基于高層建筑地基基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)土建施工技術(shù)研究

文／李小雷 北京沅達(dá)建設(shè)有限公司 北京 100000

引言：

當(dāng)前，高層建筑已經(jīng)逐漸演變?yōu)榱顺鞘械牡貥?biāo)性建筑，是城市靚麗的風(fēng)景線(xiàn)，由于高層建筑施工難度相對(duì)較大，工程質(zhì)量也就備受關(guān)注。我國(guó)幅員遼闊，地質(zhì)條件有著顯著的差異，在城市化建設(shè)步伐不斷加快的背景下，復(fù)雜的地質(zhì)條件成為高層建筑地基基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)承載力的重要考慮，為了確保建筑物承載力需求，滿(mǎn)足高層建筑的本身質(zhì)量和安全要求，所以地基基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)的土建施工技術(shù)應(yīng)用十分必要，能最大限度保障地基基礎(chǔ)承載力，這對(duì)提升高層建筑質(zhì)量有著較強(qiáng)的促進(jìn)作用。

1、高層建筑地基基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)工程概述

對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)，地基基礎(chǔ)主要包括建筑物的巖體和土體，也就是說(shuō)建筑底部的承重結(jié)構(gòu)，這無(wú)疑是整個(gè)高層建筑物的重要構(gòu)成部分，其作用是承載建筑物的重量，再將受力有效地傳遞到底部地基之上[1]。針對(duì)高層建筑的樁基礎(chǔ)而言，是一種較為典型的基礎(chǔ)，需借助特殊施工手段才能達(dá)到的埋設(shè)更深的基礎(chǔ)形式，通常用于施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件不佳或天然基礎(chǔ)達(dá)不到預(yù)期的承載強(qiáng)度等情況，從而解決高層建筑地基引發(fā)的各類(lèi)問(wèn)題。在高層建筑中，地基基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)之間有著相輔相成、互相影響的作用，所以需綜合地基基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)的施工技術(shù)，從而整體控制基礎(chǔ)質(zhì)量，保障后續(xù)的高層建筑穩(wěn)定性。

2、高層建筑地基基礎(chǔ)土建施工技術(shù)的具體運(yùn)用

高層建筑地基基礎(chǔ)的重要性不言而喻，是保障建筑穩(wěn)定性、安全性的前提，所以地基基礎(chǔ)建設(shè)是整個(gè)建筑工程的重中之重。在高層建筑施工期間，施工人員必須實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)條件、水文條件等客觀因素綜合考察，明確一系列的客觀因素影響，并采取最為先進(jìn)的土建施工技術(shù)來(lái)降低客觀因素的影響，全方位地保障地基基礎(chǔ)質(zhì)量。

2.1 改進(jìn)土墊層

高層建筑地基中土體會(huì)存在濕潤(rùn)膨脹的現(xiàn)象，這就降低了地基基礎(chǔ)的承載力，從而影響地基基礎(chǔ)發(fā)揮的作用，也就直接影響了高層建筑的穩(wěn)定性與安全性。因此，在進(jìn)行土體更換階段，施工人員必須要選擇穩(wěn)定性強(qiáng)、強(qiáng)度大的材質(zhì)，從而有效避免土體沉降等問(wèn)題的發(fā)生[2]。在更換土層的階段，施工人員可以采取分層填土技術(shù)，意在避免土層間存在縫隙、裂縫，通過(guò)切實(shí)有效的方式來(lái)提高土層強(qiáng)度與密度，從而使地基基礎(chǔ)達(dá)到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，符合高層建筑的承載需求。

圖1 土墊層剖面圖

2.2 優(yōu)化土壤質(zhì)量

首先，對(duì)于地基基礎(chǔ)的強(qiáng)度而言，土體強(qiáng)度和密度是最為關(guān)鍵的影響因素，因此要想有效地提高地基基礎(chǔ)質(zhì)量，就需要從土體強(qiáng)度和密度的提高入手，在施工過(guò)程中對(duì)地基基礎(chǔ)內(nèi)部的軟土進(jìn)行夯實(shí)、碾壓。從實(shí)際來(lái)講，目前應(yīng)用最為廣泛的即是機(jī)械碾壓和振動(dòng)夯實(shí)的方式，施工人員應(yīng)考慮實(shí)際的施工現(xiàn)場(chǎng)情況來(lái)選取合適的施工方式。

其次，就地基基礎(chǔ)的含水量而言，含水量較大，就意味著土體較為松軟，土層強(qiáng)度也就隨之降低，所以土壤內(nèi)部的排水也不可忽視，施工人員應(yīng)選擇有效的方式來(lái)增強(qiáng)土壤的固結(jié)性，從而提高土層的承載強(qiáng)度。目前高層建筑涂層的主要排水措施為井點(diǎn)降水，在施工開(kāi)展前，在地基的周?chē)ㄔO(shè)多種濾水井，借助抽水機(jī)來(lái)抽走地下水，從而降低土壤含水量，提高土壤質(zhì)量。

除此之外，為了加固土層，也可以科學(xué)應(yīng)用一些化學(xué)技術(shù)手段[3]。通常情況下，在了解地基基礎(chǔ)施工情況后，采用石灰、粉煤灰、水泥漿等多種物質(zhì)來(lái)加快土體固化，將其放置在土體中適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行攪拌，從而發(fā)散化學(xué)反應(yīng)，起到凝結(jié)土體的作用，這就有利于土體達(dá)到建筑施工的標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3 提升墊層施工水準(zhǔn)

首先，在進(jìn)行墊層施工前應(yīng)進(jìn)行必需的土方開(kāi)挖，施工人員結(jié)合設(shè)計(jì)圖的開(kāi)挖位置、深度進(jìn)行開(kāi)挖工作，這一過(guò)程中應(yīng)盡可能的采取機(jī)械開(kāi)挖，從而避免人工開(kāi)挖所帶來(lái)的誤差，機(jī)械應(yīng)處在墊層底部標(biāo)高的0.2m 處，并注意開(kāi)挖過(guò)程中對(duì)周?chē)馏w的清理，從而避免不良因素的影響。人工清土后應(yīng)保障基礎(chǔ)穩(wěn)定性，測(cè)量獲取準(zhǔn)確的基底標(biāo)高后，才能開(kāi)展針對(duì)性的施工。

其次，在鋪筑施工前，施工人員應(yīng)注重驗(yàn)槽工作，主要包括地址條件、水平標(biāo)高、軸線(xiàn)尺寸等，設(shè)置鋪筑厚度相關(guān)標(biāo)識(shí)，相隔6m在基坑墊層周?chē)O(shè)定木樁，嚴(yán)格按照施工順序由淺入深。在進(jìn)行分段施工時(shí)，針對(duì)接岔處設(shè)立斜坡，水平距離控制在0.5—1m 之間，從而繼續(xù)進(jìn)行夯實(shí)工作。為了避免石子堆積的現(xiàn)象，應(yīng)將此類(lèi)石子挖出，并合理鋪設(shè)在碎石級(jí)配中。在進(jìn)行墊層碾壓時(shí)，應(yīng)注意高層樁、軸線(xiàn)樁的實(shí)際位置，確保數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，采取多次測(cè)試來(lái)杜絕樁的碰撞位移現(xiàn)象。見(jiàn)圖2

圖2 驗(yàn)槽現(xiàn)場(chǎng)示意圖

2.4 嚴(yán)格管控混凝土施工流程

在進(jìn)行施工前，工作人員應(yīng)對(duì)鋼筋數(shù)量、尺寸、形狀、直徑等參數(shù)進(jìn)行核驗(yàn)，確保鋼筋符合標(biāo)準(zhǔn)需求。針對(duì)柱體的鋼筋綁扎，先設(shè)計(jì)邊框線(xiàn)，在進(jìn)行底板或基礎(chǔ)的鋼筋綁扎[4]。在地基內(nèi)部插入鋼筋后，應(yīng)仔細(xì)校驗(yàn)位置后進(jìn)行焊接。鋼筋的安裝、綁扎等都應(yīng)嚴(yán)格遵照施工設(shè)計(jì)圖，下層筋和上層筋綁扎完畢后開(kāi)展集中綁扎，從而增強(qiáng)地基基礎(chǔ)鋼筋穩(wěn)定性。

混凝土的建筑也可采取分段分層法，結(jié)合鋼筋密度、結(jié)構(gòu)等決定建筑高度。在進(jìn)行振動(dòng)搗固時(shí)振動(dòng)棒應(yīng)上下抽動(dòng)，采取插入式振動(dòng)器也要注意慢拔快插，注重均勻排列、逐步移動(dòng)，確保均勻振實(shí)?；炷翝仓ぷ鲬?yīng)聯(lián)系開(kāi)展，避免間斷施工，從而確保混凝土的凝結(jié)狀態(tài)良好。

2.5 地基基礎(chǔ)施工重點(diǎn)

（1）測(cè)量放線(xiàn)

地基基礎(chǔ)施工中，測(cè)量放線(xiàn)是非常重要的前期準(zhǔn)備工作，所以必須要保證測(cè)量放線(xiàn)環(huán)節(jié)的嚴(yán)密性、精準(zhǔn)性，保證土建施工質(zhì)量和工程順利施工。測(cè)量放線(xiàn)中采用科學(xué)有效的管理方法，充分發(fā)揮測(cè)量放線(xiàn)的指導(dǎo)、控制作用，提升基礎(chǔ)工程整體質(zhì)量。還要積極采用新型技術(shù)、新型方法、新型設(shè)備來(lái)提升測(cè)量放線(xiàn)的效率、精度。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放線(xiàn)圖

（2）施工材料質(zhì)量控制

地基基礎(chǔ)施工的重要一項(xiàng)就是施工材料控制，如果施工材料質(zhì)量無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)直接造成成本、管理、安全等問(wèn)題。在實(shí)際施工中，要嚴(yán)格把控施工材料質(zhì)量，做好材料供應(yīng)、采購(gòu)、運(yùn)輸、檢驗(yàn)等多環(huán)節(jié)管控，確保施工材料能夠滿(mǎn)足使用標(biāo)準(zhǔn)。

（3）挖方控制

土方挖掘是地基基礎(chǔ)施工的重要一項(xiàng)，需要滿(mǎn)足以下幾點(diǎn)要求：

1）對(duì)挖方方案進(jìn)行審查和研究，確定挖方要求和內(nèi)容，審查中要判定施工工藝是否滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)械設(shè)備是否能正常使用。

2）挖方中要實(shí)時(shí)分析周邊環(huán)境情況，確定基坑開(kāi)挖深度、范圍、坡度，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況、基礎(chǔ)要求加強(qiáng)施工技術(shù)掌控。

3）確定基坑開(kāi)挖深度之后，在孔位開(kāi)挖時(shí)要將孔位深度控制在持力層下5cm 以上。

4）盡可能避開(kāi)雨季施工，保證開(kāi)挖后1 周時(shí)間沒(méi)雨，否則會(huì)影響雨水影響開(kāi)挖整體質(zhì)量。如果施工現(xiàn)場(chǎng)地下水位較高，要提前設(shè)置好降水井。提前做好現(xiàn)場(chǎng)水源排查，做好防水、排水工作，制定好施工方案。如果基坑內(nèi)部有積水，則要使用排水泵將水排出，封堵出水口，在此過(guò)程要時(shí)刻注意土方流失情況和滑坡問(wèn)題。

2、高層建筑樁基礎(chǔ)土建施工技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 沉入樁的施工技術(shù)

首先，在進(jìn)行沉入樁施工前，應(yīng)對(duì)打樁資料、水文資料等具體了解，并清除沉入樁周?chē)碾s物，從而提高地面承載力。并且，為了確保沉入樁承載力，應(yīng)進(jìn)行合理的試驗(yàn)，考察復(fù)雜地質(zhì)承載性，并針對(duì)土層鋼樁進(jìn)行防腐處理。

其次，施工前，針對(duì)預(yù)制樁的接樁方式可以采取機(jī)械或焊接的方式來(lái)進(jìn)行連接，實(shí)際的工藝、材料同樣應(yīng)符合建筑項(xiàng)目的要求。沉樁過(guò)程中，送樁帽、樁帽和樁的間隙應(yīng)控制在5—10mm 之間，樁身與樁帽處在同一中心線(xiàn)上，垂直偏差需控制在0.5%之內(nèi)，并從中間向四周進(jìn)行沉樁。錘擊樁時(shí)也應(yīng)控制好高度，將設(shè)計(jì)標(biāo)高作為主要參考，貫入度為輔助參考，并且實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地下管線(xiàn)。

最后，針對(duì)不同的沉樁方式，錘擊沉樁適宜黏性土和砂類(lèi)土，而樁錘選擇也要綜合考慮，包括施工條件、樁的承載力、地質(zhì)條件、密集程度等[5]。目前廣泛應(yīng)用的為靜力壓樁，這一方式?jīng)]有任何的振動(dòng)與噪聲，所以?xún)?yōu)勢(shì)顯著。還可采用涉水壓樁法，如圖所示，采用的材料依次是送樁管、圓鋼、彎管、膠管、樁管、射水管、導(dǎo)向環(huán)、擋砂板等。

圖4 沉入樁剖面圖

2.2 鉆孔灌注法

采取鉆孔灌注法前，施工人員同樣應(yīng)綜合地質(zhì)資料、水文資料等，結(jié)合和工程建設(shè)相關(guān)的原材料、相關(guān)制品的質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告，依據(jù)保護(hù)環(huán)境、安全生產(chǎn)等要求，選擇科學(xué)的成樁方式與設(shè)備，結(jié)合不同的地質(zhì)，選擇性能最為優(yōu)秀的設(shè)備。

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如上表所示的四類(lèi)成樁方式，施工人員在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合高層建筑所處的地質(zhì)條件和設(shè)備使用條件，科學(xué)進(jìn)行選取，增強(qiáng)地基基礎(chǔ)施工質(zhì)量的同時(shí)，也應(yīng)盡可能的做到成本控制，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 振動(dòng)沉樁法

在采取振動(dòng)沉樁技術(shù)前，施工人員借助設(shè)備將預(yù)制樁打入地下，需要借助振動(dòng)器的輔助，讓土層實(shí)現(xiàn)自然收縮，從而確保樁體處在土層結(jié)構(gòu)內(nèi)，發(fā)揮其本身的穩(wěn)固效果。樁體的自重較大，所以摩擦是不可避免的，所以打樁設(shè)備應(yīng)選擇接觸面積小、力度弱的小錘，部分進(jìn)入樁體后，再選用大受力面積、力度大的大錘進(jìn)行打樁。振動(dòng)設(shè)備的使用壽命長(zhǎng)、成本低，所以較為適用于高層建筑。除此之外，在進(jìn)行樁基礎(chǔ)施工階段，為了確保工程項(xiàng)目質(zhì)量，也要對(duì)基樁進(jìn)行合理的試樁，了解其整體長(zhǎng)度與基樁類(lèi)型的合理性，通過(guò)適當(dāng)改進(jìn)來(lái)實(shí)現(xiàn)最為合理的打樁，從而增強(qiáng)高層建筑內(nèi)裝基礎(chǔ)質(zhì)量[6]。與此同時(shí)，為避免基樁的中心偏移，也應(yīng)適當(dāng)增加拉梁高度，既能改善基樁平衡度，也能有效提高穩(wěn)定性，這一方式既節(jié)省工程項(xiàng)目成本，又能顯著提高打樁質(zhì)量。

2.4 樁基礎(chǔ)在施工過(guò)程中需注意的問(wèn)題

最后，為了有效完善樁基礎(chǔ)施工技術(shù)，還需要加強(qiáng)在施工過(guò)程中的管理需要注意的事項(xiàng)可以分為以下幾個(gè)方面。第一，樁的型號(hào)和長(zhǎng)度對(duì)于整個(gè)建筑工程質(zhì)量都有著重要的影響，因此在設(shè)計(jì)方案的過(guò)程中，相關(guān)人員就需要根據(jù)真實(shí)的項(xiàng)目報(bào)告，對(duì)施工環(huán)境進(jìn)行認(rèn)真勘察，依據(jù)得到的參數(shù)選擇不同的施工方案。在具體施工過(guò)程中，既要考慮其實(shí)際操作的可行性，又要針對(duì)施工過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題給出預(yù)案。第二，合理的施工方法是保障施工質(zhì)量的重要基礎(chǔ)，通常來(lái)講施工過(guò)程當(dāng)中對(duì)于樁基和設(shè)計(jì)的偏差是必然的，而如何通過(guò)施工環(huán)節(jié)，通過(guò)增加拉梁高度，使用配筋等方式來(lái)減小這種偏差，需要技術(shù)人員能夠緊盯施工進(jìn)度，隨時(shí)對(duì)樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量進(jìn)行核查，從而確保樁基礎(chǔ)施工的順利開(kāi)展。

結(jié)語(yǔ)：

建筑行業(yè)即是國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分，也和人們的日常生活質(zhì)量息息相關(guān)，所以追求建筑質(zhì)量的提升是當(dāng)前最為緊迫的問(wèn)題。建筑企業(yè)需與時(shí)俱進(jìn)地提高自身施工技術(shù)，切實(shí)認(rèn)識(shí)到地基基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)施工技術(shù)在高層建筑工程中發(fā)揮的作用，及時(shí)整合施工中需要控制的各類(lèi)因素，結(jié)合實(shí)際的建設(shè)項(xiàng)目要求，切實(shí)地做好基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作。與此同時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際的項(xiàng)目所在地土壤情況，科學(xué)選擇樁基礎(chǔ)施工基礎(chǔ)，確保樁基礎(chǔ)和地基基礎(chǔ)發(fā)揮互補(bǔ)的作用，共同提高高層建筑的基礎(chǔ)質(zhì)量，確保高層建筑的穩(wěn)定性，使建筑行業(yè)更為健康、持續(xù)的發(fā)展。