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建筑工程土建施工中桩基础技术的应用研究姜云辉

发表时间：2020/12/18 来源：《基层建设》2020年第24期作者：姜云辉

[导读] 摘要：随着我国社会主义市场经济的飞速发展，我国各个行业的发展水平都有了极大的提升，建筑业亦是如此，建筑施工中严格进行质量安全监管，科学合理选用施工技术，关系工程项目的建筑效益和施工效率，能为社会创造更大经济效益，为使用者提供更佳的居住生活体验。

        黑龙江省建安公路工程有限公司黑龙江大庆 163000
        摘要：随着我国社会主义市场经济的飞速发展，我国各个行业的发展水平都有了极大的提升，建筑业亦是如此，建筑施工中严格进行质量安全监管，科学合理选用施工技术，关系工程项目的建筑效益和施工效率，能为社会创造更大经济效益，为使用者提供更佳的居住生活体验。本文主要对建筑工程土建施工中桩基础技术的应用做论述，希望通过本文的分析研究给行业内人士以借鉴和启发。
        关键词：建筑工程；土建施工；桩基础技术；应用
        引言
        当前建筑工程中使用最多、最常见的深基础与地基处理方式便是桩基础，采用桩基础的建筑地基承载力高、后期基础沉降量小且不宜产生不均匀沉降，在发生地震时桩基础不宜因变形引起房屋倒塌、人员伤亡和财产损失小，桩基础施工时采用机械作业、质量和效率有保障。桩基础施工时的现场作业量小，材料消耗低，能适应多种地质条件和施工环境，在大型建筑、高层建筑、桥梁、特殊重要建筑、高铁等工程中被广泛使用。
        1桩基础技术的选用
        当建筑物上部为混合结构时，且层数不是很高；当建筑物为一般的中小型建筑时，且造型和高差不十分复杂时；当建筑物所处地区的地下水位高度不是很高时：普通基础在满足地基承载力的同时，工程量消耗与桩基础相比较小得多，且建设成本低，技术简单。在建筑工程施工中，相比普通的地基工程，桩基础不仅施工作业量高、施工程序烦琐，且总体工程造价高、对技术人员和施工人员的技术和经验要求更高，对于有些工程还存在地下空间使用受限等问题。所以，在施工场地和地质条件允许的条件下可采用普通基础的建筑工程可能会综合效益更高。可根据建筑物的重要性、复杂程度和工程地质条件等工程实际情况综合考虑，依据“经济合理、技术可靠”的原则，通过分析对比后确定是否采用桩基础。重型加工厂房、大型货物仓库等建筑荷载较大天然地基不能满足其承载力要求的建筑，只有桩基础可以满足地基承载力和稳定性要求。地下水位比较高且对整体倾斜有严格限制或因自身沉降对相邻建筑产生较大影响的工程，如大型高耸的烟囱、电视塔等可考虑采用桩基础。根据我国多次的大地震后的统计研究发现，采用桩基础的建筑相比其他浅基础建筑在地震中受损程度较轻，由于建筑物受损或倒塌引起的人员伤亡和财产损失小，主要是因为桩基在地震力作用下变形小，稳定性更佳；处于地震带且地质环境，土层特殊的建筑工程应当使用桩基础技术。软弱土层上的重要、大型或精密机械设备等对地基变形有严格限制的基础，使用桩基础要比换土、挤石等具有更高的稳定性和安全性，且施工工期更容易掌握。
        2建筑工程土建施工中桩基础技术的应用
        2.1施工阶段
        在冲孔灌注基础施工的过程中，很容易出现塌孔的事故，造成施工进度的延后。因此，为了防止这种事故发生，在冲孔灌注的过程中，应该保持冲孔内的水位稳定，顺利将冲渣携带流出。冲孔中的泥浆也应具有一定的高度，至少要高出冲孔灌注护筒的底部1m左右，这个泥浆的高度也应保证比地下水的水位高出1m左右，这样做是为了利用膨润土制备泥浆，从而形成护筒的护壁。因为泥浆的高度与地下水之间的距离会形成一定的压力差，所以这种由泥浆形成的护筒护壁对于水压的控制有很大的作用，有利于保持冲孔内部孔壁的稳定性。因此，一定要合理控制泥浆的高度，保证泥浆可以形成这种压力并且持续保持。冲孔灌注中的护筒材质为钢板，一般来说，钢板护筒的厚度为8mm左右，钢板护筒的内部直径要比冲孔灌注桩的内部直径大100～200mm。在施工过程中，为了防止出现塌孔事故，技术人员在埋护筒的时候，应该注意将护筒埋在3m左右的深度，并且应该注意护筒的顶部高出地面300mm左右。在实际施工过程中，冲孔灌注桩护筒的埋深可以使用压重、巨力锤压、在护筒内部将土取出等手段。

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在埋护筒的时候，技术人员一定要保证护筒的垂直埋入，其垂直误差不能超过1%，并且，护筒的重心点必须与冲孔灌注桩的中心点重合到一起，在平面中允许存在的误差为50mm，不能超过这个数值，否则会出现塌孔的事故，并对建筑成本造成一定的损失。
        2.2预制桩
        首先是预制桩施工前的准备。施工开展前，相关人员应先对施工现场进行勘察，选择相应的施工机械、成桩工艺以及成桩质量。此外，还要了解和掌握施工现场成桩深度范围内的土层、施工当地的地形和气候、地下水水位和沉桩附近地下管线、埋置深度等情况。其次是预制桩施工现场的准备。相关人员在开展施工前通常要清理施工现场，保证施工区域内的整洁。由于现场都是密布的群桩，大型机械设备进入施工现场前需要对施工现场开展平整工作，以保证桩机的垂直度。对于预制桩而言，不管是锤击、静压还是振动打桩，其自身都要承受较大的机械自重。在场地平整的情况下可以铺设200mm的碎石，保证整体打桩机直接接触地基表面的承载力，避免发生不均匀沉降的情况。最后是预制桩施工的注意事项。施工过程中有一些注意事项，例如，在开展预制桩前，要确定桩顶部的高度与方向。若施工中出现高度或方向错误，易导致后续施工过程出错，因桩打入后无法调整底部方向，最终导致整体建筑结构出现问题。
        2.3基于GIM系统下桩基协同辅助设计的可行性
        利用GIM系统，按照绝对坐标系建立岩土工程勘察信息模型，将上部建筑的柱、剪力墙位置转化为绝对坐标导入模型中，通过桩基与模型中各地层界面的交切处理，计算出桩基所穿越的地层深度，并根据岩土参数和建议的桩基持力层计算单桩承载力，根据剪力墙和柱下荷载的分布情况，估算桩基的数量。不同的桩基类型和选择不同持力层会产生不同桩基方案，通过类似工程经验和工程造价等因素对比分析，可获得最优的桩基方案。GIM系统将桩基模型导入岩土工程勘察信息模型中，在三维模型中拟合成桩过程，分析成桩过程可能出现的异常情况，提前制定预防措施。
        2.4对建筑桩基的完整性检测
        完整性检测工作的开展是为了确保桩基是否具备良好的整体性，继而保证高层建筑的稳定性。在桩基检测过程中每一种检测方法都具备一定的局限性，因此单一性的检测法无法全面评价桩基的完整性特征需要借助多种检测方法进行补充验证，确保对桩基完整性检测评价结果的准确性。常用的桩基完整性检测方法主要有低应变力法，声波投射法以及钻芯法。低应变力法是桩基完整性检测常用的检测技术，主要原因是在桩基上部进行击振，利用传感器搜集由于击振所产生的应力波，根据应力波的传输反射情况判断桩基内部的阻抗变化情况，实现对桩基完整性的有效检测。钻芯法虽然具备检测成本高耗费时间长的弊端，但具备直观性特征，能够帮助检测人员了解到整个高层建筑桩基的质量。
        结语
        总之，无论是哪种桩基础，在实际应用中均有一定的优缺点。至于如何具体选择，需要根据建筑工程的性质、地质情况、使用要求、工期整体控制等各个方面综合考虑是否采用桩基础，并对预制桩、灌注桩的使用进行经济、技术、造价和地质条件等多方面的综合考量。
        参考文献
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        [2]刘江.钻孔灌注桩常见工程事故及预防措施[J].黑龙江科技信息,2013(3):271.
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        [4]曾宪龙,黄楚彬,刘向荣.旋挖钻在灰岩地质区桥梁钻孔灌注桩施工中的应用[J].城市道桥与防洪,2012(5):171~173+14.