建筑工程地基基礎和樁基礎土建施工技術要點

楊誼華 黃道國

深圳市基礎工程有限公司 廣東 深圳 518040

建筑地基和樁基是承載建筑重量的關鍵結構，工程單位嚴格把控地基和樁基礎質量對于保證建筑安全可靠運行具有重要意義。一方面，工程單位需要在施工階段對基礎結構的抗變形性能進行嚴格把控，確保符合工程技術標準，避免因基礎承載能力不足引發建筑傾斜變形等異常情況；另一方面，因樁基礎或地基基礎為隱蔽工程項目，存在后期檢測不便的問題，工程單位需要在施工設計階段做好現場地質勘測、方案優化、過程穩定性監測等各項工作，避免負面因素對基礎穩定性造成干擾，有效提升建筑工程質量。

1 地基基礎與樁基礎概述

地基基礎用于實現地基與建筑之間載荷的傳遞，其主要成分為土地和巖體，具有支撐建筑、保證建筑強度、穩定性等應用效果。在工程建設期間，工程單位可以根據現場工程地質狀況合理選擇天然或人工地基，大多數天然地基存在埋深較淺等問題，通常需要結合建筑高度等工程設計單位合理規劃人工地基基礎埋深等參數。樁基礎主要包括承臺與基樁兩部分，承臺用于建立多根樁基之間的聯系，用于構建一個能夠承受動靜載荷的整體性結構，載荷通過基樁最終能夠傳遞到地基持力層之中[1]。

2 施工中常用的地基基礎處理技術

2.1 換土墊層法

在建筑工程的施工過程中，有些土質濕潤、承載力相對弱的施工場地,地基基礎的質量難以有效保證，所以，必須改善土質的弱點，最簡便的方式是替換原有的土層，替換土質必須能達到施工的各項要求標準。在換土的過程中如果操作不當也會出現孔洞等現象，所以，換土操作要采用分層填土的方式進行，以保證地基的密實度。

2.2 碾壓和夯實法

地基基礎是不是牢固會直接影響到建筑的整體質量，而且是后續施工順利與否的關鍵。所以，地基基礎的相應強度是至關重要的，為了預防意外情況發生，施工人員必須利用施工機械對基礎進行碾壓和夯實，最大限度降低地基沉降的發生率。通常情況下，該類型的施工方式可分為兩種，即振動夯實法和機械碾壓法。在施工實踐中，這兩種地基處理方式會同時或者交替使用。

2.3 土壤固結法

在現場施工過程中，土體中都會含有不同程度的相應水分，如果水分含量過高就會降低土質的承載力，不利于地基的處理。相反，如果土層中的水分流失掉，土體就可以固結在一起，所以，在建筑基礎施工中可以利用該原理增加土體的強度。并且這種方式簡單、方便、成本低，在目前的建筑土建基礎處理中該方式得到廣泛應用，并效果良好。

3 建筑基礎施工注意事項

建筑基礎施工需要面臨復雜多變的施工環境，工程單位需要多方面考慮可能引發基礎變形、沉降等問題的因素，嚴格把控施工工序和質量。在回填土方期間，施工人員需要針對土層表面進行處理，因不同區域土層存在明顯的性質差異，在回填土方期間應先壓實天然地表土層，避免因土層過于松軟導致后續出現局部沉降等問題。工程單位需要考慮季節變化對基礎穩定性造成的影響，施工設計階段需要綜合分析不同季節水文、氣候變化情況，重點考慮地下水位變化、降水等因素造成的影響，如江河區域枯水期可能導致周邊地基沉降，豐水期可能導致地基壓縮后難以及時恢復導致后續沉降等問題。工程單位需要對土地基特殊性進行嚴格把控，重點考慮濕陷性黃土、鹽漬土等各類土地基的處理技術措施，針對地基在水或溫度影響下的變化情況，通過有效技術措施保證地基穩定性[2]。

4 高層建筑地基施工技術應用

4.1 工程概況

某高層建筑結構高度約33m，包含地下3層與地上10層，最下方兩層為停車場，建筑由鋼筋混凝土建設而成，墻體為剪力墻結構形式。工程單位對現場進行地質勘測后發現，地基持力層位于土體結構第三層的粉土層，基底埋深為地下7.7m，相關參數詳見表1。

表1 各土層結構參數

該項目區域地下水埋深為5.6m-7.1m，水位高度在45.4m-47.3m范圍內，現場通過水井抽吸方式排水，水位變動量為2-5m，結合勘測數據選擇50m為抗浮水位參數。

4.2 地基基礎參數設計

因該高層建筑設有地下車庫，地基兩側載荷受車庫影響有所削弱，應結合工程結構參數對地基承載能力準確技術，確保地基基礎能夠滿足工程質量要求。該建筑項目地層高度為45m，選擇地下3層為持力層，地層粉土比例不低于10%，土層寬度修正系數0.3，厚度修正系數1.5，持力層結構承載能力為105kPa。地基位于地下停車場南側，埋深7.7m，停車場車庫寬度超出2倍建筑寬度，最不利工況抗浮水位與地下水位相同，水位50m，停車場車庫頂板為1.5m厚度的填土層，車庫載荷月47kPa，結合車庫載荷對地基承載能力進行修正計算后得到承載值為176kPa，等效土層厚度約4.8m，能夠滿足施工建設需求。后續通過沉降測算發現，該高層建筑沉降值最大區域為右下角，最低區域為左側地下室，因該區域無車輛存放導致基底承載壓力較小，最終產生沉降值相對較小[3]。

根據項目結構沉降變形測算、地基承載能力技術結果，該高層建筑施工可直接利用填入地基滿足基礎施工需求，后續通過多個觀測點對沉降值進行記錄發現，項目完工時沉降值最低為8.8mm，最高為9.5mm，沉降差值為0.7mm，各點位沉降參數均滿足施工技術要求。

5 高層建筑樁基基礎施工技術應用

5.1 施工技術要點

5.1.1 振動沉樁

振動沉樁技術即借助振動錘產生的機械振動作用于狀態剛性位置，通過土層與樁體的同步振動實現對土層強度的削弱處理，最終將狀態沉入土層之中。在沉樁施工階段，工程單位需要合理選用振動錘，對振動參數進行適當調整，確保打樁質量滿足施工技術要，常用的振動錘類型如BII-1型，具有9.8×104N·cm的偏心距調整范圍，符合軸轉速可達每分鐘408準，振動力可達170kN。在沉樁施工前，施工人員需要通過試驗操作進行測試，操作時長需要控制在15min范圍內，對于5cm/min以內的沉樁速度應暫停振動并進行檢查，明確原因后方可開展后續施工[4]。

5.1.2 靜力壓樁

該技術通過樁架與樁身是有效配合實現對樁體的持續壓入處理，現場施工操作簡單且成本較低，適用于黏土區域的建筑工程項目。常用的工藝方法具有液壓與機械壓入兩類，壓樁設備有卷揚機、壓裝機等多種類型。其中，壓裝機荷重需要結合工程實際情況合理選型，通常具有120t或80t等多種類型。壓樁操作通常需要選擇8000kN的參數將樁體分段壓入，每節樁尺寸需要根據樁架高度合理設計，通常選擇設置為6m。樁體連接時可以采用的工藝方法主要包括錨接與焊接等。

5.1.3 灌注樁

灌注樁施工需要在確定打樁位置后定位鉆孔，通過灌入泥漿的方式清理孔內泥土雜物，然后開展鋼筋籠吊裝等施工。鋼筋籠施工階段，施工人員需要結合工程設計要合理調整鋼筋籠尺寸結構參數，鉆孔結束后將鋼筋籠吊裝到位，然后再開展混凝土灌注施工，從而構建結構性能良好的樁基。為保證施工質量，工程單位應組織人員現場監督各工序操作情況，做好各環節質量監測工作，確保工程建設工作有序推進[5]。

5.2 高層樁基實例分析

5.2.1 樁基方案

樁基施工需要結合施工區域工程地質、載荷大小、樁體上層結構等因素合理選擇樁型。

方案一：建筑區域存在較多粉砂層，通過現場試樁確認，預制管樁穿越操作存在困難。結合相關技術規范可以渠道，對于存在軟弱土質的工程區間，需要確保樁端持力層具有4倍直徑（外徑）以上的土層厚度。針對樁基施工，擬采用23m樁長、600mm樁外徑以及11mm管樁壁厚。經計算，該預制管樁單樁反力值可達1400kN，豎向承載能力最高為2800kN，設計選用筏板厚度為850mm，結合現場情況進行局部加厚，樁基載荷能夠滿足使用需求。

方案二：因預制長樁存在穿越操作難題，在應用預制管樁時需要考慮具體操作方法，從而滿足軟土層穿越需求。現場所應用的樁體外徑為500mm，樁長為42m，埋深不低于3倍外徑，樁端整體界面壓入持力層，對承載力進行計算發現單樁屬性承載力為400kN，反力值可達2000kN，采取墻下布置方式。

方案三：通過灌注樁形式開展樁基施工，樁身直徑600mm，埋深不低于3倍外徑，樁端整體界面壓入持力層，樁長為42m。對承載力進行計算發現單樁屬性承載力為400kN，反力值可達2000kN，性能參數與方案二一致。

5.2.2 沉降量及工藝對比

通過沉降測算發現，方案一沉降較為均勻，主樓周邊沉降較為集中，沉降范圍為50mm-72mm；方案二、三沉降范圍為1mm-22mm，沉降集中于主樓區域。在沉降質量方面，方案二、三應用效果較好，但三種方案的沉降量均在設計要求的200mm范圍內。

在施工工藝方面，方案一樁體長度均保持一致，現場施工較為簡單，通過筏板施工能夠有效降低基坑施工量，施工效率相對較高，有效規避超期等問題。方案二樁體長度42m，但實際施工階段需要結合各區域持力層變化情況對樁長進行適當調整；該方案在承臺處的工程量較大，需要挖設較大的基坑深度，工程效率相對較低，同時預制管樁在打穿土層時如果操作不當可能無法創業，導致樁長有效值縮減，對單樁承載能力造成影響。方案三需要采取鉆孔灌注樁施工形式，樁體成型時間較差，工程進度推進緩慢。同時，項目區域軟土地質導致清孔施工面臨較大困難，困難因清孔不到位導致單樁承載性能受到影響。

5.2.3 方案對比

各方案樁基應用效果對比數據如表2所示。

表2 樁基方案工藝對比

結果表明，各方案樁基沉降量、承載性能均滿足工程建設需求。其中，方案一狀態數量較多，但操作相對簡單，存在成本低廉等優勢。方案二與方案三在樁長、樁體數量方面較為相似，但施工工藝存在較大差異，方案三的鉆孔灌注樁施工工藝需要投入資金相對較多。綜合對比三種方案的工藝、成本、施工效率等因素，建議選擇方案一開展施工，不僅沉降量和承載能力滿足工程建設需求，工程成本和施工效率也更具優勢。

6 建筑地基基礎和樁基礎土建施工技術的關鍵點

6.1 壓樁處理

針對壓樁或沉樁施工，施工人員需要借助經緯儀、吊線錘等設備嚴格把控管樁位置，確認定位準確后方可開展壓樁施工，施工期間需要嚴格控制樁位誤差，避免垂直度誤差超出0.5%，壓樁施工人員需要持續對樁身參數進行監測，樁身上浮期間需要在臨界上浮的節點暫停壓樁，并進行過程壓力數據監測記錄，結合監測數據進行針對性處理。壓樁施工通常需要從中心位置開始，由中心向四周對樁體施打，并對周邊建筑關系情況進行觀測，避免壓樁施工受到負面干擾。

6.2 護筒埋設

護筒通常由大塊鋼板加固制作而成，有效應對沖孔樁直徑較小問題。護筒制作階段，施工人員需要結合鉆頭樁徑控制護筒內徑，前者應低于后者，同時需要在護筒頂部設置溢漿孔。期間應做好高程距離控制工作。護筒不僅能夠用于確定樁位，也可以有效保護狀況，還對于水位高差具有一定處理效果。護筒埋設階段，施工人員需要結合橫縱軸中心點位置設置護筒，應對護筒坑尺寸嚴格控制避免超出限制。護筒坑開挖后應對底部整平后放入護筒，同時需要對護筒垂直度進行核實，確認無誤后方可回填黏土并持續維持護筒垂直度，必要時需要結合樁位中心對護筒進行校正處理。護筒埋設人員需要結合工程現場實際情況合理控制埋深，并持續灌注孔內泥漿、地下水位兩者之間的高差，確保泥漿率高于地下水水位。

6.3 泥漿制備

工程建設經驗表明，泥漿制備質量對建筑工程地基穩定性、施工效率等具有較大影響，良好的泥漿材料能夠有效保護孔壁，降低施工期間塌孔概率。在泥漿制備階段，施工人員需要做好混凝土添加劑、水泥、水、膨潤土等各類原理性能質量的核實檢測工作，通過配比試驗的方式設計最佳的材料配比，并在制備期間嚴格控制各材料用量，確保泥漿密實度、黏稠度等參數符合技術標準。

7 結語

綜上所述，為確保建筑工程結構穩定性，規避建筑不均勻沉降、承載力不足、變形等異常情況，工程單位需要嚴格把控地基基礎與樁基礎工程質量，結合工程地質、水文氣候相關狀況合理選擇基礎施工工藝，在根據設計要求做好沉降測算、承載力計算的基礎上，從成本、施工效率等多方面對施工方案進行優化，確保基礎施工有序推進。