民用建筑地基和桩基施工技术及管理措施研究

发表时间:2021/8/27   来源:《城镇建设》2021年4月10期   作者:吉远城
[导读] 随着社会城镇化进程不断加快和城镇人口激增,为缓解日益严峻的住房压力
        吉远城
        广西建工集团第一建筑工程有限责任公司    广西南宁市    530001   
        摘要:随着社会城镇化进程不断加快和城镇人口激增,为缓解日益严峻的住房压力,民用建筑规模不断扩大,地基基础与桩基础作为建筑施工重要组成部分,其技术运用成为关键性因素,同时管理理念不断创新与完善,围绕民用建筑地基基础与桩基础展开土建施工管理研究是非常有必要的。笔者主要对民用建筑地基基础和桩基基础土建施工技术以及管理措施进行探究与分析。
        关键词:民建工程;地基基础;桩基基础;管理措施
        1地基基础和桩基础的定义及重要性
        建筑结构的最下部部分便是地基基础,是直接深入到土地当中的,承载整个建筑的荷载是地基的主要作用,但在这个过程中可能会出现变形的现象,因此就必须要对土体或者是岩土部分加以考虑,关注其是否能对上述结构的载荷加以支撑,这样做还能够在一定程度上降低强度的损失率,控制地基沉降。天然与人工是地基常见的两种基本形式,埋深比较小的便是天然地基,这种天然地基需要进行人工的处理才能对民用建筑的要求进行充分的满足。而人工的地基对于地质条件是有一定的要求的。
        基础建筑质量直接关系到整个民建工程的安全性,民建桩基基础和地基基础土建建设工艺对民建都有着不同但很大的影响,地基以及整个建筑的施工过程是建筑成为实体的关键阶段和具体表现。其中,地基基础和桩基基础都是地下隐蔽项目,建筑完工以后很难再次进行检查工作,那么要是以后在使用中发现建筑存在问题就无法及时补救了,这样会引起巨大的经济亏损与人员伤害。民建工程地基基础与桩基基础建设方式中国幅员辽阔,地质环境复杂,因此建筑结构类型与级别也是多种多样,地基基础和桩基基础在民用建筑方面的建设方法是各有千秋。比如,在民建工程中常常会面临地质环境偏差的地基,如软弱地基,抗压性能小,对于这种地质环境,地基基础与桩基基础建设中必需要做好加固措施,反之,非常容易造成建筑物的坍塌,造成不必要的人员伤亡,危害人民的财产生命安全,甚至会增加国家的负担。
        2我国民用建筑地基工程及桩基工程施工的几个重要特征
        现在的民用建筑无论在施工上还是使用上,安全都是放在首要位置,然而地域上的不同对建筑工程地基施工造成了很大影响。有以下几个重要特征:
        2.1 多变性
        不同的民用建筑,地基形式不一样,不同地域,气候等条件也会不同。如南方多雨地区,地下水比较丰富,水害是影响地基工程安全及质量的重要因素;而在西北地区,地下水就比较少,但昼夜温差大,环境比较恶劣。地基工程为适应这些条件,需采用不同的形式及构造,具有多变性。
        2.2 危险性高
        地基工程处于地下,由于水害因素或支护工程不到位,很容易引起坍塌等事故,这也是近几年地基工程事故频发的主要原因,造成的生命及财产损失不可估量。
        2.3 施工难度大
        地基基础施工为隐蔽工程,工序多,施工环境复杂,需采取降水、排水、支护、桩基础等措施,应采用适应当地特点的基础形式,施工过程严格监控管理,避免事故发生。
        2.4 地基基础结构需满足承载力的要求
        上部结构的力全部传递到地基基础,其承载能力需经过严格的设计计算,尤其在地震频发的地区,如果遭遇地震要保证整个结构的完整性,不至于由于各种应力及变形的作用导致建筑物整体坍塌。
        3建筑工程施工地基处理的技术要点
        3.1 施工前准备
        施工前期的准备是建筑工程施工地基处理的基础环节,只有做好充足的前期准备才能保证施工工程后续的质量,创造出有利的施工条件。例如在进行施工前施工人员首先应该对施工现场的环境进行细致的调查,包括施工现场的土质环境、水源情况、天气气候情况等,根据调查结果分析的数据制定后续施工方案,保证施工方案的可行性和有效性。另外在工程施工前应该对施工材料进行检验,对于施工中所需的机械设备应该进行认真调试,保证机械质量符合施工标准。最后在施工前应该对工程的施工管理方案进行指定,将各岗位的职责加以指定,确保施工工程顺利完成。
        3.2 护壁施工
        由于建筑工程物具有一定的特殊性,因此施工过程中经常需要进行护壁施工,以此保证地基处理的整体质量。首先工程施工人员应该保证护壁混凝土的强度与桩基混凝土的强度匹配,确保护壁质量不受影响,其次护壁的高度应该高于地面,并在施工过程中定期对护壁进行检验,保证护壁施工处理中无渗水、断裂等现象,如果发现问题应该及时进行解决保证地基的整体质量。
        3.3 混凝土灌注
        混凝土进行合理配比后就需要实施混凝土灌注工序,在灌注前施工人员应该对孔底进行全面的检查,将孔底内的积水,杂质和污染物清理掉,如果建筑物施工过程中混凝土与过量的积水融合必然会影响混凝土的质量,如果是地基处理位置存在较多的积水,施工人员在采取一定的方案将积水处理完成后再施工混凝土进行灌注,对于首次进行混凝土灌注的数量应该适当增加并对灌注高度进行把握,保证混凝土灌注的质量。
        4民用建筑地基基础施工技术
        民用建筑地基基础作为下部结构,将建筑物上部结构传递来的荷载传递给地基。地基的种类有天然地基及人工地基。埋置深度不深,简单处理就可以使用的地基为天然地基;地质复杂,需要通过特殊的处理才能满足要求的地基为人工地基。人工地基一般埋置深度较大,可以把上部荷载传递到较深且坚实的土层中去。我国地形差异较大,不同城市采用的地基基础形式不一样。比如,淤泥土地基、软土地基等地质条件很差的地基,其自身的承载能力不足,施工时就要采取措施去处理地基,如采用电渗排水法,挤密桩法,排水固结法等,使地基满足上部结构承载力的要求,避免因为地基承载力不足而造成建筑物上部结构倒塌的事故发生。
        4.1排水固结法
        排水固结法是地基基础施工技术中较为常见的施工方法,其在具体使用中必须依靠效果显著的排水方式,让松散的土质在一定时间内凝结形成坚实的地基基础。具体操作过程包括以下几个方面,首先将地基所需的袋装砂井和塑料排芯板等建筑材料运至施工场地,利用沉管法在土地上打出足够深度和宽度的孔,然后根据具体的施工要求和施工标准,往孔中倒入足量的砂石,接着进行罐砂预压,将土质中的水分排出,在较短的时间内实现土质的固结,以此来提高民用建筑地基土质的抗压强度,同时大大降低地基出现沉降现象的概率。
        4.2换土垫层法
        换土垫层法是指利用砂石等强度更高的材料替代地基中不符合建筑标准的土质,进而提高地基土层整体的承载力,从而有效地改善了单纯用松散土质遇水发生膨胀或深陷现象的弊端,降低了地基深陷现象出现的可能性。所以在实际施工中,一旦遇到土质较差、土质松软、冻土地基以及易发生深陷的黄土地的情况下,及时用性能更好的材料进行更换,例如砂垫层、素土垫层和碎石垫层等替换方式,可以有效应对这些情况的产生,同时加固地基。
        4.3化学加固法
        化学加固 目前在民宅施工中,化学加固技术已经获得大量应用,其 主要是指使用化学物质,将其与土层混合,通过化学反应起到 改善土壤性质、提升土层强度的作用,利用化学加固能够保证 地基的稳定性和承载力,为后续施工活动的开展奠定基础。 较为常见的化学加固方法包括:第一,喷浆法。先使用钻机在 地基上的正确位置钻孔,钻孔位置要排布均匀,根据土层强度 科学计算明确位置,然后使用高压脉冲泵,以钻孔为中心均速 喷射,对喷射时间进行科学控制,保证土地和浆液的混合充 分,经过化学反应后形成具有一定强度的复合基础。第二,深 层搅拌法。

该技术方法是当前应用最为广泛、效果最为显著 的方法,其将深层搅拌机插入土层中,将石灰水泥按照一定比 例通过搅拌机灌注到土壤中,利用深层搅拌的方式形成水泥 桩或者连续墙,具有改善土质、提升强度的作用,确保地基的 可靠性和承载力符合施工要求。第三,灌浆法。灌浆法与深 层搅拌法在原理方面具有一致性,在完成泥浆配置后,将其利 用灌输管输送到土层中,可以排除土层中存在的空气和水分, 促使松散的土层形成具有一定强度和承载力的整体。
        4.4 碾压夯实法
        夯实方法是最简单直接的基础施工技术。 可以分为机械捣固法、振动捣固法和动态填充法。(1)机械压实适用于最基础的地基。 调整间隙后,使用大中型机器将其压实并反复压实约十次,然后将沙子和石头展开并重新压实,直到地基强度达到设计要求。(2)振动压实是使用机械设备振动以改变基础深度的方法。 这种方法压实了土壤的物理结构,使致密而均匀,主要适用于处理沙土和类似疏松的土壤。 如果土壤层非常松散,则可以根据土壤质量选择机械设备。 土壤被压实时间越长, 效果越好。 强夯法适用于极松散的土壤层,施加很大的外力将土壤中的水和空气排出。(3)使用动态压实法时, 应使用大型滚筒压实机将土壤表面压实 15—20 次,以确保气体和湿气被完全压缩,使基础牢固且稳定。
        5民用建筑桩基施工技术要点
        5.1预制桩
        预制桩施工就是在施工现场或者加工场地上先根据桩的长度及混凝土强度预制好桩体,再将预制好的桩体下放到桩位上。预制桩的施工方法可分为锤击沉桩法、静力压桩法及振动沉桩法。因为需要使用大型的施工机械,因此需要对地基土预先处理,使施工过程顺利进行,防止地基土承载能力不足,威胁施工机械的稳定性。
        5.2静力压桩施工技术
        静力压桩是一种具有较强环保性和实用性的桩基础技 术,其能够适用于多种土质结构中,并且在整个沉桩过程中, 不会产生大幅度的振动和噪声,对附近居民的生活休息不会 带来影响,还能够降低施工行为对环境的污染。在应用静力 压桩技术中,施工单位需要注意以下几点:第一,在应用该技 术之前,施工单位要组织人员开展现场调查,对土层结构、地 下管道以及地下杂物进行分析,如果存在大石块等杂物或者 管道,则要经过处理后开展施工,避免破坏地下管道或者导致 桩体断裂。第二,做好现场组织协调工作,对预压装置进行状 态检查,如果发现设备存在故障则要及时修复,避免在沉桩过 程中出现问题,影响静力压桩的质量。第三,在完成压桩作业 后,要对压桩效果和质量进行检查,完成质量验收后组织下一 工序。
        5.3振动沉桩施工技术
        振动沉桩施工技术的原理是先在桩的顶部安装一个固定的振动器,然后令其产生振动而带动土层也受迫振动,从而使土层产生一定的收缩、位移,并减少与桩表面之间的摩擦力,进而使桩在振动力与自重的共同作用下沉入进土中。需要注意的是,在利用振动沉桩施工技术进行打桩时,应当先采用小距离的轻度锤击将桩沉入到土中的1-2m深度,然后再逐渐增大落距直至达到要求的高度,最后再进行连续锤击以达到要求的深度。振动沉桩施工技术比较适用于一些粘土、软土、黄土以及松散砂土地域的桩基础施工当中,它具有方法简单和设备简易等优点,并且不但能够大大提高民用建筑桩基础的施工效率,更还可以降低工程造价成本,可谓一举两得。
        5.4锤击预应力管桩施工
        振动沉桩施工主要包括四个环节,第一,选择合适的打桩机具,可选用HD50柴油桩锤,配置强度较大且耐打性良好的桩帽,将套装头筒体深度控制在350~400mm之间,打桩作业时,应在桩头与桩帽之间设置一层厚度超过120mm的衬垫,并及时更换。第二,平整施工场地,在周围设置排水沟,复测核对轴线及桩位,将偏差控制在20mm以内,桩基垂直对准桩位,倾斜度不得超过1%,当发现管桩倾斜度超过0.8%时,应及时对其纠正调整,不得强行移动桩架。第三,焊接管桩之前,需将其表面杂物清理干净,同样需要在坡口圆周上电焊4~6点,管桩稳固后进行分层焊接,焊接层数不得少于两层,完成内层焊接后,焊接管桩外层之前应先清理焊渣,并使其自然冷却8min左右。第四,根据桩顶强度需求进行送桩操作,送桩伸出导杆末端长度不能超过送桩送长度的2/3,在送桩下方设置桩垫,使其可以与桩顶全断面相互接触  。
        5.5钻孔灌注桩
        对该技术加以应用的关键环节,主要有:①机械钻孔;②安装钢筋笼;③灌注水泥浆。在进行钻孔作业时,施工人员应配合使用泥浆护壁法,经由循环往复的泥浆,将钻进渣屑尽数排出,避免土层受到严重破坏,进而出现坍塌。一般来说,该技术适用土质为碎石质土、沙质土还有粉质土,但相对烦琐的流程,使该技术所提出要求较其他技术更高,且确认深埋地下状态质量的难度极大。因此,若要使用该技术,施工人员应将更多精力放在质量检验、现场管理上 [3] 。
        另外,近几年得到广泛应用的树根桩,同样属于钻孔灌注桩,其直径往往在 100~250 mm,施工流程和钻孔灌注桩大致相同,二者唯一的区别是树根桩需要通过对多个桩体进行灌注,形成可使土体得到加固的树根桩基础。和钻孔灌注桩相比,其优势则体现在对场地要求较少且不会给既有地基带来严重破坏,符合民用建筑施工要求。
        6地基基础与桩基础的施工管理措施
        6.1 优化信息传递效率
        信息化新技术对各行各业造成了巨大影响,民用建筑施工同样如此,在社会新时代背景下,应结合网络基础构建相应的信息化渠道,在地基基础与桩基础施工中,技术人员与施工团队间存在信息沟通不畅现象,因此需结合相应渠道保障信息传递效率。 如在项目施工前期借助 BIM 技术完成设计施工模型,并由专业技术人员组织展开施工要点分析,在此过程中应加强施工团队与技术人员间的交流,对各关键点与危险点积极沟通,此外受到施工场地限制,可在 BIM 技术基础上联合 VR 技术实现模型 4D转化,打破时空桎梏于施工现场实时交流,以此实现有效沟通,此外在 BIM 技术与 VR 技术联合运用下,可基于移动终端提高信息传递与交流沟通效率,继而提高民用建筑管理质量。
        6.2 加强地质勘查
        地质勘查是保证工程施工质量的关键性一步,为了排除地基基础的隐患,需要对施工场地全面勘察。例如需要查明施工场地是否存在陷穴、古墓及古井等。在实际施工时,还要对周围建筑物、地下管线等综合分析全面调查。在地质勘查时,会遇到很多难题,尤其涉及各方面的人为问题。
        6.3 加强施工的过程控制
        首先,正确无误地测量是工程质量的保证,对地基基础的测量放线非常重要,测量时必须依靠科学的测量仪器。对照图纸,对桩长、桩位等重要数据做出标注。提高工作效率的同时,保证测量准确无误,提升施工质量。其次,施工之前需要清点材料,将水泥、砂石、钢筋等用量大的材料作为检查重点,一旦发现不合格的产品立即清除,并记录在案。最后,在预制桩及灌注桩施工时,严格按设计要求及施工规范执行,施工人员旁站监督,必须按照施工流程施工,出现断桩、混凝土强度不合格时,立即采取措施,不能麻痹大意,保证工程质量是首要前提。
        6.4健全管理机制
        任何建筑项目在施工过程中都必须建立健全相关的管理机制。针对民用建筑项目的施工范围小且施工人员综合素质有待提高等问题,建立一套合理科学的管理体系,具体规定施工材料、施工设备的使用情况,同时要求保证建筑项目的经济效益,相关管理人员要发挥监督和指导的作用,针对实际施工中存在的问题,与施工人员共同协商,最终得出解决对策。同时注重施工人员的安全问题,对施工中的安全隐患进行有效排除,减少突发事故的发生,进而保证建筑项目经济效益的提升。
        7结束语
        人民生活水平的不断提高和国家的经济发展,对于民用的建筑要求也越来越高,民用建筑地基基础和桩基础土建施工对于整个建筑行业来说有这无比深远的影响,所以施工企业要对施工人员务必严格的按照要求来进行施工,而管理人员的监督要到位,进行严格的管理和审核,从而才能确保施工的品质。
参考文献:
[1]张亮,杨灵峰.民用建筑地基基础和桩基础土建施工技术及管理措施[J].建材与装饰,2017(19):16-17.
[2]侯谕论.浅谈民用建筑地基基础和桩基础土建施工技术[J].门窗,2017(08):120.
[3]王磊.建筑桩基础施工技术问题与措施[J].江西建材,2016(09):81-82.
[4]夏天.民用建筑施工中基础施工技术分析[J].科技创新与应用,2016(17):229.
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