論建筑工程土建施工中樁基技術的應用構建

文／侯元杰 中國水利水電第四工程局有限公司 青海西寧 810007

引言：

樁基施工是建筑工程土建施工的重要內容，其能通過在沿途中設置樁體，通過樁體側摩擦力以及樁端阻力作用，使上層構筑物的負荷傳遞到樁身或側向土地，以此來保證建筑的穩定性和安全性。新時期，建筑工程的規模不斷擴大，人們對于建筑的穩定性要求也在不斷提升，有必要在土建施工中重視樁基技術應用，為建筑工程項目施工創造良好條件。

1、建筑土建施工中的樁基施工特點及技術分類

1.1 樁基施工特點

建筑工程土建施工中，樁基施工特征特點表現為一以下3個層面：（1）樁基礎施工必須具有良好的承載力條件，因此在持力層選擇中，多選擇硬度較高、結構密實的卵礫類石層，這樣既能保證建筑單樁承載能力，還能滿足建筑負荷承載需要。（2）通過樁基豎向作用，能對建筑的傾斜度予以矯正，確保建筑的平衡性。（3）建筑樁基可產生一定剛度，這種剛度能在抵抗自然災害的基礎上，避免建筑物受到損害，繼而保證建筑的安全性、穩定性。

1.2 樁基技術分類

樁基礎施工對于建筑結構整體穩定性、安全性具有較大影響，要科學合理地使用樁基施工技術，就必須了解樁基礎的分類情況。目前，基于應力特征差異考慮，樁基礎可分為摩擦樁和端承樁；其中摩擦樁的樁端阻力可忽略不計，其所攜帶的荷載有樁側阻力承受；而端承樁的荷載由樁端阻力承受，是一種處于極限負荷狀態的工程樁，要注意的是，端承樁的樁端多處于某些巖盤上面，有效地保證了樁體的穩定性。從樁基施工方式來看，工程樁基可分為預制樁和灌注樁，就預制樁施工而言，其現需要通過鋼筋混凝土材料工廠制樁，然后在打樁機設備的作用，將樁體打入到地下，以此提升建筑物的承載能力。相對而言，預制樁樁身的混凝土密度較大，并且具有較強的抗腐蝕能力，在施工中，打樁機作業噪聲較大，為減少對周邊環境的影響，有較多的工程開始采用靜壓樁基完成工程樁施工。灌注樁多是在施工現場鉆孔，在鉆孔到設計深度并清孔后，施工人員會將鋼筋空吊放到孔內并進行混凝土澆筑，該樁體施工方式對于施工技術的要求較高，但是整體施工具有節約時間、材料的優勢，并且樁體的承載能力也極為突出[1]。

2、基于建筑工程土建施工的樁基技術應用

預制樁和灌注樁是建筑工程土建施工樁基技術應用的2種基本形式。

2.1 預制樁

作為樁基施工中較為常用的一種技術，預制樁包含了鋼樁和混凝土樁2種基本的施工形式。其中混凝土預制樁不僅具有結構堅固、穩定的特征，而且整體的承載能力較為突出，此外其還具有施工方便的特征。所不足之處在于混凝土預制樁施工過程容易受周圍環境影響，在此背景下，若施工過程未能科學地使用保護措施，則樁體本身容易發生開裂問題。鋼樁在特殊領域的應用較多，常見的鋼樁包含H型鋼樁和鋼管樁。

2.2 基礎施工技術

預制樁在土建施工中應用較多，對于建筑整體施工質量具有較大影響。一般在完成樁體預制生產后，需要規范化地將樁體運輸到施工現場進行堆放，然后按照試裝、沉樁的流程完成項目施工。在制樁施工階段，鋼筋骨架加工質量會對預制樁的整體應用效果造成影響，因此，多采用閃光對焊或者電弧焊的方式完成鋼筋骨架的連接焊接施工，該環節中，應對同一截面內的主筋接頭進行控制，要求接頭數量不超過50%，并且相鄰主筋接頭截面間的距離應不小于500mm，以此來保證預制樁滿足工程建設設計標準和施工需要。樁體運輸階段，需要在運輸車輛上放置墊木支撐，然后將預制樁放在墊木上，要求樁體堆放不超過3層；將樁體運輸到施工現場后，要求根據樁體的規格和樁號分類堆放預制樁，預制樁堆放層高保持在4層以內，且堆放預制樁的場地因平整、承載能力良好。通過工程試樁為后期沉樁施工提供有效指導，在試樁施工中，除考慮樁體長度、截面因素外，需要準確地記錄樁體每米錘擊數、貫入度等指標，并對試沉樁中的總錘擊數、樁頂標高和沉樁時間等參數進行精準分析，為后期沉樁施工積累經驗。預制樁施工中，沉樁施工是較為重要的一個施工環節，其直接關系著預制樁的整體承載能力。在沉樁施工中，施工人員在樁體就位后，需規范化地進行樁體垂直度校正，最后實施打樁合樁頂標高測量工作，在確保樁體施工滿足設計標準后，需進行下一樁體施工。在與柱狀樁沉樁施工中，需要對其主控項目、一般項目進行嚴格控制（見表1），以此來保證錘、樁帽、樁身中心處于同一軸線，并且在完成沉樁施工后，樁身插入的偏差不超過1.5%[2]。

表1 預制樁樁體控制

2.3 沉樁工藝

預制樁技術應用的關鍵在于沉樁技術控制，現階段，預制樁沉樁技術類型多樣，除靜力沉樁、振動沉樁外，錘擊沉樁和射水沉樁也是主要的沉樁技術類型；其中在建筑工程土建施工中，靜力沉樁、振動沉樁技術的應用較多（見圖1）。

圖1 工程沉樁

靜力沉樁是在靜力作用下，通過樁機自重和重型機械作用，使得樁基下沉到土層結構的一種技術。結合工程實際可知，靜力沉樁能顯著的提升土體的承載能力，工程架收納盒優勢極為突出。要注意的是，在預制樁中，靜力沉樁技術的適用范圍相對有限，即當工程建設區域的土質較為松軟時，多使用靜力沉樁技術，但是當工程土質結構硬度較高時，使用靜力沉樁會造成土層結構破壞，降低土體的承載力，適應性會有所降低。

振動沉樁在建筑工程土建施工中應用較多，其主要是在樁身自重的作用下，將樁體下沉到規定的位置。在振動成樁模式下，施工人員需要在樁頂的位置上安裝振動器，通過該設備進行沉樁效果監測，以此來使得樁基在自重和振動作用下沉到預定位置。相比其他沉樁技術，振動沉樁施工所占用的面積較少，而且整體操作過程較為簡單，其不足之處在于，基于該方式進行預制樁施工時，工程噪音污染較大，這對項目的生態文明效益具有一定影響，因此需在施工中予以治理。

2.4 灌注樁施工

建筑工程土建施工中，常見的灌注樁技術包含了沉管灌注樁、人工挖孔樁和鉆孔灌注樁3種基本形式，三者的成孔方式有所差異，需結合工程建設的實際情況進行樁體施工技術控制。

2.5 沉管灌注樁

沉管灌注樁包含錘擊沉管灌注樁和振動沉管灌注樁2種基本形式，在項目施工中，錘擊沉管灌注著的應用較多，該樁體施工方式下，工作人員需要依靠錘擊的沖擊力來完成樁體的下沉工作，整個施工過程具有操作簡單、成本低廉且施工時效率突出的優勢。新時期，為保證沉管灌注樁施工質量，需注重其技術操作要點的控制。（1）單打法、復打法、反插法是沉管灌注樁施工中較為常見的工藝，一般單打法的應用較多，該方式下，施工人員應注重拔管環節的控制，一般在拔管時，每層拔管提升的距離保持在0.5～1m，兩次拔管期間應作振動處理，振動的時間保持在5～10s。（2）錘擊沉管過程中，工作人員還應遵守按流水順序，依次向后退打的操作要求，若樁體為群樁基礎，或者樁體的中心距離小于3.5倍樁徑，則在施工中需保證沉樁工藝不會影響鄰樁的質量。（3）樁基及樁架就位過程中，要求樁架的底部水平且固定良好，同時樁架的垂直度偏差應保持在0.5%以內。正式沉管過程中，應實施系統檢查，保證沉管垂直度，并且沉管不得出現管尖損壞問題。（4）完成沉管后，需規范化地進行混凝土灌注施工，要求嚴格控制混凝土材料的應用，如在水泥用量控制中，一般要求每方混凝土所用水泥不少于300kg，樁身配有鋼筋時，混凝土的坍落度保持在80～100mm以內，對于無鋼筋構造的素混凝土樁，其混凝土坍落度應控制在60～80mm。（5）完成沉管灌注樁混凝土澆筑后，還需要規范進行拔管施工，倒打拔管是沉管灌注樁拔管施工的主要技術，拔管過程中，要求重視軟硬土層交界處及接近地面部位的拔管操作，通常這兩個部位的拔管速度控制在0.6-0.8m/min[3]。

2.6 人工挖孔樁

人工挖孔樁施工中，施工人員需要通過人力作業的方式來完成挖孔，然后合理選擇混凝土灌注成樁。考慮到樁孔均是由人力挖掘完后，因此，人工挖孔樁的樁孔直徑較大，一般均超過800mm。人工挖孔樁具體施工中，施工人員先需要做好孔口防護，然后進行土方開挖和護壁施工，隨后按照土方二段開挖、樁孔支護、循環開挖的方式進行底部樁孔開挖，人工挖孔到設計深度后需規范放置鋼筋空，然后完成混凝土澆筑和樁頭養護工作。從施工過程來看，人工挖孔樁不僅具有無隱蔽施工、節能環保的特征，而且工程質量的可控性較強、整體靈活性較高，有效地滿足了工程樁的整體施工質量。要注意的是，人工挖孔樁雖然整體施工質量可控，但是其挖孔階段由人力完成，也容易因人為因素影響成孔質量，對此在人工挖孔樁施工中應重視成孔直徑檢測，并嚴格控制擴底尺寸，確保項目樁體施工滿足設計要求。

2.7 鉆孔灌注樁

現代工程建設模式下，鉆孔灌注樁在土建項目施工中的應用較多，其能為工程項目建設創造穩定的基礎環境，提升基礎的承載能力和建筑穩定性。在鉆孔灌注樁施工中，具體內容包括以下幾方面：（1）在施工初期階段，工程建設人員應規范化地開展施工準備工作。工程測量是施工準備階段需要落實的一項重要工作，在工程項目測量中，需要在現代工程測繪設備的支撐下，依據相關技術標準規范開展測點方向工作，該環節中，應通過白石灰標記具體的樁體點位，為后期鉆孔及成樁施工奠定良好基礎。（2）鉆孔施工階段，需要在完成鉆機安裝后，將設備移動到定位區域，待鉆頭與鉆孔中心對正后開始進行試鉆作業。工程項目試鉆施工中，除控制鉆機保持水平狀態后，還需要細致的檢查鉆機的鉆頭，確保鉆頭使用合理，且無脫鉆問題。正式鉆進施工中，應在考慮施工區域土質環境的基礎上，系統控制鉆進的速度和壓力，并檢查鉆孔的垂直度，避免出現鉆孔傾斜問題。（3）完成鉆孔施工后，需做好孔底沉渣、碎屑的清理工作，一般清孔工作分兩次進行，在清孔過程中，應系統考慮地質水文環境對孔底質量的影響，譬如當建筑工程施工區域與河流接近時，在清孔施工階段就應重視孔內水位的控制，一般需保證孔內水位高出河流水位或地下水位1.5～2.0m。（4）完成清空施工后，在施工現場完成鋼筋籠的加工，該環節除控制鋼筋規格、尺寸和箍筋應用外，應重視鋼筋焊接固定過程的控制，如采用閃光對焊或者電弧焊進行鋼筋籠焊接時，需保證其相鄰主筋接頭截面間的最小距離保持在500mm等。鋼筋籠的吊放施工控制，應規范操作起吊設備，然后合理使用兩點吊工藝完成鋼筋籠吊裝，在鋼筋籠吊裝中應避免出現鋼筋籠變形問題（見圖2）。（5）完成鋼筋籠吊放施工后，規范化的進行混凝土澆筑施工，一般在鉆孔灌注樁中，應控制其混凝土的坍落度保持在18～22cm。現階段，為避免混凝土灌注施工對鋼筋籠造成影響，越來越多的施工企業采用了注漿管進行混凝土澆筑，該施工方式下，需嚴格控制灌注導管下口距孔底的距離，一般兩者的距離保持在30～50cm，同時應控制樁體混凝土的密實程度，最后成樁后，需規范開展樁頂養護和樁體承載能力檢查，確保建筑施工具有穩定的基礎。

圖2 鉆孔灌注樁-鋼筋籠下放

3、基于建筑工程土建施工的樁基技術應用質量控制

3.1 樁基技術應用問題

現階段，人們對于建筑土建樁基施工質量提出了較高的要求，但是結合工程實際可知，當前樁基施工中尚存在一定的質量問題，這些質量問題集中表現為：（1）在施工中，受環境、樁孔、沉樁操作等諸多因素影響，樁體未達到設計的持力層，這降低了樁體施工的整體質量。（2）樁體傾斜是樁基礎施工中較為常見的質量問題，該問題的產生與多種因素有關，一般除預制樁自身樁面傾斜或樁尖位置不正等因素外，前期鉆孔中樁機位置安裝不正、樁架與地面不垂直等因素也會引起樁體傾斜問題。（3）樁體施工中還存在單樁承載能力不足的問題，引起單樁承載能力不足的因素不僅包含樁體最終貫入度過大，而且設計樁體傾斜、斷裂等因素，項目施工中，應注重這些缺陷的有效控制，以此來提升樁體的承載能力。

3.2 樁基技術應用質量控制措施

3.2.1 開展樁基施工準備工作

規范化地開展樁基施工準備工作，能為建筑工程土建樁基施工質量控制奠定良好基礎。現代工程建設模式下，為有效保證工程樁基礎施工質量，在樁基施工準備階段，施工人員首先應系統開展施工區域的地質勘察工作，要求精準掌握施工區域的土壤、水文和氣候因素，了解項目施工的有利條件和限制因素。其次在樁基技術應用初期階段，還應結合工程勘察資料，做好樁基礎施工方案的設計工作，為后期項目施工提供技術指導和約束。最后應注重施工人員的專業培訓，確保一線施工人員系統掌握樁基礎施工的技術要點，確保樁基施工操作的標準性、規范性。

3.2.2 加強樁基施工過程管理

樁基施工過程管理中，應重視2個層面的要點控制：（1）在建筑工程土建樁基施工中，施工人員應注重樁基施工技術要點的控制。以預制樁施工技術為例，在工程制樁階段，要求樁體鋼筋材料的主筋接頭不超過50%；同時應嚴格控制制樁階段的主控項目和一般項目，如主控項目中主筋距樁頂距離、主筋保護層厚度的允許偏差均應控制在±5mm，而在一般項目中，要求樁尖中心線、樁頂鋼筋網間距的偏差控制在±10mm。預制樁施工階段，應嚴格控制各個施工環節，保證樁體垂直度偏差小于0.5%等。（2）工程樁基礎施工質量受底層環境的直接影響，對此在施工初期階段，施工人員應高質量、高標準的開展地質勘查工作，掌握施工期與地質基礎情況，然后以此為基礎進行樁體設計和樁尖持力層設計，并且在樁體貫入過程中，及時清理堅硬障礙物，防止樁體損壞等。

3.2.3 重視樁體質量檢查

要進一步提升工程裝基礎上施工質量，除嚴格控制樁基施工技術應用外，還應對成樁的質量進行系統檢查。目前，除高應變法、低應變發射法外，聲波無損檢測在工程項目成樁質量檢查中也得到了廣泛應用[4]。結合永城實際可知，聲波無損檢測在聲學法檢測技術的作用下，實現了混凝土結構的精準檢測，并且這種檢測技術應用不會對樁體本身造成影響。新時期，應盡重視該技術的深層次研究，深化其在工程樁體質量檢測中的系統應用。通過聲波無損檢測進行樁體質量系統檢測時，除控制應力波波峰值外，還應對應力波速以及波形進行分析，以此來保證樁體檢測的科學性、合理性。一般當應力波的波峰值、波速以及波形變化具有規律性、均勻性特征時，表明樁體較為完整；反之當樁體存在斷樁、樁體傾斜等質量缺陷時，檢測結果中就會出現射波、反射波以及透射波等問題。對于樁本身存在質量缺陷的樁體，施工人員還需要結合工程實際，規范化地進行補樁后或重新成樁施工，以此來保證地質基礎的承載能力，為建筑工程項目施工創造良好條件。

結語：

樁基礎施工對于建筑工程土建施工質量具有較大影響。新時期，建筑工程施工人員只有深刻認識到樁基礎施工的重要性，結合工程實際，系統設計樁基施工技術方案，并實施樁基施工工程技術要點的系統控制，這樣才能有效提升樁基施工質量，創造穩定性基礎，繼而保證建筑結構的穩定性和安全性，提升建筑后期的應用效果。