建筑工程土建施工中樁基礎(chǔ)施工技術(shù)研究

欒杰

（山西三建集團(tuán)有限公司，山西長治 046000）

0 引言

在建筑工程土建施工中，樁基礎(chǔ)是十分重要的構(gòu)件設(shè)施。樁基礎(chǔ)主要由基樁和連接在樁頂位置的承臺共同組成。在不同環(huán)境、不同工藝下，樁基礎(chǔ)的具體形態(tài)也會呈現(xiàn)出差異?？傮w而言，樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量在很大程度上影響整個建筑工程的整體施工效率，由于施工現(xiàn)場復(fù)雜程度高、重型設(shè)備多、材料種類駁雜，一旦施工組織工作效果不佳、所運(yùn)用的施工技術(shù)規(guī)范程度不足，便有可能引發(fā)安全事故。基于此，需圍繞建筑工程土建施工中的樁基礎(chǔ)施工技術(shù)展開分析。

1 建筑工程土建施工中樁基礎(chǔ)施工概述

1.1 樁基礎(chǔ)的構(gòu)成

建筑工程的樁基礎(chǔ)主要由4 個部分構(gòu)成，按照自上而下的順序，依次為柱結(jié)構(gòu)、承臺、樁桿、樁基持力層[1]。其中，柱即為地面之上，人們?nèi)庋劭梢姷摹爸С兄保湎路綖槁裨谕林械某信_，再向下的樁桿可以是單樁結(jié)構(gòu)，也可以由“樁群”組成。建筑工程竣工之后，建筑體承受的荷載經(jīng)由支承柱向下傳遞，最終通過樁桿傳遞至深部土層或側(cè)向的土體?？傮w而言，樁基礎(chǔ)可以在不同程度上（根據(jù)樁基礎(chǔ)的類型、施工工藝等而定）將建筑物的荷載（可以是一部分，也可以是全部）傳給地基土或巖層，且樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)本身具有一定的抗彎能力及剛度，是建筑工程中絕不能缺少的重要構(gòu)件。

1.2 樁基礎(chǔ)的分類

基于不同的標(biāo)準(zhǔn)對樁基礎(chǔ)的分類結(jié)果如下：①基于是否為復(fù)合樁基進(jìn)行分類。如果將樁身全部埋置在土層之中且承臺底面與土體直接接觸，則屬于復(fù)合樁基，在一般性質(zhì)的工業(yè)及民用建筑中較為常見。如果樁身并沒有全部埋置在地面之下，有部分露出底面且承臺底面也置于地面之上，則屬于非復(fù)合樁基，在海洋、港灣等水工建筑工程結(jié)構(gòu)中較為常見。②按照承臺下方樁桿的數(shù)量進(jìn)行分類。如果承臺下方只有一根樁桿用于承受上部結(jié)構(gòu)荷載，則屬于單樁基礎(chǔ)。如果承臺下方存在兩根及以上樁桿，則屬于群樁基礎(chǔ)。③如果按照承載性狀劃分，設(shè)置在軟弱土層之中，使來源于上部結(jié)構(gòu)的荷載由樁尖阻力和樁身側(cè)面與地基土之間產(chǎn)生的摩擦阻力共同承擔(dān)的樁基礎(chǔ)被稱為“摩擦型樁基礎(chǔ)”；穿過軟弱土層后抵達(dá)堅(jiān)硬土層或巖層的樁，其上部結(jié)構(gòu)傳遞而來的荷載基本由巖層阻力承受的樁基礎(chǔ)被稱為“端承樁”。④如果按照施工工藝劃分，則借助專用機(jī)械設(shè)備，將預(yù)先制作好、已經(jīng)具有一定形狀、剛度、構(gòu)造的樁打入（或是通過特定的方式壓入、振動進(jìn)入）預(yù)先鉆好的孔洞的樁基礎(chǔ)被稱為“預(yù)制樁”。在目標(biāo)位置完成鉆孔后，將預(yù)先焊接好的鋼筋骨架放置于其中并固定牢靠，之后將混凝土澆筑其中而形成的樁被稱為“灌注樁”[2]。

1.3 樁基礎(chǔ)的適用范圍

并非所有建筑工程都需要設(shè)置樁基礎(chǔ)，適合設(shè)置樁基礎(chǔ)的建筑工程必須具有以下特點(diǎn)：①建筑體的整體結(jié)構(gòu)荷載較大。②建筑工程所在地的地基較為軟弱、地下土層穩(wěn)定性欠缺，如果不設(shè)置樁基礎(chǔ)，很難保證建筑體的穩(wěn)定性。③結(jié)構(gòu)整體雖然能夠承受縱向荷載，但結(jié)構(gòu)體所處環(huán)境復(fù)雜，導(dǎo)致還會承受較大的水平荷載、力矩荷載、上拔荷載。④建筑體周圍已經(jīng)建設(shè)有其他的建筑物，或是容易受到地面填載影響。當(dāng)建筑工程施工現(xiàn)場情況滿足上述情形之一時，便需設(shè)置樁基礎(chǔ)[3]。

1.4 樁基礎(chǔ)的作用

總體來看，在建筑工程中設(shè)置樁基礎(chǔ)，具有以下4 個方面的積極作用：①能夠使荷載傳遞有效性得到提升。②能夠滿足結(jié)構(gòu)對地基變形產(chǎn)生的要求。③能夠在一定程度上提高建筑結(jié)構(gòu)抵抗水平力、上拔力、傾覆力作用的能力。④能夠在一定程度上改善地基基礎(chǔ)的動力特性。

2 建筑工程土建施工中樁基礎(chǔ)施工常見問題

2.1 樁基缺陷問題

現(xiàn)階段的建筑工程樁基礎(chǔ)施工中，樁基缺陷是比較常見的問題。缺陷多出現(xiàn)在樁基頂部位置且以灌注樁居多。造成這一問題的原因如下：在混凝土澆筑作業(yè)期間，施工人員在一定程度上忽視了“沉淀”現(xiàn)象，造成混凝土的實(shí)際厚度并未達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在澆筑作業(yè)完成后，需要將護(hù)筒拆除時，拆除護(hù)筒的力度過大或過小，可能在最后時刻引起混凝土土體均勻性不足的問題，最終導(dǎo)致樁基缺陷。

2.2 樁體承載力不足問題

樁基礎(chǔ)的主要作用便是承載來自建筑上部結(jié)構(gòu)的荷載，如果樁基礎(chǔ)的承載力不達(dá)標(biāo)，意味著這一建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在不同程度上失去了其根本作用。造成這一問題的原因如下：樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)扎根于地下的深度不足，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)體穩(wěn)定度不足。此外，如果采用灌注樁施工工藝，灌注的混凝土量如果超出限定范圍，則有可能導(dǎo)致樁基礎(chǔ)傾斜或斷裂，進(jìn)而導(dǎo)致樁體承載力不足。

2.3 樁位不準(zhǔn)問題

樁基礎(chǔ)偏離預(yù)定位置的根本原因是，部分施工人員沒有嚴(yán)格遵守施工標(biāo)準(zhǔn)和施工技術(shù)規(guī)范，在某些施工細(xì)節(jié)方面并未精益求精。樁位偏差對后續(xù)施工造成的影響充滿不確定性，隨時有可能導(dǎo)致發(fā)生安全事故，因此必須予以重視[4]。

2.4 斷樁問題

用于制作樁基礎(chǔ)的原材料質(zhì)量存在問題、運(yùn)輸材料期間出現(xiàn)多次碰撞等不規(guī)范行為，均可能導(dǎo)致樁基礎(chǔ)在外力作用下出現(xiàn)變形甚至斷裂情況。此外，樁基礎(chǔ)施工進(jìn)展至一定階段時，需進(jìn)行錘擊處理，如果錘擊力度及頻率設(shè)置缺乏合理性，有可能導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)被破壞，從而引起斷樁問題。

3 樁基礎(chǔ)施工技術(shù)

3.1 預(yù)制樁施工技術(shù)

3.1.1 預(yù)制樁的特點(diǎn)

預(yù)制樁以鋼筋混凝土為主，是指在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)廠家或施工現(xiàn)場預(yù)先制作，之后將預(yù)制樁運(yùn)抵目標(biāo)位置（設(shè)計(jì)位置），之后使用沉樁設(shè)備將預(yù)制樁打入土層之中。預(yù)制樁的優(yōu)點(diǎn)如下：本身堅(jiān)固程度極高，具有良好的耐久性，幾乎不受地下水或地下潮濕環(huán)境的影響，可以承受來自上部結(jié)構(gòu)的較大荷載。此外，大部分施工過程均借助機(jī)械設(shè)備完成，施工進(jìn)度較快且在絕大多數(shù)土層中均可得到運(yùn)用。

3.1.2 預(yù)制樁的制作、起吊、運(yùn)輸、堆放施工

（1）預(yù)制樁的制作。圖1 為建筑工程土建施工中應(yīng)用范圍廣泛度最大的預(yù)制樁形式。這是一種典型的方形樁，邊長為350mm，可根據(jù)工程實(shí)際需要，將方形樁長度范圍在250～550mm 靈活調(diào)整。管樁的參數(shù)為φ400～600mm，使用的混凝土強(qiáng)度等級最低為C30，最小密度應(yīng)達(dá)到0.8%以上。此外，在樁頂一定范圍內(nèi)應(yīng)該設(shè)置箍筋，起到“加密”的作用。在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)設(shè)置多層鋼筋網(wǎng)片，確保使用設(shè)備打入預(yù)制樁時，鋼制材料覆蓋下的混凝土體不受損害。

（2）預(yù)制樁的起吊。預(yù)制樁的混凝土強(qiáng)度等級達(dá)到預(yù)設(shè)強(qiáng)度75%及以上時，方可開展起吊作業(yè)。此外，樁身吊起位置選擇應(yīng)該符合設(shè)計(jì)要求。①如果預(yù)制樁樁身總長度介于5～10m，則需單點(diǎn)起吊，即將樁身總長度×固定系數(shù)0.31，得出的數(shù)值便是從樁身尾端開始到起吊點(diǎn)之間的距離，樁頭可直接接觸地面（目標(biāo)樁打入位置）。②如果預(yù)制樁樁身長度介于11～16m，則同樣采用單點(diǎn)起吊法，起吊點(diǎn)鄰近樁尾，通過樁身長度×固定系數(shù)0.29 后得出，樁頭處的處理方法同上。③如果樁身長度介于11～25m，則為了確保樁身整體的安全性及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，應(yīng)采用雙點(diǎn)起吊法，即在鄰近樁頭、鄰近樁尾的位置分別選擇兩個起吊點(diǎn)，這兩個距樁頭、樁尾的起吊點(diǎn)的距離完全相同，均通過樁身總長度×固定系數(shù)0.207 后得出，兩點(diǎn)之間的樁身長度為樁身總長度×固定系數(shù)0.586 后得出。將預(yù)制樁吊起（平吊）之后，需借助其他設(shè)備，將樁頭位置調(diào)整向下，對準(zhǔn)目標(biāo)區(qū)域。④如果樁身總長度達(dá)到或超過25m，則應(yīng)采取三點(diǎn)起吊法。具體而言，首先在鄰近樁頭與樁尾的兩端，按照樁身總長度×固定系數(shù)0.153，確定兩個邊緣起吊點(diǎn)位置；之后將兩邊緣起吊點(diǎn)之間的中心位置作為第三個起吊點(diǎn)。如此一來，從樁頭處開始計(jì)，第一個起吊點(diǎn)與第二個起吊點(diǎn)、第二個起吊點(diǎn)與第三個起吊點(diǎn)之間的距離均為樁身總長度×固定系數(shù)0.347。起吊方式如下。將第一、第二起吊點(diǎn)作為一個整體起吊，將第三起吊點(diǎn)單獨(dú)起吊。吊起（平吊）預(yù)制樁之后，控制樁頭位置，為后續(xù)打入樁作業(yè)做好準(zhǔn)備。

（3）預(yù)制樁的運(yùn)輸和堆放。首先，預(yù)制樁混凝土強(qiáng)度等級必須達(dá)到預(yù)期計(jì)劃的100%及以上后方可運(yùn)輸。其次，應(yīng)采用“隨打隨運(yùn)”的工作思路，盡量減少二次搬運(yùn)。最后，堆放預(yù)制樁時，堆放的總層數(shù)不能超過4 層，中間墊放木質(zhì)材料，間距與吊點(diǎn)位置應(yīng)該完全相同且上下層保持一致。

3.1.3 預(yù)制樁沉樁施工技術(shù)

沉樁打入施工技術(shù)包括錘擊沉樁、靜力壓樁、振動沉樁、水沖沉樁等。以最常見的打樁施工為例，施工前應(yīng)做好的準(zhǔn)備工作包括“三通一平”、材料機(jī)具齊備、打樁試驗(yàn)、確認(rèn)打樁順序等。一般而言，施工人員需要重點(diǎn)梳理樁基礎(chǔ)的密集程度，之后根據(jù)實(shí)際情況，選擇逐段打設(shè)、從中間開始向四周打設(shè)、從中間開始向兩側(cè)打設(shè)3 種具體形式。相關(guān)要求如下：如果樁中心距并沒有超過樁直徑或邊長4 倍以上時，應(yīng)采用中間向兩側(cè)或中間向四周的方式。如果樁的中心距離超過樁邊長或直徑4 倍時，所有打設(shè)方法均適用。

3.2 灌注樁施工技術(shù)

3.2.1 干作業(yè)螺旋鉆孔灌注樁施工技術(shù)

灌注樁技術(shù)不止一種，不同的灌注樁施工技術(shù)適用于不同的情況。例如，干作業(yè)螺旋鉆孔灌注樁技術(shù)適合在地下水位較低，且土質(zhì)以填土層、黏性土層、粉土層為主的土層環(huán)境中運(yùn)用。具體的施工工藝如下：①首先需要測量樁位并確定灌注樁成功的順序。②將樁機(jī)設(shè)備移動至施工區(qū)域附近。③鉆孔（成孔），同時制作鋼筋籠。④完成清孔作業(yè)之后，將鋼筋籠放置于鉆孔之中并做好安裝工作。⑤澆筑混凝土，強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后制作樁承臺。使用此種施工工藝時，所需的鉆頭包括錐式鉆頭、平底鉆頭、耙式鉆頭等，成孔的方法包括長螺旋法、短螺旋法，無論哪一種形式，控制鉆頭沿著正方向轉(zhuǎn)動時便可鉆進(jìn)，沿著反方向轉(zhuǎn)動時可以將土渣提出土層，重復(fù)上述過程直到鉆孔深度達(dá)到要求。

3.2.2 泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁施工技術(shù)

泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁施工期間，泥漿除了制作護(hù)壁之外，還具有將鉆孔中的渣滓運(yùn)抵孔外、為設(shè)備提供冷卻、潤滑等功能。具體的施工流程與干作業(yè)螺旋鉆孔灌注樁施工基本一致，但在完成樁位測量及施工順序確定工作之后，應(yīng)增加埋設(shè)護(hù)筒環(huán)節(jié)，后續(xù)施工完全相同。鉆孔方法包括正向潛轉(zhuǎn)鉆孔與反向潛轉(zhuǎn)鉆孔兩種形式。以正向潛轉(zhuǎn)鉆孔為例，首先，施工人員使用空心鉆桿，向桿內(nèi)通入泥漿或高壓水，使其從鉆桿底部噴出。這一過程可以將鉆下的土渣沿著孔壁向上流動，之后將土渣從孔中排除，使其流入泥漿池。

3.2.3 套管成孔灌注樁施工技術(shù)

套管成孔灌注樁施工技術(shù)中的成孔的方法包括錘擊沉管和振動沉管兩種方法，適用于一般黏性土、淤泥質(zhì)土、砂土、人工填土地基等[5]。采用這種方法時，必須注意“復(fù)打”作業(yè)。這樣做的目的是，使樁的質(zhì)量提升、使樁徑擴(kuò)大，進(jìn)而提高樁的承載力。相關(guān)要求如下：首先，必須確保兩次沉管的軸線保持一致。其次，務(wù)必確保第一次灌注的混凝土在初凝之前完成全部復(fù)打作業(yè)。完成上述作業(yè)之后，施工人員需對鉆孔質(zhì)量進(jìn)行檢查?？刹捎靡韵路椒ǎ孩偈褂玫蹴裙ぞ撸綔y孔深的同時，還可以對孔內(nèi)是否有殘余泥漿或者是否出現(xiàn)滲水情況進(jìn)行檢查。②可以使用測錘或浮標(biāo)，檢查混凝土的下降情況。

4 結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)代建筑工程中，樁基礎(chǔ)施工技術(shù)發(fā)揮著重要的作用。如果樁基礎(chǔ)施工技術(shù)應(yīng)用不夠規(guī)范，導(dǎo)致樁基礎(chǔ)質(zhì)量較差，則會嚴(yán)重影響后續(xù)施工進(jìn)展情況以及建筑工程總體質(zhì)量。例如，樁基礎(chǔ)施工中常見的樁基缺陷、樁體承載力不足及傾斜過度、斷樁等問題都有可能造成嚴(yán)重后果?；诖?，只有充分考慮施工現(xiàn)場環(huán)境，選擇合適的樁基礎(chǔ)施工技術(shù)，嚴(yán)格遵守施工規(guī)范，才能從根本上降低各類問題發(fā)生率，最終達(dá)到保證樁基礎(chǔ)施工安全和施工質(zhì)量的目的。