樁基礎的發展與實際運用

藍雪華 姚霞

摘 要：本研究從樁基礎的理論內容出發，進一步結合實例說明了樁基礎在實際工程中的運用，理論與實踐相結合的深度研究以期為相關行業提供借鑒指導作用。

關鍵詞：樁基礎;實際;工程;運用

1 樁基礎的發展

隨著社會經濟的高速發展，對工程設計的要求也越來越高，其中也包括了樁基礎。在樁基礎的實際施工過程中，需對現場地形地質進行細致勘查，觀察是否存在地基變形情況，并對地基承載力進行嚴格計算，從而保障建筑滿足抗震特性及承載力需求。樁基設計根據實際情況和相關經驗，不斷創新和發展，也有了一定的成果。

以巖溶地區巖面樁為例，喀斯特（巖溶）地貌是石灰巖地區地下水長期溶蝕的結果，因為喀斯特地區巖溶裂隙的發育情況的具有很大的不確定性，洞頂承載力與穩定性不能精準確定都會使基礎工程存在著諸多的安全隱患，因此，樁面基便是最佳的選擇。

巖面樁通常直徑為ф350～ф500，單樁承載力為 300～500kN，可充分利用并發揮洞穴裂縫頂板的承載力和穩定性，而且施工期短，工程造價只為一般嵌巖樁的一半左右。1986年以后，我國開始在喀斯特地區廣泛使用巖面樁，此后，建筑物裂縫及倒塌的情況的降低了許多。

2 樁基礎的施工過程

2.1鉆孔定位

施工過程中采用聯測，復測方法以控制樁位。測量給定孔位中心點后，釘一中心木樁，在木樁頂釘一鐵釘確定孔位中心點，再按“十字線”法向四周返出四個點釘“騎馬樁”，并記錄與中心點的距離。

2.2埋設護筒

護筒一般采用鋼護筒，也有部分采用鋼筋混凝土結構的，作用有：定位;保護孔口，以及防止地面石塊掉入孔內;保持泥漿水位（壓力），防止坍孔;樁頂標高控制依據之一; 防止鉆孔過程中的沉渣回流

2.3鉆機就位

鉆機就位要求平、穩、對、正等，鉛錘吊對位、水平尺操平，鉆機基礎穩固。沖擊鉆就位應對準護筒中心，要求偏差不大于±20mm，鉆機就位后，進行孔位復測，復測完畢合格后方可進行施工。

2.4放鋼筋籠

當鋼筋籠過長時可進行分段吊裝，需要焊接時，可先將下段掛在孔內，吊高第二段進行焊接，而后放下。骨架外側應綁扎水泥墊塊或在鋼筋籠主筋上焊有一定數量的加筋環用以確定保護層。吊放時應垂直放入，避免鋼筋籠末端碰到孔壁造成土塊塌落至孔低。

3.樁基礎運用的實例

3.1城市環境中影響木質基樁穩定性因素

在建造教堂、建筑物和橋梁等重型紀念碑之前，木質基樁早已被用于固化土壤。眾所周知，它們在充滿水的厭氧環境中有很長的使用壽命，在這種環境中，除了緩慢的細菌降解外，大多數生物木材的腐爛過程都受到抑制。然而，大規模的城市地面工程可能會改變土壤的生物地球化學穩定性，增加樁基的微生物衰變，導致歷史建筑沉降破壞。相關研究分析了在這個復雜的過程中，地面工作有不利于基樁耐久性的后果。認為土壤類型、地下水位和水流量以及水文地質基質是了解場地穩定性的重要參數。這些因素會影響氧氣含量，從而導致侵蝕細菌或腐爛木材的真菌進一步侵蝕腐爛。對當地環境的了解可以確定埋葬地點在受到干擾之前的脆弱性，并使人們能夠采取預防措施來消除其影響。

3.2灌漿條件對鉆孔灌注樁基礎砂-混凝土卸荷界面力學性狀的影響

此研究分析了不同灌漿條件下卸載灌漿砂-混凝土界面灌漿模式轉變的力學行為及規律。提高界面粘聚力是改善砂漿-混凝土界面力學性能的主要途徑;當灌漿壓力較高時，灌漿水泥通過提高界面粘聚力和摩擦角改善界面剪切性能，注漿壓力和注漿量對注漿模式的轉變影響尤為顯著。

3.3斜樁基礎在橋梁抗震設計中的作用

相關內容研究了斜樁基礎對橋梁地震反應的影響，表明斜樁基礎能顯著降低鋼筋混凝土橋墩的延性需求。為此，定義了一組不同墩高和跨距長度的九座多跨道路高架橋。每個結構的設計和尺寸詳細遵循基于位移的方法，同時考慮線性和非線性預期行為，并假設不同的目標函數橋墩。系統假設建立在一個特定的土層剖面上，并根據每種情況確定合適的樁基布置和尺寸，每種結構中有四個不同的樁前角（包括豎向樁）。通過對應的頻變阻抗函數和運動相互作用因子，引入了土與結構相互作用現象。利用子結構方法和非線性時域分析方法，采用集中參數模型表示地基反應，計算并分析了高架橋在7個合適的比例尺實際加速度曲線作用下的橫向響應。結果表明，傾斜樁顯然有利于橋梁的地震反應，這有助于顯著降低延性需求，因為這種類型的基礎具有特殊的運動地震反應，并相應降低了系統的輸入地震能量[1]。

3.4在悉尼中心商業區樁基礎支撐的建筑物下建造雙隧道的影響

在悉尼這樣擁擠的城市，對地下空間的競爭在建筑環境中升級，因為各種資產需要有限的巖土強度和支撐。在建造隧道時，樁基上的高層建筑物受到地面移動的影響，可能會出現建筑物損壞等特殊問題。以往研究主要研究悉尼馬丁廣場地下隧道施工的風險。研究的主要目的是提高對隧道-巖石-樁相互作用的認識，并鼓勵可持續發展。分別研究了隧道、巖石和樁的組成部分，然后將它們組合成一個單獨的模型。地面模型是根據霍克斯伯里砂巖的特點，通過桌面研究發展起來的。樁的設計采用了澳大利亞的標準和高層建筑的觀測。隧道施工按照隧道掘進機的施工順序進行建模。結合各組成部分，對隧道位置、地下室和樁基之間的關系進行了參數化研究。到目前為止，我們的研究結果表明，當附加荷載超過某些樁的承載力時，特別是靠近地下室墻壁的樁。參數分析表明隧道深度與襯砌應力之間存在較強的相關性，而隧道深度與誘導樁荷載之間的相關性較差。水平隧道相對于樁的位置與樁的荷載有較強的相關性。我們建議進一步研究隧道-巖石-樁的相互作用，特別是地下室的相互作用，以證實這項研究的結果[2]。

參考文獻

[1]Yue Wu，Cheng Zhao，ChunFeng Zhao，Youbao Wang，Yi Fei.Effect of grout conditions on the mechanical behaviors of unloading sand-concrete interface for reinforcing bored pile foundation[J].Construction and Building Materials，2020，243.

[2]Bo Xu，Hezhi Zhang，Zhenqian Chen.Study on heat transfer performance of geothermal pile-foundation heat exchanger with 3-U pipe configuration[J].International Journal of Heat and Mass Transfer，2020，147.