高层建筑工程施工中桩基础施工技术分析

申婷

（广东家和置地投资有限公司，广东 珠海519115）

桩基础施工是高层建筑建设中至关重要的环节。桩基础施工技术是一项基础施工技术，通常是以桩顶、承桩的承台组合构建的工程，具有较强的竖向承载力，可以在增加高层建筑物抵抗外界自然灾害能力的同时，将高层建筑物竖向荷载转移至周边地面，避免高层建筑物出现坍塌、倾斜，保证高层建筑物稳定性。根据地质环境的差异，高层建筑所适用的桩基础也具有一定差异。基于此，对高层建筑工程施工中桩基础施工技术的选择进行适当分析，具有非常重要的意义。

1 目前高层建筑工程主要用桩基础的类别

1.1 预制桩。预制桩主要指预先采用边长为150mm～300mm预制混凝土桩或钢管桩，在打桩机就位后，挂设吊装钢丝绳，起吊装并对桩尖孔稳桩进行双向校正随后利用冷锤击打两次或三次，在复查桩垂直度后正式入桩并记录贯入度。预制桩主要适用于淤泥质土、黏性土、人工填土地质条件下高层建筑施工[1]。

1.2 灌注桩。灌注桩包括钻孔灌注桩、沉管灌注桩两种类型。前者主要是利用机械回转钻进成孔并向孔内灌注桩混凝土，或者利用长螺旋钻孔机一次钻孔至设计桩端深度并在提钻的同时向孔内注入水泥浆。注浆提钻后向孔内安放钢筋笼、碎石并经多次补浆面获得无砂混凝土桩体；后者主要是通过振动力，将暂时堵住下端开口桩管沉入地基预定深度并向桩内吊放钢筋笼，随后灌注混凝土并利用动力将桩管拔出促使混凝土、钢筋留在地下。

2 目前高层建筑工程主要用桩基础利弊分析

2.1 预制桩利弊。预制桩具有生产成本低、节约钢材、配筋率小、直径小、比表面积大、环保、单方混凝土承载力大、技术难度低、施工便捷等优良特点。但预制桩施工中挤土效应的存在，极易引发桩基础出现断裂、缩颈等事故，不适用于饱和粘性土。

2.2 灌注桩利弊。钻孔灌注桩具有适应性广、单桩承载力高、桩径选择范围大、桩长选择范围大、钢材损耗量小、成本低、施工噪音小等优良特点，适用于建筑密集市区各种地层施工。但施工工艺较复杂，质量控制影响因素多、排污量较大，不适宜大粒径岩石、卵砾石施工[2]。沉管灌注桩较之预制桩，成本更低、噪音污染更小。较之钻孔灌注桩，施工更加便捷、效率更高，且无排污问题。但由于桩径较小，单桩承载力较低，仅适用于软土地基。

3 不同地质环境下桩基础形式的选择

3.1 岩溶发育地段桩基础选择。在岩溶发育地段基岩埋藏较浅时，高层建筑可做成大直径端承桩，此时，为保证施工成本经济性，可以采用单桩支承、单排桩支承的墙基础。在岩溶发育地段端承桩直径、承载力受限时，可以选择多排桩支撑的墙基、多桩支撑的柱基。

以A 工程为例，A 工程为地上32 层+地下2 层的框支剪力墙带转换层结构，檐口标高、梁最大跨度分别为95.9m、8.6m，最大柱荷载标准值、总荷载重量分别为18500kN、515000kN，岩面起伏高度差在8.9m 以上，灰岩溶洞发现率为58%，粘土夹杂碎石层薄膜不均，在1.5～18m 之间。考虑到该高层建筑重量较大，对地基土的附加应力具有较大范围影响，因此，可以选择钻孔灌注桩基础形式，依据桩基础端部在基岩的大直径桩基础设计[3]。随后在泥岩、砾岩、灰岩等区域各设置两根试桩，单桩承载力特征值在3950～5032kN，单桩竖向抗压静载试验最大加载值在7020～12543kN。同时考虑到岩溶发育地段具有土层裂隙大、溶洞、溶沟等特点，为避免钻孔灌注桩施工阶段出现漏浆问题，可以采用连续浇灌混凝土直至成桩的办法。此时，在灰岩区混凝土流失量达到800m3时，以往单根桩基理论混凝土用量为25.6m3，实际用量为310.6m3，超灌285.0m3，连续浇灌混凝土直至成桩时，单根桩基理论混凝土用量5.86m3，实际浇筑混凝土量215.21m3，超灌混凝土达209.35m3。按灰岩区实际浇灌桩基56根、单方混凝土成本（含生产管理费用）720 元，则可节约（310.6-215.21）*56*720=384.61 万元。

3.2 上层滞水地区桩基础选。对于建筑物周边地形较为平坦，但因地质条件所限无法保证打桩场地密实度的项目，可以选择预制桩施工方案。以C 工程为例，C 工程为地上28 层+地下2 层的现浇钢筋混凝土框支剪力墙结构，因建筑高低层间无沉降缝，差异沉降较大，且该工程物理力学性质检测现实打桩场地高度为-13.5m，±0.00 为39.6m，自上而下分别为杂填土（已挖除）、粉质粘土（已挖除）、中轻粉质粘土（硬塑饱和）、重粉质粘土、轻重亚砂土、细粉砂层、细中砂土层。同时首层地下水标高为25.5m，上层35.33m 位置存在严重的滞水问题，因此，可以选择多角形φ40cm、长度12.5m 的的预应力圆管空心桩桩基础，将其下到-13.5m 深的坑下作业[4]。以细中砂土层作为桩尖持力层，单桩承载力为1100kN，贯入度为1.0cm/5次击打，利用2.50t 柴油锤连续击打两次，高度为150cm，控制群桩上涌量在4.0cm 以内。总体积为1685.25m3（含孔径）、钻孔出土量为389.25m3。整个施工过程中，单桩人工费为665 元，综合工日为60 天，材料费为771.5 元，预应力管桩为258.91 元，机械费为1230.5 元，合计42160.91 元。

3.3 深厚软土地区桩基础选择。在覆盖层土层达到100.0m以上时，可以采用不同类型的摩擦桩基础。以B 工程为例，B 工程为地上63 层+地下3 层塔楼附楼组合建筑，主体结构及附楼单位荷载重量为832kN/m2，对差异沉降敏感度较高。B 工程地质条件为软土地质，人工填土层为褐灰色含石英砂粉质粘土、粉土，层厚4.5～12.3m，部分地段中部存在微风化、强化粗粒花岗岩夹层，呈松散状态，局部相变为中砂，层厚为0.68～3.65m，呈稍密状态。根据该工程对荷载要求，塔楼可以选择冲孔灌注桩基础形式，将微风化粗粒花岗岩作为灌注桩持力层，附楼桩基础为人工挖孔灌注桩，以强化粗粒花岗岩作为桩端持力层，同时开展。其中人工挖孔灌注桩为干作业模式，需控制桩端位置在±0.00 以下32m 左右，并作大降深人工降水至-32m 位置。为避免施工期间因大半径范围内地下岩土体失水而导致地下水降落漏斗增加土体有效应力及附加沉降风险，可以设置地下回灌井[5]。地下回灌井主要位于保护建筑物一侧，根据回灌水按一定间隔布设，弥补地下水损失，保证施工效果。

从施工成本视角进行分析，相较于静压预应力混凝土管桩（C80）而言，冲孔灌注桩强度为C30，单根冲孔灌注桩竖向承载力为660.0t（静压预应力混凝土管桩为220.0t），单根冲孔灌注桩工程量为7.85 方（静压预应力混凝土管桩为10 方），按市场价冲孔灌注桩单方工程量7386.1 元（静压预应力混凝土管桩为2100 元），每吨造价为7386.1/660.0=11.19 元（管桩为9.54 元）。相较于静压预应力混凝土管桩而言，冲孔灌注桩施工成本较高，但强度较大，施工技术人员可以根据具体需要，恰当选择，恰当分配工程量。

综上所述，高层建筑具有竖直荷载集中、对倾斜较为敏感、极易产生巨大倾覆力矩等特点，对基础承载力、差异沉降、稳定性均具有较高的要求。因此，施工技术人员可以根据高层建筑地质环境特点，综合考虑竖向承载力、水平向承载力、整体性、刚度等因素，结合实际施工经验，选择恰当的桩基形式，以便所选桩基形式符合既定地质条件下建筑上部结构稳定性要求，为高层建筑施工质量提供保障。