高层建筑桩基施工技术要点研究.pdf

中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 32 高层建筑桩基施工技术要点研究 陶勇辉 周 凯 润邦控股集团有限公司，江西 南昌 330200 摘要：摘要：现阶段的高层建筑项目中，桩基施工是重点和难点，其作为基础结构施工部分，具体的施工作业中必须考虑场地地质地形、水文土质，选择恰当的桩基类型并执行切实可行的桩基施工方案，细化技术流程和工艺标准。目前我国的很多高层建筑中都采用了桩基施工技术，但具体的施工作业中受限于技术水平，桩基施工质量问题频发，影响了桩基的承载力、支撑性。基于此，本文重点分析了高层建筑桩基施工的技术要点，对同类型项目具有指导与借鉴意义。关键词：关键词：高层建筑；桩基施工；技术要点；土木工程 中图分类号：中图分类号：TU318 建筑行业稳步发展的过程中，人们对桩基施工提出了新的要求，陆续兴建的各种规模的高层建筑项目，桩基施工为关键。但因为土木工程建筑桩基施工中面临的环境条件等各有不同，再加上管理、操作水平等，桩基施工常常无法达到预期。现阶段虽出现了多种桩基施工工艺，但每一桩基技术都有其适用条件及优缺点，具体的施工作业中相关人员需立足现场情况，合理选择桩基施工技术，并加强施工全过程的技术管理与质量控制，提高桩基施工整体水平。1 桩基施工概述 工程项目中的桩基作业就是要在现场建立桩基础结构，以此来改变建筑的基础形态。桩基础结构由基础桩和连接桩基顶层的承台结构构成，现场作业中如桩基础结构被放置到土层中，承台底层与土体结构可靠连接，这就是低承台桩基础结构；如桩体结构上层裸露在地面之外，而承台底层在地面以上，这类桩基础为高承台桩基础结构1。高层建筑土木工程中低承台桩结构形式相对常见。1.1 桩基础功能 高层建筑中的桩基础结构形式具有突出作用，在实际的工作中相关人员可根据需求合理选择桩基础形式，就能通过桩基础增强建筑结构的安全性、稳定性，用桩基础合理连接高层建筑上层结构、地基结构。总体来看，桩基础结构具有以下功能：荷载转移，将上层结构施加的荷载转移到地基，从源头上降低上层压力；压实地基，增强土壤层密实性。1.2 桩基础应用范围 原先的高层建筑施工作业中，因为施工技术尚不成熟，桩基础的应用范围相对有限。现阶段的许多建筑中都应用了桩基技术，桩基技术的应用范围持续扩大，结合实际经验，主要用在以下工程中：地域性地标建筑，此类建筑在建设中更为关注项目的非实用性，所用到的各类材料密度相对较大，对地基施工的要求较高，必须合理选择桩基础技术；自身重量较大的建筑。2 土木工程高层建筑桩基施工的常见技术 2.1 静力压桩施工技术 高层建筑施工中，静力压桩技术相对常见，此技术下利用静力压桩机将预制桩直接压入土层，在此过程中压装机与机架配重作用下存在反力，向地表施加一定的受力，静压力与入土阻力保持平衡，预制桩被缓慢压入到土层。现阶段较为常见的预制桩有方桩、管桩两类，现场施工中有关人员需结合实际情况选择预制桩类型。如在建筑工程中采用静力压桩技术，整个施工过程中的成本偏低，施工操作简单，能高效、高质量完成施工任务，具体的施工流程如图 1 所示。一旦工程现场地下分布有不同类型的管线，静力压桩施工无法正常实施。为此，为在施工建设中保障静力压桩施工质量，正式施工之前相关人员需安排专人进入现场展开一系列调查，特别需分析地下的管线分布情况，做好管线保护，必要情况下做好管线迁移。如高层建筑为填土、软土、黏性土层条件，静力压桩施工技术最为适用，中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 33 压桩作业期间压力应在桩承受范围以内，现场作业人员需密切关注压力表压力，根据现场情况与施工条件合理调整压力2。图 1 静力压桩施工流程 2.2 钻孔灌注桩施工技术 与其他的桩基技术相比，钻孔灌注桩技术的应用范围更广，该技术下通过现场机械钻孔、钢管挤土、挖掘等方式在地基中钻孔，放置钢筋笼并灌注混凝土形成桩体。依据成孔作业方式，有沉管、钻孔、挖孔灌注桩几种。钻孔灌注桩以护壁形式来划分，包含泥浆护壁与全套管施工，二者相比较泥浆护壁工艺的应用范围较广。机械钻孔技术下因为需借助专业的机械设备，随着钻孔作业的开展，对土层及周围结构的扰动较大，利用此工艺时施工人员应用泥浆稳定周围孔壁，在泥浆循环期间排出孔内的碎石渣，达到清孔目的，按照相应要求安装好钢筋后再灌注混凝土。冲击、冲抓钻孔、回转钻削成孔等均可利用泥浆护壁。钻孔泥浆由水、黏土、添加剂等以一定的比例混合而成，不仅能冷却钻头、增加静压水，还能防止坍孔3。现场作业中有关人员需综合钻孔方法、地基土层情况等合理调整泥浆稠度，保障泥浆护壁效果。钻孔灌注桩作业期间相关人员需严格执行钻孔要求，按照施工流程组织现场作业，特别需控制垂直度，预先确定钻孔顺序，防止相邻桩孔施工中相互扰动，也需合理控制钻机移动距离。沉管成孔期间用振动冲击或者锤击成孔，可能造成地面的震动、噪音，还存在挤土现象，施工之前相关人员需分析这些因素，提前制定防护措施。钻孔灌注桩施工工艺流程如图 2 所示。图 2 钻孔灌注桩施工步骤 2.3 振动沉桩施工技术 许多高层建筑中都采用的是振动沉桩工艺，在应用该技术进行桩基施工时，相关人员需在桩顶合理安装沉桩机，随后用起吊机吊起。通常情况下，起吊作业期间应利用吊钩钢丝绳来实现，振动器上端挂架中安装有减振弹簧，能保障施工期间的振动作用力最小。施工作业中有关人员需密切关注桩体情况，在此基础上确定频率、振幅，如为大直径钢管桩或大重量钢筋混凝土桩，应遵循低频率、高振幅要求；钢板桩则坚持中高频、中振幅要求4。高层建筑中利用振动沉桩技术时，规范使用电动振捣棒可增强垂直度，在持续的振动作用下原先松散的土层更为密实，土层强度、承载力显著提高。施工作业中相关人员需将振捣棒固定在桩顶，再启动电动机，在电动机运行中桩基持续下沉，直到进度地基土层，在土层中发生移位或者挤压收缩，增强土层密实度。中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 34 2.4 预制桩沉桩技术 预制桩沉桩技术的类型较多，主要可选择锤击、振动与压入方式。如在实际的施工中采用锤击法，在桩锤下落的过程中能产生较大的冲击机械能，该能量改变了原先地基土地的静力平衡状态，在桩体下沉期间形成了新的平衡状态。在持续锤击桩头过程中桩身持续下沉，直到达到指定深度不再下沉。在预制桩体中沉桩技术相对常见，因为施工效率高，具有明显的机械化特点，适用范围较广，随着施工作业的高效开展，周围环境几乎不受该施工作业的干扰。振动法下配备有大功率电力振动器，施工作业中有关人员需在桩顶安装振动锤，通过该振动锤的振动作用力，抵抗力土层对桩体下沉的阻力，能使桩体快速下沉到指定深度。如在施工建设中遇到了硬夹层条件，需立即开启马达振动加荷。吊、接桩作业期间，必须保障桩身完整性，且需确保连接牢固性，检测桩基强度是否达标，合理安排施工任务。振动法对施工操作的要求较高，现场灌注砂、碎石屑时，专业人员需将其灌注到桩顶，持续 510min后再拔管，补灌到桩顶。沉管与地面的垂直偏差应在1%以内，拔管速度应严格控制在 1.21.5m/min，灌注物料中的含泥量不超 5%，确保物料有良好的透水性、强度；碎石垫层厚度、碎石大小都应达到相应的标准，且碎石最大粒径为 30mm；遵循国家标准选择双向土工格栅材料，每延米横向拉伸屈服力超 30kN5。如在施工建设中为预制混凝土桩，施工人员在现场作业中应根据地质情况将其埋入地表以下 0.3m。因为现场很多施工环节受天气因素影响，相关人员在日常应密切监测天气情况，合理保护设备，安排工序。压入法就是利用桩架自重及其上的压重，再通过配备滑轮转换装置来将桩体压入土层中的施工工艺，这一工艺下无冲击力，随着施工作业的开展，也无较大的噪音、振动，且施工压力较小，能最大程度上减小打桩对地基的负面干扰。如在现场相关人员能严格执行工艺流程与技术规范，桩顶不会受损，发生偏心沉桩等的几率较低，更能保障桩基施工效果。3 土木工程高层建筑桩基施工技术要点 3.1 做好现场环境勘察 桩基施工作为土木工程高层建筑施工的重点，由于每个工程现场的地质环境各有不同，为达到最佳的施工效果，工程人员在确定桩基方案之前必须进入现场展开全方位调研，清晰掌握现场的地质地形等基本情况。在地质调研中为得到相对完整和准确的结果，有关人员需借助专业化勘测设备，并整合现有的诸多资料，经过对比、总结、勘测生成地质调查报告，该报告中应包含土层、地下水等基本情况，还应包含地下管线类型、走向及分布等相关内容，后续以此报告为前提确定桩基施工方案，保障桩基类型与技术符合现场情况，能增强高层建筑的结构稳固性。3.2 充分做好现场准备 桩基施工具有复杂性，其流程繁多且涉及了诸多要素，为保障后续施工作业的高效开展，在前期有关人员需综合各种因素做好充分准备。结合桩基施工经验，前期准备工作主要包含以下方面：（1）清理施工现场，就是要将施工场地上的垃圾、树根、建筑废物等清除干净，确保现场干净，创造良好的施工条件。（2）规范处理施工场地，桩基施工作业中对场地有较高的施工要求，施工人员需立足现场情况平整场地，使场地平整度达到标准。当然，现场处理也需根据桩基施工技术需求来选择处理工艺，如灌注桩技术下在现场的恰当位置应布设排水沟、泥浆槽；如为人工挖孔技术，应确定挖出土方的堆放位置，在该区域设置围挡；预制桩技术下因为需用到打桩设备，该设备的重量庞大，如场地平整性不足，设备侧翻可能引发重大事故，为此，现场不仅需做好平整处理，也需铺设碎石，以增强地基承载力。（3）定位桩，桩基施工中定位桩为比较重要的工作，有关人员应参考施工方案，借助专业仪器和工具定出控制线，并参考设计要求对桩位编号，在现场布设样桩。3.3 选择桩基类型 高层建筑的桩基施工作业中，关键应确定桩基类型。由于目前出现了多种桩基技术，每一技术都有其适用条件，为达到最佳的施工效果，工程人员综合现场情况和标准确定桩基类型。在生成了现场的地质勘测报告后，设计人员、施工人员与监理人员之间应充分合作，协商选择桩基类型，并细化桩基施工方案。以某建筑工程为例，有关人员综合了现场的地质勘测结果后，对比了多种桩基类型，从经济性、技术性等角度选择的了干挖孔旋挖桩，但在试桩期间，距离地面 15m 的位置有承压水，挖孔作业无法继续，为此，中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 35 又开始选择其他桩基技术。3.4 明确基桩的尺寸要求 现阶段的高层建筑，其高度逐步增大，为保障桩基施工质量，有关人员需结合实际情况来确定桩基类型，使桩基有较高的承载力。结合大量的桩基施工经验，桩基尺寸为影响承载力的关键因素，为此，为保障桩基良好的承载力，施工人员必须结合现场情况确定尺寸参数。在设计桩基础时，相关人员需进入现场展开地质调研，分析桩基施工要求，从综合性角度细化桩基方案，在此方案中明确规定桩基尺寸，并展开一系列的计算与测试，保障在恰当的尺寸下提高桩基性能。3.5 做好承台设计 桩基施工作业中承台的设计也相对重要，这一部分的设计效果与主体桩基质量存在直接关系，为此，有关人员需重视承台设计，进入现场获得一系列的现场结果，在勘察检测数据前提下精确计算。另外，相关人员也需合理预测桩基承重量，从根本上控制误差，使桩基结构更为安全，当统计、整合了更累数据与指标，并开展了全面计算后，再确定承台尺寸、高度、形状，以保障承台的稳定性。4 结束语 桩基施工是土木工程高层建筑项目的重点，其设计与施工质量关乎整个工程的结构稳固性、安全性。当前建筑行业稳定发展的过程中，桩基施工虽形成了相对完善的技术体系，但在具体的施工作业中依旧存在问题，相关人员需结合技术现状，不断细化工艺流程，创新技术形式，保持桩基施工的技术先进性。参考文献 1武兆荣.土木工程高层建筑桩基施工要点分析J.科技资讯,2022,20(15):109-111.2冯江钦.高层建筑桩基施工质量控制及事故处理探究J.四川建材,2022,48(5):97-98.3杨燕.高层建筑CFG桩基施工监理管理要点研究J.砖瓦,2022(4):118-120.4郭丹丹.软岩地区高层建筑场地桩基施工技术探析J.江西建材,2022(3):127-129.5王应东,高雪峰,龚昌锋,刘婷,李小刚.喀斯特地貌区 高 层 建 筑 桩 基 施 工 技 术 J.城 市 住宅,2021,28(12):247-248.