1、工民建中桩基的施工技术与应用【摘要】:软土层地质在我国地质结构范围内占有很大的国土面积。在现代施工中桩基础施工在工程领域基础施工部分中已成为对付软土层地质的主要施工技术手段之一。桩基础在现场实际施工过程中的应用广泛，桥梁、软土段路基、隧道基坑的防护、软土地质层建筑承台的的施工中都离能看到桩基础的身影。在工民建工程中桩基的施工更是得到大范围的使用。 【关键词】：人力挖孔桩；机械挖孔桩；承台施工技术 中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号： 引言 在当代建筑工程施工建设中，桩基础的施工工艺越来越被人们所重视.桩基础对软土地质层的良好抗性在各项建筑基础设计中占有主导地位。桩的使用已经设计到各
2、个建筑领域，对软土地址段路基的处理，基坑开挖的防护，桥梁，工民建都使用了很多的桩，各种各样施工工艺的桩在建筑施工中为人们做出了很大的贡献。 一、桩的种类划分 桩的种类非常广泛能应用到各项建筑工程中去，我们先说下其按照施工工艺对桩的种类的划分： 1、机械挖孔桩 机械成孔桩在中国目前得到广泛应用的为冲击钻桩和旋挖桩。 （1）冲击钻桩适用于大桩径桩的施工，一般直径在 100cm-150cm 之间。冲击钻桩对岩土层强度的要求比较高。平均岩土层强度要大于600mpa，因为在实际的施工中大型冲击钻钻头对岩土层的扰动性大，很容易造成塌孔。所以冲击钻在施工前都要做如下的准备。先埋设护筒。护筒的深度一般在地面标
3、高以下 1 米-1.5 米。然后在护筒内加满水再用冲击钻的最小冲程对地表面进行冲击。其作用是为了制造大量的泥浆，如果现场施工中有实际需要还要加入大量的黄泥，使护筒内的泥浆达到施工规范上要求的一定浓度。这么做是为了减少大型冲击钻钻头对岩土孔壁的扰动所采取的必要措施，这样能有效的防止成孔的坍塌，起到提高工作效率的作用。 冲击钻施工另外需要重视的一点就是对水的控制。因为地下岩层的情况我们是不知道的，随都能出现地下水。所以在冲击钻施工中要及时的抽水反复加入黄泥来保证孔内的钻渣的浮力，使最底层的岩土能最大限度的接受钻头的冲击力。 （2）旋挖桩适用于小口径成桩的施工，一般直径在 50cm-100cm 左右
4、。旋挖钻的一般适用于岩土层为胶质或粉质粘土的施工中。其对岩土层的强度要求一般是小于 550mpa。因为旋挖桩设备的平均功率没有冲击钻的功率大，而且旋挖钻的钻头在施工工程中很容易损坏。由于其施工岩土层所受强度的范围比较小。旋挖桩施工中对护筒的要求就比较严格。其护筒的直径一般大于成孔直径的 100cm 左右。护筒长度在 1.5 米-3 米之间。钻头为筒型钻头。 在现场施工的时候先要固定好钻机，在钻机就位后首先在钻机架上标志好深度线，调直钻头的垂直度注入好泥浆在进行钻孔。当钻头钻头到设计深度的时候要加大钻机马力，使钻头作用于岩土层，并将土挤入钻头，当钻筒内的土被压满的时候就开始提升钻头，并将出土卸在
5、指定位置。然后继续旋转钻头、压土、提筒直至孔桩的行程。 由于在提升钻筒的同时将对孔壁产生扰动，造成塌孔的现象。所以在提升钻筒的同时要注意提升速度，并配合泥浆的注入来保证成孔的质量，提高工作效率。 2、人力挖孔桩 人力挖孔桩是比较传统的施工工艺，它是采用人工开挖的方法并配合适当的爆破手段来形成的孔桩。人力挖空桩的施工环境适合大孔径且成桩长度小于 25 米并没有地下水的岩层。 由于人力挖孔桩属于井下作业。对成空支护的准备已经安全措施的要求十分严格。 首先在人员上的配备要做到充足。为了保证施工进度一般配备 3 个台班的人员进行 24 小时的施工。未开挖前要先对场地进行平整。并提高孔口地面标高来保证有
6、雨水来临时不让水倒流入孔，还要在孔口附近挖排水沟以便防止孔口雨水积存而减少塌孔的危险。在坡面施工时还要检查周围地表环境，如坡面上出现裂缝和坍塌迹象要提前做好防护工作，并铲除或夯实软土地表。 在出土设备安排上要精心设计，布置好出土线路，既能保证出土速度还要减少出土设备对孔壁的压力，使其避免出现塌孔的机率。 孔口周围要用木材、工字钢、或混凝土预制件进行围护，防护架要高于实际成孔地面 20cm-30cm 左右。以便防止地面有石子、杂物掉落井内伤及施工作业人员。 在孔洞的挖掘时要注意一下几点： （1）每挖掘孔 1.5 米必须进行混凝土土护壁施工，并按照设计要求在模板中加入布置适当间距的钢筋网。 （2）
7、在未进行混凝土护壁的施工段对其孔壁不要进行修边处理。使其增大摩擦力防止塌孔的现象发生。 （3）在挖掘过程中要及时检查孔的直径和垂直度。成孔的垂直度不能大于1%。 （4）如需在挖掘过程中使用爆破方法的时候要严格控制炸药的用量，以引起岩土层面发生松动为标准。挖孔中心炮眼装入硝铵炸药的为 1/2节，边炮眼为 1/3 节或 1/4 节。 以上几种桩的施工都可以分为有钢筋笼和无钢筋笼桩。在对软土段路基施工经常采用无钢筋笼施工的方法。这包括水泥搅拌桩和 CFG 桩（混凝土粉煤灰碎石搅拌桩） 。其成桩质量的保证主要在于原材料强度和成孔尺寸上。 有钢筋笼的孔桩上面要联系冠梁或者承台。主要在建筑及桥梁的使用上。
8、 钢筋笼在加入时为了保证保护层厚度要在钢筋笼上加入护耳，但护耳的大小符合孔径尺寸以防止下如钢筋笼的时候造成塌孔，钢筋笼在下孔前要对成孔做充分的检查。成孔长度及直径一定要大于钢筋笼的长度和直径。这样就能避免浮笼等很多重大质量事故。 二、承台的与桩连接的施工技术 桩基检测完毕无质量问题后，即可进行基坑开挖。根据导线控制点测设出桩中心后，放出承台四周边桩并设立护桩，用红油漆作出标记，同时测出承台底至该桩顶的高差。 基坑采用挖掘机开挖、人工配合施工，当开挖至离基底 200mm 时，停止机械开挖，改为人工进行，以保证基底不被扰动。 根据基坑土质，可以采用放坡或者支撑进行防护 三、承台钢筋制作与绑扎 钢筋
9、工程施工前，应凿除伸入承台的超灌桩头混凝土。采用手工凿除和风动工具凿除的施工方法，首先使用风动工具将桩头清除至距设计桩顶 1020cm 的位置，然后改为手工凿除直至设计桩顶标高。最后将桩身变形的钢筋整修复原。 钢筋制作在钢筋加工场内进行，在绑扎承台钢筋前，先进行承台的平面位置放样，在封底混凝土面上标出每根底层钢筋的平面位置，准确安放钢筋。 竖向用架立钢筋或角铁作为承台钢筋的支承筋，保证每层钢筋的标高，以免钢筋网的变形太大。 在绑扎承台顶网钢筋时，将竖向钢筋预埋，预埋件的位置采用型钢定位架定位，确保预埋位置，经复测无误后方可进行混凝土的浇注。 四、混凝土分层浇注 浇筑过程采用分层连续浇注，层厚
10、30cm，可充分利用混凝土层面散热，同时便于振捣，易保证混凝土的浇注质量。但必须在前层混凝土初凝之前将次层混凝土浇注完毕，防止层间冷缝发生。第一层混凝土面捣实不抹光,保持表面粗糙,但不疏松,以增强与上层混凝上的粘结力。第一层混凝土养护不盖草袋,以防粘上草屑,洒水保持湿润,养护不少于了昼夜。浇第二层混凝土前基层必须清扫冲洗干净,不留木屑、残灰等杂物。浇注时先铺厚水泥砂浆结合层,随铺随浇筑上层混凝土。 在混凝土分层浇注也会出现一些问题，如混凝土材料在桩基内完全离析分层，下部粗骨料堆积，结构松散且骨料表面光洁；上部胶凝材料富集，内部松软，含水率高且强度低，状似“未凝结” 。 根据现场调查和抽取样品所
11、进行的检验结果，判断该工程桩孔混凝土的不凝结问题，是一种混凝土的离析分层现象，其产生的原因是：桩孔中有大量渗水和积水，使混凝土在浇筑过程中被水淘洗，经振动棒振动后，混凝土严重离析分层，出现粗骨料下沉、胶凝材料上浮的现象。从而使得桩下部砂石堆积，缺乏足够的胶凝材料与之进行粘结，导致下部结构松散、强度低下；上部胶凝材料聚集，形成极为疏松多孔结构，胶凝材料颗粒之间空隙大且充满自由水，水泥颗粒虽然正常进行水化反应，但生成的水化产物不足以填充颗粒之间的空隙，固体颗粒之间的搭接较少，表现为结构疏松多孔，强度低，状似混凝土“未凝结” 。 判断依据如下： （1）通过对桩孔渗水水质、混凝土原材料及施工配合比的检
12、验与验证，说明他们对混凝土凝结硬化没有不良影响。 （2）通过化学成分分析和矿物分析，证明不凝结混凝土的水泥用量与正常混凝土的水泥用量相当，水化反应程度正常。 （3）通过物理性质测试，发现未凝结胶凝材料的材料层结构极为疏松多孔，含水率极高。 （4）通过现场调查，发现问题桩孔内的混凝土存在严重离析现象，并且桩孔底部砂石堆积，砂石表面光洁，呈现出明显的淘洗特征。 采用物理、化学、物相等方法对现场采集的样品进行测试分析，为挖孔桩混凝土异常凝结原因分析提供了科学依据。分析结果表明，由于桩基桩孔有渗水和积水，混凝土在浇筑过程中出现严重离析分层，材料颗粒空隙充满自由水，水泥颗粒虽然进行正常水化反应，但是由于
13、空隙过大，生成的水化产物不能填满空隙，固体颗粒之间的搭接较少，导致混凝土松软、疏松、强度低。 五、承台混凝土的养护 混凝土浇注完毕，侧模外覆盖麻袋保温；抹面收浆后，表面上加盖麻袋进行保温保湿养护，防止混凝土表面干裂，延缓降温速率。覆盖层的厚度根据温控指标的要求计算。根据测温结果调节冷却管通水量的大小，当混凝土中心与混凝土表面的温差过大时，可将冷却管出口的温水覆盖混凝土表面，提高混凝土表面温度，减少混凝土体内外温差。 众所周知，混凝土浇筑成型后必须及时进行浇水覆盖保湿养护，以满足混凝土表面维持一定湿润状态的需要，同时，为防止水分的急剧蒸发，表面还应覆盖以塑料薄膜、麻袋片或草袋等材料，但是，只做到
14、这两点还是远远不够。其实，混凝土的养护，目的之一是要保证混凝土在一定时间内保持潮湿，以满足水泥水化的用水需要；目的之二是保证在不同的温度环境下，使混凝土保持合适的内外温差和其表面与环境的温差，也就是说，混凝土断面及表面与外部环境要保持有合适温度梯度，还要保持合适的升温速率、降温速率及较低的最高温度。因此，传统、习惯的旧有观念和养护方法，随着水泥和混凝土技术的不断发展和进步，必须更新和改变，并应赋于其新的内容。 1、混凝土养护的“尽早及时”及持续时间的“足够而适当” 对混凝土的保湿养护，只要能保证在浇筑完毕后的 12h 以内开始，就可认为满足了规范的要求，12h 的时间间隔既包含混凝土的塑性状态
15、，也包含其到达终凝变为固体状态，何时开始养护的可塑性很大。传统习惯的做法是在浇筑完毕后 12h 左右开始浇水养护，这对于水泥强度等级较低、水泥用量不大、早期水泥水化程度偏低、自收缩可忽略不计或自收缩较小的塑性混凝土而言，可能是适宜的，但对于现代混凝土，就有可能不适宜了。 混凝土的早期开裂是混凝土技术发展和进步带来的新问题。近年来，由于高强度混凝土及高性能混凝土的推广应用，使混凝土所用水泥的强度提高和水泥用量的明显增加，特别是混凝土早期强度的提高、水胶比的减小，使得混凝土的温度变形和自收缩变形显著增加。 2、混凝土养护持续时间的“足够”及“适可而止” 研究分析和实践证明，浇水养护时间过长，并不能
16、保证混凝土性能的持续提高，而且由于水泥水化程度的提高，反而可能使混凝土的不可逆收缩增大；水泥凝胶中如若水泥全部水化，其生成物在使水泥石强度增长的同时，还会使其产生极大的收缩，严重时甚至可引起开裂。现代混凝土技术对养护时间的要求是在“足够”的同时考虑“适可而止” ，以求混凝土强度适时而足够的增长和提高混凝土的抗裂性。 如何决定养护时间的“足够”及“适可而止” ，这与混凝土的组成及配合比、环境温度和湿度、养护方法和风速等诸多因素有关。其中，混凝土的水胶比是一重要因素。水胶比小时，虽需及早加强外部补水供给，但浇水保湿养护的持续时间则可以相对缩短一些。反而是水胶比大时，需要的养护时间长一些。然而，对掺
17、有矿物掺合料粉煤灰的混凝土，情况又不同，当水胶比较小而相对湿度也较小时，因掺入化学反应较慢的粉煤灰，其表面的吸附水很容易蒸发而造成混凝土开裂。粉煤灰的抗裂作用与其强度发展一样，只有在低水胶比下加强浇水保湿养护中才能充分发挥出来。浇水保湿养护的时间不但要延长，而且补水供给必须充分且忌间断；对于掺有缓凝型外加剂及对抗渗性有要求的混凝土，保湿养护时间应予延长，且不应少于 14d。 结束语 综上所述，在现代工民建施工中桩基础的使用可以有效克服各种地质条件下基础软土层施工的难题。为实际现场施工提供有效的施工措施，更能帮助设计者克服软土地质条件的局限性。桩基础的成本要远远低于换填及注浆等很多施工手段，是值得推荐的，在未来我们期待跟高效的桩基施工技术来服务人类。为我们建筑行业做出应有的贡献。 参考文献： 1杨仁志.大体积承台施工技术J山西建筑 2011.02 2罗洪烨，卿迟.深基坑大体积施工技术J科学咨讯 2007.12 3钟云晴.钢板桩在承台施工中的运用J山西建筑 2009.06 4富文权,韩素芳.混凝土工程裂缝预防与控制M.北京：中国铁道出版社，2007. 5富文权,韩素芳.混凝土工程裂缝分析与控制M.北京：中国铁道出版社，2002.
