鑽孔基樁- 台灣省土木技師公會
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建物基礎皆支承於地基上或樁基上,由於科技的進步,如今使用較多的就是混凝土基樁,常分成2類:(1)預鑄混凝土樁(2)現場澆鑄混凝土樁。
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分類:地工技術
作者任 英技師
2017-04-08
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建物基礎皆支承於地基上或樁基上,由於科技的進步,如今使用較多的就是混凝土基樁,常分成2類:(1)預鑄混凝土樁(2)現場澆鑄混凝土樁。
此2種基樁均可以用鑽孔施工的方式,所以統稱鑽孔基樁。
茲因都市建築密集,用現場澆鑄混凝土樁,因有長短隨意(可達岩盤或卵礫石層使點承載力提高)、沒有震動、低噪音及摩擦力高等優點,所以現場澆鑄的使用率較高。
也可以用排樁作為擋土牆,讓鑽孔基樁的用途更廣了。
筆者在工作中,幾次使用到鑽孔基樁,曾遭遇到不同情況,雖然知道這是一個非常好的施工法,然而大部份的基樁施工後並無法實際看到基樁施工的成果,對於其成效始終有些不確定性,只有在建築工地使用排樁當作擋土牆時,在開挖階段(如下圖)看得到施工完成的基樁現況,才知其施工的成效優劣。
筆者曾向多家專業廠商探尋基樁的成效報告,結果也都是正面的、超美好的、不會失敗的,頂多在供應的混凝土強度上增加1至2成的強度來補強它的缺失或損耗,但不能保證一定達到原設計強度,遇到地下水時,則更不能保證,那怎會是很好的施工法呢?所以若能多辦幾次研討會,藉由研討的過程中,把失敗降到最低,才是我們努力的目標。
筆者讀書時,教授曾說:以高雄的地質狀況,是不可能建造出像紐約的摩天大樓,但如今解決荷重與沉陷量問題的最佳方法-鑽孔基樁出現了,因此,讓摩天大樓由不可能變成絕對有可能,讓更多的土木建設達到高荷重及沉陷量接近零的工程要求,亦讓基樁工程的施工機會越來越多。
過去建築的地點,大都可選擇地質狀況良好的地方,現今理想的地點越來越少,不得不選用地形複雜、地質狀況不佳及施工困難的工址,且通常與鄰近建物的安全距離不足,必須在昂貴的地段做極大的利用,或為了製造更多經濟用途,需要經過困難地帶的運輸道路,設計師得不斷的面對下列這些情況:
1.土壤、地質不佳,因有太大的沉陷量,淺基礎設計被排除,或者地質狀況不能提供很高的承載力,同時會造成局部沉陷的情況發生。
2.必須提供很大的點荷重,並傳遞到較高乘載力之地層,例如橋墩。
3.工址所在土壤過去曾被工業污染,必須把污染土運走,或者取出處理。
4.深基礎開挖時,遇到鄰近現有的建物,這些建物要被嚴加保護,不得造成損害。
5.開挖擴大到地下水位以下時,在地質報告中必須確定有觀測地下水位變化的詳細資料。
場鑄基樁之分類
鑽孔基樁提供承載力的方式可分為以下2種。
1.摩擦樁:傳遞承載力主要靠樁身周圍與土壤或岩石的摩擦力提供抵抗。
2.點承樁(端承樁):借由樁底提供承載力。
依施工方式可分為2種。
1.鑽孔現場澆鑄混凝土基樁。
2.鑽孔植入樁。
依其使用情況大致分為下列4種。
鑽孔現場澆鑄混凝土基樁在工程上經常看到的下面2種施工方法。
1.全套管鑽孔基椿
場鑄基樁規劃、施工注意事項
1.規劃考慮事項
(1)地層探勘
在基樁設計施工前,基樁施工位置之地層狀況,就必須依據適當的標準規範,經過完整的調查研究。
例如DIN1054(西德工業標準1054),基礎工程所在的土壤和岩石之簡化土層狀況、地下水條件等。
必須重視有程序的鑽孔探勘,包括標準貫入試驗、現場岩石岩心的詳細調查等,一般希望取得該深基礎之下差不多6公尺深的調查資料,以做為後續基樁設計施工階段之參考。
基本上在得到這些現場調查的結果報告,適當的基樁型式才可以較容易被選定,並進而完成細部設計工作。
(2)基樁設計
基樁設計基本上有2項要件:內部和外部支承能力。
DIN1054規範以地層承載力來決定基樁最小直徑、軸向力、剪力和彎距,同時計算鋼筋量配合混凝土的力量和地質參數。
外部的支承能力分析是DIN4014的另一考量因素,通常最小基樁深度和直徑端視其周遭地層摩擦力和點承支承力。
2.如何增加基樁的支承能力
(1)樁身灌漿
灌漿壓力會影響樁身環繞土壤對樁身的壓力,在基樁R.C.和土壤之間製造比較強的黏著力。
依據土質種類,可以有效的增加基樁的摩擦力,提高支承能力及基樁性能。
(2)樁底灌漿
樁端支承抵抗力亦能靠灌注水泥漿,加壓灌漿進入接觸區域(樁趾與下面土壤之間)來增加,基本上,加壓灌漿不僅抵銷在鑽孔趾處不可避免的土壤或岩石材料軟化,同時也可以減少一些早期沉陷量。
(3)基樁工程的準備工作
樁基礎或擋土牆工程,需要先至製作經過核准的施工計劃,在基樁動工前,應做合理的時程進度表,同時清理現場。
典型的準備工作,包括仔細的搜查地下河床、公用事業電纜管道和其他表面下(地面或水面)的設備、目前建物的基礎、古蹟和末引爆的炸彈、或其他的戰爭物質。
假設要在這些土地上從事基樁工程,則必須先做保護或加固處理,有的甚至須要做施工平台等工作。
(4)基樁荷重(載重)試驗
大多有效的鑽孔基樁設計是以現場載重試驗結果做它們的參考。
當然,由於這些試驗非常昂貴,一般大型建物才會去做這試驗。
且大多數基樁載重試驗的結果,要花很多年才能完成,在這種情況下,如何為所有地面條件不同型式而設計鑽孔基樁,同時達到經濟的要求,就得依靠在各種型式基樁的試驗結果所做出的經驗圖表,依據經驗圖表來做出與現況相接近的基樁設計。
3.品質保證
基樁裝置的完成,現場必須有技術經驗合格的人員,這些人員在持續不斷的監督和解決問題中去改良它,更重要的是室內的技術課程和互相交換意見的施工檢討會議,以保證現場安全和最佳水準的產品。
包括所有鑽機裝配和工具定期測試,所有結構材料必須是選自標準規範。
基樁施作過程必須依據DIN4014做紀錄,不論是在建築結構螺旋鑽現場不斷澆鑄的階段(CFA)、牆的正面(VDW)或現場攪拌基樁(MIP)等,所有建築結構在被監督,操作裝配,所取代的相對參數,經過不斷的發展,使用電腦程式評估技術內容,和規劃出一套標準計劃,將由監督者依據規範程序和其他所有程序來記載、貯存,並加以利用。
筆者此處舉一個實務上的例子,當初新莊體育館依上述無套管鑽孔現場灌鑄基樁的施工方法,完成排樁設計,成為深開挖的擋土牆。
開挖後沒多久就發生崩塌現象,幾乎毫無擋土的作用。
於是立即打鋼板樁來搶救其滑動的土石,但仍一再失敗,因此,不得不變更設計,把地下室的面積減少1/3,重新施作鑽孔基樁的排樁。
工程因此延宕了很久,第二次開挖,也遭失敗的命運。
筆者適時介入,發現是因地下水的變化,把水泥漿都帶走了,根本失去了鋼筋混凝土的作用,於是要求用全套管方式施作鑽孔基樁,但工程施工單位反對,因為成本太高了。
筆者則提議把鋼筋籠換成鋼管插入新鮮末乾的水泥漿內(當初是想把鋼管當作不抽拔出來的全套管,使地下水的影響變小),又遭施工單位嫌說鋼管太貴,筆者又建議採用有縫鋼管,且不必太高級,終於讓施工單位接受了。
結果算一算成本,比鋼筋籠還要便宜,在皆大歡喜的情況下完成該工程。
那一次的經驗,確實是筆者一生中難以忘懷的。
鑽孔基樁是可以依各種狀況改良它,而非一成不變,您也可以把鋼管當作全套管使用,只是在最後,不抽出此鋼管而已,如同植入樁。
但是,一定要作好地基下層土完全調查研究(包括地下水的變化),其次是技術規範及相對現況和全部成本。
鑽孔基樁施工時,任何施工方式,對鄰房均會造成或多或少的影響。
若伴隨有地下水,則情況更嚴重,所以施工前絕對要做好完整的鄰房現況鑑定。
因為目前並沒有法條規定它是屬於深開挖,以致大家都不做現況鑑定,所以發生鄰損都無法比對,甚至連有無鄰損也不知道,產生不少糾紛。
若做了現況鑑定,就可以在基樁施作前,先在現有建物作補強或地質改良等動作,作為保護,可以避免糾紛的產生。
衛生下水道的施工,情況也是相同。
而工程單位皆以「施工廠商施工不良,才會發生上述的情形」為由,不斷要求施工廠商做到不損鄰。
依據工程的經驗,這是很難做到的。
屆時,糾紛處理單位又依民法第794條:「土地所有人開掘土地或為建築時,不得因此使鄰地之地基動搖或發生危險,或使鄰地之工作物受其損害。
」及我國建築技術規則建築構造編第89條:「基樁施工時,應避免使周圍地層發生破壞及周邊建築物受到不良影響。
」等法條來懲戒相關技師,不如一開始即編列預算做好現況鑑定,才是真正務實的面對工程,解決問題之道。
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