高層建筑樁基礎施工關鍵技術分析

曾令喜

深圳市勘察測繪院（集團）有限公司 廣東 深圳 518000

近年來我國城市規劃建設能力明顯增強，高層建筑數量增加及規模擴大，因此施工也變得愈發復雜，高程建筑對安全、穩定性的要求極高，如果結構失穩，必然會埋下嚴重的安全隱患；基礎工程是上層建筑施工的重要基礎，充分掌握樁基礎施工關鍵技術十分必要。由于高層建筑的高度非常大，在結構設計方面，其基礎需要具備一定的埋深。且絕大多數高層建筑均需要設置地下室、地下停車場等基礎設施，因此在基礎工程施工時，還需要做好基坑支護，以確保土方開挖及其他結構施工的順利進行，滿足施工要求。本文以某工程為例，對高層建筑樁基礎施工的關鍵技術進行分析。

1 樁基礎施工概述

樁基礎是一種應用時間較久且具備較強承載性能的建筑基礎形式，目前在建筑工程中應用廣泛。其中“樁”的主要作用在于將建筑物全部或部分荷載傳遞至地基土，屬于一種傳力構件，具有較強的剛度和抗彎性能，其橫截面尺寸明顯低于本身的長度；樁基礎主要由埋設于地基中的大量樁以及承臺構成。樁基礎的作用在于將荷載傳遞至地下深處的土層中，能夠滿足建筑地基對承載力與沉降的要求，是高層建筑基礎施工的重點[1]。可供選擇的樁基礎施工技術類型繁多，應結合工程實際合理選擇，具體包括預制樁、灌注樁等。

預制樁主要通過靜壓、錘擊、振動等方式將樁打入地基土中，灌注樁主要在地基部位打孔，之后在孔中放入一定量的鋼筋，建立鋼筋籠，之后在孔中灌注混凝土，提高成樁效果。施工單位應結合現場土層情況、周圍環境及上部荷載等明確樁基礎施工技術和樁型。預制樁主要包括混凝土樁和鋼樁，前者又可以劃分為方樁和管樁，后者可以劃分為H型鋼樁和鋼管樁。對預制樁進行成樁處理的過程中，通常可選擇錘擊打入法、靜力壓樁法及水沖法等。另外也可以采用振動沉樁等其他方法，但是無論選擇何種方法，擠土情況均十分常見，施工人員應加以注意，有效處理，減少擠土對周圍環境的影響。灌注樁具體施工過程中，成樁的挖孔方法較多，如泥漿護壁成孔、沉管成孔等。成孔后放入鋼筋籠，之后澆筑混凝土便可生成灌注樁。如圖1所示。如果選擇泥漿護壁成孔方法，施工人員應充分結合土質情況合理選擇成孔方法；沉管成孔法主要通過錘擊、振動等方法在施工過程中形成的一定的震動、噪聲，同樣存在擠土的情況，因此需要加強對周圍生態環境的保護。另外，干作業成孔也是一種常用的方法，主要借助鉆機鉆孔和人工挖孔方法，鉆機鉆孔主要用于粘性土和粉土土質，人工方法主要用于粘土土質。聚義施工階段，應加強施工管理，結合土質情況合理選擇灌注樁成樁方法，保證施工質量。

圖1 鉆孔灌注樁

2 工程概況

某高層建筑為商業住宅樓，設計層數為38層，地下3層，總體基坑占地面積為25352m2。該工程的主要特征為開挖深度大，且基坑周邊區域較近位置存在已建道路、樓宇，對支護位移具有嚴格的要求，且地下管線較為復雜。為了滿足承載力與變形要求，該工程樁基礎施工采用鉆孔灌注樁。

對巖土層進行劃分:第一層為素填土、雜填土，不具有較高的力學強度，整體工程性能不理想，厚度分別為0.3-2.3m和0.6-2.5m。第二層為卵石，厚度為10.7-19.2m，伴有砂質粘性土，厚度為2.9-7.1m，力學強度不理想，工程性能不理想。全風化花崗巖位于第三層，厚度1.1-11.2m，強風化花崗巖，厚度0.5-20.8m，中風化花崗巖，厚度0.3-8.4m，具有較高的力學強度，工程性能理想。

3 高層建筑樁基礎施工關鍵技術

本工程樁基礎施工采用鉆孔灌注樁技術，該項技術在我國建筑工程中應用廣泛，在保證建筑結構穩定性方面具有明顯優勢。將鉆孔灌注樁作為工程樁，具有較強的抗彎、抗剪、承載性能，同時輔以止水帷幕等其他施工技術能夠進一步強化支護作用，無論是在基礎工程還是在基坑支護工程具有較強的安全性和穩定性。通過合理應用該項技術，能夠確保施工操作的規范性，提高工程的安全性和穩定性，為后續施工作業的順利開展夯實基礎。樁基礎施工的重點包括：

3.1 前期準備

前期準備是工程施工的重要基礎，做好相關工作十分必要。首先要做好技術準備，科學編制施工方案，具體內容包括施工設備、成樁方法、施工流程等，同時要注意周圍建筑物及地下現有管線的保護措施。在施工方案中，合理規劃樁基礎施工進度、人力需求、材料需求等。同時制定質量控制、安全文明施工等相關措施。在正式施工前，組織專人進行施工前的試樁，結合試樁的結果明確施工時的相關技術參數。

其次，做好現場準備。高層建筑不同于常規基建工程，樁基礎施工對現場的要求較高，因此在正式施工前需要對現場可能影響施工作業的障礙物全面清理，如果難以有效清除則需要加以保護，或者調整施工方案，確保樁基礎施工的安全、穩定進行。同時，還需要確保施工現場地面平整，針對不平的地基地面可進行壓實處理，強化其承載性能。

最后，對水準點實施定位放線。高層建筑樁基礎的水準點通常需要結合高程控制網的水準點進行合理設置，或者也可以選擇其他方法，但是無論采用何種方法，均需要確保施工區域周圍有不少于2個水準點，且不會受到施工作業的影響[2]。

3.2 鉆孔灌注樁施工技術

該工程為高層建筑，專業性較強，充分結合地質情況，基礎形式選擇鉆孔灌注樁。施工要點包括：（1）樁位檢測。將400m的鋼筋插入樁中性點，以測量基準點為基礎，通過引伸點對樁位是否準確進行核對；在自檢的同時，監理單位還需要進行隨機抽查，明確樁位準確后方可進行施工。（2）護筒埋設。在埋設時，為了防止埋設過程中護筒出現斷裂、變形等問題，且滿足高效、反復使用的要求，應合理選擇護壁材料，可采用鋼質護筒，合理控制其厚度，確保鋼板接頭的密實度適宜，避免出現漏焊等問題。在埋設時，護筒應高于地面，約3m。埋設方法選擇引孔法，具體如圖2。首先在卵石層中穿過長螺旋引孔，之后采用泵車進行泵入處理，根據進漿情況，提升至孔口，借助吊車和液壓振動打樁錘將其設置在相應深度。最后，對護筒埋設的樁位進行再次檢查，具體為筒頂高程，根據樁底設計標高對開挖深度進行檢測，做好復核工作。（3）對泥漿循環進行合理設置。根據相應的灌注樁數量設置泥漿池，不但需要符合設計需要，還需要保證位置合理，避免影響后續施工。（4）成孔鉆進。施工時選擇合金鉆頭，每隔相應的距離完成一次取樣，保證其可以進入持力層，如果與設計要求相符，需要做好復核工作，確保施工效果。除此之外，在施工過程中，需要加強對成孔深度的控制，不但要做好機械本身的測量工作，還要進行人工檢測，對結果詳細記錄。（5）鋼筋籠制作。首先需要加強對鋼筋籠加工的質控工作，保證其形狀、尺寸等符合設計要求。對其質量性能、相關技術參數等進行嚴格檢查，具體把控數量、規格、間距等。在實際施工的過程中，應充分結合鋼筋籠的重量、長度等，做好施工調節工作，采用強度、直徑滿足要求的鋼筋進行進行加勁箍和內三角撐，同時對頂部加勁箍加強處理，保證吊裝施工質量，提高施工的安全性。對鋼筋籠進行連接時，要嚴格遵守相關規范要求，主筋的強度較高，采用機械連接方法，對應的加勁箍需要結合加勁箍的強度合理選擇焊條等工具，提高施工水平。除此之外，鋼筋籠上需要設置定位環，避免樁底采用水泥漿固結沉渣，提高施工質量。（6）混凝土灌注。施工前首先要進行清孔操作，保證坍落度、溫度等參數滿足施工要求，嚴格控制相關技術參與。待混凝土運輸至施工現場，灌注需要借助汽車泵。為了保證施工作業的順利開展，灌注前需要準確計算砼方量。首批混凝土灌注作業結束后，灌注砼借助汽車泵對料斗灌注。具體施工過程中，各車混凝土灌注結束后，或者拔導管之前，需要加強對孔內砼面位置的監測，為合理控制導管埋設提供依據。施工結束前，對混凝土灌入量進行核實，確保檢測灌注高度正確。灌注后的樁頂標高需要高于設計標高，高出部分在砼強度達到80%后鑿除。完成灌注后拔出護筒。另外，澆灌過程中注意觀察混凝土表面高度變化情況，及時提升導管，明確其到達預設高度后，及時將其拆除，避免發生堵塞問題。同時檢查混凝土面高度，以此明確導管提升高度，及時拆除。

圖2 護筒埋設

3.3 灌注樁技術措施

鉆孔施工方法。因為工程所處地層相對復雜，應全面了解地層性質，在不同地層施工耳朵過程中，鉆孔與清孔處理均選擇反循環方法，保證靜壓頭充足，高出水頭；鉆孔施工過程中，加強對成孔垂直度的檢測，垂直度是鉆孔灌注樁施工的關鍵參數，在保證樁基承載性能方面具有重要作用。施工人員做好垂直度的校對工作，當發現傾斜或者不符合標準的情況，及時處理。如果鉆進施工現場不良地質情況嚴重，應適當增加檢查頻次[3]。

樁施工方法。混凝土澆筑施工階段，應全面清理孔口周圍的雜質，避免雜質掉入孔內；放置鋼筋籠的過程中，需要確保其對準孔位的中心，以防出現爆筋問題，確保保護層的厚度合理；清孔后，對泥漿性能進行檢測，確保其滿足設計要求，之后全面檢查下部沉渣，保證其厚度合理；在進行混凝土灌注時，要嚴格控制導管的提升速度，進一步提高成樁效果。

3.4 其他施工要點

合理選擇鉆孔設備。成樁時對鉆孔設備合理選擇十分重要，如旋挖鉆機、循環機等。旋挖鉆機主要用于砂層和黏土層，具有極高的鉆進效率，且對泥漿凈化量無較高要求，電力能源消耗較少，因此與普通機械設備相比優勢明顯。采用旋挖鉆機作業時，遵循先慢后快的施工原則，初始進尺長度為40-50cm，進尺5m后如果鉆進正常，可適當增加長度。循環機選擇沖擊反循環鉆機，巖層開挖中優勢目前。該工程結合工程和地質條件，鉆機和循環機的配比為3:1。

確保孔壁的穩定性。該工程的單樁成孔的時間在4～6天之間，需要確保孔壁的穩定性。為了提高孔壁的穩定性，施工階段進行護壁處理，使用材料為PHP低固相膨潤土泥漿，由膨潤土、純堿和水拌合而成，同時放入適量的聚丙烯酰胺；完成泥漿的調制工作后，對性能指標進行合理調整，確保其滿足要求。

加強對沉渣厚度的控制。樁基礎工程對沉渣控制具有一定的要求，需要加強對沉渣厚度的控制。該工程采用氣舉反循環工藝對沉渣進行清除，并不需要配置較大比重的泥漿，有效提高清孔效率。在清孔施工時，將混凝土導管作為出渣管，嚴格控制其下端和沉渣的距離，風管選擇鋼管，將其放置在導管的中部以下。

嚴格控制混凝土澆筑與配比。混凝土的強度不可低于C35，在不斷試配的過程中，對混凝土配比進行合理設置，同時嚴格控制混凝土的坍落度，確保其滿足施工要求。該工程的混凝土澆筑以水下澆筑為主，對施工效率和施工連續性的要求較高，并且澆筑需要在清孔后30分鐘內完成；澆筑選擇導管法有效處理，科學設計直徑和導管埋入混凝土的深度。

加強對注漿效果的控制。灌注樁成樁后方可放置鋼筋籠，放置鋼筋籠的同時需要采用樁側壓降軟管，布置以梅花形為主，確保放置后軟管緊貼土體；混凝土澆筑后1天，借助壓降泵實施清水開塞處理，在澆筑一周后進行注漿處理。

4 結語

綜上所述，樁基礎施工是高層建筑工程施工的終端，對工程整體質量和安全有直接影響。隨著城市的飛速發展，對高層建筑施工質量也提出了更高的要求，施工單位及人員應加強對樁基礎施工的重視，制定科學合理的施工方案，且樁基礎施工具有一定的特殊性，相對復雜，對施工專業性的要求較高，因此施工時應嚴格把關施工工藝，掌握施工關鍵技術應用要點，加強質量控制，保證各項施工作業的順利進行，提高工程安全性和穩定性。