高層房屋建筑中樁基礎施工技術存在的問題與措施

武燕斌

（山西西山金城建筑有限公司，山西太原 030024）

樁基由樁、樁承臺構成，樁基礎施工過程中，常用施工方法包括錘擊法、振動法、壓入法、射水法。施工法包括預制樁和灌注樁。在高層建筑樁基礎施工過程中，相關技術人員選用打樁方法時除了需要考慮施工地區的地質條件，還需要把樁的類型、長度、斷面等納入考慮項，在滿足施工設計要求后方能進行場地施工。在高層建筑樁基礎施工時，高層建筑自身的重量就極大，容易出現沉降，因此需要建設施工人員科學合理地采用樁基礎施工技術進行施工建設，消除沉降隱患。

1 樁基礎與樁基礎分類

基樁和承臺共同構成了樁基礎。早在新石器時代，原始居民為了防止野獸與外敵的侵犯，便有了樁基礎的初始形態。到了宋代，撞擊技術已經較為成熟。隨之在明清時代技術得到了極大完善。在這幾千年地發展過程中，原料、類型、施工方法都有了質的改變，在現代科學理論為基礎下，已經形成了完整的現代化基礎工程體系。樁基在建筑中的應用已經越來越廣泛，在唐山地震后，調查人員調查發現采用樁基的建筑物受損程度較低[1]。這充分體現了其在惡劣環境下形變程度小，穩定性強的特征。其結構具有以下特點：樁支承于堅硬的持力層，足以承擔高層建筑的豎向荷載。另外，樁基有很大的豎向單樁剛度或者群剛度，不會因自身重量產生過大的沉降，保證高層建筑的傾斜在可控范圍。同時，憑借大直徑樁或裙裝基礎的側向剛度，保證高層建筑的抗傾覆性。更值得一提的是樁身可以穿過液化土層支承于穩定的土層，這樣一來亦保證了高層建筑的穩定性[2]。

按照受力原則，可以將樁基礎劃分為兩類：摩擦樁是利用底層與基裝的摩擦力來承載構造物，這其中又包含了壓力樁、拉力樁[4]。端承樁是使基樁坐落于巖盤上來承載重物。另外，按照施工方式的不同，還可以將樁基礎分為預制樁和灌注樁。預制樁的優點表現在其強度高，材料少；但缺點也很多，預制樁施工難度高，施工時長較長。灌注樁的安裝首先要在施工現場進行鉆孔作業，隨后在深度足夠時，放入澆灌混凝土。雖然灌注樁材料耗費高，但優點是施工難度很低。這里值得一提的是灌注樁，灌注樁又稱澆樁，在施工階段直接在設計樁位的地基上成孔，在孔內放置鋼筋籠或不放鋼筋，后在孔內灌筑混凝土。相較于預制樁，灌注樁更節省鋼材，并且更適用于持力層起伏不平整的場景。灌注樁種類繁多，適用于不同的土層。在不同土層施工過程中，灌注樁樁長可以改變，同時僅需少量構造鋼筋，產生的振動以及噪聲較小。沖孔灌注樁、人工挖孔灌注樁、沉管灌注樁是當前較常見的幾類，第一類是利用泥漿保護穩定孔壁的機械鉆孔方法。人工挖孔灌注樁顧名思義，需要人力挖土，進而形成樁孔。在推進的過程中，將孔壁襯砌，清理孔底后澆入混凝土。在沉管灌注樁施工過程中，需要運用錘擊設備或振動沉樁設備，將鋼板靴或帶有活瓣式樁靴的鋼管沉入土中，造成樁孔，隨后放入鋼筋骨架，澆筑準備好的混凝土。拔出套管后，利用過程中的振動搗實混凝土。

2 樁基礎施工對于高層建筑的作用

樁基礎工程的施工任務主要包括建設樁基、搭建承重臺以及安裝樁頂等方面，因此，高層建筑樁基礎施工建設的質量往往與高層建筑的整體質量直接相關。與此同時，在當下的高層建筑施工過程中，樁基礎作為高層建筑的支撐架構，其作用是舉足輕重的。除了保證高層建筑的傾斜角度在可控范圍內，還保證了高層建筑的抗傾覆穩定性，確保高層建筑不會產生過大的沉降與傾斜。另外，樁基礎足夠承擔高層建筑這個龐然大物的全部豎向荷載，包括其偏心荷載[3]。在唐山地震后的建筑質檢也可以看出含樁基礎的高層建筑損壞較小，這無疑體現了樁基礎有助于增強建筑抗震性的功能特性。不僅如此，在高層建筑施工過程中運用樁基礎施工技術的重要原因在于建設承重能力更強、安全性能更優越的地基，從而消解對于地基問題的憂慮，并且能夠顯著提升高層建筑的質量。具體說來，當樁基礎施工順利完成之后，整個施工工程所承受的大部分重力都能夠分散到建筑的地基中，從而減少高層建筑的壓力，強化建筑物的穩定性和牢固性。而當樁體全部埋于地基土層中時，對地基也起到了穩固作用。還值得一提的是，樁基礎也降低了施工項目的成本，亦改善了施工條件，樁基礎的應用及分類如圖1 所示。

圖1 樁基礎的應用及分類

3 樁基礎施工技術的特征分析

①樁基礎本身便具備突出的承重能力，能夠承受高層建筑的重量。②樁基與土層的密切連接有助于保證高層建筑物整體的安全系數。③在樁基礎的施工過程中，施工人員往往會選用更為穩固且強硬的地質來安置樁體，比如密度較大的砂石[4]，如此一來則有助于強化樁基的承重能力。④在實際的施工過程中，我們不難發現，樁基礎往往成群存在，這是為了更有效地規避諸如地震等自然災害所帶來的各種不良影響。總之，上述特性均有助于高效解決樁基的承重問題，從而為高層建筑的穩定性和安全性創造強而有力的保障。

4 高層建筑樁基礎施工存在的問題

4.1 混凝土強度及澆筑問題

在高層建筑樁基礎施工過程中，混凝土強度不夠造成的施工事故數不勝數。在混凝土試配階段，相關操作人員未跟標準來進行混凝土試配，從而導致混凝土強度與標準要求相差甚遠，進而導致樁身也變得極其不牢固。另外，在相關施工人員進行原材料選取時，敷衍了事或偷工減料，導致投入使用的石子含泥量過高，同時選用的砂也很細[5]。因此原材料間黏結強度很低，進而降低了混凝土樁身的強度。另外，部分操作人員攪拌時間控制不當與加水量控制不當也導致混凝土得強度達不到標準需求。

在混凝土澆筑施工過程中，部分施工環境在水下，因此進行樁體澆筑后會出現沉積現象，澆筑量變得不可控，直接影響產出得成柱質量。另外，在樁體成型后的模具拆除過程中，部分施工人員專業知識欠缺，盲目且不均勻用力，拆除時長也不符合規定要求，直接導致樁柱被破壞。還值得一提的是，部分施工人員只要求施工速度，對于地質勘查工作做得非常不到位，從而導致了樁柱受地質構造影響嚴重。

4.2 樁體問題

4.2.1 斷樁

在施工現場，部分施工區域地質極其復雜，加上相關施工人員的沉樁方式欠佳，未對施工地質進行施工前勘測，樁斷裂的現象時有發生。同時，在樁運輸的過程中，相關操作人員在起吊、堆放過程中未能控制好吊點的位置，也導致了樁體斷裂[6]。沉樁時，諸多因素都影響下沉過程，很有可能導致在沉樁時便出現樁體彎曲甚至斷裂。另外，在進行錘擊作業時，因實現并沒有科學設計樁錘，導致在錘擊過程中的次數遠超預期，在某次力度過大的錘擊后，樁體便斷裂，如圖2 所示。

圖2 斷樁

4.2.2 樁基礎偏差大

相關圖紙設計人員對于圖紙的設計不夠科學，在放線過程中誤差便出現了，與此同時，部分施工人員存在偷工減料的現象，進而導致樁基礎發生偏差。

4.2.3 樁體受力不均

因相關技術人員沒有精確計算樁體總承載力與平均承載力，常會出現樁體塌陷等現象。同時，因樁體實際承重與預期承重存在數據差異，進而影響了整體工程質量，為日后高層建筑投入使用埋下了巨大的安全隱患。

4.2.4 樁接頭斷裂

在施工過程中，對于較長的樁體部分施工人員沒有科學進行分段預制，分段沉入的方法，當傾斜過大時，很可能導致樁體從中斷裂。

4.3 持力層問題

樁基礎是高層建筑的根本所在，它關乎到高層建筑的整體施工質量。同時，持力層的選擇關乎到樁體的進入過程，與樁體的穩定性直接掛鉤。在實際施工過程中，樁體根本達不到持力層的現象仍然存在，這讓樁體穩定性得不到保證，進而影響到整體施工工程。

5 高層建筑樁基礎施工技術優化策略

5.1 現場勘察準備

在高層建筑樁基礎施工前，對于施工現場的地質勘察工作是必不可缺的，通過科學勘測地質情況，記錄相關勘測數據，了解施工環境來進行工程預測工作。以此為基礎組織相關技術人員進行可行性探究。在勘測過程中，除了對地形水文的勘測外，還要做好對交通、當地電纜分布、周邊建筑及居民等情況的記錄。上述準備工作的完成有助于避開施工危險點，從而消除各種施工隱患。在有了數據作支撐后，準備購置各種施工設備，在施工前期，施工企業需要安排專業購置人員進行設備購置，確保設備性能與設備質量能達到施工標準。在設備購置完成后，組織施工人員清理施工現場，進行設備引進工作。在這項工作中，施工人員一定要讓施工場地更為平整，便于設備更高效地進行施工作業。

5.2 優化高層建筑樁基礎各項指標

為保證高層建筑的整體施工質量，樁基礎的各項指標必須得到保障。施工過程中，確保樁基礎的壓力承載性能。相關技術人員進行樁基礎壓力承載性設計時，不僅僅需要考慮在施工完成后，樁基礎對整個高層建筑的承載情況，還需要將高層建筑投入使用后，室內將要置辦的物品的總質量累加起來，綜合各方面因素來進行承重設計。同時，對于樁體的平衡性與穩定性也需要得到技術保障。還值得一提的便是樁基礎的鋼性指標，相關設計人員需要考慮地基、建筑結構、建筑高度等多方面因素，通過科學計算，保證建筑的穩定性。

5.3 樁基礎質量處理

在樁基礎質量處理完善過程中，如何優化樁基礎處理方案，怎樣科學高效解決斷樁、樁形變、樁裂縫等問題，是相關技術人員的工作核心所在。從以往事故案例來看，樁基礎結構坍塌的問題經常出現。對于這個現象，溯其本源便是在施工過程中沒有嚴格控制框架中的各個節點，導致節點間脫落，進而引發坍塌事故。因此在優化方案中，可以采用分節連接的方式。如果在中途出現質量問題，需要及時進行樁基礎修補或更換工作，以免引發更嚴重事故。

5.4 施工工藝把控

在施工過程中，對于施工工藝也需要嚴格把控。在施工過程中，施工監理人員需要督促施工人員嚴格按操作準則來進行相關施工作業。舉個例子：在進行鉆孔時，監理人員需要切實督促施工人員根據施工圖紙進行施工作業，反復審核相關結構后確認樁位以及標高，通過精細的工藝保證鉆孔符合施工圖紙要求[3]。隨后，反復檢查孔徑、孔深等，確保施工過程萬無一失。在這些工作都做完后，監理人員才能允許施工人員進行后續工作。

5.5 遵循建設原則，規范施工次序

高層建筑樁基礎施工需要遵循壓力承載性、平衡性以及剛性等原則[7]。除此之外，規范施工次序也是保障高層建筑樁基礎施工順利開展和有序推進的重要環節之一。具體說來，在進行施工次序安排的同時還應當關注在各個環節中采取有針對性的具體舉措，致力于將工程建設過程中有可能遇見的困難簡化和消除。首先，在進行施工規劃時，承包單位需要充分考慮多方面的影響因素，多維度地考慮施工現場的實際情況，以期制定出具體且全面化的施工方案。其次，一般而言，高層建筑的樁基礎施工往往以對外圍樁孔的打孔工作為出發點[8]，并且在樁孔孔壁澆筑混凝土的工作中預留一部分樁孔用于排水，以此優化樁基礎的樁孔質量。

5.5.1 嚴格控制鉆孔過程

鉆孔施工工程是高層建筑樁基礎施工的基礎步驟，這要求承包單位需要首先對樁位、標高等基本信息進行反復且細致的審核，從而保障其準確程度。在確認無紕漏之后，施工人員還需要對孔深、孔徑以及孔斜度等方面的情況進行細致入微的檢查和調適，以期最大限度地消除誤差以及后期的安全隱患，確保不可避免的誤差在合理的范圍內。除此之外，在進行高層建筑的樁基礎施工過程中，施工人員還需要在視察施工現場狀況的前提下撰寫一份勘察報告，并據此調整施工方案中不合理的流程和步驟，以規避地質和環境對施工質量的不良影響。一旦地質狀況發生顯著變化，施工人員務必及時根據現場情況對樁基及其基坑的深度進行相應的調適[9]，確保高層建筑工程能夠具備最為良好的承載力，滿足施工的基本要求和發展需求，同時最大限度規避樁基位置偏移等不良現象。

5.5.2 細致檢查鋼筋籠

除了對鉆孔過程施以嚴格控制以外，施工人員還需要重視對鋼筋籠的檢查工作。一方面，這與鋼筋籠的制作質量控制直接相關，并且下籠、焊接等工作在檢查核驗的基礎上再進行施工也是確保工程安全性的重要前提。一般而言，鋼筋籠采取分段制作的方式，在制作過程中，鋼筋籠的長度以其定長為基準，但不能短于6m。在連接鋼筋的過程中，施工人員需要確保鋼筋的軸心呈現一致性，并且在焊接的過程中需要將鋼筋接頭交錯焊接。如此一來，焊接便能夠最大限度保證鋼筋籠的優質，規避焊接縫的產生，進而避免斷樁情況的發生。

6 結語

在高層建筑中樁基礎是至關重要的，在建筑整體施工過程中，樁基礎的施工也是重中之重。但因影響因素繁多，相關施工企業需要從根本上找到問題的根源，科學制定解決方案，優化樁基礎施工技術，以科學技術與施工經驗相結合的方式消除缺陷。