从施工角度对某房建工程桩基础的选型分析

吴旭 刘龙

[摘 要]随着非洲某国的经济发展和长远计划，该国在大陆腹地的雨林中建设一座新城，作为该国的新首都，以促进国内民族间和谐相处，同时促进该国经济社会发展和劳动人口就业。选择区域为丘陵地区，原始热带雨林通过推林伐木、削山劈石、沼泽回填等方式开通道路，对原始地貌进行了初步处理，以满足后续市政、房屋等设施建设施工。

[关键词]地下土质;桩机机械;施工方法

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.20.051

[中图分类号]TU753.3[文献标识码]A[文章编号]1673-0194（2019）20-0-02

0     引 言

非洲某国建筑工程项目位于非洲大陆中西部，靠近赤道的热带雨林区域，坐落在一片原始沼澤地，直接用砾石土、黏土和粉土回填起来的地块，在地勘勘探25 m内显示，地下土层自上而下为回填的黏土层、回填粉土层、回填砾石土层、原状黏土层、原状砾石土层、全风化花岗岩和微风化花岗岩。各土层厚度分布差异较大，考虑到上层建筑的安全稳定性和沉降均匀性，基础形式决定采用桩基。

1     在类似项目中几种常见桩基施工方法类型分析

水下灌注桩主要使用泥浆护壁钻孔灌注桩（正循环、反循环）和泥浆护壁冲击成孔灌注桩。

1.1   泥浆护壁钻孔灌注桩

泥浆护壁钻孔灌注桩通过钻机在泥浆护壁的条件下慢速钻进，利用泥浆将钻渣带出，保护孔壁不致坍塌，成孔后再使用水下混凝土浇筑的方法将泥浆置换出来。泥浆护壁钻孔灌注桩是目前国内最常使用的方法，适用于各种土质条件，应用范围非常广泛，在施工过程中，造成的声音污染比较小，钻孔无振动，不会挤压周围土体的结构和稳定性，成孔的质量非常可靠稳定。使用的机械器具比较简单，施工成本比较低且便于操作;缺点是泥浆护壁钻孔的成孔速度非常慢，效率很低，且用水量很大，由于钻渣被泥浆带出，泥浆的排出量很大，容易造成环境污染，且扩孔率比较难控制。

1.2   泥浆护壁冲击成孔灌注桩

泥浆护壁冲击成孔灌注桩是用冲击式钻机或卷扬机悬吊冲击钻头上下往复冲击，将硬质土或岩层破碎成孔，部分碎渣和泥浆挤入孔壁中，大部分成为泥渣，用掏渣筒掏出泥渣最终成孔，然后再灌注混凝土成桩。优点是使用设备构造简单，操作非常方便，对技术方面的要求不高，适用范围广泛，由泥浆护壁冲击形成的孔比较坚实、性质稳定，坍孔率比较低，不受施工场地的条件限制，施工过程中的噪音比较小。冲击成孔不涉及振动问题，不会影响周围土体的结构和稳定性，因此，被众多施工单位广泛应用。泥浆护壁冲击成孔灌注桩适用于黄土、黏性土、粉质黏土、人工填土等。

1.3   干作业成孔灌注桩

干作业成孔灌注桩指在不用泥浆或者套管护壁的情况下，用人工或者机械进行钻孔，之后下钢筋笼并且浇筑混凝土成桩，在一般地下水位以上是黏土、黄土、粉土时使用较多。干作业成孔灌注桩按照工艺和设备分为人工挖孔灌注桩、长螺旋钻成孔灌注桩、旋挖钻机成孔灌注桩。①人工挖孔灌注桩是利用人工进行开挖并且形成井筒的灌注桩成孔工艺，使用的机械设备比较简单，占用场地小，且施工工艺简单，对周围建筑物的影响比较小。由于人工进行施工，不适用于水量较大的环境，而适用于干旱、少水且密实的土质或者岩石地层。②长螺旋钻成孔灌注桩使用长螺旋钻机钻孔，到达设计深度之后进行孔底清理、下钢筋笼，灌注混凝土成柱。特点是无须泥浆清理和套管护壁，施工工艺比较简单，对机械器具的要求比较低，但是由于不使用套管护壁，所以适用于地下水位以上一般的黏性土，要求工程项目所在地的降水量较少。③钢套筒成孔桩主要用沉管灌注桩、挤压成孔灌注桩。采用与桩设计尺寸相适应的套管，在桩沉入土中之后在套管内吊放钢筋骨架，经过振动或者锤击拔管，此种方法振动比较大，对周围土质结构和稳定性影响比较大，该工程项目坐落在一片原始沼泽地，周围的土质结构不结实，振动会对周围的土质结构产生影响，容易造成桩基础塌陷。挤压成孔灌注桩通过挤压的方式成孔，之后清除孔内的残留泥渣，再下钢筋笼和导管，之后进行二次清空，施工速度较快，不涉及振动问题。通过挤压的方式成桩，无法入岩。由于工程项目所在地存在原状砾石土层、全风化花岗岩、微风化花岗岩，因此，不适用于挤压成孔灌注桩。

预制桩是在工程现场就近打桩或者预制。由于使用的桩是预制桩，因此能够承受的载荷比较大，质量可控能够预制坚固耐久的桩，且施工进度比较快，但是预制桩的过程对周围环境的影响比较大，还涉及运输、堆放、沉桩问题，对周围环境的要求比较高。高强混凝土预制管桩的综合经济效益比较好，相比于其他桩型具有更好的经济性能。预制管桩穿透土层的能力很强，适合土层起伏变化较大的地质条件。由于是预制管桩，因此成桩的质量很好，质量控制和检测比较方便。施工工期短、施工过程产生的噪声比较小，不涉及振动情况，不会影响周围土体的结构和稳定性，能够符合环保要求。但高强混凝土预制管桩的延展性差，超过桩身承受的极限荷载时就会出现脆性破坏。预制混凝土方桩安装方便，施工工艺便捷，预制土方的质量稳定，能够节省施工时间，提高施工效率。预制混凝土方桩对于异形结构使用不方便，运输难度比较大，安装时需要吊车等大型机械，与整体结构的融合性比较差。由于该建筑工程项目的所在地位于热带雨林区域，坐落在一片原始沼泽地，因此不适用于预制混凝土方桩。

2     选用泥浆护壁冲击成孔灌注桩的分析

2.1   经济性分析

泥浆护壁冲击成孔灌注桩使用的主要设备是CZ-22、CZ-30型冲击钻孔机或简易冲击钻机，由于设备构造简单，因此，设备各项使用费以及维修费比较低，且对工人技术要求比较低。使用的材料主要是钢筋笼、钢导管、混凝土，均是建筑工程中常使用的材料，材料费用比较低，而便于购买和运输，材料成本比较低。施工的工艺流程是场地平整→桩位放线、开挖浆池、浆沟→护筒埋设→钻机就位、孔位校正→冲击造孔、泥浆循环、清除废浆、泥渣→清孔换浆→终孔验收→下钢筋笼和钢导管→灌注水下混凝土→成桩养护。前期的准备工作相对比较简单，对施工条件的要求不高，整个施工过程中只有掏泥渣相对来说较费时，但是相较于其他桩基施工方法来说，效率比较高，且施工工艺比较简单，对技术要求比较低，可以适当增加工人的作业量，提高施工速度。

2.2   施工可行性分析

泥浆护壁冲击成孔灌注桩适用于黄土、黏性土或粉质黏土和人工回填土层，使用的土质比较多样，由于建筑工程项目的地下土层自上而下为回填的黏土层、回填粉土层、回填砾石土层、原状黏土层、原状砾石土层、全风化花岗岩和微风化花岗岩，因此，泥浆护壁冲击成孔灌注桩基本能够满足建筑项目所在地的土质结构要求。在泥浆护壁冲击成孔灌注桩的施工过程中，泥漿护壁是很重要的施工工艺，用黄泥制成泥浆，用于成孔护壁，防止孔壁坍塌、缩颈。造浆能力需要结合土质考虑，由于建筑工程项目的地下土层有回填的黏土层以及原状黏土层，且建筑工程靠近赤道的热带雨林区域，坐落在一片原始沼泽地，黏土和水分充足，可以借助自身的土壤和水分条件，使用原土造浆，再根据实际的工程施工情况辅以人工造浆。由于原土造浆的成本低，因此要尽可能多地使用原土造浆。

在泥浆护壁冲击成孔灌注桩的施工过程中，需要清孔换浆，如果底部沉淀和残渣过多，会造成夹层、断桩，甚至导致废桩，因此，在泥浆护壁冲击成孔灌注桩清孔换浆的过程中，要尽可能地将废浆和泥渣清除出去，此过程需要耗费大量水资源。该建筑工程项目位于热带雨林区域，坐落在一片原始沼泽地，周围环境的水资源非常丰富，能够满足泥浆护壁冲击成孔灌注桩施工对水的需求。泥浆护壁冲击成孔灌注桩本身的施工特点是噪音小，对周围土体环境的影响小，符合当地保护环境的法律法规，不会影响周围居民的生活，不会对环境造成污染。建筑工程项目坐落在一片原始沼泽地，掏出的泥渣可以就地适量排放在沼泽地中，能够与环境相互融合，环境条件具有施工的可行性。

2.3   工期分析

影响工期的因素有业主因素、勘察设计因素、自然环境因素、社会环境因素、材料设备因素以及项目管理因素，泥浆护壁冲击成孔灌注桩施工由于对技术、设备、周围环境的要求不高，对工作人员的要求相对不高，勘察设计在施工之前已经对该地的各项环境、地质条件有了基本了解，认真分析当地的政策法规、规章制度，在各项条件都允许的条件下，合理计算工期，基本能够在约定时间内完成工程建设。

2.4   安全性分析

泥浆护壁冲击成孔灌注桩的设备构造简单，操作方便，形成的孔壁比较坚实、稳定，很少发生坍塌，因此，相比于其他桩基础，泥浆护壁冲击成孔灌注桩具有较强的安全性。工程所在地位于热带雨林区域，坐落在一片原始沼泽地，虽然多雨、多水，但泥浆护壁冲击成孔灌注桩对工程施工场地的条件几乎没有限制，安全性较高。此外，还有利于项目实施，具有节省工期、方便可行、经济效益好的优点。

主要参考文献

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