高層建筑工程施工中樁基礎(chǔ)施工技術(shù)淺析

饒杰明 云南天鴻化工工程股份有限公司

1 前言

隨著建筑工程施工技術(shù)的高速發(fā)展，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)樁以及新型螺旋鉆孔壓漿成樁等樁基礎(chǔ)施工技術(shù)在建筑工程建設(shè)過程當(dāng)中的應(yīng)用也比以往更加廣泛，由于不同樁基礎(chǔ)形式自身各有利弊，在實際應(yīng)用過程中必須充分結(jié)合施工場地的客觀情況，選擇合適的樁基礎(chǔ)施工方式來開展施工。本文以當(dāng)前高層建筑樁基礎(chǔ)施工過程中的常用技術(shù)作為出發(fā)點，針對當(dāng)前高層建筑工程施工中樁基礎(chǔ)的應(yīng)用類別進(jìn)行系統(tǒng)分析，并且結(jié)合筆者的實踐經(jīng)驗來針對高層建筑工程施工過程中不同樁基礎(chǔ)自身的利弊，不同地質(zhì)條件之下高層建筑建筑樁基礎(chǔ)的應(yīng)用形式展開探討。

2 樁基礎(chǔ)的類型及常見樁基施工技術(shù)要點

2.1 樁基礎(chǔ)技術(shù)的類型

樁基礎(chǔ)是建筑物深基礎(chǔ)的一種常見形式，由基樁和與樁頂連接的承臺組成。如果樁身完全埋在土中，承臺底部與土接觸，則稱之為低承臺樁基礎(chǔ)。如果樁體高于地面，承臺底部高于地面，則稱為高承臺樁基礎(chǔ)。建筑物樁基礎(chǔ)一般為低承臺樁基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)的分類方法很多。根據(jù)受力原理，常用的樁型可分為摩擦樁和端承樁。

根據(jù)土體擠壓的情況，可分為非擠土樁、部分?jǐn)D土樁和擠土樁。按使用功能：受壓樁、抗拔樁、橫向受荷樁、錨樁；按截面形狀：圓樁、方樁、多邊形樁、異形樁、DX 樁；按施工方式可分為預(yù)制樁和灌注樁等。本文主要按樁基礎(chǔ)施工方式分類分析不同地質(zhì)條件之下樁基礎(chǔ)自身的利與弊，便于在工程建設(shè)中更好地選擇合適的樁基礎(chǔ)類型。預(yù)制樁是指在工廠或施工現(xiàn)場制成的各種形式的樁，通過打樁機將預(yù)制的樁沉入地下。根據(jù)沉入土中的方法，可分打入樁（錘擊沉樁）、水沖沉樁、振動沉樁和靜力壓樁等。

2.2 樁基施工技術(shù)要點

2.2.1 預(yù)制樁基施工技術(shù)要點

預(yù)制樁包括混凝土預(yù)制樁和鋼樁，施工的核心是利用打樁機將預(yù)制樁沉入地下進(jìn)行標(biāo)高設(shè)計。主要包括：錘擊沉樁法、靜壓樁法和振動沉樁法這幾種形式，其中錘擊沉樁法是一種利用樁錘落在樁頂?shù)臎_擊力克服樁土阻力，使樁沉降到預(yù)定深度或達(dá)到承載層的打樁施工方法。錘擊沉樁是預(yù)制混凝土樁常用的沉樁方法，具有施工速度快、機械化程度高、適用范圍廣等優(yōu)點。但施工過程中對地面產(chǎn)生的噪聲和振動影響較大，在城市或者是夜間施工的時候會遇到一定的限制。

靜壓樁法作為一種重要的打樁技術(shù)，主要利用壓樁機的自重和重量。然而，由于存在一定的制約因素，靜壓樁施工技術(shù)在實際打樁過程中不可避免地會對土體造成相應(yīng)的破壞。如果控制不合理，會影響壓實效果。

因此，在該技術(shù)的實際應(yīng)用中，必須保證其技術(shù)操作的一致性，避免間歇性問題。由于該技術(shù)具有很強的應(yīng)用優(yōu)勢，不僅振幅相對較小，而且無噪聲污染，在質(zhì)量控制和成本控制方面能夠取得良好的效果，該技術(shù)的應(yīng)用不會增加成本。

2.2.2 灌注樁基施工技術(shù)要點

人工挖孔樁法即采用人工分段開挖、分段澆筑混凝土護壁，既能防止孔壁坍塌，又能起到防水作用。適用于樁徑大于800mm，一般粘土層、砂土及人工回填土地基。對于設(shè)計樁徑小于800mm 無地下水的也可采用螺旋鉆機成孔，成孔深度在10m、12m等均可。

人工挖孔樁具有經(jīng)濟、設(shè)備簡單、噪音低、可同時施工現(xiàn)場所有樁、可直接觀測地層等優(yōu)點?？椎浊鍧嵎奖?，樁徑大，適應(yīng)性強。缺點是可能遇到地下水、流沙、塌陷坑、缺氧、有害氣體、電擊、地面重物等危險，造成人員傷亡。因此，施工人員必須熟悉開挖孔洞的地質(zhì)情況，必須經(jīng)常檢查，注意土層的變化，當(dāng)流沙、大量地下水等對開挖安全造成影響時，要立即采取有效的防護措施，才能繼續(xù)施工。

尤其是下水位有必須有專家負(fù)責(zé)的觀測記錄的地下水位的變化，是否導(dǎo)致周邊基礎(chǔ)、建筑物安全隱患的沉降和位移等，樁基完成后要立即設(shè)置在泵孔灌溉點附近或開挖和使用已經(jīng)未完成的灌注樁，以保持水壓平衡，土壤穩(wěn)定。對于流體淤泥或流砂，孔壁應(yīng)為鋼管，施工段易坍塌開挖，即校核驗收，即灌注墻混凝土，以保證混凝土密實度，避免滲漏。流砂樁基礎(chǔ)應(yīng)在枯水期進(jìn)行處理，以免因地下水位上升和雨季動水壓力高而增加施工難度。

沉管樁法包括錘擊沉管樁法和振動沉管樁法。較常用的方法是錘擊沉管灌注樁法，其施工要點是樁端與樁管接觸面應(yīng)作為麻(或草繩)墊圈，以防止地下水滲入管內(nèi)，并作為緩沖層。下沉管子時，先用低錘擊打，觀察無偏差，然后正常擊打。在拔出管子、錘子或振動套管之前，測量到混凝土已經(jīng)流出套管時，再拔出管子。樁管內(nèi)的混凝土應(yīng)盡可能充填，拔管時也要控制拔管速度。一般土層不得超過1m/min，軟土層與硬、軟土層之間的界限應(yīng)控制在0.8m/min以內(nèi)。在將管底拉至樁頂設(shè)計標(biāo)高之前，不得中斷倒打或攻絲。注意保持管道中的混凝土略高于地面，并保持直到整個管道被拔出。

鉆（沖）孔灌注樁法施工工藝是:定位放線、埋設(shè)護筒、定位樁機、配制泥漿、用機器（潛水鉆、沖擊鉆等）打孔、回收泥漿、排渣、清孔、放置鋼筋骨架、澆注水下混凝土。其原理是用鉆機（如螺旋鉆、振動鉆、沖擊鉆等）將土鉆入孔內(nèi)（需要泥墻保護），然后將孔底殘渣清除，放入鋼籠，澆注混凝土。鉆孔灌注樁的優(yōu)點是深入土層，可以進(jìn)入巖層，剛度大，承載力高，樁身變形小，易于水下施工，缺點是需要專用設(shè)備（鉆機），難以清除孔洞，鉆孔灌注樁的混凝土澆筑是在水中或泥漿中進(jìn)行的，因此稱為水下澆筑混凝土。灌注質(zhì)量是評價灌注樁質(zhì)量合格與否的重要指標(biāo)。因此，水下混凝土應(yīng)比設(shè)計強度提高一個強度等級，并具有良好的工作性能。水下混凝土澆筑常采用導(dǎo)管法。

澆筑時，先將管內(nèi)及漏斗內(nèi)充滿混凝土及其量，以保證管底0.8m以上，然后將混凝土刨切成懸掛式防水塞絲，混凝土摻量下的重量迅速排出水中的球塞，將澆筑管埋在混凝土表面0.8m以上，在澆筑過程中，始終保證澆筑管道始終浸沒在混凝土中，否則會產(chǎn)生斷樁等廢樁。

3 當(dāng)前高層建筑工程施工過程中常用樁基礎(chǔ)的利弊分析

3.1 預(yù)制樁的相關(guān)利弊分析

與灌注樁相對比，預(yù)制樁的優(yōu)點主要包括生產(chǎn)成本更低、比表面積更大、環(huán)保性能優(yōu)良、直徑相對較小、配筋率相對較低、節(jié)約鋼材、施工技術(shù)難度相對較低、單方混凝土的整體承載能力明顯更大，而且整體施工更加便捷。而預(yù)制樁的缺點則主要受制于擠土效應(yīng)，導(dǎo)致樁基礎(chǔ)出現(xiàn)縮頸以及斷裂等相關(guān)情況，不適合應(yīng)用于飽和黏性土基之中。

3.2 灌注樁的相關(guān)利弊分析

鉆孔灌注樁的整體適應(yīng)性更廣、樁徑選擇的整體范圍更大、單樁的整體承載能力相對較高、整體成本更低、樁長的選擇范圍相對較大、工程施工噪音相對較小而且整體成本較低等諸多優(yōu)點，在建筑較為密集的區(qū)域進(jìn)行各種地層施工其都較為合適。但是，其整體施工工藝相對較為復(fù)雜，對于質(zhì)量造成影響的因素也相對較多，施工過程當(dāng)中的排污量較大，在卵礫石以及大粒徑的巖石施工過程當(dāng)中容易產(chǎn)生問題。另外，沉管灌注樁與預(yù)制樁相比較，整體成本明顯更低，施工過程中的噪音污染也相對更小。

與鉆孔灌注樁相比較，其施工效率更高而且施工過程更加的便捷，在施工過程當(dāng)中無排污問題。但是，由于其整體樁徑相對較小，而且單樁的整體承載能力較為有限，因此通常應(yīng)用于軟土基施工過程當(dāng)中。

4 灌注樁施工方法分析

4.1 施工準(zhǔn)備

具體施工開展過程當(dāng)中，認(rèn)真清理施工場地周圍的各種垃圾與雜物，確保施工場地干凈平整，更好的開展樁基礎(chǔ)施工工作，以免施工工作過程當(dāng)中，場地過亂，或者存在大量雜物，對施工質(zhì)量造成不利影響，更好地保證高層建筑樁基礎(chǔ)垂直平穩(wěn)。平整完場地之后，開展放線施工，對施工現(xiàn)場各走線認(rèn)真檢查，嚴(yán)格依照施工圖紙要求，準(zhǔn)確定位控制線，同時依照圖紙要求，對各個樁位具體的位置進(jìn)行檢查核對，以免發(fā)生錯誤。同時將施工工作開展過程當(dāng)中的機械設(shè)備提前準(zhǔn)備好，并在相應(yīng)區(qū)域合理安裝，確保鉆孔機位置固定的合理性，提高樁基施工水平。

4.2 護筒埋設(shè)

只有做好護筒埋設(shè)工作，才能控制和減少孔壁坍塌問題，提高施工效率和質(zhì)量，該工程主要應(yīng)用鋼護筒。

4.3 泥漿制作

鉆孔施工過程當(dāng)中，制作泥漿來有效冷卻鉆頭與潤滑鉆具，同時還能避免轉(zhuǎn)孔出現(xiàn)塌孔問題。按照相應(yīng)比例合理配比粘土水添加劑等，達(dá)到理想的效果。

4.4 鉆孔施工

鉆孔施工工作開展過程當(dāng)中，嚴(yán)格按照施工工序科學(xué)進(jìn)行，確保鉆孔垂直，保證和中線相符合，以免出現(xiàn)成孔偏斜問題，鉆孔施工工作開展過程當(dāng)中，將泥漿加入其中，及時開展出渣施工。

4.5 清孔施工

鉆孔作業(yè)過程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)認(rèn)真監(jiān)測鉆孔的位置，深度，直徑等相關(guān)參數(shù)，符合設(shè)計參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)之后及時進(jìn)行清孔工作，以免長時間施工，引發(fā)泥漿沉淀問題，對施工質(zhì)量造成不利影響，還會引發(fā)樁孔坍塌，此工程清孔施工過程當(dāng)中主要運用真空吸泥機來完成，并檢查驗收灌注樁施工質(zhì)量，符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)之后，在開展下一階段施工。

4.6 鋼筋籠入孔安裝

完成清孔工作后，在孔內(nèi)放入預(yù)制鋼筋籠，合理固定與定位，安裝時運用有效措施，避免鋼筋籠出現(xiàn)變形，確保和莊孔的垂直性，吊裝過程中不可碰壞孔壁，對吊筋長度科學(xué)計算，完成鋼筋籠安裝之后，測量孔內(nèi)的深度與沉渣厚度，直至符合要求。

4.7 混凝土灌注

灌注混凝土過程中，為了控制斷樁問題，在灌注混凝土前，應(yīng)當(dāng)合理的配比與攪拌，確?；炷了冶?、和易性、塌落度以及初凝時間與相關(guān)規(guī)定相符合，確?；炷临|(zhì)量，使灌注樁質(zhì)量大幅提升。

5 高層建筑工程施工中樁基礎(chǔ)施工技術(shù)強化措施

在樁基施工中，施工人員必須確保高層建筑工程的材料選用符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，選用的材料能從根本上保證建筑物的質(zhì)量和安全。樁基施工技術(shù)的實施效果直接關(guān)系到高層建筑工程的竣工質(zhì)量，其施工質(zhì)量也直接影響到工程的安全和進(jìn)度。因此，有必要加強樁基施工的技術(shù)措施。樁基現(xiàn)場拼接施工內(nèi)容主要包括。

（1）吊裝、拉固、鋼筋連接。

（2）袖注漿、后足鋼筋捆扎及支模。

（3）預(yù)埋件安裝、混凝土澆筑及后澆件維護。在這一過程中，高層建筑樁基施工管理人員需要進(jìn)一步深化全體工作人員對現(xiàn)場拼接施工步驟的重視，以確保這一過程的正確性和嚴(yán)謹(jǐn)性，為后續(xù)裝配式建筑整體施工質(zhì)量的提高打下良好的基礎(chǔ)。

在此期間，管理人員還可成立專門的管理小組，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量和進(jìn)度，并不時檢查施工內(nèi)容，確保其符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

另外，樁基施工過程中的運輸和儲存也需要精心規(guī)劃，不僅需要事先選擇最佳的運輸路線，還需要盡可能選擇合適的運輸設(shè)備，以減少運輸過程中對工程材料的損害。同時，也能保證高層建筑工程中樁基技術(shù)的質(zhì)量。

5.1 強化樁基礎(chǔ)施工安全的措施

確保樁基施工安全的措施包括以下幾個方面。

一是在施工現(xiàn)場的顯眼位置設(shè)置明確的警示標(biāo)志或圍欄，并派專人防止非施工人員進(jìn)入。

二是每隔10m～15m 在支撐架周圍和中間設(shè)置豎向斜拉桿，使空間結(jié)構(gòu)層的剛度和變形受到較大限制。

第三，梁板模板的高支撐架可根據(jù)設(shè)計荷載采用單根或雙根豎桿，豎桿之間必須根據(jù)臺階間距充分設(shè)置雙向水平桿，以保證兩個方向的設(shè)計剛度。

第四，仔細(xì)設(shè)計混凝土澆筑方案，確保模板支撐施工過程中荷載均衡。最好采用從中間向兩側(cè)延伸的澆注方法。

第五，應(yīng)盡量避免地基不均勻沉降。樁基礎(chǔ)底座應(yīng)采取一定的固定措施，防止底座的移動。在樁基礎(chǔ)的安裝過程中，必須邀請經(jīng)驗豐富的專業(yè)團隊。施工人員不僅要有高超的專業(yè)技能，還要有安全意識和危險意識。

施工應(yīng)嚴(yán)格按照施工方案和規(guī)范進(jìn)行，不得有疏漏。在工程施工中，是樁基施工的重要內(nèi)容，由于作業(yè)風(fēng)險較高，必須準(zhǔn)備采取全面的安全防范措施，并為施工隊伍落實應(yīng)加強安全管理，增強施工人員的安全意識和質(zhì)量意識，對施工人員進(jìn)行安全培訓(xùn)、應(yīng)急演練，此外，還應(yīng)加強施工安全管理的實施，并根據(jù)現(xiàn)場條件加強安全管理措施，確保樁基施工過程中的人身安全和施工安全。

5.2 優(yōu)化高層建筑工程樁基礎(chǔ)施工的措施

5.2.1 提高技術(shù)人員的綜合素質(zhì)

技術(shù)人員的綜合素質(zhì)高低，直接影響高層建筑工程樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的應(yīng)用效果，所以需要根據(jù)當(dāng)前的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行技術(shù)設(shè)計，從而保證技術(shù)的應(yīng)用效果符合發(fā)展的要求。同時提高高層建筑工程樁基礎(chǔ)施工技術(shù)應(yīng)用的廣泛應(yīng)用。

5.2.2 提高高層建筑工程結(jié)構(gòu)的安全性

建筑工程的最終目的是保證整個施工工程的質(zhì)量安全，基于高層建筑工程基礎(chǔ)中樁基礎(chǔ)廣泛應(yīng)用，為建筑施工帶來了極大的方便，但是還需對該技術(shù)的安全性進(jìn)行進(jìn)一步地加強，對整體建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，在設(shè)計過程中，需要根據(jù)建筑地區(qū)的具體地理位置進(jìn)行技術(shù)的改革，提高樁基礎(chǔ)建筑技術(shù)的應(yīng)用強度，從而提高整個建筑工程的安全性。

5.3 樁根部位混凝土澆筑施工技術(shù)

樁基施工完成后，為了保證樁基與上部結(jié)構(gòu)形成完美的整體，必須做好樁基與上部結(jié)構(gòu)混凝土澆筑施工的質(zhì)量保證工作，同時加深工作人員對混凝土澆筑施工過程的重視。項目管理人員在施工初期，有必要強調(diào)，所有步驟都必須符合相關(guān)規(guī)定，并按照模板、材料等的質(zhì)量和規(guī)格適用，以滿足項目的實際需要，才能進(jìn)行澆筑作業(yè)。在此過程中，項目管理人員還應(yīng)清除模板內(nèi)部可能出現(xiàn)的污染物和加固材料，并修復(fù)模板內(nèi)部可能存在的缺口。

然后，根據(jù)不同材料的澆注要求，選擇合適的澆注方式，并利用Gks=γsGk公式做好脫模吸附力的計算。在該公式中，根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，將脫模吸附系統(tǒng)設(shè)置在1.5，可逐步計算最終脫模吸附力。然后，利用混凝土施工驗算公式σct＜1.0ftk得到混凝土正截面邊緣的正拉應(yīng)力。該公式主要反映了標(biāo)準(zhǔn)荷載值聯(lián)合作用下高層建筑預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件正截面邊緣混凝土的正拉應(yīng)力，用ftk表示預(yù)制混凝土立方體抗壓強度的標(biāo)準(zhǔn)值。

上述計算完成后，施工人員應(yīng)先在樁頂和柱底澆筑30mm～50mm 厚的水泥砂漿，然后再澆筑整個構(gòu)件的混凝土。此外，在這一過程中，有必要計算和控制的材料下層厚度提前。最好保持在40mm 的范圍內(nèi)，但厚度較小的現(xiàn)象不應(yīng)出現(xiàn)。為了從根本上避免混凝土離析或脫空問題，必須按照快插慢拔的原則完成混凝土振動作業(yè)，盡可能標(biāo)明預(yù)埋件、鋼筋及其他材料的位置，做好預(yù)防工作。高層建筑工程混凝土澆筑完成后，還需要進(jìn)行約一周的維修工作，混凝土的防水性能維修時間應(yīng)在兩周以上。

6 結(jié)束語

在工程施工過程中，必須在施工部分引起足夠重視的基礎(chǔ)上，其中樁基施工技術(shù)的應(yīng)用意義重大，通過樁基技術(shù)的合理應(yīng)用，能夠承受更大的施工壓力，保證施工項目在施工和使用過程中具有一定的穩(wěn)定性和安全性。

因此，在相關(guān)建筑技術(shù)的研究中，必須充分重視樁基礎(chǔ)施工技術(shù)，科學(xué)分析不同施工工藝的優(yōu)缺點，結(jié)合當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)其技術(shù)的順利應(yīng)用。在應(yīng)用過程中，應(yīng)根據(jù)項目的實際情況和應(yīng)用條件合理選擇技術(shù)，以確保技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)性，促進(jìn)建設(shè)項目的順利施工，在一定程度上推動我國建筑業(yè)的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。