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摘要:沿江城市以其特殊的區(qū)位優(yōu)勢、資源與經(jīng)濟的配置,在全國經(jīng)濟中占據(jù)著重要地位。隨著中部崛起戰(zhàn)略的正式實施,沿江城市成為中部實現(xiàn)崛起的關鍵支撐點。近年來,中部沿江城市紛紛投入大量資金用于完善基礎設施,在建筑工程中,如何根據(jù)當?shù)?a href="http://m.rqylqx.com/lunwen/gygclw/gcjslw/201705/809060.html" target="_blank">地質(zhì)條件,采用科學的施工方法,確保工程質(zhì)量與工程安全,成為工程項目的重點。實踐證明,在中部沿江城市軟淤地質(zhì)基礎上的工程建設中摩擦樁的應用經(jīng)驗,值得推廣。
關鍵詞:軟淤地質(zhì);工程建設;摩擦樁;施工
由于中部崛起戰(zhàn)略的實施,我國中部地區(qū)城市功能進行了適應性調(diào)整,由此帶來的最大變化就是該區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展條件的變化。長江好似一條大動脈,連接中部沿江城市及東西部地區(qū)。中部崛起,中部沿江城市是關鍵。在此背景下,中部沿江城市紛紛投入大量資金用于完善基礎設施。在基礎建設施工過程中,技術人員對中部沿江城市的地質(zhì)進行勘探,面對軟淤地質(zhì)等復雜條件,多采用鉆孔摩擦灌注樁。與預制樁相比,鉆孔摩擦灌注樁具有成本低、施工方便、靈活、無噪音、無振動、少擠土現(xiàn)象等特點;并且鉆孔灌注柱適應性強,不受地下水位高低影響,樁的長度、直徑、型式可根據(jù)需要施工,靜承載力大。
1中部沿江城市地質(zhì)特點及施工樁基選擇
1.1根據(jù)中部沿江城市地質(zhì)特點科學應用摩擦樁長江中下游以地質(zhì)穩(wěn)定性較好的沖擊平原地形為主,但江岸坍塌較為強烈,特別是北岸多為開闊的江灘和沖擊平原,以泥沙淤積為主。在由泥沙淤積堆積形成的軟土基礎上進行工程建設,歷來是施工單位的技術難題。建設單位和設計單位應充分考慮這一復雜地質(zhì)情況,采用摩擦樁,增加軟基礎的承載力,確保工程質(zhì)量和工程安全。中部沿江城市地質(zhì)多含有軟弱土層,并且有大量地下水,在此種地質(zhì)下進行施工,樁基一般采用鉆孔摩擦灌注樁。鉆孔摩擦灌注樁與預制樁相比,施工更靈活方便,而且少擠土、無噪音和振動。鉆孔灌注柱有著較強的適應性,基本不受地下水位影響,樁的靜承載力大,可根據(jù)施工情況選擇樁的長短、粗細和型式。1.2中部沿江城市工程施工中應有摩擦樁的優(yōu)點摩擦樁樁尖部分荷載一般低于10%,即樁尖部分荷載極小。它在一定深度內(nèi)不存在堅硬土層,因此樁頂垂直荷載只由樁側(cè)摩阻力承受。即它靠樁周摩阻力(如樁側(cè)土的摩阻力)來支撐垂直荷載。與其他樁型如預制樁相比,摩擦樁不僅沉降量小,而且承載力高,穩(wěn)定性突出,而且該樁適應各種土層條件,不受地層限制這一特性,使得它在建筑工程中得以廣泛應用。在工程設計中,設計人員不僅要考慮到施工安全和工程質(zhì)量,還要考慮工程成本,從節(jié)約投資、降低造價的層面來選擇樁基礎形式。鉆孔灌注樁作為摩擦樁的一種,它非但基本不用木材,更節(jié)約鋼材和勞動力,因此特別受到施工單位的歡迎。
2摩擦樁設計分析
2.1樁頂軸向荷載與沉降由于考慮到中部沿江城市的地質(zhì)特色,工程設計中,要充分考慮到摩擦樁的樁頂軸向荷載和沉降因素,使樁基在軟淤地質(zhì)下更穩(wěn)定,在保證工程更安全、穩(wěn)固的同時,又能降低工程成本。在工程設計和工程施工過程中,通常用到靜載實驗法來確定摩擦樁的樁軸向承載力。靜載實驗法用于樁基工程的測算,更符合實際情況,結(jié)果也可靠,雖然較為繁瑣,成本也稍高,但依然是重大工程或復雜地質(zhì)環(huán)境下設計摩擦樁樁基的最佳確定方法。2.2摩擦樁內(nèi)力影響分析及設計原則影響樁的內(nèi)力因素有:土體性質(zhì)、樁身混凝土強度、樁的截面尺寸、入土深度、樁頂荷載大小等。目前,摩擦樁樁基普遍采用文克爾假定,通過求解繞曲微分方程,結(jié)合力的平衡條件,計算樁基各部位的內(nèi)力和位移,該方法稱為彈性地基梁法,在樁基設計中最常用到的就是這種方法。運用此法,并通過對土體性質(zhì)、樁的入土深度影響分析,設計時應先選定持力層。中部沿江城市地質(zhì)多為泥沙淤積,因此持力層厚度應比其他土層較厚,確保樁底進入持力層的深度占到樁身直徑的三倍左右,再修正直徑。由于混凝土強度對樁體受力影響較小,因此可以選擇強度小的混凝土,以便于節(jié)約工程成本,降低造價。但選擇混凝土時,務必要保證樁身強度,即滿足工程質(zhì)量和安全的前提下,才能降低成本。在摩擦樁承載力相同時,能選擇長的樁盡量不選擇短的,能選擇直徑小的、盡量不選擇直徑大的,這也是一個原則。2.3摩擦樁應用的施工方法在施工時,施工人員應嚴格控制桿斜率,確保鉆機造孔過程中,造孔垂直偏差在一定范圍內(nèi)。鉆孔灌注樁的施工,在平整場地、定位樁孔后,按照施工過程,可分為施工工序和輔助施工工序來進行。其中施工工序有六部分,分為穩(wěn)鉆、造孔、鋼筋籠下放、安裝導管、投放粗骨料、砂漿搗鼓密實等;輔助施工工序則有兩道,即混凝土的配比制作和鋼筋籠的制作。
3摩擦樁應用設計及施工中需要注意的問題
(1)考慮到沿江中部城市的地質(zhì)特性和條件,并結(jié)合熱脹冷縮的物理特性,要準確計算摩擦力,避免樁柱上拔或出現(xiàn)凍拔現(xiàn)象;(2)地基土層結(jié)構(gòu)存在差異,水壓力過大,這些原因都可導致流砂現(xiàn)象,甚至造成孔壁塌方和混凝土離析斷樁的嚴重現(xiàn)象,進一步導致摩擦樁的摩擦力達不到設計要求,給工程質(zhì)量和施工安全帶來隱患。因此,在混凝土澆筑時,要安放導管。導管連接要直,接頭要嚴格密封,不透氣,不漏水;(3)樁基配筋強度不夠,在受力過程中,就滿足不了抗拉要求,導致斷樁。所以,應選擇強度更高的配筋,或者在同一截面上接筋,滿足抗拉要求,避免因配筋問題導致的斷樁現(xiàn)象出現(xiàn);(4)注意水流沖刷,沖刷嚴重造成樁基實際入土深度縮短,使得阻拔減小,樁基上拔;(5)在進行混凝土澆筑時,中途不可停歇,要一次性澆筑成功。這樣做能避免樁基出現(xiàn)不密實、不均勻的現(xiàn)象,保證工程質(zhì)量,確保工程安全。
4摩擦樁樁身混凝土的使用和優(yōu)化
(1)水泥混凝土具有較強的耐蝕性,對于特殊地質(zhì)條件的樁基,可以采用特種水泥,摻加抗蝕外加劑解決,為防止鋼筋出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象,可加厚鋼筋的保護層;(2)就地灌注樁采用水下混凝土施工工藝。因此,首批混凝土應保持必要的塑性,在灌注中不可初凝。水下混凝土應優(yōu)先采用初凝時間長的水泥,應摻緩凝劑,并應盡可能壓縮灌注時間。灌注完成后,立即將表層浮漿及首批混凝土大部分清除掉,接樁時,必須要鑿到質(zhì)量好的混凝土層,并接好樁頭;(3)由于灌注柱無法振搗,完全依靠混凝土的重力自密實,因此,灌注柱混凝土的配合比要科學?;炷恋呐浔?,以混凝土有良好的和易性、流動性為佳,以便于施工過程中的澆注。此外,沿江城市群地下水系豐富,還要考慮混凝土自身的防水性能,以免樁基樁身處于地下復雜環(huán)境,長期承受地下水的各種作用出現(xiàn)滲透。通過正確選擇配合比來增加混凝土的密實性,隔斷滲水通道,是確保防水混凝土結(jié)構(gòu)抗?jié)B及抗壓強度的重要因素。
參考文獻
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作者:李俊峰 單位:蕪湖市勘察測繪設計研究院有限責任公司