高層建筑工程施工中樁基礎施工技術分析

申婷

（廣東家和置地投資有限公司，廣東 珠海519115）

樁基礎施工是高層建筑建設中至關重要的環節。樁基礎施工技術是一項基礎施工技術，通常是以樁頂、承樁的承臺組合構建的工程，具有較強的豎向承載力，可以在增加高層建筑物抵抗外界自然災害能力的同時，將高層建筑物豎向荷載轉移至周邊地面，避免高層建筑物出現坍塌、傾斜，保證高層建筑物穩定性。根據地質環境的差異，高層建筑所適用的樁基礎也具有一定差異。基于此，對高層建筑工程施工中樁基礎施工技術的選擇進行適當分析，具有非常重要的意義。

1 目前高層建筑工程主要用樁基礎的類別

1.1 預制樁。預制樁主要指預先采用邊長為150mm～300mm預制混凝土樁或鋼管樁，在打樁機就位后，掛設吊裝鋼絲繩，起吊裝并對樁尖孔穩樁進行雙向校正隨后利用冷錘擊打兩次或三次，在復查樁垂直度后正式入樁并記錄貫入度。預制樁主要適用于淤泥質土、黏性土、人工填土地質條件下高層建筑施工[1]。

1.2 灌注樁。灌注樁包括鉆孔灌注樁、沉管灌注樁兩種類型。前者主要是利用機械回轉鉆進成孔并向孔內灌注樁混凝土，或者利用長螺旋鉆孔機一次鉆孔至設計樁端深度并在提鉆的同時向孔內注入水泥漿。注漿提鉆后向孔內安放鋼筋籠、碎石并經多次補漿面獲得無砂混凝土樁體；后者主要是通過振動力，將暫時堵住下端開口樁管沉入地基預定深度并向樁內吊放鋼筋籠，隨后灌注混凝土并利用動力將樁管拔出促使混凝土、鋼筋留在地下。

2 目前高層建筑工程主要用樁基礎利弊分析

2.1 預制樁利弊。預制樁具有生產成本低、節約鋼材、配筋率小、直徑小、比表面積大、環保、單方混凝土承載力大、技術難度低、施工便捷等優良特點。但預制樁施工中擠土效應的存在，極易引發樁基礎出現斷裂、縮頸等事故，不適用于飽和粘性土。

2.2 灌注樁利弊。鉆孔灌注樁具有適應性廣、單樁承載力高、樁徑選擇范圍大、樁長選擇范圍大、鋼材損耗量小、成本低、施工噪音小等優良特點，適用于建筑密集市區各種地層施工。但施工工藝較復雜，質量控制影響因素多、排污量較大，不適宜大粒徑巖石、卵礫石施工[2]。沉管灌注樁較之預制樁，成本更低、噪音污染更小。較之鉆孔灌注樁，施工更加便捷、效率更高，且無排污問題。但由于樁徑較小，單樁承載力較低，僅適用于軟土地基。

3 不同地質環境下樁基礎形式的選擇

3.1 巖溶發育地段樁基礎選擇。在巖溶發育地段基巖埋藏較淺時，高層建筑可做成大直徑端承樁，此時，為保證施工成本經濟性，可以采用單樁支承、單排樁支承的墻基礎。在巖溶發育地段端承樁直徑、承載力受限時，可以選擇多排樁支撐的墻基、多樁支撐的柱基。

以A 工程為例，A 工程為地上32 層+地下2 層的框支剪力墻帶轉換層結構，檐口標高、梁最大跨度分別為95.9m、8.6m，最大柱荷載標準值、總荷載重量分別為18500kN、515000kN，巖面起伏高度差在8.9m 以上，灰巖溶洞發現率為58%，粘土夾雜碎石層薄膜不均，在1.5～18m 之間。考慮到該高層建筑重量較大，對地基土的附加應力具有較大范圍影響，因此，可以選擇鉆孔灌注樁基礎形式，依據樁基礎端部在基巖的大直徑樁基礎設計[3]。隨后在泥巖、礫巖、灰巖等區域各設置兩根試樁，單樁承載力特征值在3950～5032kN，單樁豎向抗壓靜載試驗最大加載值在7020～12543kN。同時考慮到巖溶發育地段具有土層裂隙大、溶洞、溶溝等特點，為避免鉆孔灌注樁施工階段出現漏漿問題，可以采用連續澆灌混凝土直至成樁的辦法。此時，在灰巖區混凝土流失量達到800m3時，以往單根樁基理論混凝土用量為25.6m3，實際用量為310.6m3，超灌285.0m3，連續澆灌混凝土直至成樁時，單根樁基理論混凝土用量5.86m3，實際澆筑混凝土量215.21m3，超灌混凝土達209.35m3。按灰巖區實際澆灌樁基56根、單方混凝土成本（含生產管理費用）720 元，則可節約（310.6-215.21）*56*720=384.61 萬元。

3.2 上層滯水地區樁基礎選。對于建筑物周邊地形較為平坦，但因地質條件所限無法保證打樁場地密實度的項目，可以選擇預制樁施工方案。以C 工程為例，C 工程為地上28 層+地下2 層的現澆鋼筋混凝土框支剪力墻結構，因建筑高低層間無沉降縫，差異沉降較大，且該工程物理力學性質檢測現實打樁場地高度為-13.5m，±0.00 為39.6m，自上而下分別為雜填土（已挖除）、粉質粘土（已挖除）、中輕粉質粘土（硬塑飽和）、重粉質粘土、輕重亞砂土、細粉砂層、細中砂土層。同時首層地下水標高為25.5m，上層35.33m 位置存在嚴重的滯水問題，因此，可以選擇多角形φ40cm、長度12.5m 的的預應力圓管空心樁樁基礎，將其下到-13.5m 深的坑下作業[4]。以細中砂土層作為樁尖持力層，單樁承載力為1100kN，貫入度為1.0cm/5次擊打，利用2.50t 柴油錘連續擊打兩次，高度為150cm，控制群樁上涌量在4.0cm 以內。總體積為1685.25m3（含孔徑）、鉆孔出土量為389.25m3。整個施工過程中，單樁人工費為665 元，綜合工日為60 天，材料費為771.5 元，預應力管樁為258.91 元，機械費為1230.5 元，合計42160.91 元。

3.3 深厚軟土地區樁基礎選擇。在覆蓋層土層達到100.0m以上時，可以采用不同類型的摩擦樁基礎。以B 工程為例，B 工程為地上63 層+地下3 層塔樓附樓組合建筑，主體結構及附樓單位荷載重量為832kN/m2，對差異沉降敏感度較高。B 工程地質條件為軟土地質，人工填土層為褐灰色含石英砂粉質粘土、粉土，層厚4.5～12.3m，部分地段中部存在微風化、強化粗粒花崗巖夾層，呈松散狀態，局部相變為中砂，層厚為0.68～3.65m，呈稍密狀態。根據該工程對荷載要求，塔樓可以選擇沖孔灌注樁基礎形式，將微風化粗粒花崗巖作為灌注樁持力層，附樓樁基礎為人工挖孔灌注樁，以強化粗粒花崗巖作為樁端持力層，同時開展。其中人工挖孔灌注樁為干作業模式，需控制樁端位置在±0.00 以下32m 左右，并作大降深人工降水至-32m 位置。為避免施工期間因大半徑范圍內地下巖土體失水而導致地下水降落漏斗增加土體有效應力及附加沉降風險，可以設置地下回灌井[5]。地下回灌井主要位于保護建筑物一側，根據回灌水按一定間隔布設，彌補地下水損失，保證施工效果。

從施工成本視角進行分析，相較于靜壓預應力混凝土管樁（C80）而言，沖孔灌注樁強度為C30，單根沖孔灌注樁豎向承載力為660.0t（靜壓預應力混凝土管樁為220.0t），單根沖孔灌注樁工程量為7.85 方（靜壓預應力混凝土管樁為10 方），按市場價沖孔灌注樁單方工程量7386.1 元（靜壓預應力混凝土管樁為2100 元），每噸造價為7386.1/660.0=11.19 元（管樁為9.54 元）。相較于靜壓預應力混凝土管樁而言，沖孔灌注樁施工成本較高，但強度較大，施工技術人員可以根據具體需要，恰當選擇，恰當分配工程量。

綜上所述，高層建筑具有豎直荷載集中、對傾斜較為敏感、極易產生巨大傾覆力矩等特點，對基礎承載力、差異沉降、穩定性均具有較高的要求。因此，施工技術人員可以根據高層建筑地質環境特點，綜合考慮豎向承載力、水平向承載力、整體性、剛度等因素，結合實際施工經驗，選擇恰當的樁基形式，以便所選樁基形式符合既定地質條件下建筑上部結構穩定性要求，為高層建筑施工質量提供保障。