高層建筑樁基礎(chǔ)施工關(guān)鍵技術(shù)分析

曾令喜

深圳市勘察測繪院（集團(tuán)）有限公司 廣東 深圳 518000

近年來我國城市規(guī)劃建設(shè)能力明顯增強(qiáng)，高層建筑數(shù)量增加及規(guī)模擴(kuò)大，因此施工也變得愈發(fā)復(fù)雜，高程建筑對安全、穩(wěn)定性的要求極高，如果結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，必然會埋下嚴(yán)重的安全隱患；基礎(chǔ)工程是上層建筑施工的重要基礎(chǔ)，充分掌握樁基礎(chǔ)施工關(guān)鍵技術(shù)十分必要。由于高層建筑的高度非常大，在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，其基礎(chǔ)需要具備一定的埋深。且絕大多數(shù)高層建筑均需要設(shè)置地下室、地下停車場等基礎(chǔ)設(shè)施，因此在基礎(chǔ)工程施工時，還需要做好基坑支護(hù)，以確保土方開挖及其他結(jié)構(gòu)施工的順利進(jìn)行，滿足施工要求。本文以某工程為例，對高層建筑樁基礎(chǔ)施工的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析。

1 樁基礎(chǔ)施工概述

樁基礎(chǔ)是一種應(yīng)用時間較久且具備較強(qiáng)承載性能的建筑基礎(chǔ)形式，目前在建筑工程中應(yīng)用廣泛。其中“樁”的主要作用在于將建筑物全部或部分荷載傳遞至地基土，屬于一種傳力構(gòu)件，具有較強(qiáng)的剛度和抗彎性能，其橫截面尺寸明顯低于本身的長度；樁基礎(chǔ)主要由埋設(shè)于地基中的大量樁以及承臺構(gòu)成。樁基礎(chǔ)的作用在于將荷載傳遞至地下深處的土層中，能夠滿足建筑地基對承載力與沉降的要求，是高層建筑基礎(chǔ)施工的重點[1]。可供選擇的樁基礎(chǔ)施工技術(shù)類型繁多，應(yīng)結(jié)合工程實際合理選擇，具體包括預(yù)制樁、灌注樁等。

預(yù)制樁主要通過靜壓、錘擊、振動等方式將樁打入地基土中，灌注樁主要在地基部位打孔，之后在孔中放入一定量的鋼筋，建立鋼筋籠，之后在孔中灌注混凝土，提高成樁效果。施工單位應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場土層情況、周圍環(huán)境及上部荷載等明確樁基礎(chǔ)施工技術(shù)和樁型。預(yù)制樁主要包括混凝土樁和鋼樁，前者又可以劃分為方樁和管樁，后者可以劃分為H型鋼樁和鋼管樁。對預(yù)制樁進(jìn)行成樁處理的過程中，通?？蛇x擇錘擊打入法、靜力壓樁法及水沖法等。另外也可以采用振動沉樁等其他方法，但是無論選擇何種方法，擠土情況均十分常見，施工人員應(yīng)加以注意，有效處理，減少擠土對周圍環(huán)境的影響。灌注樁具體施工過程中，成樁的挖孔方法較多，如泥漿護(hù)壁成孔、沉管成孔等。成孔后放入鋼筋籠，之后澆筑混凝土便可生成灌注樁。如圖1所示。如果選擇泥漿護(hù)壁成孔方法，施工人員應(yīng)充分結(jié)合土質(zhì)情況合理選擇成孔方法；沉管成孔法主要通過錘擊、振動等方法在施工過程中形成的一定的震動、噪聲，同樣存在擠土的情況，因此需要加強(qiáng)對周圍生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。另外，干作業(yè)成孔也是一種常用的方法，主要借助鉆機(jī)鉆孔和人工挖孔方法，鉆機(jī)鉆孔主要用于粘性土和粉土土質(zhì)，人工方法主要用于粘土土質(zhì)。聚義施工階段，應(yīng)加強(qiáng)施工管理，結(jié)合土質(zhì)情況合理選擇灌注樁成樁方法，保證施工質(zhì)量。

圖1 鉆孔灌注樁

2 工程概況

某高層建筑為商業(yè)住宅樓，設(shè)計層數(shù)為38層，地下3層，總體基坑占地面積為25352m2。該工程的主要特征為開挖深度大，且基坑周邊區(qū)域較近位置存在已建道路、樓宇，對支護(hù)位移具有嚴(yán)格的要求，且地下管線較為復(fù)雜。為了滿足承載力與變形要求，該工程樁基礎(chǔ)施工采用鉆孔灌注樁。

對巖土層進(jìn)行劃分:第一層為素填土、雜填土，不具有較高的力學(xué)強(qiáng)度，整體工程性能不理想，厚度分別為0.3-2.3m和0.6-2.5m。第二層為卵石，厚度為10.7-19.2m，伴有砂質(zhì)粘性土，厚度為2.9-7.1m，力學(xué)強(qiáng)度不理想，工程性能不理想。全風(fēng)化花崗巖位于第三層，厚度1.1-11.2m，強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，厚度0.5-20.8m，中風(fēng)化花崗巖，厚度0.3-8.4m，具有較高的力學(xué)強(qiáng)度，工程性能理想。

3 高層建筑樁基礎(chǔ)施工關(guān)鍵技術(shù)

本工程樁基礎(chǔ)施工采用鉆孔灌注樁技術(shù)，該項技術(shù)在我國建筑工程中應(yīng)用廣泛，在保證建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面具有明顯優(yōu)勢。將鉆孔灌注樁作為工程樁，具有較強(qiáng)的抗彎、抗剪、承載性能，同時輔以止水帷幕等其他施工技術(shù)能夠進(jìn)一步強(qiáng)化支護(hù)作用，無論是在基礎(chǔ)工程還是在基坑支護(hù)工程具有較強(qiáng)的安全性和穩(wěn)定性。通過合理應(yīng)用該項技術(shù)，能夠確保施工操作的規(guī)范性，提高工程的安全性和穩(wěn)定性，為后續(xù)施工作業(yè)的順利開展夯實基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)施工的重點包括：

3.1 前期準(zhǔn)備

前期準(zhǔn)備是工程施工的重要基礎(chǔ)，做好相關(guān)工作十分必要。首先要做好技術(shù)準(zhǔn)備，科學(xué)編制施工方案，具體內(nèi)容包括施工設(shè)備、成樁方法、施工流程等，同時要注意周圍建筑物及地下現(xiàn)有管線的保護(hù)措施。在施工方案中，合理規(guī)劃樁基礎(chǔ)施工進(jìn)度、人力需求、材料需求等。同時制定質(zhì)量控制、安全文明施工等相關(guān)措施。在正式施工前，組織專人進(jìn)行施工前的試樁，結(jié)合試樁的結(jié)果明確施工時的相關(guān)技術(shù)參數(shù)。

其次，做好現(xiàn)場準(zhǔn)備。高層建筑不同于常規(guī)基建工程，樁基礎(chǔ)施工對現(xiàn)場的要求較高，因此在正式施工前需要對現(xiàn)場可能影響施工作業(yè)的障礙物全面清理，如果難以有效清除則需要加以保護(hù)，或者調(diào)整施工方案，確保樁基礎(chǔ)施工的安全、穩(wěn)定進(jìn)行。同時，還需要確保施工現(xiàn)場地面平整，針對不平的地基地面可進(jìn)行壓實處理，強(qiáng)化其承載性能。

最后，對水準(zhǔn)點實施定位放線。高層建筑樁基礎(chǔ)的水準(zhǔn)點通常需要結(jié)合高程控制網(wǎng)的水準(zhǔn)點進(jìn)行合理設(shè)置，或者也可以選擇其他方法，但是無論采用何種方法，均需要確保施工區(qū)域周圍有不少于2個水準(zhǔn)點，且不會受到施工作業(yè)的影響[2]。

3.2 鉆孔灌注樁施工技術(shù)

該工程為高層建筑，專業(yè)性較強(qiáng)，充分結(jié)合地質(zhì)情況，基礎(chǔ)形式選擇鉆孔灌注樁。施工要點包括：（1）樁位檢測。將400m的鋼筋插入樁中性點，以測量基準(zhǔn)點為基礎(chǔ)，通過引伸點對樁位是否準(zhǔn)確進(jìn)行核對；在自檢的同時，監(jiān)理單位還需要進(jìn)行隨機(jī)抽查，明確樁位準(zhǔn)確后方可進(jìn)行施工。（2）護(hù)筒埋設(shè)。在埋設(shè)時，為了防止埋設(shè)過程中護(hù)筒出現(xiàn)斷裂、變形等問題，且滿足高效、反復(fù)使用的要求，應(yīng)合理選擇護(hù)壁材料，可采用鋼質(zhì)護(hù)筒，合理控制其厚度，確保鋼板接頭的密實度適宜，避免出現(xiàn)漏焊等問題。在埋設(shè)時，護(hù)筒應(yīng)高于地面，約3m。埋設(shè)方法選擇引孔法，具體如圖2。首先在卵石層中穿過長螺旋引孔，之后采用泵車進(jìn)行泵入處理，根據(jù)進(jìn)漿情況，提升至孔口，借助吊車和液壓振動打樁錘將其設(shè)置在相應(yīng)深度。最后，對護(hù)筒埋設(shè)的樁位進(jìn)行再次檢查，具體為筒頂高程，根據(jù)樁底設(shè)計標(biāo)高對開挖深度進(jìn)行檢測，做好復(fù)核工作。（3）對泥漿循環(huán)進(jìn)行合理設(shè)置。根據(jù)相應(yīng)的灌注樁數(shù)量設(shè)置泥漿池，不但需要符合設(shè)計需要，還需要保證位置合理，避免影響后續(xù)施工。（4）成孔鉆進(jìn)。施工時選擇合金鉆頭，每隔相應(yīng)的距離完成一次取樣，保證其可以進(jìn)入持力層，如果與設(shè)計要求相符，需要做好復(fù)核工作，確保施工效果。除此之外，在施工過程中，需要加強(qiáng)對成孔深度的控制，不但要做好機(jī)械本身的測量工作，還要進(jìn)行人工檢測，對結(jié)果詳細(xì)記錄。（5）鋼筋籠制作。首先需要加強(qiáng)對鋼筋籠加工的質(zhì)控工作，保證其形狀、尺寸等符合設(shè)計要求。對其質(zhì)量性能、相關(guān)技術(shù)參數(shù)等進(jìn)行嚴(yán)格檢查，具體把控數(shù)量、規(guī)格、間距等。在實際施工的過程中，應(yīng)充分結(jié)合鋼筋籠的重量、長度等，做好施工調(diào)節(jié)工作，采用強(qiáng)度、直徑滿足要求的鋼筋進(jìn)行進(jìn)行加勁箍和內(nèi)三角撐，同時對頂部加勁箍加強(qiáng)處理，保證吊裝施工質(zhì)量，提高施工的安全性。對鋼筋籠進(jìn)行連接時，要嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范要求，主筋的強(qiáng)度較高，采用機(jī)械連接方法，對應(yīng)的加勁箍需要結(jié)合加勁箍的強(qiáng)度合理選擇焊條等工具，提高施工水平。除此之外，鋼筋籠上需要設(shè)置定位環(huán)，避免樁底采用水泥漿固結(jié)沉渣，提高施工質(zhì)量。（6）混凝土灌注。施工前首先要進(jìn)行清孔操作，保證坍落度、溫度等參數(shù)滿足施工要求，嚴(yán)格控制相關(guān)技術(shù)參與。待混凝土運輸至施工現(xiàn)場，灌注需要借助汽車泵。為了保證施工作業(yè)的順利開展，灌注前需要準(zhǔn)確計算砼方量。首批混凝土灌注作業(yè)結(jié)束后，灌注砼借助汽車泵對料斗灌注。具體施工過程中，各車混凝土灌注結(jié)束后，或者拔導(dǎo)管之前，需要加強(qiáng)對孔內(nèi)砼面位置的監(jiān)測，為合理控制導(dǎo)管埋設(shè)提供依據(jù)。施工結(jié)束前，對混凝土灌入量進(jìn)行核實，確保檢測灌注高度正確。灌注后的樁頂標(biāo)高需要高于設(shè)計標(biāo)高，高出部分在砼強(qiáng)度達(dá)到80%后鑿除。完成灌注后拔出護(hù)筒。另外，澆灌過程中注意觀察混凝土表面高度變化情況，及時提升導(dǎo)管，明確其到達(dá)預(yù)設(shè)高度后，及時將其拆除，避免發(fā)生堵塞問題。同時檢查混凝土面高度，以此明確導(dǎo)管提升高度，及時拆除。

圖2 護(hù)筒埋設(shè)

3.3 灌注樁技術(shù)措施

鉆孔施工方法。因為工程所處地層相對復(fù)雜，應(yīng)全面了解地層性質(zhì)，在不同地層施工耳朵過程中，鉆孔與清孔處理均選擇反循環(huán)方法，保證靜壓頭充足，高出水頭；鉆孔施工過程中，加強(qiáng)對成孔垂直度的檢測，垂直度是鉆孔灌注樁施工的關(guān)鍵參數(shù)，在保證樁基承載性能方面具有重要作用。施工人員做好垂直度的校對工作，當(dāng)發(fā)現(xiàn)傾斜或者不符合標(biāo)準(zhǔn)的情況，及時處理。如果鉆進(jìn)施工現(xiàn)場不良地質(zhì)情況嚴(yán)重，應(yīng)適當(dāng)增加檢查頻次[3]。

樁施工方法。混凝土澆筑施工階段，應(yīng)全面清理孔口周圍的雜質(zhì)，避免雜質(zhì)掉入孔內(nèi)；放置鋼筋籠的過程中，需要確保其對準(zhǔn)孔位的中心，以防出現(xiàn)爆筋問題，確保保護(hù)層的厚度合理；清孔后，對泥漿性能進(jìn)行檢測，確保其滿足設(shè)計要求，之后全面檢查下部沉渣，保證其厚度合理；在進(jìn)行混凝土灌注時，要嚴(yán)格控制導(dǎo)管的提升速度，進(jìn)一步提高成樁效果。

3.4 其他施工要點

合理選擇鉆孔設(shè)備。成樁時對鉆孔設(shè)備合理選擇十分重要，如旋挖鉆機(jī)、循環(huán)機(jī)等。旋挖鉆機(jī)主要用于砂層和黏土層，具有極高的鉆進(jìn)效率，且對泥漿凈化量無較高要求，電力能源消耗較少，因此與普通機(jī)械設(shè)備相比優(yōu)勢明顯。采用旋挖鉆機(jī)作業(yè)時，遵循先慢后快的施工原則，初始進(jìn)尺長度為40-50cm，進(jìn)尺5m后如果鉆進(jìn)正常，可適當(dāng)增加長度。循環(huán)機(jī)選擇沖擊反循環(huán)鉆機(jī)，巖層開挖中優(yōu)勢目前。該工程結(jié)合工程和地質(zhì)條件，鉆機(jī)和循環(huán)機(jī)的配比為3:1。

確保孔壁的穩(wěn)定性。該工程的單樁成孔的時間在4～6天之間，需要確?？妆诘姆€(wěn)定性。為了提高孔壁的穩(wěn)定性，施工階段進(jìn)行護(hù)壁處理，使用材料為PHP低固相膨潤土泥漿，由膨潤土、純堿和水拌合而成，同時放入適量的聚丙烯酰胺；完成泥漿的調(diào)制工作后，對性能指標(biāo)進(jìn)行合理調(diào)整，確保其滿足要求。

加強(qiáng)對沉渣厚度的控制。樁基礎(chǔ)工程對沉渣控制具有一定的要求，需要加強(qiáng)對沉渣厚度的控制。該工程采用氣舉反循環(huán)工藝對沉渣進(jìn)行清除，并不需要配置較大比重的泥漿，有效提高清孔效率。在清孔施工時，將混凝土導(dǎo)管作為出渣管，嚴(yán)格控制其下端和沉渣的距離，風(fēng)管選擇鋼管，將其放置在導(dǎo)管的中部以下。

嚴(yán)格控制混凝土澆筑與配比?；炷恋膹?qiáng)度不可低于C35，在不斷試配的過程中，對混凝土配比進(jìn)行合理設(shè)置，同時嚴(yán)格控制混凝土的坍落度，確保其滿足施工要求。該工程的混凝土澆筑以水下澆筑為主，對施工效率和施工連續(xù)性的要求較高，并且澆筑需要在清孔后30分鐘內(nèi)完成；澆筑選擇導(dǎo)管法有效處理，科學(xué)設(shè)計直徑和導(dǎo)管埋入混凝土的深度。

加強(qiáng)對注漿效果的控制。灌注樁成樁后方可放置鋼筋籠，放置鋼筋籠的同時需要采用樁側(cè)壓降軟管，布置以梅花形為主，確保放置后軟管緊貼土體；混凝土澆筑后1天，借助壓降泵實施清水開塞處理，在澆筑一周后進(jìn)行注漿處理。

4 結(jié)語

綜上所述，樁基礎(chǔ)施工是高層建筑工程施工的終端，對工程整體質(zhì)量和安全有直接影響。隨著城市的飛速發(fā)展，對高層建筑施工質(zhì)量也提出了更高的要求，施工單位及人員應(yīng)加強(qiáng)對樁基礎(chǔ)施工的重視，制定科學(xué)合理的施工方案，且樁基礎(chǔ)施工具有一定的特殊性，相對復(fù)雜，對施工專業(yè)性的要求較高，因此施工時應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)施工工藝，掌握施工關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用要點，加強(qiáng)質(zhì)量控制，保證各項施工作業(yè)的順利進(jìn)行，提高工程安全性和穩(wěn)定性。