基時(shí)，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，嚴(yán)格控制應(yīng)力的釋放過程以及土體的位移變化能有效防止地基應(yīng)力釋放過快，土體荷載太大的情況發(fā)生。

3、土方的施工過程

3.1 施工步驟

不同的工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)不一樣，所以不同的工程建設(shè)開挖步驟也很不一樣。大部分建設(shè)項(xiàng)目的施工是按照以下步驟進(jìn)行的：平整和加固場地—嚴(yán)格管樁施工—針對不同土層實(shí)施開挖和施工—準(zhǔn)備施工原材料。

3.2 有效會劃挖土工作

（1）根據(jù)相關(guān)資料得出，一般在軟弱地基的施工地區(qū)管樁基礎(chǔ)的置換率是4%上下，施工之前需要了解工程的現(xiàn)狀，結(jié)合具體實(shí)際情況進(jìn)行規(guī)劃布局，進(jìn)而確定實(shí)施方案。

（2）地基的開挖，是按照一定的層次進(jìn)行的。在基坑內(nèi)挖土?xí)r要分級進(jìn)行，同時(shí)留設(shè)臺階，臺階的寬度和高度之比在3:1以上。

（3）基坑內(nèi)設(shè)置坡道時(shí)盡量避開軟弱區(qū)域，如果坡道的放坡系數(shù)小于1:1.5時(shí)就需要考慮采用混凝土進(jìn)行護(hù)坡施工，如果土質(zhì)情況不是太好，可以增加6.5@200x200 鋼筋網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在施工過程中盡量避免在坡道兩側(cè)設(shè)置工程樁，如果無法避免就必須進(jìn)行噴錨加固或灌芯，也可以用鋼結(jié)構(gòu)棧橋來代替土方坡道。

（4）盡量避免壓樁與挖地基同時(shí)進(jìn)行，開挖地基和樁基的施工時(shí)間應(yīng)該大于15天，最好可以在30天以上。

（5）如果若承臺區(qū)域也等于軟弱土質(zhì)結(jié)構(gòu)，可以采用人工方式開展，這樣能把設(shè)備荷載對土體產(chǎn)生的影響降低到最小。

（6）用該提前考慮安排截樁。挖掘施工前，需要截掉表層的樁。開挖時(shí)，分段進(jìn)行施工。

（7）車輛以及挖機(jī)盡量選擇小型機(jī)械設(shè)備，避免使用大型機(jī)械，比如小于PC100?；觾?nèi)的車輛最好在10噸以下。

（8）基坑挖掘時(shí)需要布置好路線，盡量減少機(jī)械設(shè)備的重復(fù)來回碾壓。不得在邊坡附近堆放土方。

4、基坑的開挖形式

基坑的開挖應(yīng)該根據(jù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)和土層土質(zhì)的不同情況，可分為三種方式，分別是盆式開挖、中心島式開挖以及分層式開挖，施工過程中應(yīng)做到限時(shí)開挖、對稱、分塊、分層。另外，在進(jìn)行基坑開挖時(shí)應(yīng)該根據(jù)五邊法進(jìn)行施工：邊砌磚胎膜、邊澆混凝土墊層、邊鋪碎石墊層或片石、邊鑿超高樁、邊挖土。

4.1 基坑內(nèi)的挖土方法

基坑的挖掘一般有3種方法，第一種是大面積進(jìn)行分層挖土，每一層的厚度小于2米，這種挖掘方式比較適合圍護(hù)基坑的情況，但是存在一定的缺點(diǎn)，那就是挖掘出淤泥質(zhì)粘土或者是淤泥的空間需要回填鋼質(zhì)路基板、建筑垃圾或者是塘渣，不然的話施工的機(jī)械很容易陷入軟土層，無法繼續(xù)施工。第二種方法是中心島方式進(jìn)行分層挖土，也就是說首先在基坑的四周進(jìn)行分層挖掘，挖掘到土釘墻或者是支撐底的最底排，然后再對中心島進(jìn)行挖掘，一般使用多輛反鏟接力式將土方傳送出基坑直達(dá)路面，挖掘的每一層厚度也是小于2米，并且邊坡的坡度控制在1/3-1/2范圍內(nèi)，臨時(shí)堆土的高度小于0.6米。臺階式基坑挖土的剖面圖見圖1。第三種方法是盆式分層挖土，一般主要是在基坑周圍有留置三角土或者是斜撐用于支撐圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑。

圖1 臺階式基坑分層挖土剖面示意圖

4.2 位于基坑下方的土方挖掘方式

位于基坑下部的挖土形式有兩種，第一種是使用小型反鏟挖掘機(jī)在支撐的下部進(jìn)行挖掘，接著采用接力式把土傳送到自卸汽車內(nèi)，這種方法主要用于可挖土層厚度在3米以上，這樣才能保證挖機(jī)有足夠的操作空間。第二種方法是通過利用長臂反鏟機(jī)在支撐頂部進(jìn)行挖掘，在挖掘之前需要回填鋼質(zhì)路基板或者是塘渣，另外還需要保證機(jī)械底部的土層穩(wěn)固，防止在施工時(shí)因?yàn)楹奢d太大導(dǎo)致壓斷支撐，這樣就必須在自卸汽車行駛在支撐上，加固對支撐的截面，同時(shí)提高支撐的立柱一定的承載力。

4.3 保護(hù)圍護(hù)樁墻及工程樁的技術(shù)措施

在挖掘時(shí)必須對工程樁進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù)，特別是抗側(cè)移能力較差的混凝土預(yù)應(yīng)力管樁，更要保護(hù)好。具體的保護(hù)技術(shù)措施如下：

（1）標(biāo)記較大的或者是超高的管樁，高度引起工作人員的注意，在整個(gè)開挖過程中道路路面施工盡量避開超高樁。如果管樁的標(biāo)高大于2米，則需要進(jìn)行2次截樁，避免挖掘時(shí)由于移動土體引起工程樁斷裂或者是偏移。

（2）基坑的邊坡坡度一般控制在小于1/2，如果淤泥土質(zhì)，則必須控制在1/3以內(nèi)。

（3）避免挖機(jī)的鏟頭與超高工程樁碰撞，首先在靠近機(jī)械的一側(cè)進(jìn)行開挖，然后再挖掘其他三方的土方。

（4）挖土機(jī)需要旋轉(zhuǎn)180°后把挖土裝載到自卸汽車上，這樣就必須防止邊坡受到過大的壓力。

（5）如果天氣情況糟糕，盡量不要進(jìn)行施工，僅為雨水會將土層軟化，導(dǎo)致邊坡發(fā)生塌方或者是位移。

（6）運(yùn)土坡道的角度一般保證小于15°，采用建筑垃圾或者塘渣進(jìn)行鋪墊，加大坡道與機(jī)械的摩擦力。

（7）土方開挖24小時(shí)之內(nèi)必須對基地墊層進(jìn)行砌筑和澆筑，保證維護(hù)樁墻的穩(wěn)定性。

（8）嚴(yán)禁撐底超挖，如果支撐下部的空間很小，還要用機(jī)械進(jìn)行挖掘，必然導(dǎo)致超挖現(xiàn)象?；油诰虻降装鍓|層時(shí)，立刻用混凝土進(jìn)行澆搗，接著切割承臺地梁位置的墊層，用人工進(jìn)行開挖地梁和承臺的土方。

（9）當(dāng)基坑的落差比較大時(shí)，需要使用長臂反鏟機(jī)挖土，機(jī)械需要站在較遠(yuǎn)一點(diǎn)的位置，離開松木排樁或攪拌樁擋墻。

（10）為了加強(qiáng)保護(hù)圍護(hù)樁墻，避免較大的變形或者位移的產(chǎn)生，可以采取分塊跳挖的方式，把跳挖間距控制在10米以內(nèi)，當(dāng)挖完土方完成后，須及時(shí)對混凝土墊層進(jìn)行澆搗。

4.4 人工修土方式

采取機(jī)械開挖土方之后，仍然需要人工對土方進(jìn)行清理，因此必須保證足夠的勞動力，邊運(yùn)土邊清理，清理出來的土方用機(jī)械運(yùn)走，保證土方開挖和基坑支護(hù)形成連續(xù)的作業(yè)，盡量減小坑底的暴露時(shí)間。

5、樁身的修正措施

（1）基地開挖完成后，如果樁體出現(xiàn)了位移時(shí)，必須采用相應(yīng)的措施進(jìn)行修正。如果樁身沒有斷裂，可以采用千斤頂進(jìn)行固定。盡量清空樁身前面的土方，糾正位移之后，盡快用鋼筋混凝土進(jìn)行灌芯，并同時(shí)檢測承載力的大小。

（2）如果樁身有縫隙的出現(xiàn)，也可以采用灌芯的方式來修正，如果檢測承載力不符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，就需要采取補(bǔ)樁措施。

結(jié)語：

綜上所述，在軟弱土區(qū)域進(jìn)行管樁施工中，預(yù)應(yīng)力管樁該項(xiàng)建設(shè)工藝被廣泛的應(yīng)用，因?yàn)樗哂薪ㄔO(shè)速度非?？斓奶攸c(diǎn)，在施工中被大規(guī)模的設(shè)置之后，由于其是擠土樁，土中孔隙水壓力過高，如果不能采取有效措施進(jìn)行處理，將會導(dǎo)致工程質(zhì)量有損，進(jìn)而影響工期，比如斷裂、傾斜等。因此，施工中要根據(jù)具體的施工狀態(tài)，在其建設(shè)和挖掘的時(shí)候采取有效的方法，以保證樁基的質(zhì)量及基坑挖土效率。

[1]邵建東.預(yù)應(yīng)力管樁在靖江地區(qū)高層建筑中的應(yīng)用[J].泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，（01）.

[2]高海燕，樹立華，李宏建，等.從低應(yīng)變檢測結(jié)果分析揚(yáng)州地區(qū)基樁常見質(zhì)量問題[J].揚(yáng)州職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，（01）.