試論建筑工程土建施工中的樁基礎(chǔ)技術(shù)應(yīng)用

鄭岱清

摘要：隨著我國(guó)居民生活水平和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，我國(guó)建筑行業(yè)的工程需求逐步提高，同時(shí)，對(duì)其質(zhì)量的要求也隨之有了更高的要求。在我國(guó)建筑工程土建施工中，樁基礎(chǔ)是較為最重要的工程內(nèi)容，其關(guān)系到建筑的整體質(zhì)量，對(duì)于整個(gè)工程的安全也有很大影響。由此可見，對(duì)于樁基礎(chǔ)技術(shù)的研究具有較為重要的現(xiàn)實(shí)意義，因此，本文以樁基礎(chǔ)技術(shù)為中心，試論建筑工程土建施工中的樁基礎(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用，以期為相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展提供一定助益。

關(guān)鍵詞：建筑工程;土建施工;樁基礎(chǔ)技術(shù)

一、樁基礎(chǔ)技術(shù)概述

建筑的基本結(jié)構(gòu)需要一個(gè)堅(jiān)實(shí)和穩(wěn)定的地基，以使其在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)固[1]。一般來說，這些結(jié)構(gòu)的地基是至關(guān)重要的，因?yàn)槠鋵⒇?fù)荷轉(zhuǎn)移到擁有足夠承載力的土壤或巖石層。到目前為止，地基可以分為淺層和深層。當(dāng)結(jié)構(gòu)相對(duì)于表層土壤的承載力較低時(shí)，淺層地基應(yīng)用較廣。另一方面，當(dāng)表層土壤的承載力不足以有效支撐結(jié)構(gòu)的負(fù)荷時(shí)，就會(huì)采用深層地基，結(jié)構(gòu)載荷隨后會(huì)被傳遞到具有較高承載力的地下深層。當(dāng)今許多大型結(jié)構(gòu)中通常使用的一種深層基礎(chǔ)被稱為樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)是由鋼、木材或鋼筋混凝土制成的長(zhǎng)柱狀元件組成，這些柱狀構(gòu)件的插入和安裝在很大程度上取決于地表土壤下的土壤性質(zhì)[2]。為了使樁基礎(chǔ)更有效，其必須穿過較弱的地層，隨后固定在穩(wěn)定的土壤或巖石層上。樁基礎(chǔ)通常將結(jié)構(gòu)的載荷轉(zhuǎn)移到更強(qiáng)、更緊湊、更深的土壤或巖石層中，通過其載荷轉(zhuǎn)移能力，樁基礎(chǔ)本身可以使結(jié)構(gòu)獲得更堅(jiān)固和有效的基礎(chǔ)，并容易抵抗水平載荷。樁基礎(chǔ)的一個(gè)主要功能是，只要柱狀構(gòu)件位于土壤或巖石層中最堅(jiān)固和最穩(wěn)定的部分，就能確保結(jié)構(gòu)在強(qiáng)大的基礎(chǔ)上站穩(wěn)。此外，其確保柱狀支撐物所在的土層的強(qiáng)度會(huì)增加，并能堅(jiān)持很長(zhǎng)時(shí)間。樁基礎(chǔ)同樣可以防止土壤侵蝕和其他破壞性元素和因素破壞結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，幾乎所有類型的樁基礎(chǔ)都具有這些基本且重要的功能。樁基礎(chǔ)的主要目的是加強(qiáng)土壤層，使其對(duì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)足夠穩(wěn)定。鑒于這一特定目的，其主要應(yīng)用于以下幾種情況：如果地下水位很高，就必須采用樁基礎(chǔ)，此外，在有可壓縮地面土壤或巖石層的地方應(yīng)采用樁基礎(chǔ);擬建結(jié)構(gòu)附近存在運(yùn)河或排水系統(tǒng)也需要插入樁基礎(chǔ);當(dāng)結(jié)構(gòu)本身承受重的和不均勻的載荷時(shí)也必須采用樁基礎(chǔ)。

二、樁基礎(chǔ)的類型

（一）鉆孔灌注樁或原位灌注樁

這是最常見和最廣泛使用的樁的類型，在大多數(shù)由樁基建造的結(jié)構(gòu)中，可以看到板樁。樁被插入巖石中，根據(jù)負(fù)載的性質(zhì)和數(shù)量，在巖石中的嵌入深度會(huì)有所不同。此外，支持一個(gè)柱子所需的樁的數(shù)量取決于樁的容量和應(yīng)用的負(fù)荷。首先要找到樁的巖土能力和結(jié)構(gòu)能力，然后將這些值中的最小值作為樁的容量。由于已知應(yīng)用載荷，可以計(jì)算出樁的數(shù)量。鉆孔灌注樁根據(jù)所施加的荷載分為單樁或群樁。一般來說，群樁需要用來支撐剪力墻等。

（二）灌注樁/預(yù)制樁

這是預(yù)制的樁，與鉆孔灌注樁相比，其在應(yīng)用負(fù)荷相對(duì)較低時(shí)使用。此外，預(yù)制樁不是打到巖石上，而是終止或插入硬土層中，應(yīng)該有一個(gè)致密的土層來支撐樁，并提供端部承重。這些樁盡管有一個(gè)末端支承，但主要是摩擦主導(dǎo)型的樁。驅(qū)動(dòng)可以通過手動(dòng)將質(zhì)量落入樁中或使用振動(dòng)打樁機(jī)來完成。樁有不同的尺寸，從400mm開始，根據(jù)建筑的性質(zhì)，甚至可以制作更小的尺寸。此外，當(dāng)其不能用淺層地基建造時(shí)，可以被用于低層建筑。

（三）微型樁

微型樁在低層建筑施工中相當(dāng)流行，當(dāng)?shù)孛鏃l件較差，沒有足夠的承載力來承受上層建筑的荷載時(shí)，就需要建造深基礎(chǔ)。在實(shí)際工作中，應(yīng)根據(jù)上層建筑負(fù)載的性質(zhì)和類型選擇樁的類型，此外，在建造這些類型的地基時(shí)，最好能得到巖土工程師的建議。設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)土壤調(diào)查報(bào)告中提供的參數(shù)進(jìn)行，這些參數(shù)應(yīng)在施工后通過必要的測(cè)試進(jìn)行驗(yàn)證。微樁是一個(gè)裝滿混凝土的鋼套管，當(dāng)需要時(shí)，隨著微樁直徑的增加，鋼筋籠也可以放在樁內(nèi)以提高其結(jié)構(gòu)能力。微型樁被用于基座建設(shè)和橋墩建設(shè)，施加在基座上的側(cè)向荷載可以通過傾斜的微型樁轉(zhuǎn)移到地面上。這種類型的建筑的主要風(fēng)險(xiǎn)是鋼材的腐蝕，如果暴露在外面或滿足腐蝕的條件，樁可能會(huì)失效。然而，另一方面，其風(fēng)險(xiǎn)較小，因?yàn)闃妒窃诘叵?，獲得腐蝕條件的機(jī)會(huì)較少，如果是建在沿海地區(qū)，就應(yīng)該非常注意鋼套管的保護(hù)。

（四）板樁

板樁也可以被認(rèn)為是樁基的一種類型，盡管其大多不像其他類型的樁那樣直接用于支撐結(jié)構(gòu)。例如，鋼板樁用于支撐結(jié)構(gòu)周圍的土壤，其也是一種永久性結(jié)構(gòu)。鋼板樁被廣泛用于建筑工程中，以保留挖掘的土方。在深層地下室建設(shè)中，可以使用適當(dāng)?shù)腻^固鋼板樁。此外，它在圍堰的建設(shè)中也很有用。

（五）木材樁

不僅是現(xiàn)在的建筑，古代建筑也采用了很好的技術(shù)。即使是現(xiàn)在，當(dāng)建造或擴(kuò)建時(shí)，也可以看到木材樁。木材樁是耐用、經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)的，要使用具有良好耐久性能的特殊木材，其可以承受來自摩擦和末端軸承的負(fù)荷，在非常薄弱的地區(qū)，不能使用重型機(jī)器的地方，可以使用木樁。

三、樁基礎(chǔ)技術(shù)的施工方法

樁的安裝采用多種不同的方法，每種方法都是根據(jù)需要選擇的。需要什么類型的樁以及安裝樁的方式的各種因素可能包括：開挖的深度、樁的材料、打樁的角度、可能影響當(dāng)?shù)鼐用?、植物群或?dòng)物群的環(huán)境問題等[3]。一旦對(duì)需求進(jìn)行了合理評(píng)估，就能更好地決定項(xiàng)目將采用哪種最常見的樁基安裝方法。關(guān)于樁基荷載試驗(yàn)的儀器類型的決定是設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分，設(shè)計(jì)者應(yīng)選擇具有足夠精度的儀器來測(cè)量所需的數(shù)據(jù)。

（一）選擇最佳類型樁基的標(biāo)準(zhǔn)和方法

1.結(jié)構(gòu)和巖土工程的協(xié)調(diào)

巖土工程和結(jié)構(gòu)工程師及地質(zhì)學(xué)家的充分協(xié)調(diào)努力應(yīng)確保樁基分析的結(jié)果適當(dāng)?shù)厝谌胝麄€(gè)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，這種協(xié)調(diào)對(duì)于整個(gè)工程建設(shè)至關(guān)重要，因此，應(yīng)貫穿于計(jì)劃和規(guī)范、施工前會(huì)議和施工中。

2.風(fēng)險(xiǎn)考慮

結(jié)構(gòu)或地基的風(fēng)險(xiǎn)可分為實(shí)際坍塌和功能失效。功能性失效可能是由于過度的撓度、不可接受的差動(dòng)、過度的振動(dòng)和環(huán)境因素造成的過早惡化。對(duì)于重要的結(jié)構(gòu)，不能滿足功能要求可能與較小結(jié)構(gòu)的實(shí)際倒塌一樣嚴(yán)重。因此，設(shè)計(jì)者不僅要認(rèn)識(shí)到防止坍塌的安全程度，還要認(rèn)識(shí)到沉降和振動(dòng)對(duì)功能性能的影響。

3.安全考慮

安全系數(shù)代表了地基或結(jié)構(gòu)在給定的載荷和設(shè)計(jì)條件下防止坍塌的儲(chǔ)備能力，因此，應(yīng)盡量減少分析和設(shè)計(jì)參數(shù)的不確定性，而不是單純要求高安全系數(shù)。對(duì)于不太重要的結(jié)構(gòu)，如果通過進(jìn)行額外的研究、測(cè)試等來減少分析和設(shè)計(jì)中的不確定性是不經(jīng)濟(jì)的，這時(shí)則可以使用較大的安全系數(shù)。

4.土壤結(jié)構(gòu)的考慮

結(jié)構(gòu)的功能意義和經(jīng)濟(jì)考慮將決定地基勘探和測(cè)試項(xiàng)目、樁基測(cè)試項(xiàng)目、沉降和滲流分析及樁基和結(jié)構(gòu)的分析模型的類型和程度，因此，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分考慮土壤結(jié)構(gòu)。

（二）樁基測(cè)試方法

1.樁身完整性測(cè)試

這是預(yù)測(cè)樁的完整性的最簡(jiǎn)單方法，其可以識(shí)別有缺陷的部分，但不能評(píng)估樁的能力，其提供了一個(gè)關(guān)于樁是否有缺陷的初步警告。同時(shí)，與其他測(cè)試相比，這種測(cè)試方法的成本不高。

2.動(dòng)態(tài)載荷測(cè)試

在目前的建設(shè)中，最廣泛使用的方法是尋找樁的負(fù)載能力。不像靜態(tài)負(fù)載測(cè)試，其可以立即提供結(jié)果。樁的承載力可以在測(cè)試后的現(xiàn)場(chǎng)得到，然而，在使用軟件進(jìn)行分析后，還需要進(jìn)一步分析以提供準(zhǔn)確的結(jié)果，相關(guān)人員可以獲得樁皮摩擦力和樁端承載力對(duì)測(cè)試載荷的影響。有了這種方法，就不需要多次施加載荷直到找到測(cè)試載荷，其提供了測(cè)試載荷、壓應(yīng)力和拉應(yīng)力發(fā)展之間的關(guān)系，測(cè)試可以非常容易地完成。

3.靜態(tài)載荷測(cè)試

這是用于樁基測(cè)試的更可靠和傳統(tǒng)的方法，由于所有的測(cè)量都是手工進(jìn)行的，可以了解到隨著載荷的增加會(huì)發(fā)生什么。將樁上的載荷增加到樁設(shè)計(jì)中規(guī)定的測(cè)試載荷，然后逐漸減少，監(jiān)測(cè)樁的變形并檢查其是否在限制范圍內(nèi)。

4.橫孔聲波測(cè)試

這個(gè)測(cè)試可以用來檢查放置在樁上的孔中的相關(guān)工作的狀況，導(dǎo)管被放置在樁中，測(cè)試儀器被放置在樁上并進(jìn)行檢查，發(fā)射器和接收器用于檢查樁的狀況。

五、總結(jié)

建筑工程土建施工的過程中，既要考慮效率問題，也要考慮安全性問題，其與整體建筑工程的最終質(zhì)量息息相關(guān)。因此，相關(guān)工作人員應(yīng)充分重視地基施工作業(yè)，制定合理的施工方案，選擇合適的樁基礎(chǔ)技術(shù)，在順利完成工程任務(wù)的同時(shí)，保障施工過程的安全性和建筑最終的質(zhì)量。相關(guān)研究人員應(yīng)對(duì)樁基礎(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行合理分析，從理論和實(shí)踐相結(jié)合的角度為實(shí)際工程施工提供幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬麗，建筑工程土建施工中樁基礎(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用研究[J]，中國(guó)住宅設(shè)施，2020（07）：114+116.

[2]馬建新，建筑工程土建施工中樁基礎(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用淺析[J]，建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2019（09）：113.

[3]張照琪，滑杰，車洪慶，楊月，試論建筑工程土建施工中樁基礎(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用[J]，綠色環(huán)保建材，2020（9）

武漢輕工大學(xué) 430023