高层建筑桩基础施工关键技术分析

曾令喜

深圳市勘察测绘院（集团）有限公司 广东 深圳 518000

近年来我国城市规划建设能力明显增强，高层建筑数量增加及规模扩大，因此施工也变得愈发复杂，高程建筑对安全、稳定性的要求极高，如果结构失稳，必然会埋下严重的安全隐患；基础工程是上层建筑施工的重要基础，充分掌握桩基础施工关键技术十分必要。由于高层建筑的高度非常大，在结构设计方面，其基础需要具备一定的埋深。且绝大多数高层建筑均需要设置地下室、地下停车场等基础设施，因此在基础工程施工时，还需要做好基坑支护，以确保土方开挖及其他结构施工的顺利进行，满足施工要求。本文以某工程为例，对高层建筑桩基础施工的关键技术进行分析。

1 桩基础施工概述

桩基础是一种应用时间较久且具备较强承载性能的建筑基础形式，目前在建筑工程中应用广泛。其中“桩”的主要作用在于将建筑物全部或部分荷载传递至地基土，属于一种传力构件，具有较强的刚度和抗弯性能，其横截面尺寸明显低于本身的长度；桩基础主要由埋设于地基中的大量桩以及承台构成。桩基础的作用在于将荷载传递至地下深处的土层中，能够满足建筑地基对承载力与沉降的要求，是高层建筑基础施工的重点[1]。可供选择的桩基础施工技术类型繁多，应结合工程实际合理选择，具体包括预制桩、灌注桩等。

预制桩主要通过静压、锤击、振动等方式将桩打入地基土中，灌注桩主要在地基部位打孔，之后在孔中放入一定量的钢筋，建立钢筋笼，之后在孔中灌注混凝土，提高成桩效果。施工单位应结合现场土层情况、周围环境及上部荷载等明确桩基础施工技术和桩型。预制桩主要包括混凝土桩和钢桩，前者又可以划分为方桩和管桩，后者可以划分为H型钢桩和钢管桩。对预制桩进行成桩处理的过程中，通常可选择锤击打入法、静力压桩法及水冲法等。另外也可以采用振动沉桩等其他方法，但是无论选择何种方法，挤土情况均十分常见，施工人员应加以注意，有效处理，减少挤土对周围环境的影响。灌注桩具体施工过程中，成桩的挖孔方法较多，如泥浆护壁成孔、沉管成孔等。成孔后放入钢筋笼，之后浇筑混凝土便可生成灌注桩。如图1所示。如果选择泥浆护壁成孔方法，施工人员应充分结合土质情况合理选择成孔方法；沉管成孔法主要通过锤击、振动等方法在施工过程中形成的一定的震动、噪声，同样存在挤土的情况，因此需要加强对周围生态环境的保护。另外，干作业成孔也是一种常用的方法，主要借助钻机钻孔和人工挖孔方法，钻机钻孔主要用于粘性土和粉土土质，人工方法主要用于粘土土质。聚义施工阶段，应加强施工管理，结合土质情况合理选择灌注桩成桩方法，保证施工质量。

图1 钻孔灌注桩

2 工程概况

某高层建筑为商业住宅楼，设计层数为38层，地下3层，总体基坑占地面积为25352m2。该工程的主要特征为开挖深度大，且基坑周边区域较近位置存在已建道路、楼宇，对支护位移具有严格的要求，且地下管线较为复杂。为了满足承载力与变形要求，该工程桩基础施工采用钻孔灌注桩。

对岩土层进行划分:第一层为素填土、杂填土，不具有较高的力学强度，整体工程性能不理想，厚度分别为0.3-2.3m和0.6-2.5m。第二层为卵石，厚度为10.7-19.2m，伴有砂质粘性土，厚度为2.9-7.1m，力学强度不理想，工程性能不理想。全风化花岗岩位于第三层，厚度1.1-11.2m，强风化花岗岩，厚度0.5-20.8m，中风化花岗岩，厚度0.3-8.4m，具有较高的力学强度，工程性能理想。

3 高层建筑桩基础施工关键技术

本工程桩基础施工采用钻孔灌注桩技术，该项技术在我国建筑工程中应用广泛，在保证建筑结构稳定性方面具有明显优势。将钻孔灌注桩作为工程桩，具有较强的抗弯、抗剪、承载性能，同时辅以止水帷幕等其他施工技术能够进一步强化支护作用，无论是在基础工程还是在基坑支护工程具有较强的安全性和稳定性。通过合理应用该项技术，能够确保施工操作的规范性，提高工程的安全性和稳定性，为后续施工作业的顺利开展夯实基础。桩基础施工的重点包括：

3.1 前期准备

前期准备是工程施工的重要基础，做好相关工作十分必要。首先要做好技术准备，科学编制施工方案，具体内容包括施工设备、成桩方法、施工流程等，同时要注意周围建筑物及地下现有管线的保护措施。在施工方案中，合理规划桩基础施工进度、人力需求、材料需求等。同时制定质量控制、安全文明施工等相关措施。在正式施工前，组织专人进行施工前的试桩，结合试桩的结果明确施工时的相关技术参数。

其次，做好现场准备。高层建筑不同于常规基建工程，桩基础施工对现场的要求较高，因此在正式施工前需要对现场可能影响施工作业的障碍物全面清理，如果难以有效清除则需要加以保护，或者调整施工方案，确保桩基础施工的安全、稳定进行。同时，还需要确保施工现场地面平整，针对不平的地基地面可进行压实处理，强化其承载性能。

最后，对水准点实施定位放线。高层建筑桩基础的水准点通常需要结合高程控制网的水准点进行合理设置，或者也可以选择其他方法，但是无论采用何种方法，均需要确保施工区域周围有不少于2个水准点，且不会受到施工作业的影响[2]。

3.2 钻孔灌注桩施工技术

该工程为高层建筑，专业性较强，充分结合地质情况，基础形式选择钻孔灌注桩。施工要点包括：（1）桩位检测。将400m的钢筋插入桩中性点，以测量基准点为基础，通过引伸点对桩位是否准确进行核对；在自检的同时，监理单位还需要进行随机抽查，明确桩位准确后方可进行施工。（2）护筒埋设。在埋设时，为了防止埋设过程中护筒出现断裂、变形等问题，且满足高效、反复使用的要求，应合理选择护壁材料，可采用钢质护筒，合理控制其厚度，确保钢板接头的密实度适宜，避免出现漏焊等问题。在埋设时，护筒应高于地面，约3m。埋设方法选择引孔法，具体如图2。首先在卵石层中穿过长螺旋引孔，之后采用泵车进行泵入处理，根据进浆情况，提升至孔口，借助吊车和液压振动打桩锤将其设置在相应深度。最后，对护筒埋设的桩位进行再次检查，具体为筒顶高程，根据桩底设计标高对开挖深度进行检测，做好复核工作。（3）对泥浆循环进行合理设置。根据相应的灌注桩数量设置泥浆池，不但需要符合设计需要，还需要保证位置合理，避免影响后续施工。（4）成孔钻进。施工时选择合金钻头，每隔相应的距离完成一次取样，保证其可以进入持力层，如果与设计要求相符，需要做好复核工作，确保施工效果。除此之外，在施工过程中，需要加强对成孔深度的控制，不但要做好机械本身的测量工作，还要进行人工检测，对结果详细记录。（5）钢筋笼制作。首先需要加强对钢筋笼加工的质控工作，保证其形状、尺寸等符合设计要求。对其质量性能、相关技术参数等进行严格检查，具体把控数量、规格、间距等。在实际施工的过程中，应充分结合钢筋笼的重量、长度等，做好施工调节工作，采用强度、直径满足要求的钢筋进行进行加劲箍和内三角撑，同时对顶部加劲箍加强处理，保证吊装施工质量，提高施工的安全性。对钢筋笼进行连接时，要严格遵守相关规范要求，主筋的强度较高，采用机械连接方法，对应的加劲箍需要结合加劲箍的强度合理选择焊条等工具，提高施工水平。除此之外，钢筋笼上需要设置定位环，避免桩底采用水泥浆固结沉渣，提高施工质量。（6）混凝土灌注。施工前首先要进行清孔操作，保证坍落度、温度等参数满足施工要求，严格控制相关技术参与。待混凝土运输至施工现场，灌注需要借助汽车泵。为了保证施工作业的顺利开展，灌注前需要准确计算砼方量。首批混凝土灌注作业结束后，灌注砼借助汽车泵对料斗灌注。具体施工过程中，各车混凝土灌注结束后，或者拔导管之前，需要加强对孔内砼面位置的监测，为合理控制导管埋设提供依据。施工结束前，对混凝土灌入量进行核实，确保检测灌注高度正确。灌注后的桩顶标高需要高于设计标高，高出部分在砼强度达到80%后凿除。完成灌注后拔出护筒。另外，浇灌过程中注意观察混凝土表面高度变化情况，及时提升导管，明确其到达预设高度后，及时将其拆除，避免发生堵塞问题。同时检查混凝土面高度，以此明确导管提升高度，及时拆除。

图2 护筒埋设

3.3 灌注桩技术措施

钻孔施工方法。因为工程所处地层相对复杂，应全面了解地层性质，在不同地层施工耳朵过程中，钻孔与清孔处理均选择反循环方法，保证静压头充足，高出水头；钻孔施工过程中，加强对成孔垂直度的检测，垂直度是钻孔灌注桩施工的关键参数，在保证桩基承载性能方面具有重要作用。施工人员做好垂直度的校对工作，当发现倾斜或者不符合标准的情况，及时处理。如果钻进施工现场不良地质情况严重，应适当增加检查频次[3]。

桩施工方法。混凝土浇筑施工阶段，应全面清理孔口周围的杂质，避免杂质掉入孔内；放置钢筋笼的过程中，需要确保其对准孔位的中心，以防出现爆筋问题，确保保护层的厚度合理；清孔后，对泥浆性能进行检测，确保其满足设计要求，之后全面检查下部沉渣，保证其厚度合理；在进行混凝土灌注时，要严格控制导管的提升速度，进一步提高成桩效果。

3.4 其他施工要点

合理选择钻孔设备。成桩时对钻孔设备合理选择十分重要，如旋挖钻机、循环机等。旋挖钻机主要用于砂层和黏土层，具有极高的钻进效率，且对泥浆净化量无较高要求，电力能源消耗较少，因此与普通机械设备相比优势明显。采用旋挖钻机作业时，遵循先慢后快的施工原则，初始进尺长度为40-50cm，进尺5m后如果钻进正常，可适当增加长度。循环机选择冲击反循环钻机，岩层开挖中优势目前。该工程结合工程和地质条件，钻机和循环机的配比为3:1。

确保孔壁的稳定性。该工程的单桩成孔的时间在4～6天之间，需要确保孔壁的稳定性。为了提高孔壁的稳定性，施工阶段进行护壁处理，使用材料为PHP低固相膨润土泥浆，由膨润土、纯碱和水拌合而成，同时放入适量的聚丙烯酰胺；完成泥浆的调制工作后，对性能指标进行合理调整，确保其满足要求。

加强对沉渣厚度的控制。桩基础工程对沉渣控制具有一定的要求，需要加强对沉渣厚度的控制。该工程采用气举反循环工艺对沉渣进行清除，并不需要配置较大比重的泥浆，有效提高清孔效率。在清孔施工时，将混凝土导管作为出渣管，严格控制其下端和沉渣的距离，风管选择钢管，将其放置在导管的中部以下。

严格控制混凝土浇筑与配比。混凝土的强度不可低于C35，在不断试配的过程中，对混凝土配比进行合理设置，同时严格控制混凝土的坍落度，确保其满足施工要求。该工程的混凝土浇筑以水下浇筑为主，对施工效率和施工连续性的要求较高，并且浇筑需要在清孔后30分钟内完成；浇筑选择导管法有效处理，科学设计直径和导管埋入混凝土的深度。

加强对注浆效果的控制。灌注桩成桩后方可放置钢筋笼，放置钢筋笼的同时需要采用桩侧压降软管，布置以梅花形为主，确保放置后软管紧贴土体；混凝土浇筑后1天，借助压降泵实施清水开塞处理，在浇筑一周后进行注浆处理。

4 结语

综上所述，桩基础施工是高层建筑工程施工的终端，对工程整体质量和安全有直接影响。随着城市的飞速发展，对高层建筑施工质量也提出了更高的要求，施工单位及人员应加强对桩基础施工的重视，制定科学合理的施工方案，且桩基础施工具有一定的特殊性，相对复杂，对施工专业性的要求较高，因此施工时应严格把关施工工艺，掌握施工关键技术应用要点，加强质量控制，保证各项施工作业的顺利进行，提高工程安全性和稳定性。