建筑工程地基基础及桩基础施工技术研究

丁 华 山西三建集团有限公司

1 前言

在现代建筑工程施工中，桩基础施工技术的有效应用极为关键，将会对建筑整体质量造成直接影响。因此，施工单位应系统地分析土建工程的桩基础施工具体情况，研究施工技术的关键点，落实对施工细节的管控，确保建筑工程施工质量达到标准要求。

2 地基基础与桩基础的概念介绍

在建筑工程中地基主要是指在建筑物的荷载作用下，促使基底下方出现变形的部分地层；而基础则是向地基的建筑下部结构有效传递建筑物荷载的部分。建筑物荷载中的一个重要支撑就在于地基，为避免出现强度破坏、失稳的情况，就必须采取一系列切实可行的预防措施。同时，在地基变形的允许范围之内来严格控制基础的沉降量。在建筑工程中，如果上述条件、要求能够同时满足，则施工中需要尽量选择那些埋深浅、施工工序简单的基础类型与基础措施，即位于天然地基上的浅基础形式；反之，如果地基不符合上述条件与要求，为取得良好的加固效果就需要选择一个合理的地基，以此逐步提高地基本身的稳定性和强度，然后在处理以后的地基上开展基础工作，通常情况下这种地基形式也被称之为人工地基上的浅基础。在建筑对于地基提出较高要求的情况下，为更好地完成埋深较大的基础工程，有必要采取那些相对比较复杂的施工工艺，即所谓的深基础或桩基础，以此可以向更深的土层中来有效地传递建筑物本身所具有的荷载。

3 地基基础与桩基础的施工特征

3.1 多变性

我国地域辽阔，不同区域的施工地质条件、环境以及水域情况也存在着较大的差异性。因此在建筑工程地基基础以及桩基础施工过程中，需要结合施工区域的地质特点，针对性选择施工方案，这就导致了地基基础与桩基础施工呈现多变性的施工特征。

3.2 危险性

地基基础与桩基础是建筑工程的重要施工内容，但是因为地基工程多是处于地下，在具体施工中还会受到水害以及支护情况等多种因素的影响。如果没有做好安全防护工作，有可能导致坍塌等施工事故发生，对施工人员的人身健康与安全造成危害。因此，建筑地基工程与桩基础工程危险性较高，需要施工企业做好相应的安全管理与支护工作，保障施工环节的顺利开展。

4 建筑地基基础与桩基础施工过程中存在的问题

4.1 土质不符合施工要求

在高层地基基础与桩基础建设中，施工现场土质检测工作是基础性工作，整个建筑建设工作将会受到土地地质情况的直接影响。施工现场土地的坚硬程度是否符合建设标准、地下水资源含有量等，都会在很大程度上影响建筑建设。需要注意的是，若建设施工区域内有大量的地下水资源，会严重阻碍桩基础建设施工的顺利进行。这主要是由于大量地下水会使土地潮湿度大幅提高，导致桩基础建设质量下降，会增加挖孔等施工操作的难度，容易留下安全隐患问题。施工区域内土质不符合建设要求，含水量过高将会干扰建设工作的开展，会出现桩基础腐蚀的情况，很可能导致建筑建设质量不达标。

4.2 冻土层没有及时清理

在进行地基基础与桩基础建设中，施工单位若没有及时有效清理施工区域内的冻土层，当气温上升后，冻土层逐渐解冻，土层会发生沉降问题，对建筑土层结构的稳定性造成极大影响。这种情况下，建筑部分区域也可能发生塌陷情况，存在较大的安全隐患，导致建筑建设工作质量下降。但冻土层未及时清理问题在施工建筑中很难发现，会严重影响桩基础及地基基础建设。对此，在桩基础及地基基础建设过程中，建设单位应要求施工人员认真排查冻土层问题，并安排技术人员进行复查。工作人员若发现冻土层问题，应及时上报给管理人员，采取有效的处理措施加以解决，以免带来安全隐患。

4.3 地下水影响

当前许多建筑物的基坑深度较深，导致受到地下水影响增大。深基坑的开挖是为了提高基础承载力，施工难度较大。在深度较大的基坑开挖以及桩基施工过程中，开挖深度增加，容易挖出地下水，施工期间如果有大量降雨，会导致基础质量下降，施工中应采取防护措施。

4.4 未严格遵守标准

施工周期长、施工规模大，施工过程的不确定性较高，将对环境产生直接的负面影响。在专项建设工程时，基桩的工期与经济效益的发展密切相关。为了提高收益，部分公司选用劣质材料，结构建筑质量大幅度下降，或通过减少施工环节避免超过工期导致施工技术应用效果差。

4.5 桩基础质量存在问题

现代建筑逐渐向更高层发展，桩基础及地基基础的承载重量大幅提高，占地面积却不断缩小。随着建筑建设的加快推进，有关桩基础的应用明显增多，建筑建设施工技术对桩基础应用强度及质量提出更高要求。在实际建设过程中，若桩基础存在质量问题，对应的建设施工技术无法弥补不足，这会使建筑在施工或使用过程中，发生变形、弯曲的情况，甚至出现折断的严重情况。桩基础质量问题会影响整体建设施工的顺利进行，导致建筑施工质量不能满足标准规定要求。

5 地基基础与桩基础施工技术

5.1 高压注浆施工技术

高压注浆法是一种常见的地基基础施工技术。在应用高压注浆施工时，先要通过钻机进行钻孔处理，然后进行注浆施工。施工单位要先进行施工场地的平整处理，为后续钻孔工作开展奠定基础。此外还要进行钻机机械设备的平整性调整，有效控制偏移角度，便于后续地基施工，随后在结合土质条件基础上，合理选择成孔技术。如果土层标准贯入值在40cm以内，可以采用钻机直接插入到灌浆管内进行施工。在完成成孔施工之后方能够进行注浆施工，在施工前需要做好注浆口与输浆管的检查工作，确保无杂物堵塞情况之后，才能进行后续的注浆施工。在完成注浆施工后，要立即做好注浆管的清洗工作，避免出现堵塞等情况。

5.2 灌注桩施工技术

灌注桩施工技术在建筑工程施工中有着广泛的应用。在施工时，需要重点确定打桩的具体位置，随后明确打桩点位，根据设定好的目标点位开展钻孔施工。在完成钻孔操作之后，对孔洞中遗留的泥土以及杂物进行清理，确保钻孔内部无多余杂物，为后续的钢筋笼吊装施工奠定良好基础。根据建筑工程桩基施工需求，进行钢筋笼的制做，钢筋笼的形状以及大小要满足建筑工程的实际施工需求。完成上述操作之后，将钢筋笼吊装到孔洞中，随后进行混凝土的灌注施工，从而获得良好的地基与桩基施工效果。施工企业还要将各施工环节所产生的误差控制在合理范围内，做好灌注桩的定期检查工作，确保灌注桩的整体施工质量，为后续的建筑工程施工奠定良好的基础。

5.3 换土垫层

在建筑工程地基施工的过程中遇到膨胀性土体的可能性比较大，这种土体通常只具有很小的承载力，导致无法充分地保证地基本身的强度与稳定性，可以采用换垫层法来实现提高原地基的承载力。换置土垫层的方法主要在于利用砂石等强度较高的材料将原地基中的浅层软体换掉，这对于土层湿陷性、胀缩性的缩小至关重要，还能够提高地基本身的承载力，有效减少地基的沉降量。在一般建筑工程中通常会用到素土垫层、碎石垫层、砂垫层等多种垫层，这种方法已经被广泛地应用到浅层软弱土、湿陷性黄土或季节性冻土的地基处理当中。同时，为提高土体密实度和有效预防施工中的土体孔洞、缝隙，在施工过程中可以借助分层填土的方式。

5.4 碾压与夯实

如对地基强度提出了很高的要求，就可以将碾压与夯实法应用到实际施工当中，以此可以帮助那些相对松软的土层进一步提高密实度。所谓碾压与夯实法主要是指在各种机械工具的帮助下有效地夯击地基土体，这对于地基土强度的提高、土体液化性能的改善至关重要。待建筑竣工后应用这种方法能够有效避免地基所产生的沉降，一般情况下这种方法主要分为两种：即机械碾压法、振动夯实法。其中机械碾压法就是在各种大型机械的帮助下碾压地基土，诸如压路机与推土机等，一般情况下每层20cm～30cm的铺土需要进行8～12遍的反复碾压，这种方法在面积较大的填土夯实工程中比较常见。而振动夯实法则是在电动机的帮助下，使用振动机来垂直夯击地基土，这种方法通常需要很长的振动时间，但是可以取得良好的效果，适用于砂土地基、透水性良好的松软土地基中。

5.5 排水固结法

受土壤自身液化性质的影响，土层中往往含有一定水分，相应的会直接降低地基本身的承载力，此时为固结土层就必须将水分排除干净。排水固结主要是在各种排水方法的协助下将松散土体中的水分排除并实现自动固结，将这种方法应用到建筑工程中，有助于促进地基承载力的提高和沉降量的减小。另外排水法的处理技术相对比较简单、取材方便，且具有很高的经济性、实用性。具体方法：在地基周围提前设置袋装砂井、塑料排芯板，然后借助水冲法或沉管法来成孔，并在孔内进行灌砂预压操作，为尽快将地基土中的水分排除干净就可以采用真空加压的方式，这对于提高地基土固结速度、快速改善土质液化性质、提高土层强度、减少沉降量至关重要。研究发现，这种方法在一些土层的建筑地基工程中具有很高的适用性，诸如淤泥土质、沼泽土、饱和性黏土等。

5.6 旋挖桩孔技术

旋挖桩孔技术是近年来得到广泛应用的一种机械开挖技术，用带桶钻头的钻机在岩土上钻孔，用伸缩钻杆卸土，挖出桩孔。通常情况下，护筒埋在黏土层顶部，深度为0.5m，顶部高度为地表以上0.3m，由地基土中的一层黏土保护。旋挖钻机安装后，在垂直钻孔过程中，通过钻头等技术进行注水，自然搅动土壤，形成泥浆保护墙，并在孔壁上形成和保持保护层。

5.7 预制桩基础技术

使用机械或液压桩设备将预制桩通过静压压入桩孔的方法，与锤击法相比，该方法具有节能、节约成本、保土、环保等优点。振动工程机械用于使预制桩和桩孔壁的土壤发生共振，减少桩与土之间的摩擦阻力，使预制桩沉入桩孔中，喷水使桩下沉。通过向预制桩端部输送高压水，降低土体的承载力和桩身与土体的摩擦力，使预制桩自重下沉的施工方法对砂土的适用性强。

5.8 现浇桩基础技术

现浇桩基础的关键技术是在桩孔内放置钢笼并进行混凝土浇筑作业。近年来，在城市建设中采用钻孔桩技术时，主要采用不需要土墙保护、连续施工的旋转桩法和浇筑混凝土的全管法。现浇桩基础技术施工的重点是水下混凝土浇筑作业，浇筑的管道应平直垂直铺设，严格控制埋入深度。

5.9 化学加固法

所谓化学加固法主要是指利用化学材料来粘结松散土，可以通过多种方法来实现提高地基承载力的目的，诸如机械拌和、化学反应等，在建筑工程中经常采用的方法主要有三种。第一种，灌浆法：在压缩空气与泵机的帮助下，在土层内部使用灌浆管均匀地灌注水泥等浆液，确保浆液在土层中能够得到充分渗透，且需要同时挤出土层中的水分、空气，经过一段时间的固结以后可以在原本比较松散的土体中快速凝结成一个固结的整体，以此可以发挥防水作用，促进地基承载力的提高，还能够有效的预防地基沉降。值得一提的是，在注浆时通常会采用水泥浆、碱液、水玻璃等浆液。第二种，喷浆法：在预定位置可以使用工程钻机进行钻孔操作，待钻孔到一定深度以后有必要将一个喷射嘴安装到钻杆下方，在高压作用下可以确保浆液迅速向周围的土层中喷射，且在喷射过程中喷嘴会按照钻杆均匀地进行旋转与提升，促使在喷射区能够快速地形成一个圆柱体形式，待浆液与土体混合以后，可以形成一个固结的圆柱体。利用这种方法有助于土体承载力的提高，防水作用明显，在砂土、人工填土或黏性土等地基工程中具有很高的适用性。第三种，深层搅拌法：借助特制深层搅拌机的作用，在地层深处可以注入一些固化剂，诸如水泥、石灰等，确保固化剂、土层能够得到充分搅拌与混合，并有助于地下连续墙体或水泥桩系列的形成。

6 建筑地基基础与桩基础土建施工中的质量控制措施

为保障建筑地基基础及桩基础建设质量，施工单位应深入分析桩基础质量问题的主要影响因素，落实对施工各个环节的管控，强化建筑施工的质量控制。具体应做好以下三方面：第一，施工单位应加强地基基础与桩基础建设的安全管控，做好相关安全知识的宣传教育工作，安排施工人员进行岗前培训，促进施工人员安全意识提高。施工单位应要求工作人员严格按照规定标准进行操作施工，要求一线施工人员发现安全隐患问题时立即反映，尽可能避免安全事故的发生。施工单位应明确安全责任管理制度，合理划分管理人员的安全责任，将质量安全管控落到实处。第二，施工单位应组织施工监管人员进行强化培训，鼓励监管人员积极学习有效的监管方法，促进施工监管水平提高。施工单位应建立建筑工程质量监管制度，将监管任务加以明确，在建筑设计、工程建设、道路交通设计等环节落实监督管控。监管人员应对施工材料质量、施工操作等进行细致检查，及时纠正施工人员的不规范操作，有效避免发生工程质量问题。第三，建筑单位应设置考核机制，考查施工人员、技术人员以及监管人员的安全知识储备，确保建设工程质量。

7 结论

总之，地基基础、桩基础作为建筑工程中的重要组成部分，也是建筑工程的关键点、难点所在，施工时有必要按照实际情况选择相应的处理技术与施工方法，以保证工程质量。