高層建筑工程施工中樁基礎(chǔ)施工技術(shù)分析

董紀(jì)偉

（山西西山金信建筑有限公司，山西古交 030200）

0 引言

近些年，我國(guó)的高層建筑不斷增多，給人們的生活帶來(lái)了很大便利。而樁基礎(chǔ)作為高層建筑基礎(chǔ)中極為重要的一部分，其施工水平與質(zhì)量將直接影響到高層建筑工程的質(zhì)量與進(jìn)度，從而影響建筑工程質(zhì)量控制水平以及建筑整體的工程造價(jià)。因此提高建筑工程基礎(chǔ)施工質(zhì)量是高層建筑工程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，在進(jìn)行工程施工時(shí)應(yīng)注重施工技術(shù)和管理的相關(guān)知識(shí)，并不斷提高施工水平與質(zhì)量。

1 高層建筑工程中樁基礎(chǔ)的重要性

樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量會(huì)直接影響到高層建筑的工程質(zhì)量，因此，高層建筑施工中應(yīng)當(dāng)盡可能提高對(duì)樁基礎(chǔ)施工的重視程度，結(jié)合工程實(shí)際情況，準(zhǔn)確把握樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的特點(diǎn)以及模式。隨著經(jīng)濟(jì)、科技的發(fā)展，各種先進(jìn)的施工技術(shù)以及工藝層出不窮，那么如何使用新技術(shù)、新工藝提高高層建筑樁基礎(chǔ)的質(zhì)量變成了當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。在高層建筑樁基礎(chǔ)的施工中，施工人員應(yīng)當(dāng)首先了解樁基礎(chǔ)的相關(guān)概念以及最為合適的施工方法。而樁基礎(chǔ)的根本作用是提高建筑整體以及地基的穩(wěn)定性，能夠?qū)⒔ㄖ惺艿暮奢d傳遞至地基中，進(jìn)而提高建筑的穩(wěn)定性。基于概念，可發(fā)現(xiàn)樁基礎(chǔ)的根本作用是傳遞并增強(qiáng)地基的穩(wěn)定性，進(jìn)而達(dá)到穩(wěn)定建筑整體的目的。因此，在施工中應(yīng)當(dāng)著重考慮樁基礎(chǔ)的橫截面尺寸以及數(shù)量，并明確各個(gè)樁基礎(chǔ)的具體承載力以及建筑荷載的傳遞路徑，以此充分發(fā)揮出樁基礎(chǔ)在高層建筑中的作用。從上述分析中可看出，若樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量不能符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致地基承載力較弱或地面荷載傳遞路徑不完整，便會(huì)對(duì)建筑整體的穩(wěn)定性造成影響，甚至造成極為嚴(yán)重的后果，給后續(xù)建筑的使用帶來(lái)諸多安全隱患。

較為常見的樁基礎(chǔ)類型有灌注樁、預(yù)制樁。灌注樁施工指的是在地基處進(jìn)行打孔，組裝鋼筋籠后放入，最后灌注混凝土，并通過(guò)此種方式提高地基的承載能力。而預(yù)制樁則是利用預(yù)先加工好的樁體放入地基中，并將此作為建筑的樁基礎(chǔ)，此種方法施工難度較低，進(jìn)度較快，樁體質(zhì)量也更好，但對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)、土質(zhì)要求過(guò)高。因此當(dāng)前多數(shù)高層建筑不會(huì)采用預(yù)制樁作為樁基礎(chǔ)，而是采用灌注樁工藝。對(duì)于高層建筑而言，由于其自重較大，高度過(guò)高，對(duì)地基承載力要求較高，所以樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量尤為重要，下文便以山西焦煤集團(tuán)綜合服務(wù)基地項(xiàng)目為例，說(shuō)明高層建筑工程中樁基礎(chǔ)的施工技術(shù)要點(diǎn)。

2 高層建筑工程中樁基礎(chǔ)施工技術(shù)要點(diǎn)

基于上述分析可以發(fā)現(xiàn)，樁基礎(chǔ)對(duì)于高層建筑尤為重要，其施工質(zhì)量與建筑整體的穩(wěn)定性存在密切聯(lián)系，因此加強(qiáng)對(duì)樁基礎(chǔ)施工的研究十分必要。為提高高層建筑工程中樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量，下文便以實(shí)際工程為依托，探索其施工技術(shù)要點(diǎn)。

2.1 工程概況

該項(xiàng)目名稱為山西焦煤綜合服務(wù)基地，位于太原市濱河西路西側(cè)、九院沙河南側(cè)。項(xiàng)目擬建兩棟27 層辦公樓以及連片3~6 層裙樓、兩層地下室，各個(gè)地下室要求并連成一體，且各單體沉降要求為50mm 以內(nèi)。其中兩棟27 層辦公樓的高度為120m，所有擬建建筑物±0.00 標(biāo)高為785.0m。

為滿足高層建筑物對(duì)于樁基礎(chǔ)穩(wěn)定性的要求。該工程采用了后注漿鉆孔灌注樁的施工方案。為確定工程樁的具體設(shè)計(jì)方案以及施工參數(shù)，于正式施工前選擇代表性的地段進(jìn)行了試驗(yàn)樁施工，得出真實(shí)數(shù)據(jù)后進(jìn)行正式施工。成樁工藝方面采用了沖擊鉆成孔泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁，樁底則采用了膠囊注漿技術(shù)。共設(shè)計(jì)樁數(shù)為822 根，其中錨樁數(shù)量為32 根，plt（試樁）數(shù)量為8 根，工程樁數(shù)量為782 根。試樁長(zhǎng)度為44.5m，混凝土強(qiáng)度為C50，錨樁長(zhǎng)度為44.5m，混凝土強(qiáng)度為C45，工程樁長(zhǎng)度為36.6m，混凝土強(qiáng)度為C45。樁端持力層位于細(xì)砂層，樁端進(jìn)入持力層深度應(yīng)在1.5m 以上。該工程所有樁基礎(chǔ)樁徑均為800mm，鋼筋籠籠徑為700mm。其中毛莊鋼筋籠主筋為HRB400-32/HRB400-28，工程樁以及試樁鋼筋籠主筋為HRB400-25/HRB400-22。設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，承載力為8800kN。

2.2 樁基礎(chǔ)施工前準(zhǔn)備工作

對(duì)于建筑工程任何環(huán)節(jié)而言，施工前準(zhǔn)備工作是極為必要的。施工人員應(yīng)當(dāng)在樁基礎(chǔ)施工正式開展前，對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行勘察，并詳細(xì)閱讀地質(zhì)勘查報(bào)告，分析樁基礎(chǔ)所應(yīng)用的技術(shù)，并結(jié)合工程實(shí)際情況做好技術(shù)準(zhǔn)備以及現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備，以此促進(jìn)樁基礎(chǔ)施工的開展。再基于實(shí)際環(huán)境，收集施工方案所需的數(shù)據(jù)以及資料，科學(xué)選擇機(jī)械設(shè)備以及工藝。對(duì)當(dāng)?shù)靥鞖狻⒌匦我约皻夂驐l件進(jìn)行了解，準(zhǔn)確掌握具體施工深度、尺寸以及其他細(xì)節(jié)，并詳細(xì)檢查地基處是否存在地下管線。勘察結(jié)束后，便需要進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)的三通一平工作，施工人員還應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的實(shí)際情況，做好平面布置圖，在圖中標(biāo)明具體樁位以及樁號(hào)、施工順序等信息，以及當(dāng)?shù)匾?guī)劃局所測(cè)得的附近建筑物標(biāo)高。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況將坐標(biāo)控制樁以及水準(zhǔn)點(diǎn)放置到位，測(cè)量放出主要軸線，將822 根灌注樁的樁位與標(biāo)高引入現(xiàn)場(chǎng)。定位完成后，使用φ14×250mm 的鋼筋頭進(jìn)行標(biāo)記，并聯(lián)系業(yè)主、監(jiān)理單位對(duì)放線情況進(jìn)行審查，驗(yàn)收完成后進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備與材料準(zhǔn)備。

技術(shù)準(zhǔn)備方面需要組織現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員對(duì)施工設(shè)計(jì)圖進(jìn)行熟悉，并仔細(xì)閱讀地勘報(bào)告，充分掌握現(xiàn)場(chǎng)施工條件。以圖紙會(huì)審的形式掌握具體設(shè)計(jì)方案與施工要求，核對(duì)工程樁的具體位置。

該工程樁基礎(chǔ)施工所需材料有鋼筋、混凝土、水泥等，為確保材料質(zhì)量，施工人員應(yīng)當(dāng)及時(shí)對(duì)原材料進(jìn)行取樣復(fù)驗(yàn)，具體如下。①鋼筋方面。鋼筋應(yīng)當(dāng)提前進(jìn)場(chǎng)，并以規(guī)格為準(zhǔn)進(jìn)行取樣檢驗(yàn)（每60t 為一組）。焊接件方面則以焊工、接頭規(guī)格、鋼筋直徑級(jí)別為區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)，每300 個(gè)焊接接頭為一組進(jìn)行檢驗(yàn)，檢查焊接材料產(chǎn)品合格證、出廠報(bào)告及焊接接頭復(fù)驗(yàn)報(bào)告。②混凝土，為確保混凝土質(zhì)量可靠，供應(yīng)及時(shí)，該工程采用了信譽(yù)良好、供貨及時(shí)的商品混凝土廠家，并在施工中嚴(yán)格控制混凝土質(zhì)量及配合比。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)布置、測(cè)量放樣

現(xiàn)場(chǎng)布置方面則需要保證施工場(chǎng)地的平整，滿足樁基礎(chǔ)施工的相關(guān)要求，并做好場(chǎng)地施工、生活用電用水、泥漿池、鋼筋加工、道路的具體規(guī)劃，確保符合安全文明施工要求。還需提前做好設(shè)備維護(hù)、保養(yǎng)，保證設(shè)備完好、齊全，提前對(duì)設(shè)備的功能進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，確保可滿足施工需要。

測(cè)量放線方面。則需要根據(jù)建設(shè)單位所提供的建筑定位圖、坐標(biāo)點(diǎn)，利用全站儀將建筑物控制軸線放出，并設(shè)立永久性坐標(biāo)控制點(diǎn)，將控制點(diǎn)成果圖上報(bào)至監(jiān)理單位、建設(shè)單位進(jìn)行審核[1]。

放樁位方面。施工人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)坐標(biāo)點(diǎn)，利用全站儀放出具體樁位點(diǎn)，并釘好鋼筋棍，確保位置準(zhǔn)確。最后則需要做好高程控制，以建設(shè)單位所提供的水準(zhǔn)點(diǎn)為基準(zhǔn)，向施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)引測(cè)3~4 個(gè)點(diǎn)，將此作為施工水準(zhǔn)點(diǎn)，并對(duì)護(hù)筒進(jìn)行高程測(cè)量，控制樁頂以及樁底的標(biāo)高。此過(guò)程中所劃定的坐標(biāo)控制點(diǎn)需要利用混凝土進(jìn)行澆筑，再在周圍砌磚進(jìn)行防護(hù)，在外圍設(shè)置醒目標(biāo)識(shí)。上述工作完成后便可進(jìn)行沖擊鉆成孔。

2.4 沖擊鉆成孔

該項(xiàng)目沖擊鉆成孔工藝具體施工流程如圖1 所示，其關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)具體如下。

圖1 沖擊鉆成孔工藝流程

2.4.1 護(hù)筒埋設(shè)以及鉆機(jī)就位

護(hù)筒埋設(shè)與鉆機(jī)就位需要在場(chǎng)地平整與測(cè)量放線后開展。經(jīng)過(guò)監(jiān)理單位確認(rèn)樁位后，施工人員需要采用“十字線”法在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行定位，確定護(hù)筒的開挖位置，開挖后埋設(shè)護(hù)筒。并在護(hù)筒周圍使用黏土填實(shí)，防止產(chǎn)生滲漏。護(hù)筒重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)與“十字線”重合，將偏差控制在2cm 以內(nèi)，傾斜度控制在1%以內(nèi)。護(hù)筒埋設(shè)后應(yīng)進(jìn)行鉆機(jī)定位，確定位置后應(yīng)當(dāng)保持其水平穩(wěn)固，確保后續(xù)施工中不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。在正式開鉆前，必須由測(cè)量人員以水準(zhǔn)點(diǎn)為依據(jù)，確定實(shí)際孔深與標(biāo)高[2]。

2.4.2 泥漿配制

開孔前應(yīng)當(dāng)在施工現(xiàn)場(chǎng)挖設(shè)排漿槽，并將其通至廢漿池，其容量必須能夠滿足成孔以及后續(xù)混凝土灌注所排除的廢漿需要。并在沖擊成孔過(guò)程中以孔內(nèi)孔漿實(shí)際比重情況為準(zhǔn)，向其中補(bǔ)充泥漿或清水，清除混入泥漿的雜物以及渣土，時(shí)刻將泥漿比重保持在1.15~1.2。

2.4.3 沖擊成孔

經(jīng)過(guò)項(xiàng)目?jī)?nèi)技術(shù)人員、監(jiān)理人員檢查復(fù)核后，便可開鉆。該項(xiàng)目所采用鉆頭為圓錐十字鉆頭，其重量為2000kg，沖程為1~1.5s，沖擊頻率為34~38 次/min。沖擊成孔過(guò)程中的技術(shù)要點(diǎn)如下。

（1）開孔過(guò)程中所產(chǎn)生的泥漿會(huì)儲(chǔ)于護(hù)筒中，此部分泥漿不應(yīng)進(jìn)行撈渣，當(dāng)孔深達(dá)到5m 后，可以實(shí)際情況為準(zhǔn)選擇合理的沖擊參數(shù)。當(dāng)成孔深度為2~3m 時(shí)，施工人員應(yīng)當(dāng)對(duì)沖擊鉆頭鋼繩以及孔位中心進(jìn)行檢測(cè)，檢查其是否存在誤差，若誤差過(guò)大，則需要采取相關(guān)措施進(jìn)行修正。

（2）孔深達(dá)到5m 以上時(shí)，施工人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)土層以及孔內(nèi)泥漿的實(shí)際情況進(jìn)行撈渣，每次進(jìn)尺的距離不應(yīng)當(dāng)超過(guò)護(hù)筒的2/3，通常會(huì)控制在100cm 左右。撈渣過(guò)程中要注意及時(shí)向護(hù)筒內(nèi)進(jìn)行注水或注漿。

（3）每次鉆孔結(jié)束時(shí)候均應(yīng)當(dāng)對(duì)鋼絲繩以及轉(zhuǎn)向接頭進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)其存在失靈現(xiàn)象必須及時(shí)進(jìn)行修正。成孔過(guò)程中，施工人員必須要增加觀測(cè)井內(nèi)泥漿的最高位置，始終將液面保持在護(hù)筒頂部以下。

（4）若存在長(zhǎng)時(shí)間停鉆情況，必須指派專人對(duì)井內(nèi)液面進(jìn)行看管。此外，應(yīng)當(dāng)始終將充盈系數(shù)保持在1.1以上，沖擊鉆頭直徑也必須在75cm 以上，以此保證孔徑符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[3]。

（5）成孔過(guò)程中需要著重預(yù)防孔內(nèi)坍塌，若發(fā)現(xiàn)護(hù)筒內(nèi)撈渣過(guò)多卻進(jìn)尺較少時(shí)，應(yīng)向筒內(nèi)加入黏土，以此改善泥漿質(zhì)量。整個(gè)鉆孔過(guò)程應(yīng)當(dāng)采用低沖程、低頻率進(jìn)行鉆進(jìn)。

2.4.4 鋼筋籠與膠囊制作

鋼筋籠所采用的鋼筋必須合格證、復(fù)驗(yàn)單齊全，并在運(yùn)輸中小心謹(jǐn)慎，防止出現(xiàn)變形與開焊現(xiàn)象。施工人員應(yīng)當(dāng)以樁體配筋圖為準(zhǔn)，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范施工。并合理控制誤差，將主筋間距誤差控制在10mm 以內(nèi)，鋼筋籠直徑誤差控制在10mm 以內(nèi)，鋼筋籠長(zhǎng)度誤差控制在50mm 以內(nèi)，箍筋間距控制在20mm 以內(nèi)。主筋搭接斷面應(yīng)當(dāng)錯(cuò)開，相同截面的主筋焊頭應(yīng)當(dāng)控制在50%以下。

膠囊制作方面。應(yīng)采用汽車內(nèi)胎與直徑600mm，厚度2.5mm 以上的鋼板進(jìn)行制作。制作中確保鋼板與膠囊接觸表面不存在毛刺，保證膠囊內(nèi)部裝填達(dá)到80%以上。

制作完成后將鋼筋籠平穩(wěn)吊起，將注漿管綁扎在鋼筋籠外側(cè)、膠囊焊接在鋼筋籠下方，垂直放入孔位中，并分段進(jìn)行搭接，鋼筋籠搭接長(zhǎng)度控制在12d+2cm（d 為鋼筋直徑），將主筋接口錯(cuò)開[4]。

2.4.5 混凝土灌注

該項(xiàng)目混凝土灌注采用的是直徑為250mm 的導(dǎo)管，并居中下入孔內(nèi)，深度為距孔底300mm 左右。灌注過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)將初灌埋深控制在1m 以上，初灌量控制在1.5m3以上。此外，施工人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格關(guān)注混凝土面的上升高度，并對(duì)導(dǎo)管深度進(jìn)行計(jì)算，及時(shí)拆除導(dǎo)管，以防埋深過(guò)大，將導(dǎo)管埋深控制在2~6m。為確保樁體質(zhì)量，應(yīng)保持混凝土灌注的連續(xù)性。當(dāng)灌注接近樁頂時(shí)，控制好最后一次的灌注量，使得實(shí)際標(biāo)高大于設(shè)計(jì)標(biāo)高100cm 以上。灌注結(jié)束后，應(yīng)當(dāng)勻速提升導(dǎo)管，并拔出護(hù)筒。

成孔3d 后進(jìn)行注漿，并合理控制注漿量，當(dāng)注漿量達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，立即停止注漿。或樁底壓力在3MPa 以下，樁體上抬3mm 以上時(shí)，停止注漿。當(dāng)注漿壓力長(zhǎng)時(shí)間過(guò)低時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取間歇注漿的方式，間歇時(shí)間30min 為最佳。以此完成樁基礎(chǔ)施工[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，樁基礎(chǔ)關(guān)乎高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，因此加強(qiáng)對(duì)樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的研究極為必要。本文以山西焦煤集團(tuán)綜合服務(wù)基地項(xiàng)目為例，說(shuō)明了樁基礎(chǔ)的施工要點(diǎn)，以供相關(guān)人員參考。