土木工程高層建筑樁基施工要點(diǎn)分析

武兆榮

(寧夏路卓建設(shè)工程有限公司 寧夏銀川 750003)

對(duì)于土木工程而言，樁基施工是其建設(shè)過(guò)程中的重要施工環(huán)節(jié)，并且極易受到各種因素影響而導(dǎo)致一系列問(wèn)題發(fā)生，例如施工環(huán)境或者某些客觀因素等，尤其是在實(shí)際施工過(guò)程中經(jīng)常遇到軟弱土層或者土質(zhì)不緊實(shí)等各種問(wèn)題，一旦上述問(wèn)題未得到及時(shí)有效處理，則會(huì)大大降低高層建筑的安全性及穩(wěn)定性。

1 樁基類型及其施工特征

1.1 樁基類型

在對(duì)樁基進(jìn)行分類時(shí)一般將承臺(tái)位置、承載性質(zhì)以及施工方式為依據(jù)進(jìn)行劃分，其中按照承臺(tái)位置進(jìn)行分類的話，樁基可以分為高承臺(tái)樁基以及低承臺(tái)樁基，如果承臺(tái)里面設(shè)置于地面上或者局部沖刷線上的樁基通常為高承臺(tái)樁基，一般適用于橋梁工程或者港口工程，而承臺(tái)底面設(shè)置在地面或者局部沖刷線以內(nèi)的樁基則為低承臺(tái)樁基，往往適用于房屋建筑當(dāng)中[1]。以承載性質(zhì)為依據(jù)樁基可分為摩擦樁以及端承摩擦樁，前者承載力主要源自于豎向荷載下的樁基，在摩擦阻力以及外部荷載的作用下，促使中線測(cè)表面與土層之間不斷摩擦，進(jìn)而傳遞給土壤，通常情況下中間位置的荷載較小，為此摩擦樁運(yùn)用在地基埋置較深的地方，值得注意的是這種樁基產(chǎn)生的沉降較大，需要穩(wěn)定的時(shí)間也比較長(zhǎng)。后者是在極限承載力的狀況下，樁基荷載受到摩擦阻力的影響，同時(shí)在外部荷載下促使樁端阻力以及摩擦力全部發(fā)揮作用，且摩擦力大于樁端阻力，這種樁基可以穿過(guò)軟土層。以施工方式為依據(jù)樁基可分為鋼柱樁基、混凝土預(yù)制樁基以及現(xiàn)澆混凈土灌注樁基這3 種，由于混凝土預(yù)制樁基不能有效滿足市場(chǎng)需求，再加上對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生的影響較大，為此使用較少，而現(xiàn)澆混凝土灌注樁施工要求不高且承載能力強(qiáng)，幾乎不會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生不良影響，所以已經(jīng)廣泛運(yùn)用于樁基施工當(dāng)中。

1.2 樁基施工的特征

1.2.1 尺寸特征

高層建筑層數(shù)越高則對(duì)其質(zhì)量要求也就越高，在設(shè)計(jì)樁基過(guò)程中應(yīng)該綜合地質(zhì)勘探、施工技術(shù)要求及準(zhǔn)備條件等相關(guān)資料，并在此基礎(chǔ)上確定地基的樁型、截面尺寸以及樁基基礎(chǔ)的長(zhǎng)度等。高層建筑需要采用一樁一柱的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，以便從整體上提升樁基承載能力，并且樁結(jié)構(gòu)的形狀由最初直桿、線形向三葉片狀、虛線及網(wǎng)格等不同柱體形狀的重力支撐樁基結(jié)構(gòu)不斷過(guò)渡。

1.2.2 節(jié)能環(huán)保特征

高層建筑樁基施工過(guò)程中往往通過(guò)柴油機(jī)來(lái)錘擊鋼筋混凝土，這種方式可以更加直觀地掌握樁基與地面的實(shí)際狀況，但是也存在一定缺陷，噪音污染嚴(yán)重，對(duì)附近居民生活產(chǎn)生不良影響，為了有效彌補(bǔ)這一缺陷，絕大多數(shù)施工企業(yè)由靜壓式施工逐步取代柴油機(jī)錘擊鋼筋混凝土式樁基施工方式，降低噪音以外，減少能源消耗，節(jié)能環(huán)保特征十分明顯。

2 土木工程高層建筑樁基的施工要點(diǎn)分析

2.1 準(zhǔn)備工作要點(diǎn)

2.1.1 對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)及附近環(huán)境進(jìn)行勘測(cè)

第一，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的地形、土體條件、氣候以及相關(guān)自然條件進(jìn)行實(shí)地勘察，同時(shí)根據(jù)以往地質(zhì)勘察報(bào)告，準(zhǔn)確掌握施工現(xiàn)場(chǎng)成樁深度范圍內(nèi)土層分布狀況、形成時(shí)間以及不同土層物理力學(xué)性能方面的各項(xiàng)指標(biāo)等。第二，掌握施工現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)前地下水水位、水體質(zhì)量及其變化狀況，同時(shí)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)一定范圍內(nèi)的人為及自然地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行調(diào)查，了解該區(qū)域內(nèi)是否存在地震、熔巖、礦巖以及暗濱等不良土層，清楚地知道地下有哪些構(gòu)筑物或者障礙物。第三，如果工程項(xiàng)目處于城市或者人口相對(duì)密集的地區(qū)，對(duì)施工出現(xiàn)場(chǎng)附近建筑物位置、距離以及結(jié)構(gòu)性質(zhì)進(jìn)行調(diào)查，充分掌握這些建筑物現(xiàn)狀及使用情況，根據(jù)所明確的沉樁位置了解其地下天然氣管道、上下水管道以及電纜等管線鋪設(shè)狀況、管線之間的距離、鋪設(shè)深度、結(jié)構(gòu)及年限等各種狀況[2]。

2.1.2 編制施工方案

在完成施工現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)作業(yè)后，結(jié)合收集的相關(guān)數(shù)據(jù)和信息設(shè)計(jì)切實(shí)可行的施工方案，同時(shí)依據(jù)樁基施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際地質(zhì)條件選擇與之相施工的施工工藝、技術(shù)以及機(jī)械設(shè)備。需要注意的是，在正式進(jìn)行樁基施工之前應(yīng)該定期開(kāi)展樁基試驗(yàn)，對(duì)其操作、施工工藝以及各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行全方位檢查，確保樁基施工符合相關(guān)規(guī)范要求，進(jìn)一步提升施工質(zhì)量水平。

2.1.3 準(zhǔn)備充足的機(jī)械設(shè)備

在施工方案編制完成之后，需要以其內(nèi)容為核心準(zhǔn)備好樁基施工過(guò)程中用到的機(jī)械設(shè)備，確保機(jī)械設(shè)備類型及數(shù)量滿足施工方案中不同施工環(huán)節(jié)的要求，進(jìn)一步強(qiáng)化施工質(zhì)量及效果，當(dāng)然還需要結(jié)合機(jī)械設(shè)備自身固有的性能與效用進(jìn)行科學(xué)配置和調(diào)整。通常情況下，樁基施工過(guò)程中所需要的設(shè)備較多且具備良好的通用性，以其該方面特點(diǎn)為前提合理設(shè)置施工，既可以不斷擴(kuò)大和延伸機(jī)械設(shè)備的使用范圍，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)施工效率最大化，例如：海亮新城一期的別墅施工組織滿足相關(guān)文件要求，施工技術(shù)達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)合理組織勞動(dòng)力、機(jī)械設(shè)備以及施工材料等，并且在選擇機(jī)械設(shè)備的同時(shí)還應(yīng)該綜合成樁的樁型、施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)狀況等各方面因素，確保所使用的設(shè)備與施工要求相一致。

2.1.4 放線定位

放線定位工作主要包括明確找平點(diǎn)以及樁定位兩方面工作，其中明確找平點(diǎn)過(guò)程中應(yīng)該按照設(shè)計(jì)圖紙要求嚴(yán)格進(jìn)行，確保每根樁的高度都完整記錄下來(lái)，通過(guò)樁基對(duì)施工高度進(jìn)行控制。另外，在進(jìn)行樁定位時(shí)，一定要保證基礎(chǔ)面的平整度，結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙中的尺寸要求，順著軸線方向?qū)Ω鱾€(gè)樁進(jìn)行逐一編號(hào)，與此同時(shí)發(fā)揮打樁機(jī)的作用對(duì)各個(gè)樁的推進(jìn)位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位。

2.2 土木工程高層建筑樁基施工中各類沉樁技術(shù)的運(yùn)用

2.2.1 振動(dòng)沉樁技術(shù)

眾所周知，高層建筑的自身負(fù)荷就比較大，為此提升地基承載能力成為樁基施工過(guò)程中亟待解決的問(wèn)題，其中振動(dòng)沉樁技術(shù)就在提升地基承載能力方面發(fā)揮了重要作用。振動(dòng)沉樁技術(shù)也就是利用電動(dòng)振搗棒對(duì)土層施加垂直力，以便增強(qiáng)土層密實(shí)度，進(jìn)而提升土質(zhì)的承載能力，該項(xiàng)技術(shù)通常情況下運(yùn)用于土壤不緊密或者濕度較大的土質(zhì)中，在振搗棒產(chǎn)生的巨大外力下不斷振動(dòng)進(jìn)而增加土層密實(shí)度，但是在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，首要任務(wù)就是固定好振搗棒并放置于樁頂部位后即可啟動(dòng)，樁基受到振動(dòng)棒的重力影響逐步下沉，在達(dá)到一定深度后緊隨振搗棒共同振動(dòng)，周邊土層自然而然會(huì)擠壓起來(lái)，達(dá)到提升其承載能力的目的[3]。

2.2.2 靜力壓樁技術(shù)

以往傳統(tǒng)的樁基施工技術(shù)有著較強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性且效率良好，但是施工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重噪聲，而靜力壓樁技術(shù)的出現(xiàn)可以有效解決噪音以及振動(dòng)地面等問(wèn)題，其實(shí)該項(xiàng)技術(shù)是充分利用樁架配重及其自身重量，二者結(jié)合后會(huì)產(chǎn)生反作用將樁基壓入土層中，而該技術(shù)的實(shí)施離不開(kāi)液壓裝置提供的強(qiáng)大動(dòng)力。盡管靜力壓樁技術(shù)可以有效解決噪音污染及地面振動(dòng)等問(wèn)題，但是在壓樁過(guò)程中對(duì)土層造成嚴(yán)重破壞，達(dá)到一定程度后形成水壓，所以要想避免這一問(wèn)題產(chǎn)生應(yīng)該確保靜力壓樁施工的連續(xù)性，中途不可中斷。

2.2.3 鉆孔灌注樁技術(shù)

高層建筑在樁基施工過(guò)程中無(wú)論選擇哪種技術(shù)都會(huì)對(duì)土層產(chǎn)生不同程度的破壞，大大增加后續(xù)施工的難度。而鉆孔灌注樁技術(shù)可以很好的應(yīng)對(duì)土層破壞問(wèn)題，也就是通過(guò)泥漿在樁基周邊形成孔壁，用以穩(wěn)定已經(jīng)被破壞的土層，鉆孔后立即灌注泥漿，而樁基附近已經(jīng)坍塌的碎石渣也會(huì)隨著注入的泥漿不斷翻滾排出，待碎石渣全部排出干凈后將鉆孔進(jìn)行清洗并加入混凝土[4]。鉆孔灌注技術(shù)除了運(yùn)用于已經(jīng)破壞土層的樁基以外，同樣適用于沙土比較多的樁基，但是這種施工技術(shù)存在非常明顯的缺陷，施工工序復(fù)雜，混凝土等相關(guān)材料的使用量較大。

2.2.4 預(yù)制樁沉樁技術(shù)

現(xiàn)代建筑工程在施工過(guò)程中鋼筋混凝土預(yù)制樁施工的類型有很多，其中鋼筋混凝土主體框架結(jié)構(gòu)中的預(yù)制主體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造樁往往通過(guò)沉樁施工在強(qiáng)大的外力作用下對(duì)沉陷材料進(jìn)行擠壓或者錘擊，這種情況下就會(huì)用到打樁錘的不同類型擠壓設(shè)備來(lái)完成沉樁作業(yè)[5]。在施工中使用最多的樁錘由柴油錘以及氣錘等，但是受到樁錘自身重量比較大的影響，在對(duì)沉樁進(jìn)行錘擊時(shí)可能對(duì)樁體產(chǎn)生一定破壞，所以在高層建筑樁基施工中運(yùn)用錘擊沉樁技術(shù)時(shí)往往適用直徑比較小的鋼樁沉樁當(dāng)中。

2.3 高層建筑樁基施工技術(shù)的控制

2.3.1 埋設(shè)護(hù)筒

以樁孔的實(shí)際情況為主制作出與之相適應(yīng)的護(hù)筒，在高層建筑樁基施工過(guò)程中將加勁肋焊于護(hù)筒上旨在進(jìn)一步提升樁基剛度，以便出現(xiàn)變形等問(wèn)題。通常情況下護(hù)筒的內(nèi)部直徑應(yīng)該大于樁直徑，一般20 cm最佳，并且護(hù)筒頂端高出樁50 cm，這樣有助于避免漏水狀況，同時(shí)還需要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況選擇相應(yīng)措施對(duì)護(hù)筒起到相應(yīng)的保護(hù)作用。

2.3.2 鉆孔

鉆機(jī)是開(kāi)展鉆孔作業(yè)的重要設(shè)備，在投入使用之前進(jìn)行全面檢查，保證設(shè)備可以良好運(yùn)行，同時(shí)提前打開(kāi)泥漿泵，待其工作一段時(shí)間后才能將泥漿輸入到泥漿泵中開(kāi)展鉆進(jìn)工作。一旦鉆孔形成立即采取低壓慢進(jìn)的方式對(duì)鉆機(jī)鉆進(jìn)速度及壓力進(jìn)行有效控制，提升鉆進(jìn)位置的準(zhǔn)確性，如若在施工過(guò)程中需要停止鉆進(jìn)工作，海亮新城一期別墅施工就非常注重成品保護(hù)，并且采取提前保護(hù)、包裹防污染、表面覆蓋以及局部封閉、防損及污染等措施，尤其是在完成鉆孔后，確?？锥慈娓采w，對(duì)孔口進(jìn)行相應(yīng)保護(hù)。

2.3.3 清孔

完成鉆孔作業(yè)后，施工人員將轉(zhuǎn)頭提起至孔底8～10 cm的地方進(jìn)行一段時(shí)間的空轉(zhuǎn)，在孔壁達(dá)到安全條件后將泥漿進(jìn)行稀釋并重新輸入到泥漿泵中，轉(zhuǎn)動(dòng)30～60 min通過(guò)反復(fù)沖洗將孔洞中的雜質(zhì)清理干凈。

2.3.4 混凝土灌注

在混凝土澆筑之前需要按照一定比例配置混合料，隨后通過(guò)導(dǎo)管開(kāi)展灌注作業(yè)，這種情況下應(yīng)該控制好導(dǎo)管之間的距離，通常在30～50 cm 之間最佳，需要注意的是開(kāi)展水下混凝土灌注之前一定要把控好混跡凝土含水量[6]。除此之外，對(duì)鉆孔內(nèi)容的狀況進(jìn)行檢查，確保洞內(nèi)雜質(zhì)全部清除干凈，同時(shí)控制好混凝土澆筑的時(shí)間及速度，一旦水下混凝土灌注工作完成應(yīng)立即將構(gòu)建的臨時(shí)固定裝置拆除，同時(shí)清理干凈以免對(duì)混凝土產(chǎn)生不良影響。

3 提升土木工程高層建筑樁基施工質(zhì)量的有效措施

3.1 確保計(jì)算準(zhǔn)確性，做好樁位復(fù)核工作

對(duì)整個(gè)樁基施工而言，樁位的明確非常關(guān)鍵，為此一定要對(duì)樁位進(jìn)行復(fù)核，切實(shí)提高樁基施工的精準(zhǔn)度，確保其作用得到有效發(fā)揮。再次確認(rèn)樁基位置時(shí)需要按照相關(guān)文件和資料內(nèi)容嚴(yán)格執(zhí)行，既要保證樁位布局滿足要求，同時(shí)也不會(huì)對(duì)后續(xù)施工產(chǎn)生影響，規(guī)避質(zhì)量問(wèn)題的產(chǎn)生。另外，由專門檢驗(yàn)部門對(duì)樁位進(jìn)行復(fù)核，以此保證施工人員不會(huì)對(duì)此項(xiàng)工作產(chǎn)生任何影響。施工期間密切觀察現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)及其結(jié)構(gòu)，如若遇到不良土質(zhì)應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)處理后并且達(dá)到要求方可進(jìn)行后續(xù)施工。

3.2 采取一系列措施對(duì)樁基施工質(zhì)量進(jìn)行預(yù)控

樁基施工是土木工程的關(guān)鍵并且產(chǎn)生的影響也不容小覷，關(guān)乎工程的安全性及穩(wěn)定性，為此在開(kāi)展土木工程樁基施工之前需要采取一系列預(yù)控措施，以此確保施工方案的科學(xué)性。另外，在施工期間如若發(fā)現(xiàn)對(duì)工程質(zhì)量產(chǎn)生影響的任何問(wèn)題都應(yīng)該及時(shí)上報(bào)并采取相應(yīng)措施，避免完成施工后出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題而返工，既延長(zhǎng)施工周期，還會(huì)產(chǎn)生不必要的經(jīng)濟(jì)損失。施工之前需要對(duì)樁基分布位置再次進(jìn)行檢查核實(shí)，同時(shí)與相關(guān)資料進(jìn)行對(duì)比，確保樁基位置準(zhǔn)確無(wú)誤，同時(shí)做好樁底的清理工作。

3.3 準(zhǔn)確設(shè)計(jì)承臺(tái)

承臺(tái)設(shè)計(jì)是樁基施工過(guò)程中的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，影響樁基制定及穩(wěn)定性，同時(shí)還與整個(gè)土木工程質(zhì)量息息相關(guān)，為此在設(shè)計(jì)承臺(tái)的時(shí)候相關(guān)人員應(yīng)該對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行系統(tǒng)檢查和勘驗(yàn)，結(jié)合收集的相關(guān)數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確計(jì)算出樁基的承重量，將偏差控制在最小。測(cè)出樁基承重量后將其作為施工的主要標(biāo)準(zhǔn)，并在此基礎(chǔ)上準(zhǔn)確計(jì)算承臺(tái)的具體尺寸、面積以及高度，選擇最佳形狀，提升其穩(wěn)定性。

4 結(jié)語(yǔ)

就當(dāng)前情況而言，樁基是土木工程高層建筑中經(jīng)常使用的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，為此樁基施工質(zhì)量對(duì)整個(gè)高層建筑質(zhì)量有著直接影響，施工企業(yè)一定要做好樁基施工的準(zhǔn)備工作，同時(shí)掌握施工過(guò)程中的各項(xiàng)要點(diǎn)，通過(guò)各種措施提升施工質(zhì)量。