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樁基礎由基樁和連接于樁頂的承臺共同組成。采用樁基礎的建筑工程,樁基礎的混凝土用量約占整棟建筑物混凝土用量的20%~30%,在結構安全上對建筑物起到了至關重要的作用。樁基礎施工造價約占整棟建筑物的造價的2%~10%,因地質條件不同存在一定差異。樁基礎的施工工期約占整棟建筑物施工工期的10%~15%,樁基礎的施工進度對建筑工程總體進度影響重大。
(一)普通鋼筋混凝土樁、預應力混凝土樁。適用于松軟土質,要求土層中無大顆粒砂礫石。優點有:單樁承載力較高,質量易保證,施工較快,施工成本較低。沉樁方法有:錘擊法、靜壓法、震動法、射水法、預鉆孔法、中掘法等。
(二)鋼樁。適用于沖積平原地區較深的軟土層,要求低壓縮性持力層很深。優點有:單樁承載力高,樁身剛性好不易損壞,樁長易于調節,接頭連接簡單,工程質量可靠,施工速度快,排土量小,對周圍建筑物地基的擾動較小。沉樁方法有:錘擊、錘擊與射水、錘擊與管內挖土、震動、靜壓等方法。
(三)機械成孔灌注樁。適用于地下水位較高的淤泥質土、砂土地基。優點有:單樁承載力高,機械作業效率高,工期短,安全性好。成樁方法有:螺旋鉆機、沖擊鉆機、沖抓鉆機、潛水鉆機成孔法、正、反循環回轉法。
(四)人工挖孔灌注樁。適用于地下水位較低、土質較好的黏土、亞黏土以及含少量砂卵石的黏土層。優點有:單樁承載力高,抗震力強,工藝簡單,施工質量便于控制,施工方便,成本較低。成樁方法有:人力、小型電動工具、水磨鉆開挖地下土石方等方法。
(五)沉管灌注樁。適用于一般黏性土、人工填土、淤泥質土、砂土和稍密及中密的碎石土地基。優點有:單樁承載力高,能克服樁身下沉、表面浮漿等問題,節省材料,降低成本。成樁方法有:錘擊、振動沉管。
在樁基選型階段,設計單位、勘察單位、施工單位、監理單位、建設單位未能充分考慮地質情況,未提前安排相關檢測對地質進行勘察研究,被固定思路所束縛,導致前期設計未按最安全可靠的樁基型式進行設計,容易犯下嚴重錯誤。在樁基選型階段,一定要正確分析地勘報告,組織五方責任主體單位進行樁基選型會議,深入研究并討論,必要時可以組織當地權威專家召開專家會參與討論研究。
(一)普通鋼筋混凝土樁、預應力混凝土樁的短樁和超樁。短樁是指接樁短缺。超樁是指樁頂實際標高超出設計樁頂標高過多。短樁和超樁從表面上看是施工單位不能準確控制現場實際需要接樁長度而導致,實際上是由于地基持力層起伏變化引起的。
短樁和超樁質量保證措施:設計院必須充分研究地勘報告,選取最具代表性、最不利和最復雜的位置進行試樁的布點設計。檢測單位準確、科學的提供的試樁檢測結果,為設計院提供設計依據,為樁基施工單位提供配樁長度方案。施工單位根據試樁施工參數及配樁方案組織施工,現場根據試樁情況確定收錘標準。施工過程出現與地勘和設計不符的情況,應及時通知建設方、監理方、地勘和設計院處理,嚴禁私自更改設計、施工參數。
(二)鋼樁的樁體開裂和接樁位置松脫開裂。樁身原材料不合格、樁身有裂紋、焊接質量不合格、樁偏心、成樁遇到障礙物等均可導致樁體開裂。焊條型號錯誤、焊條保管不當、兩節樁不同心、樁管壁對口超差、焊接質量不合格等均可導致接樁位置松脫開裂。樁體開裂和接樁位置松脫開裂在施工過程中往往不易察覺,容易產生大的質量和安全隱患。
樁體開裂質量保證措施:查驗材料合格證、檢驗樁管材質、清理地上地下障礙物、保證樁架垂直度、保證上下樁節接樁時同心、檢驗檢測焊接質量、檢驗檢測焊接強度。接樁位置松脫開裂質量保證措施:做好焊接工藝評定、使用設計要求的焊接材料、按規范要求保管烘干焊條、保障焊縫連續飽滿、確保兩節樁在同軸線上。
(三)機械成孔灌注樁夾渣和斷樁。夾渣是指樁身中間局部被泥漿、泥土和雜質填充。斷樁是指樁身中間被泥漿、泥土和雜質填充,樁身混凝土凝固后不連續。夾渣和斷樁質量保證措施。樁成孔后,必須及時認真清孔,清孔方式根據試驗樁施工數據決定。常用清孔方式有抽漿清孔、換漿清孔、掏渣清孔等。清孔的時間和次數根據孔內沉渣情況而定,清孔結束后必須及時灌注混凝土。嚴格控制混凝土的施工配合比,混凝土應有良好的和易性和流動性,坍落度損失應滿足灌注要求。確保導管的密封性。準確控制全孔及首次混凝土灌注量,樁頂預留設計要求的超灌高度。導管水密性實驗必須合格,漏斗和導管必須清洗干凈。隔水球尺寸大小合適且性能合格,必須有效隔離混凝土和導管內的漿液。
(四)人工挖孔灌注樁事故。常見的安全事故有:高處墜落事故、物體打擊事故、坍塌事故、機械傷害事故、觸電事故、中毒和窒息等事故。安全保證措施。施工前進行場地平整,場地四周設置排水溝,做集水井,防止場地積水。孔口設置水平和垂直防護設施,設置明顯的警示標志。井底作業佩戴好防護用具,井底設置安全區,確保井下操作人員的安全,以防物體墮落傷人。挖孔工作必須連續進行,及時施作護壁,護壁混凝土保證澆灌密實,適當摻加早強劑。采取跳挖法施工時,當相鄰樁在澆灌混凝土時,停止掘進。機械基礎必須平整穩固,成樁機械必須經鑒定合格,并定期進行檢測保養。人工挖孔施工必須采用TN-S系統供電,做到一機一閘一漏電保護器。用儀器監測樁孔內空氣質量,并配備通風機和通向井底的通風管。
(五)沉管灌注樁縮頸。縮頸是指樁身混凝土被樁身周圍土體填充,導致樁身局部截面面積不足。縮頸質量保證措施。控制拔管速度,在一般土層中控制在1m/min,在軟弱土層及軟硬土層交界處控制在0.3m/min至0.8m/min之間。在拔管過程中對樁管進行連續的低錘密擊,使鋼管不斷振動,振實樁身混凝土。準確控制混凝土灌注量,灌注混凝土時應保證管內混凝土的高度,第一次拔管高度應控制在能容納第二次所需貫入的混凝土量為限,樁頂預留設計要求的超灌高度。發現樁身出現縮頸現象應及時采取復打法進行處理,局部復打深度應大于縮頸區1米以上。
綜上所述,樁基礎工程的各個階段,都要對重點事項嚴格把控。地勘階段:加強勘察階段旁站工作。勘察施工階段,嚴格記錄每根樁的鉆探數據和現場檢測、取樣情況,避免地勘單位偷工減料而導致結論不準確的情況發生。遇到復雜地質條件時,應適當增加勘察點,以便對下部地質情況迕行準確判定,有利于設計、施工。設計階段:在保證質量的前提下,應對基礎選型、樁徑、成樁工藝等進行優化;遇到復雜情況時,應及時討論不同可能性,進行充分認論并實踐論證,對質量、成本、工期均有利。施工階段:應在完成審圖的情況下施工;既要按圖施工,也要在現場實際情況與圖紙、勘察報告不符時立即反饋問題、認論方案、解決問題。在保證質量的前提下,合理地縮短工期,也是節約時間成本。試樁和工程樁的檢測階段:實事求是、保質保量地完成檢測。如若遇到檢測結果不合格時,也要客觀地處理,將損失減小到最小,避免產生更大的損失。