时间：2022-07-22 06:08:33
关键词：桥梁；钻孔桩；施工技术
Abstract: along with the highway and high speed railway infrastructure projects such as the rapid development of bridge engineering is more and more, because of the cast-in-place pile quality is reliable, the stratum strong adaptability, is widely applied in bridge engineering, and the bridge of bored piles with large in diameter, and the features of the over-filling. Therefore, in order to reduce the cost, improve the production efficiency and drilling pile of drilling, reinforced system, and concrete casting pile construction such as breaking and research of the technology is necessary.
Keywords: bridge; Drilling pile; Construction technology
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
1概述
桥梁钻孔桩施工机械主要有旋挖钻、冲击钻等成孔方式，其中最常见者为冲击钻成孔；钢筋笼加工采用加工场集中制作，同时完成桩基础四电接口的施作；桩基浇筑采用水下混凝土浇筑方式；桩头的破除方式主要有人工风镐逐步凿除法和脱筒套法。
2钻孔桩施工技术
2.1冲击钻成孔技术
2.1.1适用地质条件和成孔原理
冲击钻成孔适用于各类地质条件，广泛应用于卵石、坚硬漂石、岩层及各种复杂地质等桥梁桩基施工中。其施工原理是将冲锤式钻头提升一定高度后自由下落而产生冲击力来破碎岩土，然后根据泥浆检测结果及时采用掏渣筒取出渣浆的方式逐渐成孔。
2.1.2泥浆池
根据不同的桩长和桩的数量，通常泥浆池容积为所成桩容积的1.5倍，具体尺寸根据施工场地条件进行设计，且应设置造浆池、循环池和沉淀池以便于泥浆循环使用和满足环保要求。
1）．造浆材料以水化快、造浆能力强、粘度大的膨润土或接近地表经过冻融的粘土为宜。
2）．.泥浆性能指标见表1
表1泥浆性能指标表
项目 相对密度 黏度（s） 含砂率（%） pH值 胶体率（%）
数值 1.03～1.10 18～22 ＜4% 8～10 ＞95
3）．调制泥浆
制浆前，先把粘土块尽量打碎以便于搅拌成浆，提高施工效率和泥浆质量。搅拌成浆有机械搅拌和钻头搅拌两种方法。为了有效的控制施工成本，常采用将造浆材料加水放入造浆池内浸透再人工搅拌-人工搅拌成浆的方式。
2.1.3施工场地平整
平整施工场地，清除杂物，换填软土，夯打密实，以免产生不均匀沉降，场地较陡时需采用木枕搭设坚固稳定的工作平台，以确保场地稳固，避免发生钻机倾覆等安全事故。
2.1.4测量放样
根据设计单位移交的测量控制点，布设施工测量控制网，然后依据施工测量控制网先放出墩位中心线，再放出各桩位中心线，并根据经监理审批的放样结果在稳定的基础上设置护桩，以便于精确标识桩位中心点，确保桩位偏差满足施工规范和设计文件要求。
2.1.5护筒埋设
护筒主要作用为准确引导钻进方向，隔离地表水，保护孔口不坍塌，以及使孔内水位（泥浆）孔内水位宜高于护筒底脚0.5m以上或地下水位以上1.5～2.0m，形成静水压力（水头），保证钻进工程中孔壁不坍塌。
护筒埋设时，护筒中心轴线对正桩位中心，其偏差不得大于5cm，并保证护筒竖直。护筒埋设完成后，复测护筒中心位置和倾斜度，满足要求方可进行下道工序施工。
2.1.6钻机安装就位注意事项
钻机在施工平台上安装就位完成后，进行试运转，并检查下列各项，若不符合要求进行调整、加固。
1）钻机平台、钻机及钻架稳定牢固，确保不产生位移及沉降。
2）起吊滑轮组与转盘中心在同一铅垂线上。
3）钻头、钻杆中心与护筒中心的偏差不得大于5cm。
4）电力及机械系统运转正常。
5）钻机就位后，应测量护筒顶、平台标高，用于钻孔过程中进行孔深测量参考。
2.1.7钻孔
（1）待造浆池泥浆经检测在1.05以上后开始钻进。为了孔位准确和钻孔桩垂直度满足要求以及防止泥浆四溢污染环境，开孔速度应缓慢，待钻进一定距离后再以正常施工效率进行钻进。正常钻进工程中起、落钻头的速度宜均匀，不得过猛或骤然变速。
（2）在冲击钻进中取渣和停钻后，应及时向孔内补水或泥浆，保持孔内水头高度和泥浆比重及粘度，且孔内出土不得堆积在孔位周围。
（3）钻每隔2m或地层变化时，在泥浆槽中捞取钻渣样品，分析土质，并做好记录，与设计资料核对分析，以便于根据地质条件及时调整钻进速度和钻孔压力。当钻孔地质与设计明显不同时，及时向监理工程报告，并请设计单位派员进行现场核查或开展变更设计工作。
（4）钻进过程中随时测定孔深、孔径及斜度，若出现异常现象，应及时停钻并采取有效措施处理。
（5）经常观测泥浆面标高，保持孔内泥浆压力，定期测定泥浆的各项指标，并做好检测记录，根据实测情况对泥浆指标进行调整，确保钻进施工安全顺利。
2.1.8清孔及沉渣处理
清孔主要是为了抽换原钻孔内的泥浆，降低泥浆的相对密度、粘度含砂率等指标，清除钻渣，减少孔底的沉渣，防止桩底沉渣过厚影响桩基承载力，并为灌注水下混凝土创造良好的条件，保证混凝土的质量。
钻进终孔后，将钻锥稍提离孔底10～20cm，并保持泥浆的正常循环，对孔径、孔深、孔位、竖直度进行检查确认合格后，开始采用捞渣筒清孔，少量不能清除的沉渣采用专用钻头将其钻磨成粉末，通过调节泥浆比重使其悬浮的方式清理出孔。
当孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度17～20s，沉渣厚度柱桩不大于5cm和摩擦桩不大于20cm时，可以停止清孔。同时严禁采用加深钻孔深度的方法代替清孔。
2.2钢筋笼制作
2.2.1钢筋笼加工
（1）钢筋笼采用加工场采用胎卡具集中制作，
主要的制作方式有人工制作和滚焊机制作两种方式，
关键词：基础方案；抗拔措施；基础经济性比较
1 工程概况
本工程位于广东省普宁市，地块紧邻普宁大道及揭神公路，一层地下室，地上包括28栋建筑，其中地下室范围内包括7栋4层商铺及1栋12层药材交易中心，地下室外分布20栋商铺，商铺总高度14.4m，交易中心总高度58.2m，地下一层设有人防，平时为车库，战时为核6人员掩蔽部。项目总建筑面积193211.01m，地下室建筑面积26626.34m，平面总图见图1。
平面总图 图1
本工程建筑结构安全等级为二级，设计使用年限为50年，抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为7度，设计地震加速度为0.1g，建筑场地类别为类，设计地震分组为第一组。
2 地基及基础设计
2.1 水文地质情况
根据地勘报告[1]，拟建场地处为河流冲积平原地段，场地整体较平缓，场地中部及南侧发育河流，中部河流将场地分为东西两地块，中部河流由西北向东南流经场地，南侧河流由西向东流过场地。场地土自上而下依次为1人工填土层、2-1粉质粘土、2-2中粗砂、2-3卵石、2-4砂卵石、2-5粉质粘土、2-6粉质粘土夹碎石块、3砂质粘土层、4-1全风化花岗岩、4-2强风化花岗岩，场地内地下水主要接受大气降水渗入及地表河流补给，为松散堆积孔隙水及基岩裂隙水，且场地中部及场地南侧为河流，河流中地表水与场地内地下水联系紧密，地下水对地下室产生的浮力大，必须考虑抗浮问题。本工程场地正负零约为21.000m，选取建筑地坪（21.000m）作为抗浮设防水位。
2.2基础选型及土层参数
本工程基础形式可采用天然基础及桩基础，天然地基基础形式可为独立基础和筏基，桩基础可为高强预应力管桩基础、旋挖灌注桩基础、冲钻孔灌注桩基础，抗拔措施可选用抗拔锚杆及抗拔桩。
2.3基础方案比较分析
2.3.1交易中心部分基础选型
可供选择的基础形式有：片筏基础、桩基础以及桩筏基础形式，桩基础形式根据工艺的不同又可选择灌注桩（包括冲钻孔桩基础、旋挖钻孔灌注桩和人工挖孔灌注桩）及高强预应力管桩基础，结合地勘报告，基础持力层选为砂卵石层或粉质粘土夹碎石块，不同基础形式的可行性分析如下：
片筏基础在本工程中不适用：
1）根据西区天然地基荷载试验报告，作为基础持力层的砂卵石层承载力变化幅度大，且远小于地勘报告提供数值，基础承载力难以满足要求；
2） 持力层压缩模量数值较低，基础沉降计算难以满足要求；
3）虽然提高基础承载力及控制基础沉降可通过地基处理来实现，如采用复合地基，但场地大范
围内存在较厚砂卵石层，该层强度较高且强度分布不均，通过打入预制桩及长螺旋灌注桩等挤密桩来提高土体强度较难实现，故复合地基也不适合采用。
桩基础较为适宜本场地，可用高强预应力管桩及灌注桩基础：
1） 选用直径Φ500-AB型PHC预应力管桩，桩进持力层深度及有效长度不小于6m，有效桩长不小于
12m，单桩竖向承载力特征值约1500kN；若选用桩径800mm冲钻孔桩基础及旋挖钻孔灌注桩，计算单桩竖向承载力特征值约2600kN，桩进持力层16m，有效桩长约21m；
2）管桩与灌注桩的总桩长基本相同，虽灌注桩较管桩成桩质量更能保证，但管桩的市场材料价格每米约为灌注桩的四分之一，管桩的经济性优于灌注桩，采用管桩。
2.3.2地下室内多层部分及纯地下室部分基础选型
此部分可选择的基础形式有：独立基础加防水板形式、高强预应力管桩、钻孔灌注桩，当采用独立基础加防水板的基础形式时，抗拔措施可为增加配重或设置抗拔锚杆的形式，不同基础形式分析如下，相关造价比较详见不同基础形式造价比较表：
1）独立基础加防水板的基础形式具有施工方便且造价较低的优点，采用不同的抗拔措施会影响底板的做法，进而会影响地下室造价，具体做法有以下几种：
（1）抗拔措施采用锚杆抗拔，底板顶标高同基础顶平，底板下设80mm厚苯板，此做法优点为施工方便，不需额外开挖及回填，底板仅承受水浮力，虽抗拔锚杆施工工期较长，但可提前施工；
根据造价分析表，高强预应力管桩的基础方案最为经济，设计采用管桩。
2.3.4地下室外多层部分基础选型：
因场地内局部区域持力层砂卵石层埋置深度较深，若采用天然地基的基础形式，开挖回填量较大，综合施工及造价的原因，采用管桩基础。
3 结论
综上所述，通过不同基础形式的可行性分析及造价分析，本项目最优基础选型确定为地下室内外部基础形式为管桩基础。
参考文献
【关键词】公路桥梁；设计；桩基沉降
中图分类号：S611文献标识码： A
一、前言
地基是建筑物的重要组成部分，由于其隐藏在地下，不易发现，一旦出现问题就会对建筑安全造成巨大影响。因此，在进行工程作业施工中，要正确认识桩基的沉降，并采取有效措施进行控制。
二、建筑施工中桩基沉降的一般规律
软土天然含水率一般等于或大于液限，空隙比大于1，土具有结构性，土体的含水率随液限成正比增大；软土的压缩性也随液限的增加而增加，软土的渗透性弱，地基受荷后，会形成较高的超静孔隙水压力，这是在很大程度上决定软土变形延续时问长且具有流变特性的原因。因此，在软土地基上修建多层和高层建筑物，可能产生较大的沉降量，而且软土地基的沉降是一个历史很长的过程，并不随着建筑施工的结束而结束。某地区曾统计了数十幢建筑物在施工阶段完成最终沉降量的百分数Kb，和最终沉降量的关系。Kb一般为20％一4O％。
地基发生较大沉降时，往往伴随着建筑物在使用和外观上的破坏，但真正影响建筑物使用和外观性能的往往不是较大的沉降量，而是因为不均匀沉降和短时期内发生的较大沉降。不均匀沉降产生的上部结构裂缝、扭曲或倾斜，严重时倒塌破坏的事故都有发生。由于环境因素或临近基坑开挖等因素造成短期内建筑物大幅度沉降而产生工程事故也曾有发生。因此，在软土地基上修建建筑物，地基变形问题显得尤为重要。另一方面，在建筑的设计和施工中，如能事先预估并妥善考虑地基的变形问题并加以控制和利用，是可以防止和减小地基变形带来的不利影响。
三、单桩的沉降分析计算
1、荷载传递分析
单桩荷载分析最常用的方法就是荷载传递分析法，它从规定的负荷承载变形传递方法对其反应镜像计算。其工作的基本理念就是：把桩基础分散为一系列相同长度的桩基础段（弹性单元），每一个桩基础段和土层之间的联系全部都用非线性弹簧来模拟，并且桩基础端处土体也采用非线性弹簧与其联系。
负荷承载传递运用曲线中，这个法假定任意点的桩基础位移只与该点的摩擦阻力相关，与桩基础的其它位置点的摩擦阻力无关，如果不考虑土体的连续性，分析桩群的荷载沉降关系就不适用。
如果要获得工程施工现场的负荷承载传递曲线，那么就需要安装多种不同功能的设备仪器进行桩基础的负荷承载试验。但是实验成果推广到其它场地却不能百分百成功。
2、剪切变形传递
1974年，库克提出了关于摩擦桩负荷承载传递的模型，这种模型为了简化计算做了许多假设并认为：当荷载水平比较小的时候，桩基础的在轴向负荷承载做下沉降也会小，桩沉降的时候四周土体也会发生剪切变形，即桩土之间不会发生相对的移动，而且剪应力会沿径向桩基础侧面的表层扩散到桩基础周围和四周的土体中。在使用负荷承载时，摩擦桩段承载的比例要小的多，其沉降大多是由桩侧所传递的负荷承载造成的。
3、弹性理论法
弹性理论法就是利用弹性理论对桩土系统研究单桩基础在纵向的符合承载作用力与桩基础土层之间的作用力和相对位移之间的关系，从而得到土对桩、桩对桩以及桩对土还有土对土之间的所有的共同作用方式。依据弹性理论方法能偶拓展出一系列的单桩沉降计算方法，这些拓展的计算方法都是基于桩基础的位移和相近的土层的位移之间的协调条件。基于此，桩基础的位移能够根据轴向承载下桩基础桩身的压缩而得到，桩周围土体的位移能够根据某点所长生的Minidlin位移得到。根据沿界面诸多的相邻点的桩基础位移与土层位移相等，在弹性理论中加上桩基础土界面一般都满足弹性这一个条件，最后得到桩身摩擦力的分布和桩端阻力的分布以及桩位移的分布。
4、单向压缩分层总和法
单向压缩分层总和方法是依据周边土层的参数计算得到各层的沉降和总的沉降量。在桩基础设计中，这种浅基础的计算总沉降量的常用方法通常用于直径比较大的单桩，因为其桩侧的阻力负荷承载分担比相对比较小，桩基础底端半径大，荷载分担也大，所以可以采用单向压缩分层总和法来计算沉降量。例如，当深基计算的其他条件一样时。利用明氏应力分布计算出总沉降量和设计过程中的推算量比较接近，用布氏公式计算出的值则略比实际测量值约大二分之一到三分之一。用分层总和法分析单桩沉降量时，依据压缩层的计算深度，参照相关规定，或者实际经验来确定。
四、群桩的沉降分析计算
1、弹性理论法
弹性理论法群桩沉降分析的塞本假定与单桩相同，其主要依据是MindIin解的位移与应力解，以此为基础形成位移法和应力法，此外还发展了一种简化弹性理论位移法，以位移解为基本解，但采用应力法中关子桩侧摩阻力为线性的假定，叠加法是比较成熟和应用较广的一种简化方法，详细阐述了其原理和计算过程，该法在忽略桩对土位移的加强效应简单的假定基础上，把单桩的分析扩展到桩群，
2、实体深基础(等代墩基)法
实体深基础法是现在工程界应用最广泛的一种计算群桩沉降的方法该计算模式是将承台下的群桩及桩间土看作一个等效墩基的一个实体深基础，在此等代墩基范围内，桩间土不产生压缩如同实体墩基一样工作，然后按照扩展基础的沉降计算方法来计算群桩的沉降。
由于计算时考虑的前提条件不同，研究者提出和使用着计算的不同模式，其主要差别在于选用的假想实体基础底面的位置不同，以及对地基土中附加应力的考虑和计算不同根据桩距地基土的性质不同，桩间土实际上是会产生不同程度的压缩变形，另一方面假想的实体基础存在着侧面剪应力的扩散作用为了消除这些差别对群桩沉降计算的影响人们采取了一些措施，集中表现在所采用的模式上。这些措施是：
（1）变动假想实体基础底面的位置，以考虑桩间土存在压缩变形的可能，这是Peck和Terzaghi等人建议的模式Peck等建议将假想实体基础底面置于桩端平面以上高度处，取为桩长的1／3处(桩位于均匀并土中时)或进入持力层深度的1／3(柱穿过软弱土层并进入坚硬土层时]这种建议涉及的影响因素过于单一，因为假想基底位置上升的因素很多，采用此法不能全面反映这些情况。
（2）从群桩桩顶按一定斜率(例如角或1：4斜率)向下扩散增大假想实体基础底面积，以考虑桩群总剪应力对沉降分析的影响，这是TonlLLnson等人的模式。
（3）为了改善地基土附加应力估计的精度，近年来国内外根据半无限弹性体内集中力的Mindlin公式发展了一些估计桩基荷载作用下地基土附加应力的方法，还有一种将Mindlm解与Boussinesq解对比来估计等代墩基的等效基底附加应力。
3、等效作用分层总和法
等效作用法最早由黄强，刘金砺，(1940)提出，随后被健既桩基技术规范推荐采甩此法系将均质土中群桩沉降的Mindlin解与均布荷载下矩形基础的Boussinesq解之比值用以修正等代墩基的基底附加应力，然后按一般分层总和法计算群桩的沉降。
五、建筑施工中桩基沉降控制的案例分析
1、工程概况
某建筑的主建筑占地空间为308m×125m的矩形地块，建筑的柱基采用桩承台基础，基桩为500mm的钻孔灌注桩，桩长32.6m，由于生产工艺对地面平整度要求较高，该建筑地面采取了无缝设计，地面板为连续的钢筋混凝土结构整板，结构层厚250mm，面层厚40mm，双层双向配筋。地面地基选用粉喷桩复合地基：粉喷桩桩径500mm，桩长15m，桩间距1.2m。在柱基承台部位，设计采用了搭接方式处理。该建筑交付使用的第三年经过勘察监测，发现地面和结构均发生不均匀沉降的现象。
2、施工控制措施
（1）主要施工技术工艺：经过多方面的查阅研究资料，对该建筑的沉降做出了使用TSC桩成桩的施工技术来进行处理，为了验证TSC桩成桩工艺在主建筑地基土中成桩的可行性和成桩质量的可靠性，要在建筑内选定一块空闲场地进行TSC桩的成桩试验，试验桩数5根。经过试桩检测发现，效果完全满足预想的加固设计，所以经过多方协定后决定使用该方法对该多层建筑的基础进行处理。
旋喷钻头钻进：地面板开孔完成后，将工程钻机就位，安装旋喷钻头，启动高压注浆泵开始钻进。为使钻进顺利进尺，确保钻进效率，钻进进尺应和注浆泵的泵压和泵量相匹配。现场试验结果，当泵压(5一1OMPa)、泵量(120—150L/min)时，钻进效率较高。旋喷钻进深度达到要求后，停钻准备压灌粉煤灰砂浆。
压灌粉煤灰砂浆成桩：钻孔达到设计深度后，用循环液清孔，并检测孔径和孔底沉渣是否满足要求。提出钻杆换上注浆钻头放人孔底，自下而上压灌粉煤灰砂浆成桩。为保证成桩的完整性，钻杆的提升速度应水泥砂浆的泵送量相适应，以保持注浆钻头在浆液面lm以下。结合现场试验结果，室内确定的砂浆配比能够满足泵送要求，具体的工艺参数为：泵压≤2MPa，泵量≥150L/min。钻杆提升速度
（2）地面抬升试验：地面抬升平整度控制标准：地面板面积较大，柱与柱之间高程不一致。很难制定整体平整度控制标准。为此，根据现场实际情况，制定了以下平整度控制标准，以便指导施工作业；注浆孔的布设及要求：为减少对混凝土地面的破坏，注浆L布设时应避开地面板45°线，而且孔的直径应尽可能的小，现场采用的钻孔直径为63mm。现场试验时，根据设备、堆载以及生产情况，对注浆孔的布设进行了相应调整；抬升注浆修复过程中的抬升观测在注浆抬升的过程中为随时准确地反馈地面变形值，采用量程为50mm的百分表进行观测，并随时提供抬升数据，当抬升量达到设计抬升高度时，停止注浆。注浆同时，应对注浆区附近货架及设备基础进行观测，发现异应立即停止注浆并进行及时处理。抬升注浆结束，待浆液完全凝固后，再次进行地面高程测量，检查各地块的平整度是否在控制范围内。
六、结束语
综上所述，桩基沉降作为公路桥梁工程设计难点，在施工过程中要对相关技术参数、技术要点进行控制，保证公路桥梁施工质量，促进公路交通事业的快速发展。
参考文献
关键词：高层建筑；基础设计；地铁
中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A文章编号：
引言：
地铁已经成为现在大城市的主要交通工具，地铁隧道在城市地下穿行，难免会与建筑的基础发生冲突，本文将以一个靠近地铁隧道的高层建筑基础选型设计来分析，怎样做到既能保证建筑物的可靠性和经济性，又能保证地铁设施在建筑建成后其安全性不受到影响。
1.工程概况
本工程上部主体为4栋18~25层写字楼，根据地形设置两层全埋地下停车库和两层半埋地下停车库，地下室底板底面设计高程为25.000m。本文中以最靠近地铁隧道的B1栋的基础设计进行分析。其中B1栋为25层剪力墙结构，建筑总高度为83.900米，其基础离地铁隧道最近距离约为16m，如图1.1所示：
图1.1
地质概况：根据B1栋的地质勘查报告，拟建场地从上到下的土层分布情况如表1.1所示：
表1.1：
根据实际地质情况，本工程分别采用了素混凝土桩复合地基独立基础和大直径灌注嵌岩桩两种基础进行设计比较，并分别分析其对地铁隧道的影响。
2.两种基础形式的设计
2.1素混凝土桩复合地基独立基础
根据实际地质情况，本工程的岩层埋深较浅，地下室底板底面标高处的土层为强风化花岗岩，且其地基承载力为500kPa，考虑到希望能合理利用较稳定的强风化岩，但由于楼层柱底内力较大，需提高原地基土的承载能力，所以我们首先考虑采用复合地基独立基础。又考虑到复合地基基桩材料的易采购，所以采用了素混凝土桩对地基的承载力进行提高处理。
其中素混凝土桩基桩直径为500mm，混凝土等级为C35，基桩的单桩承载力为1500kN，桩长约11m，桩对地基土的置换率取8.7%。根据《建筑地基处理技术规范（JGJ 79-2002）》公式9.5.2：
f spk =m（R a/Ap）+β(1-m) f sk
计算得经过处理后的复合地基土承载力标准值为950kPa。利用PKPM设计软件对结构模型进行计算，并根据其计算出来的柱、墙底内力进行独立基础设置，其基础平面布置图如图2.1.所示：
图2.1
钻孔灌注桩基础
钻孔灌注桩是高层建筑中比较普遍采用的一种基础形式。其有承载力高、沉降量小和结构布置灵活等优点。且无论是设计还是施工工艺上，钻孔灌注桩已经是一种较为成熟的基础形式。
本工程中考虑到柱底内力较大，对钻孔灌注桩采用大直径嵌岩桩，桩直径及单桩承载力特征值详表2.2所示，桩端持力层为微风化花岗岩，桩长约12~18米。钻孔灌注桩基础布置图如图2.2所示。
表2.2
图2.2
3.经济性比较
3.1混凝土用量
3.1.1 混凝土桩复合地基独立基础的桩身和基础混凝土用量
桩径500mm，桩长取10m，根据图2.1所示，总桩数232根。
计算得到桩身总用混凝土用量为：501.1m3；
独立基础所用混凝土用量为：890.6m3
混凝土总用量为；501.1+890.6=1391.7m3
3.1.2 钻孔灌注桩基础桩身和承台所用混凝土用量
取桩长12m计算，根据桩基础布置图所示，桩径1000mm的1根；桩径1400mm的25根；桩径1600mm的8根
计算得：
桩身的混凝土用量为：664.26m3；
承台的混凝土用量为：380.46m3；
混凝土总用量：644.26+380.46=1044.72m³；
另底板厚度取600mm，因独立基础改成承台后底板所增加的混凝土用量为：153.04m3。所以计算得两种基础形式混凝土用量比较：
1391.7-1044.72-153.04=193.94m³
3.2 施工工期比较
根据现有普通施工工艺，每天机器的施工情况：复合地基素混凝土桩采用干作业旋挖孔灌注法施工，平均每天约可以施工5根。而大直径钻孔灌注桩由于需要穿过比较厚的强风化岩进入微风化岩作为持力层，所以每根桩的施工时间约为4天。计算得
复合地基的素混凝土桩单台机器所用工期约为：232÷5=46.4天
钻孔灌注桩单台机器所用工期约为：（1+25+8）*3=136天
综上比较所示，复合地基独立基础的混凝土用量比钻孔灌注桩的混凝土用量要多，但是复合地基独立基础的桩施工工期却远比钻孔灌注桩要多。由于现在工人工价普遍较高，工期长短就意味着需要支付的资金多少。况且现在的开发商为争取早日预售，工期越短对他们来说资金就越早得到回拢，正所谓时间就是金钱，所以采用复合地基独立基础比钻孔灌注桩更加有优势，且也更容易得到开发商的认可。
4.对地铁隧道影响作用比较
根据《广州市地下铁道保护区工程建设审批办法》，本工程在地铁控制保护区内，所以本基础方案需报到地铁保护办公室审批。其对设计提出了几点要求：
（1）新建的建筑物对地铁隧道所产生的附加应力不能超过20kPa；
（2）若采用端承桩，桩端应力扩散面与隧道的距离不小于3m；
（3）采用灌注桩时，不能采用冲孔成孔，禁止采用爆破冲击较大的施工方案等。
根据地铁保护办公室的要求和提供的相关信息，我们对前面提到的两种基础形式对地铁隧道产生的影响进行比较：
4.1 复合地基基础对地铁隧道的附加应力
取靠近地铁的B1-A轴独立基础看作一个矩形的均布荷载，利用boussinesq法求解独立基础下地基土的附加应力：σz=αc0计算见图如图4.1所示
图4.1
如图所示，基础角点离地铁最近距离为15.4m，地铁隧道顶面标高为-2.54m。利用boussinesq查表法，查《建筑地基基础设计规范》（GB 5007-2011）附录K表求得独立基础通过复合地基对地铁隧道的总附加应力为σz=20.24kPa。
4.2钻孔灌注桩对地铁隧道的影响
当采用12m桩长的灌注桩，利用以上同样方法计算得离地铁隧道最近的承台对隧道的附加应力为σz=8.2Kpa.
分析表明，复合地基基础对隧道的附加应力比灌注桩的要大，且处于地铁保护办公室提出限值20kPa的临界点，所以复合地基独立基础的方案没有获得地铁保护办公室的审查通过，并提出建议采用端承灌注桩基础。
另对端承灌注提出桩长除了满足入岩深度要求外，还需加长到满足桩端应力扩散面与隧道的距离不小于3m的要求，并且不能采用冲孔成孔。
5.结论
通过对复合地基独立基础和钻孔灌注桩基础这两种基础形式的比较：
（1）经济性方面，虽然钻孔灌注桩所用的混凝土用量少，但由于其所需施工工期相对于复合地基独立基础较长，所以往往不容易被开发商作为首选的方案。
（2）对地铁隧道的影响来说，复合地基独立基础对地铁隧道的附加应力明显比钻孔灌注桩基础要大，考虑到应该保证地铁设施的安全性，所以最终采用了钻孔灌注桩的基础方案。
随着今年的地铁项目高速发展，有关于地铁的工程事故也时有发生，然而地铁作为城市的主要交通工具，关系到人民利益和人身安全。所以在实际工程设计中，当所设计的项目工程与公共设施发生冲突时，我们必须综合考虑，选取较合理的方案，以保护公共利益和人民的人身安全。
参考文献：
[1] JGJ 79-2002建筑地基处理技术规范[S] 北京：中国建筑工业出版社，2002.
[2]GB 5007-2011 建筑地基基础设计规范[S] 北京：中国建筑工业出版社，2011.
中图分类号：B811文献标识码： A
引言
对于高层和小高层桩基筏板基础（以下简称桩筏基础）与独立承台基础（以下简称承台基础）是建筑常用的基础形式。在人工费快速增长、生产效率大幅提高的今天，如何在保证结构安全、满足功能要求的前提下，尽可能的降低造价，缩短工期，减少施工困难，科学艺术地解决工程问题，一直是摆在每个结构工程师面前的重要课题。只有不断的对比、分析、总结，才能为业主节约投资，为打造绿色节能型社会做出贡献。下文以具体工程为例，分析此两种基础形式，比较此两种基础形式的经济性数据。
一、工程简介：
本文按层高和结构体系，采用了温州地区6个工程实例分别按桩筏基础和承台基础进行计算分析，工程概况分别如下
以上实例均为地下一层，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，场地为类，特征周期值为0.75s。
二、绘图过程
以上工程采用2010版PKPM-JCCAD模块进行分析计算。每个工程基础均按桩筏基础和承台基础2个方案进行试算，然后绘制施工图，为了有更好的对比效果，桩类型和根数不变。最后交由预算公司和施工单位做专业的施工预算。
三、计算预算结果
四、分析与总结
从表分析来看基本上桩筏的混凝土用量和钢筋用量要大于承台基础；砖胎膜量桩承台基础大于桩筏基础；防水涂料最大相差20%（特殊工程除外）；总的造价桩筏基础要大于承台基础，但筏板基础的施工工期可以缩短1/4左右。
由高度分析：框架剪力墙结构层高大于50M，造价比(桩筏基础每平方米金额/承台基础每平方米金额)随高度增加而增加，但到达一定的高度后反而下降的趋势甚至出现筏板基础造价比承台还省的特例。如B大厦由于单桩承载力较大且柱网比较集中，承台基础布置后承台高度比筏板的高度大很多，混凝土量桩筏基础反而比较小，从而总的造价反而桩筏基础更节省；纯剪力墙结构层高大于50M,造价比随层高的增大而减小。
由结构体系分析：剪力墙结构尤其是柱网密、层高超过50M的更适合做桩筏基础；框架剪力墙基础尤其是柱网大、层高小于50M的更适合做承台基础。
关键词：桩筏基础；沉降计算；规范；数值模拟
中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号：
0 前言
随着国民经济的飞速发展，高层建筑就如雨后春笋一般，层出不穷，而桩筏基础具有整体性好、竖向承载力高、基础沉降小、调节不均匀沉降能力强等优点，同时可以承受风荷载或地震荷载引起的巨大水平力，抗倾覆能力强，一直是高层建筑地基处理中常使用的一种基础形式。然而，桩筏基础的沉降始终是一个难题，特别是高层建筑桩筏基础的沉降更是如此。传统的理论计算结果与工程实际相差较大，所使用的经验修正系数范围太大。桩筏基础沉降的分析方法，可以分为三类：第一类是根据桩筏基础的各种整体分析方法来预估群桩的沉降，比如有限元、弹性方法等等；第二类是半经验的等代实体墩基法[1,2,3,4]，该方法将桩筏基础视作设置在桩端平面或桩端平面以上某一高程处的实体深基础，然后按浅基础的计算方法计算桩筏基础的沉降。这种方法简单、方便，但预估沉降与实测沉降值往往有一定差距，因此有必要对计算方法进行改进，从而使沉降的计算值与实测值更加接近；第三类是规范规定的方法；规范采用实体深基础的假定来计算桩基沉降，以原位测试确定土的性能参数，并根据统计资料，得出深度修正系数mp，对沉降进行修正。但是，上述各类方法都存在一定的不足，需要进一步改进和加强。
一、计算方法介绍
在结构设计和实际工程当中，桩筏基础的沉降经常采用规范法，规范法一般有等效分层总和法；而在理论研究中，常采用整体分析方法来计算沉降，一般用有限元的方法计算；而等代实体深基础法是最开始时候提出的基本思路，为以后精确方法的改进提供参考。下面对这几种方法作简要介绍。
1.1 等代实体深基础法
把筏板（或桩基承台）、桩群与桩间土作为一实体深基础，实体基础底面与桩端齐平，用分层总和法计算桩端下压缩层土的沉降作为群桩的沉降，其压缩模量用地基土在自重压力至自重压力加附加压力作用下的压缩模量，不考虑桩间土的压缩变形。该方法计算时，桩下地基土按分层总和法计算出的结果均需再乘以一经验系数进行修正，该系数的取值范围为0．3～1．1不等，显示了该方法的精度和可靠性均较差。
1.2 等效分层总和法
桩距小于或等于6倍桩径的群桩基础，在工作荷载下的沉降计算方法，目前有两大类。一类是按实体深基础计算模型，采用弹性半空间表面荷载下Boussinesq应力解计算附加应力，用分层总和法计算沉降：另一类是以半无限弹性体内部集中力作用下的Mindlin解为基础计算沉降。但由于这两种都存在着一定的缺陷和不足，故《建筑桩基技术规范》提出了等效作用分层总和法[1]。其计算步骤和计算方法可参照《建筑桩基计算规范》中的规定其思路与等代深基础法基本一致，只是将群桩沉降Mindlin解与等面积承台均布荷载下基础沉降的Boussinesq解之比值，用以修正等代深基础的基底附加应力。等效作用面位于桩端平面，等效作用面积为桩承台投影面积，等效作用附加压力近似取承台底平均附加压力。
1.3 有限元法
在理论研究当中，有限元作为一种成熟的数值分析方法，经常运用到桩筏基础沉降计算中，它不仅可以解决线弹性问题，而且还可以很方便地用于非匀质、非线性问题的分析，同时还能考虑时间效应及动力效应等诸多影响因素，在土与结构物的相互作用问题中得到了广泛的应用。通过邻近场地的工程实测值结合地质勘察报告进行反演，分析出地基土的弹性参数(一般只需反演出地基土的E值)，可较为方便和精确地计算出桩基的沉降。
二、各方法计算结果的对比
此处结合具体的工程实例，分别采用等效作用的分层总和法及有限元法对桩筏的沉降进行计算分析，以对比分析各种计算的方法。
2.1 工程概况及地质条件
某一高层建筑，采用框架结构，建筑总高为46.2m，地上11层，地下1层，地上每层层高4.2米，地下层高4.2米。基础采用桩筏基础，筏板基础的埋深取H=5.0m，横向两端各外挑1.5m，筏板平面尺寸为65m×27m，总面积为1755m2，筏板厚度取h=800mm。由于筏板基础的设计已满足承载力，故桩基只要满足基础沉降即可，采用属于端承摩擦桩的预应力管桩，桩端持力层选择在第9层粉砂，设计桩长为15m，预应力管桩的直径选择为450mm。此时桩的作用是为了控制沉降，故采用减沉复合疏桩基础，设计考虑承台分担荷载，平板式筏基作为桩的承台，平均分给每个桩。采用一柱一桩，每两个柱之间有一根桩，共123根桩。主要土层物理力学指标见表1
表1土层特征
2.2.1 基本思路
由于本工程是满堂布桩的桩筏基础形式，故可采用将上部荷载和筏板的自重平均分配给每一个基桩，用于上部柱的总荷载，每个基桩所占的筏板面积为14.27m2，可以求出基桩承担荷载的标准值为，按照基本假定可知，桩间土要承担大部分竖向力，故基桩所承担的竖向力占总部分的30%，故可计算土层的沉降量和混凝土桩身的压缩量，最后通过乘以经验系数，得到最后的桩筏基础的沉降量。
2.2.2 计算结果
将土层分为12层，最后得到土层的沉降量为31.26mm，桩身的压缩量为0.78mm，沉降经验系数按当地经验，可取1.3；最后，可以通过计算《建筑桩基技术规范》式（5.5.14-1）最后沉降量为41.42mm。
2.3 数值方法求其沉降——即有限元法
本文以大型通用三维有限元软件ABAQUS为平台，采用数值模拟的方法研究桩筏基础的沉降问题。
2.3.1 计算模型及边界条件
模型中土体采用空间8节点缩减积分的实体单元（C3D8R），桩和筏板采用空间8节点实体单元（C3D8）。筏板取计算尺寸长9m，宽2.50m，厚0.8m；桩基为圆柱体，直径0.45m，长15m。为了尽可能的达到正确结果，取土体为筏板长宽的3倍，高取桩长的2倍，故土体模型长为27m，宽为7.5m，高为30m。整个模型分块生成，共有11844个单元，94752个节点，所有构件均为每米划分一个单元。
边界条件采用模型周边侧向约束。四面采用可动滚轴支座边界条件，不允许水平方向位移；底面采用固定支座边界，约束垂直方向变形。
由于在施工过程中，已经采取了有效的降水措施，故本次模拟不考虑地下水的影响。
2.3.2 计算参数
土体的物理力学计算参数如表2所示。容重γ、粘聚力c、内摩擦角φ的选取参照项目的岩土工程勘察报告而得；根据勘察报告的建议，变形模量E0取为压缩模量的2倍。
表2 土体物理力学参数表
桩和筏板的计算参数：取三根间距为3m的群桩的模型，筏板长9m，宽2.5m，桩和筏板的材料属性相同，同为：重度为2500 kN/m3，弹性模量为210GPa，泊松比取0.2。
2.3.3 其他参数
本模型本构方程采用Mohr—Coulomb模型，M - C模型的优点是简单实用，土体参数c、φ可以通过各种不同的常规试验测定。因此，在岩土力学和塑性理论中得到广泛应用。桩土和筏板与土之间的接触采用法向接触硬接触，摩擦特性选Penalty，值0.42的接触类型；在桩土相互作用计算中，将桩表面定为主接触面，土表面定为从属接触面；而桩与筏板的连接，考虑共同作用，直接将桩与筏板经行绑定。将桩表面定为主接触面，筏板定位从属接触面。
2.3.3 地应力平衡
在使用有限元软件分析岩土工程问题时，初始地应力的施加是计算中的首要问题。在有限元模型中施加初始应力场的时候，始终要满足下面两个条件：(1)平衡条件。由应力场得到的结点力要和结点荷载平衡。(2)屈服条件。所有点的应力不能位于屈服面外。ABAQUS 中有专门进行地应力分析的荷载步，命令为：GEOSTATIC，该步通常为岩土工程分析的第一步，在该步中，对土体施加体应力。理想状态下，该作用力与土体的初始应力正好平衡，使得土体的初始位移为零，但在一些复杂情况中，定义的初始应力场与施加的荷载后很难获得平衡。由于本模型较大，故最后不能达到与土体的初试应力刚好平衡的状态。但是，可以通过初始位移的大小来确定地应力平衡是否完成，本模型地应力平衡后最大的竖向位移为1.110×10-4m，相对于单元每米来划分，已经很小了，故可以认为地应力达到平衡了。
2.3.4 柱荷载的施加
由于筏板的重力已经在材料属性加上去了，故这里的荷载就只有上部的柱子传来的，取最大荷载处的柱荷载，即本模型的边柱上施加荷载。
2.3.5 结果分析
经计算，最后得到桩筏基础的最大沉降为42.01mm，该处位于两个边桩正下方，取边桩桩顶竖向位移。
三、结论
本文通过分析和研究桩筏基础的沉降计算方法，并利用等效分层总和法和有限元法计算了工程实例，并得到各自的沉降结果，为更好的在工程中应用给出了一定的参考。通过对桩筏基础的研究，得到了以下主要结论：
（1）通过两种计算方法得到的沉降量基本相同，有限元结果虽比手算结果大，但差额不超过百分之五，可以满足工程需要；
（2）有限元计算方法考虑了筏板和桩的共同作用，以及桩土的摩擦系数等综合因素，可以很好的为科研方面提出参考；
（3）本文由于缺乏实测值，很难判断那种结果更准确，在利用分层总和法时，将上部荷载的30%施加在桩土上，这个比例是一个经验值，对其他地区不具参考价值；
（4）经分析上述结果，可知有限元计算与等效分层总和法的结果基本一致，即和规范的结果一样，这就可为工程人员和科研人员提供另一种计算桩筏基础的沉降的方法，对工程实践有一定的指导意义。
参考文献：
[1] 刘金砺，黄强，李华等.竖向荷载下群桩变形性状及沉降计算[J].岩土工程学报，1995,11(176)：1-13
[2] 韩煊，李宁.复合地基中群桩相互作用机理的数值试验研究[J].土木工程学报，1999,4(32):75-80
关键词：地基基础；桩基础；施工要点；
中图分类号： TU47 文献标识码： A
一、地基基础和桩基础概述
用来连接建筑物和地基的枢纽就是土木工程建设中所说的基础。地基指的是在兴建建筑物时，岩土中某一范围内由于建筑物荷载导致原来的应力状态发生变化，这部分岩土体就叫做地基。地基一般分为天然地基和人工地基两类。天然地基主要由本身地质构造构成，辅以适当的人工改造，有时不需要进行处理就可以把基础直接放置在上面，天然地基一般较浅；当天然土层的土质太软或者地质条件很差时，就需要进行人工加固或者处理，这样人为建构起来的地基，一般埋深会比较大，从而可以用深部的坚实的土层来作为荷载支撑，也就是土木工程中所说的桩基础。
二、影响房屋建筑地基基础质量的主要因素
一般情况下，容易对房屋建筑地基基础质量产生较大影响的主要有以下几点因素：
（1）各类地基基础的缺陷，以及其对建筑物安全、使用和耐久性等方面造成的影响；
（2）地基基础和结构的变形，包括变形数值的大小和整体的发展趋势；
（3）建筑的上部结构对其地基基础的变形能否很好地适应，包括整体性、使用要求和安全性等具体情况对地基基础的适应性；
（4）地基的处理技术的选择。
三、常见的地基基础处理技术及问题
3.1 几种较常见的地基基础处理技术
上面表格中所呈现的四种技术即为地基基础处理中采用最多、最为常见的处理技术，它们各有特性，但一般会视土壤情况同时采用几种不同的处理技术来改善土质，使其达到符合基础施工所要求的性质。对于容易发生湿润膨胀的土体，就要采用高稳定性、高强度的材料来把这种软土层替换掉，并在施工过程中通过采用分层填土的方式，防止土体中出现孔洞和缝隙，从而大大减少了土层的沉降性，提高了地基基础的强度；而碾压和夯实技术是较为普遍的提高地基强度的技术，主要分为机械碾压法和振动夯实法，两种方法虽然施工过程不同，但都是通过机器产生的冲击力，来碾压和夯实松软的土质，从而使建筑物竣工后地基的沉降量得到最大化的降低；有的土质由于其土壤中含有较多的水分，导致承载强度大为降低，就需要排除土壤中的水分，而在水分被排除后土体就会自动发生固结，从而承载力得到提高，这种地基基础处理技术操作简单效果却很不错，已经在建筑施工中被广泛应用；另外对于不符合基础施工要求，利用常规方法又不能很好改善的土质，一般会使用化学方法来对其进行加固，这种技术的基本原理就是通过加入一些发生化学反应后能粘结土层的化学物质，来协助改善土体本身的性质使其符合基础施工的要求，一般采用碱液、丙烯酸铵、水泥浆等能够发生固化的物质。
3.2 地基基础处理过程中易出现的问题
地基基础处理过程中一般较为常见的问题有塌方、地基受损、施工不善等，如果处理不好都会带来很严重的后果，因此需要引起施工人员的重视。
①塌方：在地基基础不稳的时候，由于人为原因或者遇到恶劣的天气时很容易就会出现塌方。塌方带来最直接的后果就是完全破坏了整个地基土层的稳定性，影响周围建筑的稳定和安全性，严重的还可能引发安全事故。为了尽可能避免塌方的产生，设计人员必须做到在施工前对当地地质结构进行充分的考察和了解，在对危险系数高的地段施工则要时刻监管，及早预防事故的发生；
②地基受损：施工的时候如果不能对地基基础进行很好的保护，一旦遇到下雨天气就很容易使地基进水，破坏土层结构，影响整个地基的质量，增加施工成本，所以在施工工程中必须对地基基础时刻做好充分的保护；
③施工不善：如果施工过程缺乏有效的监督和管理，容易导致挖出来的基坑与设计要求出现偏差甚至不符，地基基础的荷载力因此下降，进而对工程质量产生了根本的影响。这就要求施工方在施工过程中一定要加强管理，并且在出现问题的时候能够进行科学有效的分析，采取相应措施来保障好工程整体的质量。
四、常见的桩基础土建施工技术及要点
1 常见的桩基础土建施工技术
上表所示即为工程施工中四种最为常见的桩基础，每种桩基础除特性不同外，相应的施工方法也不相同。预制桩一般采用的是焊接法和硫磺胶泥锚接法来进行接桩；钻孔灌注桩则通过钻机的钻头转动来破坏掉原有的土层，然后利用高压泵把泥浆压到钻孔里去，泥浆可以加固孔壁，保护其不发生坍塌，同时保持固定的孔型，钻孔高度达到要求后就可以清理掉残土和杂物，安放钢筋笼，进行灌浆了；沉管灌注桩则是采用振动或者锤击打桩机完成的，打桩机将带有钢管的桩底或者混凝土桩头压到土层中去，同时在钢管里放置钢筋笼然后灌注砂浆，之后一边振动一边拔出钢管，灌注桩就形成了；比较新型的树根桩是小型钻孔灌注桩的延伸，施工方法和钻孔灌注桩大同小异，只不过由于树根桩的直径比较小，需要同时灌注很多这样的桩，这种方法适用于在原有建筑上进行重新建筑的时候加固地基。
2 桩基础施工过程中的要点
桩型和桩长的选择关系到整个建筑工程的质量，因此在进行桩基础设计的时候，设计人员就要根据具体土质特性提供多种桩型和桩长的方案，这些方案要考虑到施工过程中有可能会面临的问题、对桩基沉降的预测以及实际操作的困难度。施工方则必须在施工过程中严格控制好桩基与设计要求的偏差，并适当地采取一些技术比如增加拉梁和承台的高度、配筋等来解决桩心偏差的问题。总而言之，正是由于桩基础在建筑施工中的重要性，才必须严格对桩基础质量进行控制从而保证整个建筑工程的质量。
五、总结
地基基础和桩基础在建筑工程中的重要性正如其名，是最为基础的工程，但同时又由于其过于隐蔽，而且在工程竣工后很难再进行检查和修改，因此在施工的时候就要做到边施工边监测，杜绝一切可能的安全隐患。在施工之前，设计人员要多对目标地基所在地的土质和环境进行细致的考察，了解土质的性质，设计全面详细的方案，施工人员则要具有足够的责任心，保证施工过程落实到每个细节。地基基础和桩基础都是房屋建筑的重要组成部分，加强和改进地基和桩基础的施工质量意义仍然十分重大。
参考文献：
[1]姚树太；浅谈高层建筑地基基础和桩基础土建施工技术[J]；中华民居（下旬刊）；2013，04：160
关键词：深层搅拌 技术 软土 复合地基
深层搅拌桩是软土地基处理中的一项新技术,具有安全可靠、经济实用的优点。本文讨论以水泥作固化剂的深层搅拌桩的加固机理，并结合工程实例进一步讨论搅拌桩的设计、施工及质量控制问题。因此,对今后深层搅拌桩工程的设计和施工具有一定的参考作用。本文主要以柱状搅拌桩加固型式为实例。
深层搅拌桩是利用深层搅拌机,沿深度方向将软土与固化剂(水泥浆或水泥粉、石灰粉,外加一定量的掺合剂)就地进行强制搅拌,使土体与固化剂发生物理化学反应,形成具有一定整体性和一定强度的加固体。这种地基处理技术适用于处理包括淤泥、淤泥质土、粉土、砂性土、泥炭土等各种成因的饱和软粘土, 含水量较高且地基承载力标准值不大于120KPa的粘性土等地基。深层搅拌桩所用固化剂种类较多,有水泥类、石灰类、粉煤灰类、沥青类、泥浆类、化学材料类等,但最常用的仍然是水泥类,因其具有取材便利、适用土质范围广泛、加固后所形成的水泥土强度高、稳定性好等特点。与其他施工方法相比较,深层搅拌法具有施工工期短、无公害、成本低等特点,其在施工中无振动、无噪声、无地面隆起、不排污、不污染环境,对相邻建筑物不产生有害影响。深层搅拌法因其出色的工艺特点,被广泛应用于形成复合地基、支护结构、防渗帷幕等。
一、工程概况
某综合楼建筑物面积约为1740m2，为八层楼，总高度约30m ，框架结构，设计采用片筏基础，埋深2.0m，持力层为素填土（仅存在于局部地区）和属冲积层中的软弱有机质土（粘土）。该综合楼地处校区内，建筑密度大，其南侧、西侧为高6～12m的挡土墙，北侧围墙外为一条自东向西流的小溪，形成2～4m高的边坡。由于挡土墙和围墙基脚入土浅，如果综合楼基础持力层选择冲积层中承载力较高的中砂层，基坑开挖的深度较大，就会扰动挡土墙和围墙地基土体，导致围墙和挡土墙及土体滑移，严重会使周边建筑物发生不均匀沉降，给施工和已有建筑物带来安全隐患。
二、深层搅拌桩在复合地基中的设计应用
1、单桩承载力的计算
本工程根据室内强度试验资料选择水泥掺入比αw=15%，根据《地基处理手册》（1988）相关资料和公式[4]（公式符号意义限于篇幅以下均见文献）
2、复合地基面积置换率（m）[3]
该综合楼设计采用片筏基础要求地基承载力 ≥180KPa，而有机质土（粘土）天然地基承载力 =135Kpa。根据《建筑地基处理技术规范》公式：[3]
计算得m=0.228
3、复合地基总桩数（n ）[4]
该综合楼设计采用片筏基础占地总面积约A=1740m2。复合地基面积置换率m=0.228,桩径d＝500mm ，一根粉喷桩所承担的处理面积，深层搅拌桩的设计按正方形布置，a2=0.86 m2，计算得a =0.93 m，取a=0.90m，则粉喷桩中心距为a=0.90m，排间距a=0.90m，调整后复合地基面积置换率m=0.242,设计总桩数n＝A / Ae＝1740/0.81= 2148 根，因场地形状不规整，图上实际布孔数为在2204根。为了施工及布桩方便，实际桩数和桩间还应根据沉降差的要求，在实际施工中进行适当的调整。
4、复合地基下卧层地基强度的验算[4]
深层搅拌桩底面处经深度修正后的地基承载力标准值为：
式中：
将搅拌桩和桩间土视为一个假想实体基础时下卧层顶面地基承载力标准值为：
式中：
复合地基下卧层地基强度的验算满足设计要求。
5、复合地基的沉降计算
当深层搅拌桩复合地基承受上部基础传递来的垂直荷载后，所产生的总垂直沉降S包括桩土复合层本身的压缩变形S1和桩土复合层底面以下土的沉降量S2，即S=S1+S2。
（1）桩土复合层的压缩变形S1可按下式进行计算：
式中：
桩土复合体平均容重：
桩土复合体变形模量：
桩身水泥土变形模量：
桩间土压缩模量：
从上述设计计算可看出经过处理后复合地基的变形模量E0会比桩间土压缩模量ES提高近九倍。
(2) 桩端下未加固土层的压缩变形S2按地基规范中的分层总和法并结合表1中的相关数据计算，
故总沉降量计算值：
三、主要技术要求
1、深层搅拌桩加固深度为6.00m，且桩端进入中砂层不少于500mm。
2、加固后的复合地基承载力标准值应达到180KPa。
3、采用425#普硅早强水泥，每米进粉量不少于60kg，掺入比15%，桩径d＝500mm。
4、停灰面为自然地表面最低处以下200mm，布桩误差小于20mm，成桩误差小于50mm，垂直度误差小于1.5H%。
四、复合地基施工[3]
该复合地基加固工程于2004年9月18日开工，动用三台DSJ型深层搅拌机[2]。成桩施工采用四喷四搅工艺，粉体加固剂为425＃普通硅酸盐水泥，平均每延米用水泥60kg左右，电子称计量。施工时，钻机下降和提升速度控制在1～1.2m /min，水泥浆泵送压力为0.2～0.5Mpa。深层搅拌桩施工工艺流程图如图1。
图1 深层搅拌桩施工工艺流程
本工程完成的工作量及主要材料消耗详见下表:表2
五、施工质量控制
1、桩基施工严格遵照《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-79)及相关的规范标准进行。成桩参数均按设计要求选取。
2、保证垂直度：采用精密水平仪调平，确保深层搅拌机的平整度和导向架对地面的垂直度，导向架的垂直度偏斜不超过1.5H％。
3、保证桩位准确度：采用全站仪进行桩位定位，相邻两桩位与设计误差控制在20mm以内。
4、通过机械自动控制回转与提升及电子称计量，确保搅拌和提升的均匀性。另一方面，采取三台深搅机不同时起动，避免频繁停机。
5、采用四喷四搅工艺确保固结体的连续性，避免断桩现象，并确保桩径不小于500mm 。
6、对于遇块石或其它大片障碍物的地带（如场地东北角、中部北侧），采用人工开挖清除块石或障碍物，回填土后，再施工深搅桩。
7、施工记录设有专人负责，深度记录偏差不得大于50mm；时间记录误差不得大于2秒。施工中发生的问题和处理情况，均如实记录，以便汇总分析。
六、施工效果
该工程施工结束后，对深层搅拌桩施工效果的检测，采用了开挖检查、现场静载试验和沉降观测等方法。
1、开挖检查
施工过程中对已施工的1、2排桩及其它部位的桩进行了开挖检查，证实成桩质量好，桩身强度高。施工结束后，对所有施工的桩进行了全面开挖，从开挖的桩头来看十分理想，满足设计要求。
2、现场静载试验
搅拌桩施工完成30d以后，进行现场静载试验，共对二十一个点进行静载试验，承压板的面积为0.81m2(即边长0.90m×0.90m)。
3、沉降观测
竣工后进行了两年多的沉降观测，从观测结果可以看出，沉降已趋于稳定。且累计沉降量为5.5cm，比设计计算值（5.9cm）小。
七、结论
摘要：本文结合粤北山区某综合楼基础施工案例，就岩溶地形高层建筑基础施工方法与质量监控措施进行了论述，以供同仁参考。
关键词：粤北山区；岩溶地形；桩筏地基基础形式；施工方法；质量监控
一、前言
岩溶地形由于具有溶洞、溶沟、溶隙十分发育，且溶洞与裂隙、断层相互贯通，溶洞内充填状况和充填物差异较大；岩面埋深不一，起伏大，无规律性；含水层多为岩溶溶洞裂隙水，赋存于断裂破碎带中，呈网状、树枝状分布；大多数拟建场地的承压水水位较丰富等特点，使桩基施工难度大，工期长；在桩基施工过程中，时有危及相邻建筑物安全的现象。《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）把“岩溶地区的桩基”列为“特殊条件下的桩基”，这足以说明岩溶地区桩基设计与施工的复杂性和特殊性。
桩筏地基基础形式是桩基和筏板基础的合称。桩基是一种人工地基，具有基础深，承载力高、沉降量小而较均匀的特点，几乎可以应用于各种工程地质条件和各种类型的工程，尤其是适用于建筑在软弱地基上的重型建（构）筑物；板型基础结构，整体性好，能很好的抵抗地基不均匀沉降，多用于地基承载力不均匀或者地基软弱的时候。桩基与筏板共同作用组合成桩筏地基基础形式，整体性强，刚度大，调节地基不均匀沉降能力强，因此，筏板基础作为建筑结构（尤其是高层和超高层建筑）首选的基础方案，应用越来越广泛。本文结合粤北山区某综合楼基础施工案例，就岩溶地形高层建筑基础施工方法与质量监控措施进行了论述，以供同仁参考。
二、工程概况
粤北山区某小区为A、B两幢组成。地上17层，地下1层，建筑面积19000m2，为框架剪力墙结构，地下室基础平面示意图见图1。该楼为柱下单桩，共28根人工挖孔灌注桩，桩径1.0～1.5m，桩底扩径为1.9m的有6根，1.7m的有16根，1.4m的有6根，最短的为14.4m，最长的为31.4m，平均桩长23.7m。桩长根据成孔情况而定，要求桩端进入灰岩层0.5～0.8m，在孔底打超前钻，要求桩底下面3～5m内为完整灰岩。桩身混凝土强度等级为C25。上部结构荷载分布相对于⑥轴左右对称，轴线G与轴线④的交点（简称G4）的柱荷载最大为12640kN，J4，E5，D4，D3，G3，J3，K3，K4 和K5 的柱荷载分别为10550kN，7830kN，8820kN，6240kN，9120kN，7020kN，3830kN，5260kN和5140kN。
图1、地下室基础平面（单位：mm）
三、工程地质特征
该场地岩土性质自上而下为：第一层为杂填土层：层厚 0～1.3m，结构杂乱，强度不均，力学性质差；第二层为粘土层（Qal）：层厚13.7～21.3m，呈浅黄色、褐色、棕红等色，含铁锰质结核或铁锰质薄膜，并含网纹状高岭土。呈稍湿或湿状态，硬塑状。硬土层在10m以内，?k为300～400kPa，10m以下，?k为250kPa。该工程桩筏基础的筏板位于此层中（自然地面下4.2～5.3m）；第三层为高岭土、可塑状粘土及残积土夹少量孤石。该层较密实地冲填、残积于岩溶溶槽内；第四层为碳酸盐灰岩层：呈紫红色、浅灰色，凡遇有溶洞的钻孔，岩层溶蚀，溶裂较发育。未遇溶洞的钻孔，岩层岩芯完整，节理裂隙和溶裂均不发育。岩石单轴抗压强度?r=6.12～8.48MPa。在对溶洞进行恰当的加固处理后，该层作为桩端持力层。由于地质条件复杂，基岩面起伏大，岩溶发育，故在钻探等常规勘察的基础上，又采用地质雷达、瞬变电磁、直流电法、浅层地震等方法进行了综合物探，探明桩基岩溶地质情况如下：
（1）岩溶在水平方向的发育主要受构造破碎带的影响，地下水径流运动方式沿破碎带走向运动，破碎带构成了地下水流动的通道，灰岩岩溶岩层在地下水动力作用下，不断地溶滤、侵蚀而形成地下溶洞。岩溶分布面积占场地总面积的15%，破碎带面积占场地总面积的18%。
（2）岩溶在垂直方向上的发育规律由钻孔揭露资料可得，岩溶溶洞顶板埋置深度17.2～22.3m，溶洞底板最大深度为47.5m。整个场地钻孔13个，遇见溶槽、溶洞的钻孔有9个，溶槽、溶洞钻孔遇见率为70%。钻孔揭露岩层总厚度178.5m，其中遇到溶洞的总厚度137.1m，岩溶率为76.8%。钻孔遇到岩溶空洞的总厚度24.2 m，空洞率为17.6%，溶洞充填率为82.4%。充填物主要为高岭土，可塑状粘土及碎石等。场地主要含水层为碳酸盐灰岩含水层，属岩溶裂隙水类型。地下水的补给、径流、排泄方式主要受构造破碎带的影响，在水平方向沿破碎带走向运动，在垂直方向沿岩溶裂隙、溶洞走向运动。由于场地地层无粉土及细砂，因而不存在地震液化问题。
四、桩基础施工方法
（1）挖孔及护壁
①挖孔前先测量基准点和测量基线放样定位，确定挖孔桩的范围。
②每次下井施工前均进行抽水、通风和毒气等检测工作，如发现异常，应返回井面报告，待查明情况、采取有效措施后，方可继续作业；挖孔桩第一米开挖、护壁、锁口砼是整根挖孔桩的开始，也是护壁砼成功的关键。因此，开挖到位后，要立即埋设锁口钢筋，在每节护壁与下一节护壁之间埋，要埋设连接钢筋（间距20cm）；为保证挖孔的可操作性，挖孔、护壁节与节之间采用锯齿形（锯齿形也能增加桩的摩擦力）；在开挖过程中应经常检查挖孔桩尺寸和垂直度，发现偏差，应及时纠正；孔内排水一般采用明排，如渗水量过大，准备好手动葫芦、铅桶、手推运渣车及抽水泵（如地下水位高时要在桩周围打井点降水）。
③根据设计规范要求，挖孔桩的安全距离为4.5m或2.5D（D为桩径）中的最大值，为了提高工作效率与工程进度，可采用循环换孔施工；为了成孔安全，一般地层，每层开挖深度为1m；砂层和淤泥质土层，每节开挖深度不得超过0.5m，挖好后要及时浇筑砼护壁，护壁厚度15cm，混凝土强度C25，并于当天浇筑好砼（夜晚是护壁砼最好的养护时间）；护壁时，第一节孔圈护壁应高出地面50cm，以防地面水漫入孔内；在放线定位后，应在桩周围设80cm左右高的防护栏，防止行人进入，确保施工安全。
④在挖孔达到一定深度时，如碰到坚硬的岩石，则可采用风镐掘进或用小药量爆破方法进行施工；如开挖至设计标高仍未碰到岩层，要根据实际情况超挖。
⑤浇灌护壁砼时，应采用钢筋插实法浇灌，并用镐击模板或用插入式振捣器振捣；当桩孔水淹没模板的情况下，不得灌注混凝土；每一节护壁高度控制在100cm，对不利土层（淤泥、砂层等），应加厚护壁，加大、加密护壁钢筋，并将每一节的护壁高度调整为50cm；护壁砼浇筑尽量采用速凝剂。
⑥护壁的厚度、配筋、砼强度要符合设计要求，护壁强度达到安全要求后方可进行下一节施工；当护壁砼强度达到4Mpa以上时方可拆模；当发现护壁有蜂窝、漏水现象时，应及时补强以防造成事故。
（2）成孔、浇筑桩身砼
①成孔施工。挖孔达到设计标高后，要及时对成孔的各项数据（桩径、偏差、桩底渗水量）进行分析，以便及时采取补救措施；成孔时不能超挖，每挖一米即及时浇筑挖孔桩的护壁；孔口周围2 m内不得堆放土石方及杂物，要保持壁面高出地面50cm，挖出的土石方应及时运力孔口；孔内设软梯上落，并设置与孔壁锚固的半圆形网作遮拦，上落吊桶时工人只允许在网下操作；挖到设计要求深度后进行成孔验收，成孔的允许偏差应满足规范要求，合格后进行混凝土封底。
②浇筑桩身砼。每个桩孔验收后，应彻底清理沉渣，然后立即封底和灌注桩身砼；在浇注砼前，要安放好导筒，要再次检查做孔底渗水测定，渗水量0.3公升/s时，要采用水下砼浇注；如检测需要，可埋设声测管。
五、桩基础施工质量监控与分析
该场地地质条件复杂，桩基持力层起伏大，桩的长短相差1.18 倍，有产生不均匀沉降的可能性。在对该工程全部基桩进行了桩身质量及完整性检测，I类桩3 根，占10.7%，II 类桩20根，占71.4%，III类桩5根，占17.9%。III类桩的缺陷主要是离析型蜂窝、麻面和孔洞，缺陷分布于桩身的表面，深度50～200 mm，桩中心有效直径范围内混凝土强度等级在C20以上。在分析了地质资料和桩基施
工、检测报告后，从确保工程安全度的角度，我们提出了如下建议：一是在有较严重缺陷的基桩附近补桩，共补桩6 根；二是将筏板厚度由原设计的1.0m增加到1.3m，将筏板的双向面筋、底筋由原设计的Φ16@200改为Φ25@150，加粗了主筋，减小了主筋间距，筏板可承受较大的弯矩，筏板下的土反力得以充分的利用，大楼的不均匀沉降也减小；三是在大楼建造前，对桩筏基础进行监测，监测信息及时反馈，指导后续施工，确保工程的质量和安全。主要监测结果如下：
（1）筏板变形监测：在相邻4柱的中心（板表面）布置沉降观测点，共布置13个测点。板中心点的累积沉降比相邻4柱的沉降小3.0～4.8mm。换言之，相对于6m间距的四柱而言，板中心点向上的反拱挠度最大为4.8 mm，与开间间距之比为
0.8‰，小于 2‰的设计允许值。
（2）筏板主筋的应力-应变监测：分别在G8点、H6点、H轴线上⑧⑨的中点、E G和⑦⑧的中点4个点共安装了16个钢筋应力计（X，Y 方向的面筋、底筋上各安装1个）。主筋的最大拉应力为14.4MPa，拉应变为72 ?ε。在室内进行钢筋混凝土梁的模拟试验时，对于C35混凝土，当主筋拉应力达到23.0MPa时，拉应变达到115?ε，这时受拉侧的混凝土开始出现细小的拉裂纹，混凝土开裂后，主筋的应力-应变的增幅变大。可以推测，该工程筏板实际受到的弯矩不大，筏板混凝土尚未开裂。
（3）基桩桩顶应力监测：选择了8根桩进行测试。桩顶轴力监测值与单桩高应变极限承载力检测值之比较见表1。单桩极限承载力检测值与桩顶轴力监测值之比在1.63至3.60之间，扣除K9号桩后平均比值为1.84，说明基桩有较好的安全度。
表1 桩顶轴力监测值与单桩极限承载力检测值之比较
桩位 桩长/m 桩径/m 桩顶轴力监测值/MPa 桩顶轴力监测值/KN 单桩极限承载力检测值/KN
D3 22.0 1.35 3.99 5710
E5 26.0 1.40 3.72 5730 9670
D9 14.4 1.30 4.41 5850
G4 22.8 1.50 4.43 7830 15210
G8 24.5 1.45 4.69 7740 12580
J4 25.0 1.50 4.41 7790
J8 21.6 1.45 4.79 7910 16520
K9 24.0 1.20 2.96 3350 12050
（4）筏板下土压力监测：在H6点、D轴上③④的中点、EG③④的中心点，H轴上③④的中点、⑥轴上EG的中点、G轴上⑧⑨的中点、J轴上⑧⑨的中点和H轴上⑧⑨的中点等8处筏板下埋设了土压力盒，H6点的实测土压力最小为110kPa，J轴上⑧⑨的中点的实测土压力最大为136kPa。筏板下土压力的分布比较均匀，8 处土压力的平均值为127kPa，将其乘以筏板的净面积（扣除所有桩截面面积）得到筏板下地基土对主楼筏板的总土反力为73540kN，土反力对主楼起支撑作用，相当于增加了8根承受9190kN 荷载的桩。由此可见，增加筏板厚度、加粗主筋和减小主筋间距的措施是完全必要的，不仅是增加了筏板下的土反力，而且，确保了基桩具有足够的安全度。
六、结语
目前我市高层建筑中多采用这种由桩和筏板基础共同作用的桩筏地基基础形式。其中人工挖孔灌注桩在大直径灌注桩中所占比例较高，适用于粘性土、粉土、填土中等密实以上砂土、风化岩层。但因人工挖孔安全隐患大，其他土质情况如无可靠设计方案和施工安全措施应慎用或不用。总之，基础工程应充分考虑地质条件、施工技术与环境因素、因地制宜的选择桩型，提高工程质量和安全意识，制定切实、合理、有效、可行的施工方案和应急预案，并组织富有经验、熟练的操作人员，强化施工质量控制与管理，从根本上杜绝隐患。
参考文献
[1]《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008
关键词：基础建设；预应力砼管桩；施工技术
一、工程概况
本项目拌和楼位于东部沿海，该工程场地区域属亚热带季风气候区，温暖湿润，四季分明，光照充足，灾害性天气较多。场地地貌属于海积平原区，地形平坦，地面标高一般在1.45m左右。拟建拌和楼为400型沥青混凝土拌和楼和500吨型稳定碎石拌和楼，由于考虑场地建设的经济原因，对沥青拌和楼只在比较重要的位置采用桩基础支撑，比如：较高、较重、不允许发生不均匀沉降的部位等；对水稳拌和楼只对水泥罐采用桩基础支撑。以下是本项目沥青拌和楼需要打桩的部位示意图：（星点表示桩基位置）
以下是沥青拌和楼各个桩基位置的承载力分部表（考虑动荷载）：
将沥青拌和楼桩基分为两类，一类为承载力100t桩12根，一类为承载力50t桩30根。
水稳拌和楼的水泥罐采用5根单桩承载力为100t的管桩支撑。
二、桩基形式的选择
桩基的形式有很多，根据实际情况本项目对钻孔灌注桩、预应力砼管桩、钢管柱3种桩基形式进行了对比，以确定一种比较适用的桩基形式。
首先，我们对三种桩基形式进行经济性比选，根据单桩承载力和地基土的承载力参数确定各种形式桩基础的施工深度，然后计算其施工费用。下表为各种形式桩基础费用列表：
拌合楼基础建设费用一览表
由于本项目位于岛屿上，所以机械进退场费用、材料的成本及运输费用都比较高，钢材的时价为5200元/吨。
其次，结合本项目工程的实际特点，对以上三种桩基形式优、劣势进行比较，选定一种适用于本工程项目的桩基形式：
1．钻孔灌注桩：
优点：钻孔灌注桩技术适用于各种复杂的地质条件，具有抗震性能好、沉降量小和承载能力高、施工噪音小、造价低廉等优点。
缺点：钻孔灌注桩施工工艺比打入桩复杂，容易出现断桩、缩颈、混凝土离析和孔底虚土或沉渣过厚等质量问题，而且钻孔灌注桩施工周期比较长，需要有特殊的排污许可证。这与本工程工期紧张、海岛排污困难相悖。
2．预应力水泥管桩：
优点：预应力管桩有施工工期短，工程造价相对经济、单桩承载力大等优点，同时具备施工现场整洁、施工文明程度高的特点。
缺点：预应力管桩在施工中也容易出现一些质量问题如管桩偏位、倾斜、桩身缺陷等，同时，采用锤击法施工工艺噪音较大，管桩的抗裂性能差，施工后须检测桩身是否出现裂缝，以避免给工程造成安全上的隐患。
3．钢管桩：
优点：施工方便、可重复利用、施工速度最快，而且本公司在岛上现有的钢管桩和施工机械能够满足施工要求。
缺点：一次费用很高、回收需要成本和机械、钢管桩对接头焊接技术要求高。
经过方案比选，我项目确定采用预应力混凝土管桩施工，主要考虑预应力管桩施工周期短、施工文明程度高、造价相对经济，在施工过程中加强监测，以避免以上所述的一些病害的出现。
三、预应力管桩施工工艺（锤击法）
1．工程地质勘察
工程地质勘测的主要目的是采集地表以下各地基土层的特征参数，以确定各结构层的厚度和承载力，根据结构层的承载力参数计算桩长避免施工中出现过多的“超桩”和“短桩”，也可根据地质勘探报告确定桩端持力层厚度，避免在工程使用过程中出现穿透持力层的现象。
2．桩位放线
根据场地控制桩，首先确定桩位的相对坐标，按桩心位置用木桩打入地面下50cm，再在木桩上将桩心点放出，用生石灰线将桩径圈定。由于打桩时振动较大，故桩位放置不能一次多个，要根据控制线放护桩，然后用护桩引测，施打一根再放一根桩位线，护桩距桩基应保持一定距离，过小则影响桩位的准确性，护桩应采取保护措施，以防扰动。
3．桩机就位
桩机进场前应先拆除妨碍施工的高压电力线路，进场后先进行安装调试，再移至起点桩位处就位。桩架安装就位后应垂直平稳，桩机移至桩位对中后，用2台经纬仪对桩机进行垂直度调正，使导杆垂直，打桩期间经常检查。
4．管桩起吊
桩机就位后，利用桩本身携带的垂直提升工具将已焊接好桩尖的桩身缓慢吊起，当桩身离开地面垂直于地面时，将桩帽套入桩上端部，下部操作工人将桩头对准施放的桩位木桩，检查桩身垂直后开始打桩。
四、常见问题分析及防治办法
（一）超桩和短桩
1．原因分析
（1）勘探资料误差较大或勘探精度不够，未能查清持力层起伏变化情况和持力层性质。
（2）施工时难以确定收锤标准，持力层变硬，沉桩时难以继续打入，或持力层变软，沉桩时贯入度太大，还要继续沉桩。
（3）打桩机械与设计桩长及持力层的性质不匹配。打桩机能量小，使本来还可继续打入的桩被迫终止；或打桩机能量太大，使本来已满足贯入度要求的桩还能继续打入。
2．防治办法
（1）桩的勘探点布置应控制持力层层面坡度、厚度及岩土性状，其间距宜为12~24m，相邻勘探点的持力层层面高差不应超过2m，当持力层坡度超过10%时应加密勘探点。勘探点总数中应有1/3以上的为控制性点，控制性勘探点应深入预计桩尖平面以下3~5m。
（2）收锤标准应以桩端持力层为定性指标，最后贯入度为定量指标。现场应根据试桩情况确定收锤标准，强制规定要到强风化岩才能收桩，对于大面积的群桩，由于挤密效应，后打的桩可能有许多被打裂、打断。对摩擦端承桩，应以最后贯入度为主，桩长为辅，来判断收锤标准。如某工程原设计要求采用D50锤，最后三阵每十击的贯入度为20mm，设计人员后来根据单桩静载荷试验情况修正了收锤标准:桩长小于30m的按20mm，桩长大于30m的按40mm；锤击式桩机，最后贯入度按照海利打桩公式计算求得；静压式桩机，以桩机上液压表读数来控制，液压表上显示的最终压力达到2.0~2.5倍设计单桩承载力即可终止。
（3）如因打桩机械能量太小或太大，无法与桩长及地质条件相匹配，应更换打桩机。优先选用三点支撑履带自行式柴油打桩机，采用“重锤低击”方法，例如:如果选用DSO锤开3一4档作业，不如选用D62锤开2档作业更合适。
（二）斜桩
斜桩是指在沉桩过程中，桩身垂直度偏差太大而形成。据有关资料介绍，倾斜偏位超过25cm的管桩，承载力就会明显不足。
1．原因分析
（1）打桩机自重加配重总重量很大。打桩机的基础如果不平整坚硬，沉桩加压后，基础易产生不均匀沉降，桩极易发生偏斜。如广州某高校的图书馆工程，施工单位在做土方回填平整时，没有按规范要求分层压实，桩机在施打时发生倾斜，造成垂直度偏差过大，后来只好停止打桩，重新压实填土面。
（2）打桩时，桩锤、桩帽及桩身的中心线不在同一轴线上。接桩时，相接的两节桩身的中心线不在同一轴线上。
2．防治办法
（1）场地要平整坚硬，不能使桩机在打桩过程中产生不均匀沉降。打桩过程中注意检查桩机工作情况和稳定性；检查机件是否正常，绳索是否有损伤，桩锤悬挂是否牢固，桩架移动和固定是否安全等。
（2）为控制好桩身垂直度，重点应放在打第一根桩上，第一节桩起吊就位插入地面时的垂直度偏差不得大于5%，在打桩过程中，应在距桩机20m左右处，成90度方向设置经纬仪各一台加以校准当桩身倾斜超过0.8%，应设法立即纠正，必要时，应把桩拔出重打，初打时应轻，待桩身稳定后，再按正常落距锤击，当桩尖进入硬土层后，严禁强行纠偏。尽量减少接桩，接桩宜在桩尖穿过硬土层后进行。
（3）在大面积群桩布置中，桩的中心距应大于4d，采用开口型桩尖。沉桩时，合理安排顺序，根据桩的入土深度，宜先长后短；根据桩的规格，宜先大后小。采用预钻孔埋桩工法，钻孔深为1/2~l/3桩深，减少挤压土量。开挖宽0.5m、深2m的地面防挤沟，沟内可充水或泥浆。
（4）沉桩过程中，严禁边打桩边开挖基坑。沉桩完后，进行深基坑开挖时，应分层均匀进行，桩周土高差不宜超过lm；饱和粘性土、粉土地区宜在沉桩全部完成并相隔15天后进行基坑开挖。
（三）阻桩
阻桩是指沉桩时遇到硬隔层无法继续进行，达不到设计要求。硬隔层包括浅部的老基础、大孤石和深部的硬塑老粘土、非常密实的砂层、砂砾石层等。
1．原因分析
（1）地质勘察时未查清这些硬隔层的分布深度性质，或者在地质勘察报告中未特别强调，没引起设计和施工人员的重视。
（2）单桩承载力达不到设计要求，其原因比较杂，常见原因有以下几点:
1）管桩桩身质量有问题，如高强度混凝土管要求混凝土强度等级不低于CSO，实际只有C60，有的桩身出现裂缝，有的桩套箍陷大于10mm，有的桩身合缝漏浆，漏浆深度过10mm，漏浆长度大于300mm，有的桩因运、装卸、堆放不当，局部磕损深度大于10mm。
2）施工方法不当，接桩没接好，造成桩身局断裂，降低了桩身强度。
2．防治办法
（1）设计和施工单位应仔细阅读岩土工程勘察报告，分析地质资料，制定相应措施。沉桩前应探桩，如桩下3m左右有老基础、大块石等障物应预先挖除，开挖有困难时，可预先用钻机把该障碍物钻穿，然后将桩植入孔内再沉桩。当已沉入土很深（如20m以下）遇到硬隔层时，可采用专用的螺旋钻孔设备将钻具放入管桩中间空洞中钻孔，将硬隔层钻穿，取出钻具再继续沉桩，另外，施工桩机能量大小应与设计要求、桩径、桩长及地质条件相匹配。
（2）管桩入场必须具备出厂合格证及生产厂家资质证明，接桩用焊条、钢板或角钢材质规格应符合设计要求，焊条要有出厂合格证，钢板或角钢有质保书或检验报告，桩的外观质量符合规范要求，上述资料经确认后才能投入使用。
（3）遇到孤石和障碍物多的场地、有薄而坚硬夹层的场地、石灰岩地区、基岩埋藏较浅且倾斜较大的场地、“上软下硬、软硬突变”的场地，不宜采用管桩基础。
关键词：港珠澳大桥；桩基础施工；设备选型；应用
中图分类号：TU473.1文献标识码： A 文章编号：
1 工程概况
港珠澳大桥跨越珠江口伶仃洋海域，是我国继三峡工程、青藏铁路、南水北调、西气东输、京沪高铁之后又一重大基础设施项目。海中桥隧工程总长约35.6 km，按6车道高速公路标准建设，行车速度100km/h。主体工程采用桥隧组合方案，其中桥梁长约22.9 km，深水区非通航孔桥梁长约13.7km，位于江海直达船航道桥以东（K13+413～K17+633，K18+783～K27+253）及以西（K28+247～K29+237），水深5～10m，基岩埋深60～89m。该处位于潮流主通道，采用110m跨径，整幅六边形承台。每个承台设6根钢管复合桩，横桥向3排。港珠澳大桥总体布置图和非通航孔桥效果图如图1所示：
图1 港珠澳大桥总体布置图和非通航孔桥效果图
钢管复合桩身由上、下两段组成，上段为钢管混凝土结构，下段为钢筋混凝土结构。上段桩基础钢管外径分2.0m和2.2m两种，嵌入承台1.6m，承台以下钢管长度根据施工和运营阶段的结构受力和刚度需求等综合因素确定。下段桩基础外径对应钢管外径为1.75m和1.95m，桩底嵌入中风化岩石持力层对应深度为不小于4m和不小于5m两种。
非通航孔桥桩基础施工根据桩基础特点，采用装配式施工平台，在钢管桩打设完毕后整体吊装，然后布置桩基础成孔设备、成孔配套设备以及生活办公设施等。
港珠澳大桥桥梁工程采用大型化、工厂化、标准化、装配化施工方案以缩短海上作业时间，提高作业效率。桥梁墩台和钢箱梁均预先场内制造加工完毕，运输至施工海域进行装配吊装。这样以来，桩基础施工成为桥梁施工在海洋环境中持续作业时间最长的一个重要工序，且有对设备要求高、设备需求量大、施工耗能大、施工环境恶劣等特点。因此，科学的选择设备类型，进行合理的设备配置，将对成本控制和工期控制起着极其重要的作用。
2 工序介绍
钢管复合桩施工主要分七大工序：钢管桩加工、钢管桩打设、平台安装、桩基础成孔、钢筋笼制作、下放钢筋笼、灌注水下混凝土。工序流程如图2所示：
图2 钢管复合桩基础施工主要工序
3 设备选型
钢管桩复合桩基础施工的每个工序可通过不同的方案和设备配置，现通过对比分析，来选择最合适的设备配置方案。
3.1 钢管桩沉桩设备选型
钢管桩沉桩设备主要有桩锤、配套打桩船舶和配套运输船舶。根据配套打桩船舶的不同，可分起重船导向吊打方案和悬挂打桩架打设方案。
3.1.1 桩锤的选型
桩锤可分为坠锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油锤、振动锤和液压锤，在此处主要对柴油打桩锤、液压振动锤和液压打桩锤进行比较选型。适用范围、优缺点对比和选用结果如表1所示：
表1 三种锤型适用范围参考表
钢管桩采用Q345C低合金钢，直径有2m和2.2m两种，其中桩尖2m范围内32mm厚，其余部分壁厚25mm。桩长度约50m～60m，重量约在60t～90t，桩底对应土层为密实粉细沙层及粗、砾沙层、强风化岩层等。
根据钢管桩桩长长、质量大、对应地质状况复杂等特点，和项目处于白海豚保护区，环保要求苛刻等因素，确定选用液压打桩锤作为钢管桩沉桩施工设备。
目前国内液压打桩锤相关产品较少，国际品牌占主要市场，主要有荷兰IHC、德国MENCK、英国BSP、日本车辆、芬兰永腾等品牌。该项目上应用的液压打桩锤有IHC、MENCK和BSP等品牌。如图3所示：
图3 港珠澳项目上应用的液压打桩锤
3.1.2 配套打桩船舶选型
根据配套打桩船舶的不同和施工精度的要求，主要有起重船导向吊打方案和悬挂打桩架打设方案。如图4所示：
图4 导向吊打和悬挂打桩架打设示意图
根据两种方案设备配置及特点，进行成本及工作效率等的对比。如表2所示：
表2 两种打桩方案的对比
综上对比，推荐选用打桩船配合打桩锤进行钢管桩的沉桩作业。
桥梁工程的打桩船臂架主要分固定臂架和全回转臂架两种。目前国内固定臂架代表船舶有：“长大海基”100M打桩船、“海威951”95M打桩船、“粤工桩8”93.5M打桩船、“路桥建设桩8号”92M打桩船等。大型全回转臂架打桩船舶国内主要有：“海力801”95M打桩船、“天威”92M打桩船。
在该项目投入使用的船舶主要有：“长大海基”100M打桩船、“天威”92M打桩船、“路桥建设桩8号”92M打桩船，其中“天威”92M打桩船目前采用导向吊打方案。如图5所示：
图5 港珠澳项目上应用的打桩船
3.1.3 运桩船选型
运转船主要根据桩长和桩径来确定运桩船的基本尺寸，船底板选择平底。根据钢管桩的生产、施工进度、运输距离、船体结构、运输及施工风险，考虑钢管桩叠放层数及载重能力。投入使用过程需要考虑安全防护和加固措施，并注意打桩船吊桩顺序和工人绑桩的安全、方便。
考虑船舶机动性，推荐选用自航驳船。如图6所示：
图6 在港珠澳项目应用的运桩船
3.2 施工平台及配套设备选型
桩基现场施工采用可拆卸周转使用的整体式装配化钻孔平台作为操作平台，钻孔平台将钻机、泥浆池、沉淀池、钻杆和工作房集中成一体化，采用整体安装拆卸和周转，以缩短海上作业时间，节约造价和降低风险。同时钻孔平台应有足够的刚度、强度和稳定性，在吊装与钢管连接之前应能进行空间姿态调整就位。
平台靠主体桩钢管提供主要支反力，一侧打设靠船桩用于人员上下和停船。根据方案不同可设置支持桩参与受力。其中支持桩和平台的靠船桩另需配置打桩船施工。
平台周转和安装需要配置起重船和运输船完成。
3.2.1 施工平台的选型
施工平台主要有两种结构形式，一种是立体结构整体式装配化平台；一种是平面结构整体式装配化平台。如图7所示：
图7 立体结构整体式装配化平台（左）和平面结构整体式装配化平台（右）
根据平台结构，进行功能、成本和受力等方面的对比，对比内容如表3所示：
表3 两种平台方案的对比
港珠澳深水区非通航孔桥两种平台均有应有。经过对比，推荐使用平面结构整体式装配化平台。
3.2.2 辅助桩打桩船舶选型
按推荐平面结构平台配置辅助桩沉桩设备。支撑桩主要为1m直径的钢管桩，壁厚12mm，长度约40m，重量约12t。根据钢管桩结构参数，选择“长大36”50M全回转多功能打桩船，配筒式柴油打桩锤进行沉桩施工。如图8所示：
图8 “长大”36打桩船作业中（左）和平台辅助桩沉桩完成（右）
3.2.3 吊装及转运设备选型
关键词：土建；桩基础；技术；施工准备
中图分类号： S969 文献标识码： A
1 桩基施工案例简述
某地要进行高层建筑工程土建施工，在桩基础技术实际应用中出现了相关问题，在工程分析之前把建筑工程区域分成A、B、C、D 四个区，在A 区、C 区分别要建设成13 层的框架抗震墙结构建筑体，它们的高度分别为64．3m、48．7m；B 区域建设3 层框架结构裙楼，高度为14．7m．在D 区要建设成2 层框架结构的商业建筑，高度为7．6m。工程的地面设计标高为10．8m，地下室深度约为4．8m。
1.1 工程施工的地质条件
根据上文施工的状况，对施工现场进行研究，发现是施工现场主要是软土、陡坡、池塘，这样就要求在施工之前要对周边的情况进行处理，才能够施工，否则会直接影响工程质量。
1．2 桩基施工方式选择
根据本工程的施工和建筑物荷载特点，以及对现场施工布局的研究，经过工程技术人员的实际勘察，确定采用人工挖孔灌注桩与冲钻孔灌注桩两种方式相结合的基础型式进行施工。但是在最后进行设计图纸审核的时候，有一些技术设计人员提出冲孔灌注桩必须要在地面上组织施工，还要采用泥浆护壁的措施，如果采用了这种方式就会导致工期延长。
把这项计划形成材料移交给专家组。专家认为在A 区、C 区分别为17 层、13 层的主体建筑物，致使建筑物的荷载特别大，而且中风化火山岩的埋深较大，致使区域风化层的厚度较大，这样施工才能够满足承担上部建筑物倚载的要求。所以，专家建议设计单位可以考虑将冲钻孔灌注桩改为人工挖礼灌注桩，这样就是在土建施工中都要用人工挖孔灌注桩基的施工方案，在施工中桩基的长度必须控制在23~25m 之间，还要保证在施工之前要进行地下水质分析．避免在施工中出现腐蚀的现象。
1.3 桩型调整方式
根据地质勘探人员的勘探报告，通过有资历的专家进行探讨，要做出一些桩型的调整。①如果出现满足荷载的情况下，就要适当减小桩径大小。②在人工挖孔桩的护擘部的施工中，要分别使用商品混凝土调整为现场自拌混凝土，把护壁部分的混凝土型号都要进行调节，由C35 调整为C25。③如果出现人工挖孔桩出现安全问题，要及时解决，还要增加现场安全防护措旌，由现场技术人员与监理人员共同进行质量验收。
2 桩基土建施工技术
2.1 静力压桩技术。静力压桩技术是指通过静力作用设置墟桩机自重与桩架配重作反力，将预制桩直接压入土中的施工技术。这种技术的特点是在施工过程中无噪音、无冲击力、无振动、造价低、工艺简单、质量可靠优点，这项技术主要应用在高压缩性或砂性较轻软质土层。但在利用的过程中，容易破坏土层结构，使地下水对土层产生一种超孔隙水压力，就要停止工作。
2.2 振动沉桩技术。振动沉桩技术是指通过在桩顶部安装固定振动器，使得预制桩在自身重力与振动效果的共同作用下，是桩逐渐沉入基地的过程。振动沉柱技术具有利用的设备装置简单、设备体积小、设备的重量轻、打桩效果理想等优点，能够有效的降低施工强度。但是这种技术在利用中会产生一定的噪音，影响工地周围人们的生活。另一方面这种施工方式造价比较高。
3 建筑施工桩基技术施工前准备
正所谓“万无一失”，就是指在做任何事情之前都要做充足的准备工作，提出能够影响到事物质量的相关问题，针对问题总体的进行研究、做出总结。因此，在建筑施工前的各项充足的准备工作对于工程的整体进度、安全来说都是必不可少的。古语说：“有备而无患”，如果在建筑施工桩基技术施工之前我们把相关的具体事项先进行策划制定如：对工地质量的勘察；做好桩基础技术的具体施工方案；做好施工现场的测量放线工作，那么在具体施工时，我们才可以做到真正的有备而无患。
3.1 要对施工地点进行勘察，勘察内容包括施工现场环境以及水文地质条件，形成一定的材料，为施工做准备，还要准备好桩基础技术施工的时候要利用的机械设备，保证施工能够正常进行。
3.2 要准备好桩基础技术具体施工方案的编制工作的编制单据，并且在施工计划中要着重强调施工质量文明和施工的重要性，并且通过实验确定施工工艺参数。
3.3 要做好桩基础技术施工现场的放线定位工作，要准确的确定各个水准点，这主要是为了控制桩基施工的标准高度，然后按照设计将每根桩基的顶部和底部都要做一下标高记录，这样才能够保证水准点的正确性。
4 桩基施工技术在建筑工程中的应用
桩基础施工技术在建筑工程使用过程中，我们应该着重考虑需要选择的桩基施工技术以及对桩基的合理选择，在建筑的整体施工中能够起到关键性作用的也无非如此。建筑施工过程中很容易受到周边地势的影响，所以我们要在桩基础施工技术方面针对当地现场施工的实际情况进行选择，从而做到“因地制宜”，并确定最终采用哪种桩基础施
工方案。我们可以采用以下几点原则：
4.1 对桩基础荷载量进行分析与控制。在桩基础进行施工之前，技术人员或者建筑师需要将建筑物上部分对基础部分所给予的荷载量进行设计与控制，因为桩基础的荷载量直接影响到基桩的承载力。
4.2 做到因地制宜的原则。在建筑工程开始建设之前，施工人员需要将工程中所有的地理条件进行全面的分析，并在各种桩结构基础指标的基础上选定合理的桩基础类型进行施工。
4.3 提高施工现场的机械化水平。在桩基工程开始施工之前，施工单位需要根据相关的标准与规定对涉及到的设备进行评估，若发展其中存在有不符合要求的项目，那么施工人员必须要对其进行调整，如果实在不行，那么就必须要采用新的机械设备投入施工。
4.4 避免对周边环境产生影响。建筑行业的不断发展，建筑工程的位置不在局限于繁华城市的中心。由于大量农村人员进城务工，许多开发商把目光更多的放在了城郊位置。这里不仅地域宽广，相对于开发商的投资成本也会大幅度降低。因此，在桩基工程实施过程中很有可能受到周边环境的影响而导致工程进度的提升。由此可见，在建筑施工前，工作人员就应该对施工现场周围的环境进行勘察，针对出现的问题采取有效的处理措施等等。
4.5 工程造价的控制。在选用机型的过程中，施工人员需要将建筑工程的总体造价考虑在其中，在保证桩型质量的前提下，一定要选择价格优惠的产品。
4.6 合理的控制工程的施工进度。在建筑工程施工过程中，应该如何在控制工程进度的前提下保证工程的施工质量是当前我们比较重视的问题，在工期紧张但条件允许的情况下，施工人员可以采用静压桩法来进行施工，因为这种方法可以有效的缩短施工进度，提高工程的工作效率。
5 桩基础施工技术施工过程中对桩基的合理选择
桩基施工过程中它的技术含量是很高的，因此在施工过程中对于桩基质量的选择也显得尤为重要，注意的问题相对比较多，因此在技术施工方法方面，应该着重考虑以下几个方面：
5.1 对于我国现在的施工设备的考虑，对于较为硬质的岩层的施工方法就冲击钻旋进与转钻进两种方法相比较，在工作质量与工作速度来看选择前一种方法是比较可观的。
5.2 针对一些长时间在外具有风化或者水浸泡易软化的特点时，我们应该主要在对干预应力管桩选型方面做充分考虑。除此之外，在对于深度清底时也应该慎重考虑该问题。
5.3 对于那些需要承载比较大的建筑物以及一些重型、大型的工业厂房，在进行桩基活动时就应该选用那些承重力比较强的桩基，以此来防止建筑物由于时间过长而导致的倾斜。
5.4 由于施工现场的振动力度比较大，因此建筑中的施工中设备要进行严格的筛选。桩基础技术中对选择大型机械的的振动效果测试是尤为重要，因此选择机械振动力度较低、机身构造较小的桩基设备是最好的选择。
5.5 对于一些地基比较软或者是土质比较疏松的长久建筑物，在进行桩基活动时应该考虑到防陷和防震，在进行桩基活动。
6 建筑桩基础技术的应用过程
6.1 预制桩
预制桩在建筑中是能够广泛的应用的，在制作过程中要按照桩尖的
朝向进行次序确定，它的顺序是从桩顶到桩尖的顺序进行。预制桩的方
式很多，主要有：静力压桩、射水沉桩以及锤击陈庄和振动沉桩的方式。
所以在施工中要按照建筑工程的施工范围进行合理规划，不要产生挤土
的现象。
6.2 灌注桩
灌注桩主的施工要按照桩基础技术的不同的成孔方法进行，主要分
为冲击成孔、干作业成孔、泥浆护壁成孔和沉管成孔的方式。要根据不同
的实际情况做好防范措施。要高度重视施工中桩体的强度，避免发生断
桩事故，影响工程进度。
