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浅谈建筑施工中的桩基沉降问题与控制方法刘鹏1

发表时间：2021/4/20 来源：《基层建设》2020年第33期作者：刘鹏1 张波2 孙维彬3

[导读] 摘要：建筑工程的基础是建筑物的基础，也是地下隐蔽工程，在勘察、设计和施工质量上直接影响建筑物的安全。

        1身份证号码：21010419870510xxxx；2身份证号码：21142219900107xxxx；
        3身份证号码：22038219841005xxxx
        摘要：建筑工程的基础是建筑物的基础，也是地下隐蔽工程，在勘察、设计和施工质量上直接影响建筑物的安全。一旦发生地基事故，很难补救，后果非常严重。因此，本文通过分析施工中桩基沉降的一般规律和计算方法，以某工程为例，探讨其控制方法。为进一步完善成桩技术，采用新技术减少建筑物沉降，可取得较好的经济效益和社会效益。
        关键词：建筑施工；桩基下沉；软土地基；设计；承载能力
        1 桩基建筑聚落的一般规律
        在施工中，桩周沉降与软土的变形特性和流变特性有关。软土的天然含水量一般等于或大于液限，孔隙比大于1，土体为结构性，土体含水量随液限直接增加；软土的压缩性也随着液限的增加而增加，软土的渗透性较弱。地基受力后会形成较高的超孔隙水压力，这在很大程度上决定了软土的变形持续时间较长，具有流变特性。因此，在软土地基上建造多层和高层建筑可能会产生大量的沉降，而软土地基的沉降是一个漫长的历史过程，并不随着建筑施工的结束而结束。在某地区，统计了几十栋建筑在施工阶段最终沉降的百分比kb，以及百分比KB与最终沉降的关系。Kb一般是20%-4o%。基础大沉降往往伴随着建筑物使用和外观的破坏，但真正影响建筑物使用和外观的不是沉降量大，而是短时间内的不均匀沉降和大沉降。不均匀沉降导致上部结构开裂、变形或倾斜，严重的坍塌和损坏事故时有发生。由于环境因素或附近基坑开挖导致建筑物在短时间内大规模沉降，也发生了工程事故。因此，在软土地基上修建建筑物时，地基变形问题尤为重要。另一方面，在建筑物的设计和施工中，如果能够提前预测基础的变形，并加以适当的考虑、控制和利用，就可以防止和减少基础变形的不利影响。
        2施工中桩基沉降的分析与计算
        2.1实体深基础法
        固体深基坑法是工程领域中应用最广泛的桩基沉降计算方法之一，其计算模式是将承台下的桩基和桩间土视为一个等效墩基础的固体深基坑。在这些替代墩基础的范围内，桩间土将像没有压缩的实心墩基础一样工作，然后根据扩展基础的沉降计算方法计算桩基的沉降。由于计算中考虑的前提条件不同，研究者提出并使用了不同的计算模型。主要区别在于假想固体地基底面的位置不同，地基土中附加应力的考虑和计算不同。根据桩间地基土的不同性质，桩间土实际上会产生不同程度的压缩变形。另一方面，假想固体地基周围存在横向剪应力的扩散效应。为了消除这些差异对沉降计算的影响，桩基，人采取了一些措施，集中于所采用的模型。这些措施是：
        2.1.1改变假想固体基础底面的位置，以考虑桩间土压缩变形的可能性，这是peck和terzaghi建议假想固体基础底面应置于桩端平面以上的高度时所涉及的影响因素，该高度取桩长的1/3(当桩处于均匀土体固结状态时)或持力层深度的1/3(当桩穿过软土层进入硬土层时)
        2.1.2从桩基，顶部外围开始，假想固体地基的底部区域以一定的坡度(如角度或1:4坡度)向下扩散，以考虑群桩周围的总剪应力对沉降分析的影响。
        2.1.3的模型，以提高估算地基土附加应力的精度。根据半无限弹性体集中力的mindlin公式，国内外近年来发展了一些估算桩基荷载作用下地基土附加应力的方法，另一种方法是通过比较mindlin解和boussinesq解来估算地基的等效附加应力。

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        2.2等效作用分层总和法
        等效作用法最早由黄强和刘金砺，提出，后由健既桩基技术规范推荐。该定律体系利用均匀土体中桩基沉降的mindlin解与均布荷载作用下矩形基础的boussinesq解之比修正等效墩基础基础的附加应力，然后根据一般的分层总和法计算桩基沉降。
        3 中桩基在建工程沉降控制案例分析
        3.1项目概述
        某楼主楼占地308m125m的矩形地块。该建筑柱基采用承台基础，基础桩为500mm钻孔桩，桩长32.6m，由于生产工艺对地面平整度要求较高，该建筑楼板采用无缝设计，楼板为连续钢筋混凝土结构，结构层厚250mm，面层厚40mm，双层双向加固。地基基础选择DJM桩复合地基：DJM桩桩径500mm，桩长15m，桩间距1.2m，柱基承台设计采用搭接法。建筑物投入使用后第三年经调查监测，发现地面和结构出现不均匀沉降。
        3.2施工控制措施
        3.2.1主要施工技术：在多方面查阅研究资料后，采用tsc成桩技术处理建筑物沉降。为了验证主体建筑地基土成桩技术的可行性和成桩质量的可靠性，应在建筑内选择一块空地进行tsc桩成桩试验，试验桩共5根。经过试桩，发现效果完全符合预期的加固设计，经多方协商后，决定采用该方法对多层建筑的地基进行处理。主要施工工艺如下。旋喷钻机钻进：钻完钻台面板后，将工程钻机放好，安装旋喷钻机，启动高压注浆泵开始钻进。为了使钻进进尺顺畅，保证钻进效率，钻进进尺应与注浆泵的泵压和泵量相匹配。现场试验结果表明，当泵压为()5-1兆帕，泵量为()120-150升/分钟时，钻井效率较高。旋喷钻孔深度达到要求后，停止钻孔，准备粉煤灰砂浆压力灌浆。粉煤灰砂浆压力成桩：钻孔达到设计深度后，用循环液清孔，检查孔径和孔底的沉积物是否符合要求。建议用注浆钻头代替钻杆，放置孔底，粉煤灰砂浆自下而上压入桩内。为了保证桩的完整性，钻杆的提升速度应与水泥砂浆的泵送量相适应，以使灌浆钻头保持在泥浆液面lm以下。结合现场试验结果，室内砂浆配比。
        3.2.2地面提升试验：地面提升平整度控制标准：占地面积大，柱间标高不一致。很难建立全面的平整度控制标准。因此，根据现场实际情况，制定以下平整度控制标准，以指导施工操作；灌浆孔的布置和要求：为了减少对混凝土楼板的破坏，灌浆L应远离楼板45线铺设，孔的直径应尽可能小。现场使用的孔洞直径为63 mm，在现场试验过程中，根据设备、堆载和生产情况，相应调整了灌浆孔的布置；为了在注浆提升过程中随时准确反馈地面变形值，采用测量范围为50mm的百分表进行观测，并随时提供提升数据。当提升量达到设计提升高度时，停止灌浆。灌浆的同时，应观察注浆区附近的架子和设备基础，如发现差异，应立即停止灌浆并及时处理。提升灌浆后，待泥浆完全凝固后，再次测量地面标高，检查各块平整度是否在控制范围内。
        4结束语
        综上所述，施工中要严格控制桩基沉降，应保证：(1)严格按照国家规范和规定进行设计，同时进行一定数量的静载试验。(2)钢筋混凝土灌注桩施工中，应严格控制桩侧泥皮厚度和桩底沉渣厚度，以保证桩身承载力，减少整体沉降。(3)进一步完善成桩技术，采用新技术，可以采用挤扩支盘桩或后注浆技术，进一步完善桩筏基础和取样理论，从而提供更高的承载力，减少建筑物沉降，获得更好的经济和社会效益。
        参考文献：
        [1] 龚晓南，陈明中.桩筏基础设计方案优化若干问题[j].土木工程学报，2001（）4）：107—110.
        [2] 董建国，赵锡宏.高层建筑地基基础[m].上海：同济大学出版社，1996：81—82.