加强建筑地基基础工程施工技术探讨

'　　加强建筑地基基础工程施工技术探讨高玉岱大同市铁建房地产开发有限公司　山西省大同市　037005摘　要：本文以房屋建筑地基基础工程的施工特点为基础，着重分析了地基的种类及处理，以实际为出发点对建筑地基基础工程施工技术和地基工程的发展方向进行了探讨。关键词：建筑地基；基础工程；施工技术Abstract:thisarticletohousingconstructionbasedontheconstructioncharacteristicsoffoundationengineering,thispaperanalyzesthefoundationtypesandprocessing,entdirectionoffoundationengineeringarediscussedinthispaper.KeyARGIN:0cm0cm0pt"class=MsoNormal>：TU74：A一、前言建筑地基基础工程施工技术的主要任务是运用管理的职能和科学的方法建立技术管理体系，完善技术管理制度，卓有成效地开展技术开发创新和技术考核工作。二、房屋建筑地基基础工程的施工特点1、复杂性中国幅员广阔，工程地质条件非常复杂，例如淤泥质土、杂填土、湿陷性黄土、冻土、季节性冻土等。此外，溶岩地质主要在我国的西南地区，在其它地区也有所分布；同时，中国又是个多地震、高震级的国家，而地震对地基基础的影响是非常大的。这种复杂的地质条件对地基基础工程的勘察设计处理以及工程施工增加了难度，提出了大量且复杂的技术难题。 2、多发性由于地基基础设计或施工方案不当而导致房裂屋倒，导致严重损失的实例时有发生，所造成工程建设中的恶性的巨额浪费确实惊人。3、潜在性从主体结构本身复杂的工序衔接来看，后一道工序都在不同程度上覆盖前一道工序，工序质量具有明显的隐蔽性，这也是主体结构工程必须加强隐蔽工程的检查验收，存放完整的隐蔽验收资料的原因所在。4、严重性一定程度上讲，建设工程一旦建成投入使用，地基基础出现质量事故问题往往是无法弥补的，由它所带来的损失，远比地基基础工程建设所要投入的成本大得多。由于地基基础承受上部建筑实体的全部荷载，因此一旦出现局部损坏，其损坏程度扩散很快，而事故的发生又往往是突发性的，常常不易被人们发现，这就更加剧了其危害性和严重性。5、困难性地基基础工程质量事故处理难度大是指它与建设工程其它部位事故处理相比而言，造成的原因是和它的地位与作用密切相关的，地基基础工程是地下工程，事故处理的施工操作困难性较大；一旦地基基础承担了上部荷载，对它本身的处理，必然影响建筑物上部结构性能，尤其是对于建成交付使用的工程，它承受了所有建设工程的全部荷载，再加上地基基础工程质量事故的连锁性，因此它的处理是非常困难的。三、地基的种类及处理1、地基的种类 （一）天然地基具有足够的承载能力，在荷载作用下的压缩变形不超过允许范围，可以支承建筑物基础的天然土（岩）层。凡能保证地基稳定的岩石、碎石土、砂土、粘性土等都可作为天然地基。设计时要充分掌握地基土（岩）层的压缩和沉降、抗剪和滑坡、土中含水量等因素，以保证地基安全可靠。（二）人工地基这种方法的主要技术特点是：充分利用了软土，避免了大量挖掘软土和远距离弃土；对软土地基加固效果显著，加固后即可投入使用，并可根据上部结构状况灵活采用柱状、壁状、格栅状等加固形式；地基加固过程中对周围软土无扰动，不会造成软土侧向挤出；施工中无振动、无噪音、无污染；施工机具简单，便于制造和推广使用；适合我国经济技术条件。不具有充分承载能力的淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性的软弱土层经过人工加固处理而成的建筑物地基。设计时既要注意分析和合理利用基土的持力层，又要正确选择加固处理措施。2、地基的处理方法（一）密实法用密实法处理地基又可分为：①碾压夯实法：对碾压与夯实是修路、筑堤、加固地基表层最常用的简易处理方法。通过处理，可使填土或地基表层疏松土孔隙体积减小，密实度提高，从而降低土的压缩性，提高其抗剪强度和承载力。②重锤夯实法：利用起重机械提起重锤，反复夯打，其有效加固深度可达1.2米。此法适用于处理粘性土、砂土、杂填土、湿陷性黄土地基和对大面积填土的压实以及杂填土地基的处理。③ 机械碾压法：用平碾、羊足碾、压路机、推土机及其他压实机械压实松散土层。碾压效果取决于被压土层的含水量和压实机械的能量。对于杂填土地基常用8～12吨的平碾或13～16吨的羊足碾，逐层填土，逐层碾压。④振动压实法：在地基表面施加振动力，以振实浅层松散土。振动压实效果取决于振动力、被振的成分和振动时间等因素。用此法处理以砂土、炉渣、碎石等无粘性土为主的填土地基，效果良好。⑤强夯法：利用重量为8～40吨的重锤从6～40米的高处自由落下，对地基进行强力夯实的处理方法。经过强夯的地基承载能力可提高3～4倍，以至6倍，压缩性可降低200～1000％，影响深度在10米以上。此法适用于处理砂土、粉砂、黄土、杂填土和含粉砂的粘性土等。施工时噪声与振动较大。⑥堆载预压法：在堆积荷载作用下，使饱和软土层排水固结，提高抗剪能力，增加地基的稳定性。⑦砂井堆载预压法：在软土层中按一定距离打入管井，井中灌入透水性良好的砂，形成排水“砂井”，在堆载预压下，加速地基排水固结，提高地基承载能力。此外，还有挤密砂桩法和振动水冲桩法等。（二）换土法 按换填材料的不同，将垫层分为砂垫层、砂卵石垫层、碎石垫层、灰土或素土垫层、煤渣垫层、矿渣垫层以及用其它性能稳定、无侵蚀性的材料做的垫层等。换填法适用于浅层地基处理，包括淤泥、淤泥质土、松散素填土、杂填土、已完成自重固结的吹填土等地基处理以及暗塘、暗沟等浅层处理和低洼区域的填筑。换填法还适用于一些地域性特殊土的处理，用于膨胀土地基可消除地基土的胀缩作用，用于湿陷性黄土地基可消除黄土的湿陷性，用于山区地基可用于处理岩面倾斜、破碎、高低差，软硬不匀以及岩溶等，用于季节性冻土地基可消除冻胀力和防止冻胀损坏等。换土垫层的施工可按换填材料（如砂石垫层、素土势层、灰土垫层、粉煤灰垫层和矿渣垫层等）分类，或按压（夯、振）实方法分类。目前国内常用的垫层施工方法，主要有机械碾压法、重锤夯实法和振动压实法。机械碾压法是采用各种压实机械，如压路机、羊足碾、振动碾等来压实地基土的一种压实方法。这种方法常用于大面积填土的压实、杂填土地基处理、道路工程基坑面积较大的换土垫层的分层压实。施工时，先按设计挖掉要处理的软弱土层，把基础底部土碾压密实后，再分层填土，逐层压密填土。重锤夯实法是利用起重设备将夯锤提升到一定高度，然后自由落锤，利用重锤自由下落时的冲击能来夯实浅层土层，重复夯打，使浅部地基土或分层填土夯实。主要设备为起重机、夯锤、钢丝绳和吊钩等。重锤夯实法—般适用地下水位距地表0.8m以上非饱和的粘性土、砂土、杂填土和分层填土，用以提高其强度，减少其压缩性和不均匀性，也可用于消除或减少湿陷性黄土的表层湿陷性，但在有效夯实深度内存在软弱土时，或当夯击振动对邻近建筑物或设备有影响时，不得采用。因为饱和土在瞬间冲击力作用下水不易排出，很难夯实。振动压实法是利用振动压实机将松散土振动密实。地基土的颗粒受振动而发生相对运动，移动至稳固位置，减小土的孔隙而压实。此法适用于处理无粘性土或粘粒含量少、透水性较好的松散杂填土以及矿渣、碎石、砾砂、砾石、砂砾石等地基。（三）加固法 换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理，应根据建筑体型、结构特点、荷载性质、岩土工程条件、施工机械设备及填料性质和等进行综合分析，进行换填垫层的设计和选择施工方法。该法是将基础底面以下一定深度范围内的软弱土层挖去，然后以质地坚硬、强度较高、性能稳定、具有抗侵蚀性的填料分层填充，并同时以人工或机械方法分层压、夯、振动，使之达到要求的密实度，成为良好的人工地基。垫层可以选用的填料有砂石（包括碎石、卵石、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或石屑，应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质）、粉质粘土（用于湿陷性黄土的粉质粘土垫层，土料中不得夹有砖、瓦和石块）、灰土（土料宜用粉质粘土，石灰用新鲜的消石灰，其颗粒不得大于5㎜，体积配合比宜为2：8或3：7）、粉煤灰、矿渣（指高炉重矿渣，可分为分级矿渣、混合矿渣及原状矿渣）、其他工业废渣（要求质地坚硬、性能稳定、无腐蚀性和放射性危害）、土工合成材料等。经该方法处理过的人工地基或垫层，可以把上部荷载扩散到下面的下卧层，以满足上部建筑所需要的地基承载力和减少沉降量的要求。当垫层下面有较软土层时，也可以加速软弱土层的排水固结和强度的提高。此法用于湿陷性黄土地基可以消除地基的湿陷性。四、建筑地基基础工程施工技术（仅以桩基础进行论述）1、桩基础设计（一）高层建筑中传统刚性桩基设计方法通常是根据建（构）筑物的具体情况、以及基础施工条件和工程地质条件，确定桩的类型和尺寸，首先初步确定承台埋深和尺寸，然后确定桩的根数和平面布置，最后验算桩基中各桩所受的荷载是否超过单桩承载力特征值，必要时验算群桩的地基强度和沉降，继而进行承台设计。 桩的根数按承台的竖向荷载和单桩承载力特征值确定，当轴心受压时，桩数n应满足：n≥（N+G）/Pa（1）式中　N为作用在承台上的轴向荷载；G为承台及承台上的土的重量；Pa为单桩轴向承载力特征值。验算各桩所受的荷载时，对于轴心受压的桩基，各桩所受的荷载P应满足P=（N+G）/n≤Pa（2）桩间距一般取3~4倍桩径。现行的设计方法是假定承台底面以上的荷载完全通过群桩传递给地基土，没有考虑桩间土直接分担荷载。（二）减沉桩设计方法减沉桩的原意是承载力满足设计要求，而沉降量过大，因而设置较少量的桩以减少沉降，因而称之为减沉桩。但必须进一步明确的一个基本观点是减沉只有通过减少土中应力来实现。由于减沉桩设置的数量相对少，而减沉之后地基沉降仍是较单桩达极限时的沉降量大的多，有的最终沉降甚至可达150mm，而一般短桩的极限荷载时对应的沉降一般为数毫米，最大也不可能超过40mm。因而减沉桩一般都能达到极限荷载。这样，可以计算荷载值。2、灌注桩基础施工过程的质量控制灌注桩基础的施工环节整体工程中最为重要的环节，是决定灌注桩质量的关键环节，在这期间，任何不正确的施工方式都可能对灌注桩造成永久的严重物理性损伤，导致灌注桩的永久物理性损伤，所以该过程的质量控制显得尤为重要。（一）灌注桩基础程控阶段的质量控制 在钻孔灌注桩基础的施工过程中，成孔环节尤为重要，如果在该过程中没有控制好质量，则可能导致缩颈、穿孔、桩孔偏斜、坍孔、桩端达不到设计持力层的要求、桩身夹泥砂以及灌注桩的断裂等严重性的问题。为了解决以上出现的问题，在施工过程中应该根据灌注桩的类型、打孔的深度和相应施工场地的地质情况和泥浆处理等综合性条件选择相对应的成孔机械和成孔工艺。在正式施工开始之前，必须在施工现场进行试成孔，其过程必须要全面的记录下来。试成孔结束之后将数据交给具有专业检测资质的检测方进行四年跟踪的检测。通过试成孔，可以了解施工场地地层的稳定性，成孔的时间和水泥配置的原材料等重要信息，对指导正式施工具有非常重要的作用。在成孔期间，为了防止发生穿孔等质量事故，必须严格按照施工顺序和工艺，注意钢筋混凝土的配比。在成孔期间，提杆时应该注意不要使钻具碰撞到孔壁，否则第一次清空之后可能导致孔洞的坍塌，造成第二次清孔是也无法清除掉落的渣。当提出钻具后，应该对孔洞的深度进行复核，如果测试的深度比实际钻具的长度小，则需要重新下钻并清孔，不可以强行下笼。为了提高测量数据的精确程度，测量时应该对孔洞深度进行复核。（二）在水下进行混凝土搅拌的质量控制在建筑材料的选择时，应该明确选用水下混凝土。在选择粗骨料的时候，应该使用半径小于20mm的二级碎石，碎石的含泥量应该控制在两个百分点以下。灌注桩工程中的混凝土应该适当的使用混凝土外加剂，以便改善和易性和缓凝。如果水下混凝土是在施工现场进行搅拌，要控制好混凝土的配比，注重建筑材料的添加及搅拌流程，对混凝土坍落度进行实时的监控。在灌注桩基础工程中，应该尽可能的使用集中搅拌供应的商品混凝土，这样不仅可以保证混凝土的质量也可以保证混凝土供应的及时。（三）钢筋笼的制作质量控制 灌注桩的钢筋笼在制作过程中，需要使用质量符合设计标准的钢材、电焊条等。且在外观、数量、型号等参数方面一定要与送检验品的规格一致，否则一律禁止使用。在钢筋笼验收时，要关注其规格数量主筋距等是否按照设计规范进行制造。（四）吊装质量的控制为了控制进过验收合格的钢筋笼的变形，应该在起吊的过程中增加吊点的受力面积，以避免在吊装过程中引起钢筋笼的变形。（五）注意事项护筒底要置于粘性土上，确保护筒底的地质、护筒的高度能满足埋设的规范要求，以防漏浆。检查钢护筒的平面位置和垂直度满足要求后再固定，测量桩机就位满足要求后再加固定位装置，防止桩机带钻头偏移。及时清理与捞出沉渣，以保证泥浆的质量及对地质分布情况的准确判断。安放钢筋笼时，并在钢筋笼顶上用钢筋与桩机底座、护筒焊接牢固，防止灌注后期混凝土的冲击力使钢筋笼偏位或钢筋骨架上升，以保证桩头段钢筋保护层厚度，以及确保成桩中心偏差满足要求。预防塌孔的措施：根据钻孔地质的情况，及时调整泥浆浓度，同时通过临时砌筑砂包以进一步提高水头。确保声测管安装质量，包括声测管的垂直度、平面位置、密封性等。（六）桩基工程质量控制指标检验频率和方法所用的水泥、砂、石、水、外掺剂及混合材料的质量和规格必须符合有关规范的要求，按规定的配合比施工。成孔后必须清孔，测量孔径、孔深、孔位和沉淀厚度，确认满足设计或施工技术规范要求后，方可灌注水下混凝土。水下混凝土应连续灌注，严禁有夹层和断桩。嵌入承台的锚固钢筋长度不得低于设计规范规定的最小锚固长度要求。50%桩基采用深测管检测，其他桩基采用无破损法进行检测。凿除桩头预留混凝土后，桩顶应无残余的松散混凝土。桩顶面应平整，桩柱连接处应平顺且无局部修补。每个桩位用全站仪检查，群桩允许偏差值为≤ 100mm，单桩允许偏差值为≤50mm。每个桩用测壁（斜）仪或钻杆垂线法检查钻孔倾斜度，钻孔倾斜度不大于1％，且不大于500mm。每个桩沉淀厚度用沉淀盒或标准垂检查。对于摩擦桩，应符合设计规定，设计未规定时按施工规范要求；对于支承桩，不应大于设计规定。每个桩钢筋骨架底面高程：先用水准仪测骨架顶面高程后反算，偏差控制量为±50mm。3、湿陷性黄土地区的深桩基础施工（一）湿陷性黄土特点湿陷性黄土一般主要分布在我国西北、华北一带，由于黄土具有底层多，土层厚度大，且这些地区的气候干旱少雨，蒸发量大，所以黄土在上覆土层自重应力作用下或在自重应力和附加应力共同作用下，受水浸湿后的土的结构会被破坏从而发生显著变形，很容易造成地基下陷的情况。（二）处理方法由于湿陷性黄土的特点，所以它会造成地基下陷，从而导致深桩基础发生不均匀的沉降，使深桩基础的承载力受到破坏，对整个建筑物的安全产生不好的影响。所以，对湿陷性黄土的处理方法要格外注意，一般来说，我们较长采用的方法主要有深层搅拌桩法、强夯法、桩基础法、垫层法、欲浸水法、挤密法等。在选择桩基础的时候，一般采用的有锤击预制桩、人工挖孔灌注桩、振动沉管灌注桩、钻孔灌注桩、向扩孔桩等等，可根据具体的地质特点和施工要求选择合适的施工方法和桩基础，但是要特别注意的是，在湿陷性黄土地区的深桩基础施工的过程中，不能选用摩擦型桩，因为摩擦型桩在浸入水中之后的摩擦力会大大的减小，从而也就失去了承重能力，就失去了保证建筑物的安全的能力。 4、冻土地区的深桩基础施工（一）冻土地区的特点所谓冻土，是指在冬天的时候，受严寒的气候条件的影响，土层中的水结成了冰，然后土体自身就会产生体积膨胀。冻土地区的特点就在于，在严冬这种情况下，地基中的深桩基础就会受到切向的冻胀力，从而导致深桩基础产生不均匀的上拔，使深桩基础上部的结构发生不均匀的变形。到了夏天气候炎热的时候，冻土被融化，地基失去强硬的支撑，深桩基础就会下沉，基础的承载力下降，影响到上层建筑的牢固。针对冻土地区特点选择深桩基础的要点。（二）钻孔插入桩基础钻孔插入桩的特点在于它能适用于各种岩性和冻土地基，并且整体来讲，对地基的热扰动比较小，且回冻的时间短。缺点就在于承载力较低。（三）钻孔灌注桩基础钻孔灌注桩的特点在于它适用于坚硬冻结状态的冻土地基，制作、施工方法和机具都比较简单，节省了施工材料。并且它具有较高的水平及垂直承载能力。它的缺点就在于回冻时间比较长，对地基的热扰动大。（四）钻孔打入桩基础钻孔打入桩的特点在于适用于粘性土、砂土类地基，且对地基的热扰动最小，承载力高，缺点在于施工设备较复杂。所以针对冻土地区的施工要考虑到不同地基的情况及不同深桩基础的特点，选择最佳桩基础。5、桩基工程实例分析（一）工程概况 该工程为某六层商住楼，一层为框架结构，二层以上为砖混结构，底面积为13×90.6m2，房子中间设一伸缩缝，该工程基础采用桩筏与土共同作用的复合桩基，桩基的锚杆静压桩采用逆作法施工工艺，底板为0.25×0.25×17.6m的锚桩，锚桩持力层为较薄的粉砂层（约lm左右）。（二）基础设计①按变形控制的复合桩基，桩截面为250×250mm2.8m混凝土标号为C30，钢筋为三级钢14螺纹钢。②桩基持力层为地勘报告中第5层，属于粉细砂层，进入持力层大于0.2m，小于0.4m，为此桩端采用平底形，的单桩承载力特征值175kN，单桩承载力设计值为210kN，的静压锚杆桩，每节桩长为由于层厚为0.8-1.3m，桩端减小桩的刺入变形。锚杆桩桩长16.5m左右。（三）施工要求①底板下的地基土为粉质粘性土层，铺100mm厚塘渣垫层，轻型碾压，基础垫层为70mm厚的C10砼。②基础底板及地梁施工时需预埋锚杆桩孔与预留锚杆。③当基础梁板施工后进行底层及二层框架后，方可进行锚杆桩施工，此时上部结构与桩基可同时施工，锚杆桩施工后及时用膨胀硅封桩孔。自底板硅施工后，可开始沉降观测，每施工一层观测二次，测点布置每隔5根框架柱埋设一个测点，转角必须有测点。④施工方法为锚杆静压桩逆作法施工。6、施工工艺及特点（一）施工工艺 众所周知，基础施工中锚杆静压桩是锚杆和静压桩二项技术的巧妙结合形成的一种桩基施工新工艺，也是一项地基加固处理新技术。锚杆静压桩是先在新建的建筑物基础上预留压桩孔位并预埋好锚杆，或在已在建筑物基础上开凿压桩孔和锚杆孔，用粘结剂埋好锚杆，然后安装压杆架，用锚杆做媒介，把压杆架与建筑物基础连为一体，并利用建筑物自重作反力（必要时可加配重）用千斤顶将预制桩段压入土中，当压杆力及压入深度达到设计要求后，将桩与基础浇注在一起，桩即可受力。从而达到提高地基承载力和控制沉降的目的。（二）施工顺序根据我国目前实施的压桩施工标准YBJ227-91《锚杆）静压桩技术规程》施工，首先按桩位在底层底板上预留压桩孔，预埋锚固钢筋安装反力架从第一节桩段起，桩段就位，压桩，接桩，再压桩，直到所需压桩力送桩到所需标高，焊接连接桩顶与预埋锚固钢筋，浇捣微膨胀混凝土，封桩。（三）施工特点现行施工中改变了常规先打桩后建房的施工顺序，而是先建房后压桩，且压桩是可与上部建筑同步施工，成为立体交叉作业。因此采用锚杆静压桩逆作法施工就可不占工期，这对加快投资效益的周转极为有利。五、结束语建筑工程市场竞争愈演愈烈，施工企业为了在市场竞争中能够生存、发展，在对工程项目实施的全过程中，加强建筑地基基础工程施工技术，有利于确保工程的质量。'