三種深基礎的施工應用與研究

摘要：隨著我國國民經濟水平的不斷提高，國家加大了對基礎設施工程的建設，尤其是巖土工程領域的開發和利用。在巖土工程領域，以樁基礎為代表的深基礎施工技術應用日漸廣泛。本文就是在對深基礎介紹的基礎上，著重分析了樁基礎發展特點及解決難點，并且以人工挖孔樁、沉管灌注樁、沖孔灌注樁樁基礎為例進行了應用分析。

關鍵詞：深基礎；施工；應用；研究

當前，隨著我國人口城市化進程和人口數量增速加大，為滿足人們生活、生產、居住等需求，建筑業逐漸向著地上高空方向與地下空間發展，這為深基礎施工技術的產生和發展奠定了基礎前提。同時，隨著國民經濟水平日益提高，城市發展規劃中高層建筑規模和數量日趨增加，這為深基礎施工技術的快速發展提供了主要動力。

一、深基礎發展進程

深基礎的產生歷史悠久，其以樁基礎為典型代表。最早時期，人們采用木樁作為樁基礎的主要組成，常用于湖泊、沼澤或洪積地區。至十九世紀末，隨著水泥、混凝土及鋼筋等材料的產生，制樁材料以鋼筋混凝土為主，其主要應用于橋梁工程、房屋建筑工程等領域。而深基礎的發展起源于上世紀中后期，其產生與發展離不開社會經濟的快速發展，基建規模和場地環境日趨擴大和復雜。目前，我國樁基礎用量約5000萬根左右，居世界首位。

樁基礎之所以被廣泛應用于工程領域，這是由于其具有獨特的特性，主要表現有[1]：首先，樁基礎外觀形狀可根據工程設計要求進行各式各樣改變，不再像木樁一樣局限于一個形狀；其次，在剛度、強度等力學特性方面，鋼筋混凝土樁顯著優于木樁，其載荷承受能力及耐久性方面也同樣優越；第三，以H型鋼或鋼管柱等為材料的樁基礎，其既可以采取閉口打入，也可以采取開口打入，同時其制作可以采取現場預制，或就地灌注等施工方法，施工工序明顯簡化。

盡管以樁基礎為代表的深基礎施工技術日漸完善，但是其當前仍然面臨諸多難點問題，并且成為了深基礎研究的熱點問題，主要表現有：（1）隨著施工機械設備日漸優化，樁基礎施工方法或工藝也各式各樣，諸如鉆孔法、振入法、挖孔法、壓入法等，但是由于新樁型與新工藝技術的不斷發展，其受環境、社會效益、經濟因素等影響顯著，如何選取較為適宜的施工工藝已成為該領域的熱點問題；（2）受樁基礎施工地質日趨復雜影響，選擇何種樁端持力層合理，樁身質量如何保障，單樁承載力如何通過樁身截面積和樁端改變保持等都已經成為了該領域研究的熱點；（3）由于深基礎施工對周邊地質、地下水位、噪聲等環境影響顯著，使得深基礎施工與環境影響和相關環境保護技術關聯性研究日趨增多，其也成為當前該領域研究的一大難題。

二、深基礎總述

（一）深基礎概述

常見的深基礎類型有：樁基礎，墩基礎，沉井基礎，沉箱基礎和地下連續墻等[2]。其中以樁基礎最為典型，樁基礎通常指的是以承臺以及支撐著這個承臺的樁組成的基礎。較其他深基礎類型，樁基礎在施工質量與效率、施工成本低等優勢。在樁基礎中一個主要形式就是鋼筋混凝土灌注樁，下面進行著重分析。

（二）鋼筋混凝土灌注樁的優缺點及適用范圍

（1）鋼筋混凝土灌注樁具有的獨特優點主要有：可利用較大的樁徑，且其樁柱在長度方面較為靈活，其可適用于較為廣泛的地層面；較其他樁，鋼筋混凝土灌注樁施工成本低、噪聲污染小、環境破壞低以及施工更加靈活方便；鋼筋混凝土灌注樁具有較為優越的抗震性能，其單個樁柱的載荷承受力較高，并且其成孔過程中，對施工區域地質可進一步核實，有利于樁徑和樁長的確定。盡管如此，鋼筋混凝土灌注樁同樣具有其劣勢，主要有：鋼筋混凝土灌注樁施工現場交叉作業多，不便于預制裝配式施工；鋼筋混凝土灌注樁一旦制成，其質量檢測較為困難；目前鋼筋混凝土灌注樁施工在一些關鍵技術方面仍存在著不足之處。

（2）鋼筋混凝土灌注樁的適用范圍，主要有：當結構物對不均勻沉降較為敏感或地基計算沉降量偏大時，一般選用鋼筋混凝土灌注樁；當施工區域地基上層土層軟弱、地基具有較深的持力層、載荷承受力過大等時，一般選用鋼筋混凝土灌注樁；在地震頻發區域，抗震要求遠大于地基淺基礎承受能力時，一般選用鋼筋混凝土灌注樁；施工區域具有較高的地下水位，其他深基礎施工不適宜情況下，一般選用鋼筋混凝土灌注樁。

（三）影響深基礎方案選擇與確定因素分析

深基礎方案選擇與確定影響因素諸多，具體主要表現為[3]：

（1）工程地質條件對深基礎方案選擇與確定的影響。工程地質條件決定了樁基礎施工方案與方法，諸如工程所在區域地下水位、樁端持力層深度以及其他相關條件等影響著工程深基礎設計要求。不同地質條件，深基礎類型不同，例如在黃土層、黏土層、碎石夾層以及卵石層中常選用沖孔灌注樁；而人工挖孔灌注樁則常用于地下水位少、黃土層和黏土層含量少的地質區域。

（2）施工因素與施工工期對深基礎方案選擇與確定的影響。不同季節，不同區域深基礎施工影響因素不同，而樁基礎施工通常遵循“淺、簡、短”原則，即樁基礎在條件允許前提下，盡可能淺埋；樁基礎施工方法或技術月簡便越好；樁基礎施工速度越快越好，工期越短收效越快。

（3）樁基礎與上層結構類型的匹配性對深基礎方案選擇與確定的影響。深基礎方案的選擇與確定應充分考慮不同結構型式與不同載荷所傳力特征，例如在框架—剪力墻結構中，若其載荷承受能力愈高，則采用噸位較大的樁基礎進行匹配。

（4）基礎工程的造價對深基礎方案選擇與確定的影響?；A工程造價在工程總造價中的比例較高，實現工程總造價的降低一個重要組成就降低基礎工程造價。在工程設計階段應充分考慮基礎造價，選擇具有較好地質區域，地基載荷承受力強，則可以有效的減少樁基礎的數量。此外，應對樁基礎施工過程中成本控制進行考慮，在確保樁基礎質量前提下，盡可能減少其他施工成本。

（5）基礎工程的安全性對深基礎方案選擇與確定的影響。基礎工程具有一定隱蔽性，其質量問題的出現較難被發現和處理。當前，基礎工程質量安全問題已成為影響工程整體質量安全的重要組成。因此，在對深基礎方案選擇與確定時，應充分考慮基礎工程的安全性。

（6）對環境影響對深基礎方案選擇與確定的影響。深基礎影響環境主要包括兩方面，一方面深基礎施工過程中對周邊地質地基影響顯著，例如深基礎施工對周邊地下水位不均勻沉降影響顯著；另一方面，深基礎施工對周邊產生了一定的噪聲污染、震動影響以及建筑垃圾等。

（四）樁基礎方案的布置原則

樁基礎方案的布置應遵循一定的原則，即平面布置原則和樁端插入持力層的最小深度原則。其中，平面布置原則主要要求各樁樁頂受力均勻、一柱一樁原則、盡量避免采用端承樁和摩擦樁等；樁端插入持力層的最小深度原則主要要求盡量選擇巖層或較硬上層作為樁端持力層、樁端嵌入巖層深度大于0.5米等。

三、應用實踐分析

主要以人工挖孔樁、沉管灌注樁、沖孔灌注樁三種樁基礎應用實踐為例進行分析，具體有[4]：

（一）人工挖孔樁施工應用分析

人工挖孔樁施工前應平整施工場地，將施工設備、水、電、臨時設施等準備齊全后開始施工，具體施工流程如圖1所示：

圖1 人工挖孔樁施工流程圖

其中，放線定位應結合施工圖紙對樁孔坐標進行定位，待建設單位、監理單位和施工單位檢驗合格后進行木樁定位；砌筑地表面上的保護壁施工主要是防止地表水滲入井內、防止雜物落入孔中以及便于第一節混凝土護壁施工等，通常其直徑在1200mm，且混凝土厚度偏差在620mm以內，同時使用潛水泵對深井進行降水處理；土方開挖主要是采用分段開挖方式，挖孔以人工用鐵鍬或鎬逐層開挖為主，挖土次序先中間后兩邊，按設計樁