高層建筑地基基礎和樁基礎土建施工技術研究

李冀東

（中國建筑材料工業地質勘查中心陜西總隊，陜西 西安 710003)

當前，土地資源緊張問題越發突出，大量高層建筑拔地而起。為保證高層建筑的穩定性和安全性，提高基礎工程施工質量十分必要。對于高層建筑工程來說，地基基礎和樁基礎土建施工技術的有效應用，將成為影響工程整體質量的關鍵性因素。為此，相關工作人員需要深入研究高層建筑地基基礎和樁基礎土建施工技術，為推動技術合理應用做好充足準備。

1 地基基礎與樁基礎概述

高層建筑物埋于地下的部分，可以被稱為基礎，而地基則是用于承受基礎荷載的土層，通常來說基礎以下的第一層和第二層土層分別為持力層與下臥層。在建筑工程當中，地基基礎設計與施工至關重要，將成為影響建筑安全和穩定的關鍵性因素。從實際應用角度來看，高層建筑地基基礎有人工地基和天然地基之分，前者深度普遍大于后者。

高層建筑的樁基礎是一種人工基礎形式。這種特殊的地基基礎的埋深較大，主要由承臺與基樁組合而成，可穿越軟弱的高壓縮土層，具有較高承載力和廣泛適用性，可以實現建筑物下的土層維穩和提高建筑物安全性、穩定性。樁基礎類型眾多，可從承載形狀、成樁方法和樁徑大小等角度分類。對于高層建筑而言，基礎土層的承載力和強度不符合實際要求時，可以通過建設樁基礎實現地基的穩固。

2 高層建筑基礎工程施工特點與難點

2.1 施工特點

高層建筑地基基礎和樁基礎施工具有復雜性、多發性和潛在性的特點。從實踐角度來看，不同地區的地質條件存在明顯差異，這使得高層建筑基礎工程的施工條件具有較高的復雜性。在施工環節相關工作人員不僅需要考慮施工技術、成本和規范等問題，還需要關注人文、地質、水域以及氣候條件等多種影響因素[1]。高層建筑地基基礎和樁基礎施工的多發性主要表現在質量安全事故多發方面由于基礎工程施工難度大，影響因素多，十分容易出現施工安全事故，不僅會造成經濟損失還可能引發人員傷亡。此外，高層建筑地基基礎與樁基礎土建施工，還有著許多潛在危險因素，它們是引發施工事故或導致建筑工程施工安全性下降的罪魁禍首。在施工過程中，如果無法有效應用地基基礎和樁基礎施工技術，就難以保障施工質量和安全。

2.2 施工難點

對于高層建筑來說，基礎工程的穩定性、安全性和高效性將直接影響工程進度與工程質量，高層建筑地基基礎和樁基礎土建施工技術應用效果越好，越有利于保障建筑可用性。但是，從實踐角度來看，高層建筑地基基礎和樁基礎施工的專業性要求高，復雜性強，且施工難度相對較大，技術難點主要表現在以下幾個方面：

首先，地質條件影響大。高層建筑地基基礎和樁基礎施工需要在自然地基的基礎上進行操作，施工區域的地質條件和自然人文條件都會對建筑基礎施工產生影響，而且這種影響大多是不可避免的。受地質條件影響，高層建筑地基基礎和樁基礎的施工難度將會大增。

其次，地下水影響大。在高層建筑基礎施工工程中，穿越水分充足的土層或直接穿越地下水層都十分常見，此類型特殊環境也會對高層建筑地基基礎和樁基礎施工質量造成極大影響。如果，高層建筑施工環節需要深入到含水量較高的地下土層，則必須強調基礎工程施工的穩定性和防水性，否則會使建筑物失穩甚至倒塌。

最后，樁體影響大。在高層建筑地基基礎和樁基礎施工過程中，樁體本身的質量和性能也將成為影響施工質量的重要因素，而控制樁身質量則成為此類型施工的難點之一。在實踐中，樁的類型、參數、尺寸選用不合理或質量性能不達標，都會導致高層建筑物整體施工質量下降[2]。

3 高層建筑地基基礎施工的技術類型與質量控制

3.1 地基基礎施工技術

高層建筑地基基礎施工的主要目的，是提高基礎土層的穩定性，為建筑物打造堅實、穩固且安全的地基，所以，在施工環節不僅需要調整土質，提升強度，更需要全面增強地基性能。在實踐工作當中，較為常用的高層建筑地基基礎土建施工技術如下。

3.1.1 換填施工

部分高層建筑所在區域的自然地基存在水分過多、土層松散、地質軟且穩定性差等問題，無法滿足高層建筑的基礎工程施工需要，更難以承載地上建筑帶來的壓力。為此，高層建筑地基基礎施工人員可以通過換填施工的方式，改變土壤的結構、質地、性能以及強度，增強地基的穩定性和承載力。施工時，相關工作人員需根據實際需要，移除性能不佳的土料，換填自然土料或人工復合土料，從根本上改變地基基礎的土層性能和結構，讓地基穩固性得到提升。

3.1.2 碾壓夯實

面對土層軟弱、地基結構密度小的施工區時，高層建筑地基基礎施工人員可以通過碾壓夯實技術，增強地基基礎穩定性。在這一過程中，相關工作人員應該先完成地基排水，并確定基層土質，然后利用強夯機械夯實土層結構，在這一過程中還應該嚴格控制沉降量，從而保證地基基礎的強度與承載力能夠符合施工要求。此時，施工人員可以通過施工模擬，確定最佳夯實次數和頻率，為切實提升土層凝固程度，增加土層密度做好充足準備[3]。

3.1.3 土壤固結

在高層建筑地基基礎施工環節，若土層含水量過高，則容易出現結構松散、穩定性不強和承載力不佳的問題。若刨除含水量過高的問題，土層本身的結構與性能符合實際應用標準，則高層建筑地基基礎施工人員可以選擇采取排水固結的方式，增強地基可靠性。此時，只需有效排水，就可以讓土壤自動固結，從而使其強度、承載力和硬度等性能都得到提升。

3.1.4 化學處理

上述高層建筑地基基礎施工技術，都是通過物理手段增強地基基礎強度和硬度，除此之外相關工作人員還可以采用化學方法處理土層，達到加固目的。比如，在土層中加入水泥漿、堿液、丙烯酸銨等化學物質，基于加入物與土壤的化學反應達到黏結加固效果。這種方法在改良包含膨脹土的地基基礎時十分常用。

3.2 施工技術應用管理

在開展高層建筑地基基礎施工時，稍有不慎就會出現地基塌方、進水、沉降等問題，更容易出現安全事故。為了避免這些施工問題，相關工作人員必須強調施工技術應用管理，從技術落實的角度出發，為切實增強地基基礎穩定性、施工安全性和高層建筑穩固性做好準備。在此環節，相關工作人員應該重視塌方管理，強調地基保護和現場施工管理，比如，重視施工前的勘查與測量工作，盡可能避免設計與施工誤差；加強地基防排水施工，避免地下水、雨水或地表水進入地基基礎，干擾正常施工；嚴格把控施工方案、施工材料以及設備質量，強化施工規范性管理，強調各工序銜接和施工驗收監理。

4 高層建筑樁基礎施工的技術類型與質量控制

4.1 樁基礎施工技術

4.1.1 鉆孔灌注樁

鉆孔灌注樁技術的應用范圍較廣，被廣泛應用在樁基礎工程當中。在實際應用環節，需要先以人工或機械施工完成鉆孔，然后內置鋼筋孔并灌注混凝土成樁，此類型樁基礎有著較高的穩定性、硬度和強度。對于高層建筑工程來說，若地基工程土質復雜或碎石、砂土過多，則可優先選用鉆孔灌注樁技術加固地基。需要注意的是，開展鉆孔灌注樁施工時必須強調泥漿護壁和泥漿處理，以免造成塌方或環境污染。

4.1.2 預制樁

預制樁技術也被稱為預壘水泥土樁技術，主要應用在淤泥、黏性土、人工填土、淤泥質土和粉土地基處理當中。應用該技術時，相關工作人員既可以在工廠定制混凝土預制樁，也可以基于鋼模板現場預制[4]。在實踐工作當中，以預制樁工藝開展高層建筑樁基礎施工，需要經過依次實現打樁機就位、預制樁起吊、預制樁垂直入土（誤差小于0.5%）、打樁、接樁、送樁、驗收和打樁機移動。通常來說，預制混凝土樁的邊長大約為150mm～300mm，接樁時大多采用焊接方式施工。

4.1.3 靜力壓樁

這種技術的原理，是基于樁架自身的重力以及其配重所形成的反力，將樁身壓入土層，從而達到改良土層結構，優化基礎性能的目的。在靜力壓樁施工過程中，施工區域的自然土層結構將會被破壞，所以，為了避免塌方施工，必須一鼓作氣盡量一次完成。從實際應用角度來看，靜力壓樁技術的施工成本低，污染小且不會對周邊環境造成過多干擾，所以深受施工方青睞。

4.2 施工技術應用管理

雖然高層建筑樁基礎施工的技術類型眾多，且技術原理各不相同，但樁基礎施工技術應用質量的影響因素大多集中在施工材料、施工人員和現場管理三方面。因此，為有效提升高層建筑樁基礎施工技術應用有效性，相關工作人員也應該從這幾方面著手，強調施工技術應用管理：①重視施工準備管理，強調施工設備、材料性能檢驗和施工方案審查；②關注樁基礎連接部位施工質量，保證其堅固性和穩定性，確保樁基礎結構具有整體性；③加強施工現場管理，保證施工操作規范性與施工安全性，確保施工工序安排科學且銜接合理。

5 結語

綜上所述，高層建筑地基基礎和樁基礎施工的復雜性高且難度大，必須基于專業技術開展針對性施工。在實踐工作中，高層建筑基礎工程施工人員必須明確地基基礎與樁基礎的關系，掌握相關施工技術要點，并確保地基基礎與樁基礎施工土建施工技術可以得到有效落實，進而為提高高層建筑基礎工程施工質量和建筑整體穩定性、安全性提供保障。