桩基在建筑物地基处理中应用优势分析

　　摘要：桩基是建筑工程基础形式之一，人工挖孔灌注桩作为桩基工程常用形式在建筑物基础处理得到广泛的应用。本文以某钢铁公司高炉易地大修项目为例，重点介绍了了人工挖孔灌注桩施工工艺，并分析了人工挖孔桩桩基处理方案的技术以及经济优势，对于相关设计施工单位具有一定的参考价值。
　　关键词：人工挖孔灌注桩、地基处理、优势
　　0引言
　　山东石横特钢集团有限公司1#高炉易地大修项目，经过技术以及经济指标等多方面因素分析，根据烧结区域建构筑物的实际情况，对矿槽主体、冷却室主体、烧结烟囱等建构筑物采取了人工挖孔桩的处理形式。人工挖孔灌注桩作为基础形式，具有施工工艺简单方便，对邻近建筑设施影响小，施工质量可靠，施工工期短，造价低等优点。对于土质较好、地下水位较低的土层非常适用。在本项目中重点对烧结主厂房、矿槽、100米烟囱、冷风管道基础、碎焦仓、碎矿仓进行了人工挖孔桩桩基础的施工，桩基础施工后进行了静力触探、荷载板、标贯、十字板、旁压仪、基底板超声波检测、大应变检测、小应变检测、静载试验等试验检测，检测结果表明所有桩基础均达到设计要求。本文通过钢铁企业高炉易地大修项目，对人工挖孔灌注桩这一桩基础的施工工艺、技术优势以及经济指标进行分析，以便对挖孔桩的工程应用价值进行评估。
　　1人工挖孔灌注桩施工工艺
　　人工挖孔桩是指通过人工成孔，进而浇筑混凝土而成的钢筋混凝土桩基，人工挖孔桩直径较大，对于楼层较少结构荷载较大的建筑物或者构筑物特别适用。人工挖孔灌注桩的施工工艺主要包括人工挖孔、护壁、封底混凝土浇筑、钢筋笼安放以及灌注混凝土等，人工挖孔混凝土具体施工工艺如下所示：
　　（1）施工准备工作。人工挖孔灌注桩的施工准备工作主要包括施工方案的制定以及施工作业面的处理。结合钻探资料，认真分析挖孔区域的水文地质条件，特别是对于地下水渗流情况，分析施工过程中可能会出现的各种问题，并制定科学合理的施工方案，组织施工队伍、机械设备以及材料进场准备，同时制定相应的应急措施，确保施工过程的安全顺利进行。之后进行施工作业面的处理，清除软土层并压实，对桩位测量放样，修筑施工便道，安装卷扬机与照明设备。
　　（2）人工挖孔。人工挖孔的孔开挖顺序应根据地层松紧以及桩孔布置而定，地层紧密，地下水不大的孔位可同时开挖，渗水量较大的应超前开挖，集中抽水以便于降低其它孔的水位。地下水较多的情况者，宜采取角开挖的形式。挖掘时，为增加摩擦力应将孔壁修成凸凹不平，开挖过程中避免扰动周围土层每延伸2.0m至少检测一次孔径和井中心平面位置，以免轴线偏移及超挖或欠挖。
　　（3）护壁。对于岩层或者坚硬密实土层，开挖后短期不会塌孔者可不护壁。支撑护壁需要综合土质、渗水、工期、工地等因素确定孔壁支护类型。常见的主要有木框架、柳条、现浇混凝土等几种支护形式。
　　（4）封底混凝土浇筑。封底混凝土浇筑前，首先应检查孔底高程以及孔径是否达到设计要求，并将孔底渣土清理干净。如果孔深超过6.0m时，应注意防止混凝土离析，如果地下水较多且挖孔较深，可以采取用导管伸入孔底，向导管内输送早强混凝土，混凝土量超过原注水水面高度时，再慢慢拔除导管。
　　（5）钢筋笼的制作与安装。钢筋骨架可以在孔外制作吊入孔内安装，也可在孔内绑扎安装。钢筋骨架制作必须符合有关施工规范和设计图纸，为使钢筋骨架正确牢固定位，除主筋上设置吊环或混凝土垫块外，也可在孔壁上打入钢钎，用铅丝与主筋绑扎，使其牢固定位。
　　（6）灌注混凝土。混凝土灌注首先应确保混凝土的质量符合使用要求。灌注桩的混凝土要震捣密实，尽可能应一次浇筑完毕，避免出现施工缝，同时尽量减少灌注混凝土与拆除支护之间的干扰以加快灌注速度，混凝土灌注至桩顶后，应将离析的混合物及水泥浆等清除干净。
　　2人工挖孔灌注桩技术优势分析
　　（1）人工挖孔桩便于控制桩基施工质量。由于桩基多为隐蔽工程，桩基一旦成桩后难以进行修补处理，因此桩基质量好坏直接关系到建筑物整体质量及使用安全。人工挖孔桩一般情况下无需灌注水下混凝土，消除了钻孔与灌注水下混凝土扩桩、塌孔、卡钻、断桩、钢筋笼上浮、保护层厚度不均、沉淀层过厚等质量问题，从而可以保证桩的完整性和质量。同时，因清孔彻底，桩底无淤泥，易于扩大桩底孔径，增加桩底面积，提高桩基承载力。
　　（2）有利于提高施工效率，加快施工进度。人工挖孔灌注桩由于挖孔桩所需设备简单，主要有用于运土提土的电动葫芦、提土桶，用于向桩孔内鼓风送气的鼓风机与送风管，用于凿穿岩层的风镐，及照明灯、对讲机、电铃、插捣工具以及软爬梯等设备，而且设备使用操作方便灵活，同时由于人工挖孔桩可以同时多孔平行施工，因而制约挖孔桩施工进度的客观因素少，每孔可连续作业，有利于加快进度。
　　（3）施工工艺简单，技术成熟可靠。人工挖孔桩施工工艺相对简单灵活，挖孔过程中可以随时根据地质条件调整施工方案。由于人工挖孔灌注桩大多采用空气灌注施工，因而可以适当降低混凝土水泥用量，避免了水下混凝土浇筑等一系列问题。即使进行水下混凝土浇筑，由于挖孔桩相比钻孔灌注桩而言，孔内无泥浆水质较好，出现灌注停顿后仍可重新继续灌注而不会出现断桩的现象。
　　3人工挖孔灌注桩经济指标分析
　　由于人工挖孔灌注桩的施工机械由简单的起重设备代替大型钻机设备，因而节省了许多钻孔重型设备以及钢材、木材与水泥等原材料，人工成孔造价比冲抓锥冲孔、冲击锥冲孔、冲击钻机钻孔、回旋钻钻孔以及沉井等基础形式降低了低30%-40%左右，大量节省成孔成本，而且由于挖孔桩质量易于保证无需进行超声波检测，可以节约高昂的检测费用。在此工程项目中，不同的地基处理方案和桩基础方案的经济技术比较情况如下所示：
　　
　　表1人工挖孔桩与换填地基处理造价比较
　　项目 人工挖孔桩造价（万元） 传统地基换填处理造价（万元）
　　烧结主厂房 156.15 320.8
　　矿槽桩基础 150.06 132.63
　　碎、焦矿仓 30.02 51.4
　　烧结烟囱桩基 45 54.51
　　TRT预压发电 24.74 57.95
　　合计 405.97 673.29
　　由上表可以明显地看出，采取传统的换填地基以及混凝土垫层的处理方式，每立方米单价约为260元/m³，按土石方挖运及回填20元/立方米测算，每增加处理一立方米混凝土地基需要发生费用280元/m³，处理地基需发生费用为673.29万元。然而通过采用桩基础，实际桩基础费用405.97万元，与传统地基处理方式相比，桩基础降低工程造价267.32万元，节约工程总成本达40%。因此，采用桩基础处理地基技术可以有效降低地基处理造价，节约工程施工成本投入，在达到相同的处理效果的情况下，大大降低了工程造价，经济效益十分明显。
　　结语
　　人工挖孔灌注桩作为地基处理施工中常用桩基之一，具有技术成熟、成本低廉、施工质量可靠以及施工进度快等一系列的优点。对于桩径较大、钻机设备不足以及工期紧张等情况特别适用，但是必须满足相应的地质条件要求。结合勘察以及设计资料制定人工挖孔灌注桩的施工方案，施工过程中严格按照施工工序要求，并做好各项安全防护措施是保证人工挖钻孔桩顺利实施的有效途径，对于确保桩基质量也具有重要的作用。
　　参考文献：
　　[1]刘金波.建筑桩基技术规范理解与应用[M].中国建筑工业出版社,2008，9.
　　[2]建筑施工手册》（第四版）编写组.建筑施工手册(第四版)[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.
　　[3]于大举，杨和礼.浅析冲孔灌注桩施工质量控制常见问题的分析及处理[J].中华建设，2010(5).

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