淺析高層建筑基礎加固工程施工技術

陜艷娟 任亞莉 張文麗

（1.山西一建集團有限公司，山西 太原 030000；2.山西一建集團有限公司第一工程公司，山西 臨汾 041000）

在城市高樓林立的時代，基礎工程的可靠性成為確保城市建筑穩定和安全的核心[1]。本文將研究重點聚焦于城市高層建筑的基礎加固工程中，采用先進的鉆孔灌注樁技術，旨在提升基礎的抗震性和穩定性[2]，并通過深入設計和施工過程的探討，努力為城市建設提供一套可行的、先進的基礎工程解決方案。這項研究不僅旨在應對城市中心地帶復雜的地質條件，更為追求城市高層建筑的可持續發展提供關鍵支持[3]。因此，通過對城市高層建筑基礎加固工程的研究[4]，為城市發展創造出更為安全、穩定的建筑環境。

1 工程案例

1.1 工程概況

本工程為某商業辦公樓基礎加固項目，擬建建筑總高度130m，地上33層，地下3層，建筑結構采用框架剪力墻結構，由于地下水位較高和土質松軟等原因，該建筑出現微小沉降，為保障其長期穩定性，本工程對建筑結構基礎進行加固。并且對場地進行地質勘探，揭示了地下土層特性和水位分布，根據勘探結果，擬采用鉆孔灌注樁技術進行基礎加固，有效提高本項目基礎的承載能力和抗震性能。此外，該基礎加固施工過程中，對灌注樁的尺寸、深度和間距進行了嚴格把控，最大限度提高了施工精度和安全性，從而保證該基礎加固工程的施工質量。

1.2 工程設計

本工程進行了詳細的地質勘測和工程設計，根據承載需求和地質條件設計要求，確定了樁的直徑為600mm，部分為800mm，單樁長18m～22m。結合地下水位、土壤類型和建筑結構等因素進行設計，見表1，從而確保障了樁基礎結構的承載力。

表1 地質條件和水文條件

本工程建筑總高度130m，在進行結構設計時，需同時考慮垂直荷載、水平荷載和地震荷載作用，由于建筑高度和風荷載增加了結構的復雜性，所以本工程在設計時充分考慮了結構穩定性和變形控制。此外，鉆孔灌注樁還需要綜合考慮樁的承載能力、抗拔能力、抗彎矩能力等因素，結構設計要確保樁基礎與建筑體系協同工作，以此實現整體穩定的目的。

2 施工過程

2.1 放線測量環節

放線測量施工在高層建筑基礎加固工程中起著至關重要的作用，直接影響到整個工程的精度和施工的成敗。本工程對地質勘探數據進行了全面分析，進而確定了適宜的地面標記點，這些點涵蓋了本建筑的主要角點和其他結構上的穩定標記物，從而確保了放線測量的準確性和精準度。本工程使用全站儀和GPS等先進的高精度測量設備對所選標記點進行了詳盡的測量和定位工作，保證了每個標記點的精準度，為整個基礎加固工程提供了可靠的參考坐標。在布線計劃制定過程中，還綜合考慮了建筑特性和地質條件，以確保施工的精確性和效率，放線測量的每一步驟都受到了項目管理團隊的嚴格監控，從而確保了整個布線布局的準確性和穩定性，這種精確和系統的方法，不僅提高了施工效率，還確保了整個基礎加固工程的順利進行。此外，通過這些周密的準備和精確的執行，本工程確保了高層建筑基礎的加固工作達到預期目標，為保障建筑的長期穩定性和安全性奠定了堅實的基礎。

2.2 機械鉆孔環節

在本基礎加固工程中，機械鉆孔施工作為關鍵且復雜的環節之一，承擔著工程質量優劣的重要責任。先對鉆孔工作進行了全面規劃與協調，以確保施工進度的有序進行，并嚴格監控施工質量，保證每個鉆孔的尺寸和位置嚴格遵循設計要求，并為保障工地的安全，管理人員時刻監督工地的安全狀況，采取適當措施預防潛在安全風險，機械鉆孔工作與整個工程的其他階段密切協作，保障了工程順利進行。同時，現場施工人員在施工前仔細檢查鉆孔設備，確保現場所有設備均處于良好的工作狀態，并根據本工程制定的安全操作規范，施工人員均佩戴了個人防護設備，以確保施工過程中的人員安全，之后通過施工人員熟練操作旋挖鉆機，確保鉆孔的直徑和深度精準符合設計標準。此外，施工過程中使用先進儀器實時監控鉆孔的進度和質量，確保鉆孔過程中無異常情況發生。

2.3 驗孔、清孔施工

鉆孔施工完成后，對其進行現場驗孔工作，孔徑和孔深均滿足設計要求，孔身傾斜度為0.8%L（L為樁長）。驗孔完成后，立即對孔底通水進行置換清理工作，清孔時長為8h，施工期間保證孔內水頭高度一致，清孔完成后，利用泥漿桶提取距離孔底500mm處的泥漿進行質量檢測，檢測結果為：相對密度1.04，含砂率1.6%，膠體率99%，沉渣厚度500mm，則檢測結構均滿足設計要求。該施工環節的關鍵在于是否徹底清除鉆孔中的泥漿、巖屑和其他雜質，這一步驟要求精確控制清孔的深度和角度，以保證孔底雜質被完全清理。隨后，對孔內進行細致檢查，確保其干凈和整潔，從而為工程后續灌漿施工奠定基礎。

2.4 加筋籠的吊裝施工

在加筋籠吊裝施工階段，首先準備并檢驗所需材料，包括高標準鋼筋和連接件，加筋籠的設計由專業設計人員負責，根據設計要求，綜合考慮了樁的直徑、深度以及預期荷載，制定了詳細的加筋籠設計方案。施工前，對樁孔進行清理，確保了樁底的平整性，之后進行加筋籠的組裝，確保鋼筋的正確布置和間距，保證了結構的準確性和穩固性，組裝完成后，利用起重設備將加筋籠精準吊裝至樁孔內。同時，進行必要的調整，以確保加筋籠的垂直度和正確位置，隨后按層逐步沉入樁孔，確保加筋籠與樁壁之間的間隙均勻一致。此外，樁孔口的最終處理，包括填充和密封，旨在保護樁體內部免受外部環境影響，這一系列精密的施工步驟，加強了加筋籠的安裝牢固性，從而顯著提升了樁體的整體承載能力和抗震性能。

2.5 灌漿施工

加筋籠安裝完畢后，隨即進行灌漿施工，以確保樁孔內部混凝土與周圍土壤緊密結合，灌漿的準備工作涉及高強度混凝土漿液和灌漿設備的精心準備。在灌漿前對清孔和加筋籠的工作進行細致檢查，以確保樁體內部狀態符合施工要求。隨后，利用灌漿泵將事先配制好的高強度混凝土漿液注入清理過的孔內和加筋籠內，在整個灌漿過程中實時監測灌漿的流速和流量，確保漿液均勻地填充整個孔道。灌漿完成后，對灌漿部位進行了嚴格檢查，包括檢驗灌漿口和孔道的狀況，確保漿液填充均勻且無氣泡或空洞。此外，特別關注孔口的密封，以防止漿液外溢，通過這一步驟的操作保證了高強度混凝土充分滲透到樁體內部，為整個基礎結構提供了牢固的支撐。因此，通過最后的灌漿工作，成功地完成了本工程整個樁基的施工，有效提升了樁的承載能力，確保了基礎結構的穩定性和安全性。

3 工程成果分析

3.1 樁基礎承載能力分析

本工程采用靜載試驗和高應變法對加固完成的樁基礎的承載能力進行評估。靜載試驗是通過在樁頂施加軸向壓力，觀察樁的監測點下降隨時間的變化，根據荷載-位移曲線來檢驗承載力；高應變法是通過重錘敲擊樁端，使樁身向下產生相對位移，應力波在傳播過程中引起樁基礎四周土阻力與樁端阻力的一種動力測試方法，可以檢測樁基礎的豎向抗壓承載力和樁身完整性。本工程抽取10根基礎樁進行靜載試驗，最大加荷7800kN，采用逐級加載方式，結果顯示最大沉降為34.605mm，回彈量為23.342mm，殘余沉降為11.263mm；抽取20根基礎樁進行高應變法測試，高應變錘重達3t，垂直落距0.6m和1.2m，自由落錘，抽檢結果顯示，樁基礎的極限承載力為6840kN，符合設計要求，且樁身的完整性良好。

3.2 抗震性能分析

在設計階段，進行了深入的地質勘探，全面分析了工程區域的地質特性，采用了適應性強的地震設計響應譜，并考慮了區域的實際地震危險性，抗震設防烈度8 度。本工程所采用的抗震設計滿足并超過了建筑抗震設計規范要求，提高了結構的安全系數，達到1.5 以上。在材料選擇上，本工程優先使用了高強度（達到C40）和高韌性的抗震材料，有效減少地震引起的潛在損傷。施工前，利用ANSYS 軟件對工程進行了抗震性能仿真實驗，設置的場地土重度為1.8g/cm3，內聚力為0.6MPa，內摩擦角為30°，并通過構建三維有限元模型進行模擬計算，確保結構在預期地震作用下的穩定性和安全性。這些精確的計算和模擬結果確保了本工程的抗震設計滿足安全標準要求，為結構在地震中的穩定性提供了可靠的數據支持。

3.3 地基沉降監測分析

為確保建筑物的穩定性和結構安全，本工程在設計階段通過地質勘探了解了土壤特性，并預測了可能出現的地基沉降情況。勘探結果顯示，預期地基沉降率為每年最多5mm，基于此數據，工程團隊制定了針對性的地基處理方案。在施工前，選擇了多個關鍵地點安裝監測設備，包括沉降儀、水準儀和測斜儀，從而實時監控地基沉降和變形情況。通過測量沉降速率，發現最大沉降速率為3mm/年，低于預期值，表明地基穩定性良好。監測人員還分析了不同測點的空間分布數據，以全面了解土壤沉降的整體趨勢，通過這些精確的監測和數據分析，本工程成功確保了建筑的安全，有效預防了潛在的結構問題。

4 工程技術創新和改進點

在本工程中，采用了先進的鉆孔灌注樁技術，顯著提升了樁的施工效率和質量。工程還整合了智能化施工設備，包括遠程監控振搗設備和無人機巡檢系統，以增強施工安全性和效率，通過實施實時質量監測系統，利用傳感器和數據采集技術，可以進一步對施工質量進行即時監控，及時識別并解決問題。此外，運用大數據分析和人工智能技術，對施工過程進行深度分析，從而有效提出優化建議，本工程選用了環保建筑材料以減少對環境的影響，遵循可持續發展原則，采用模塊化施工方法，提高了施工組織性和效益。同時，引入水資源循環利用系統以降低水資源消耗。為保證施工質量，本工程實施了ISO 質量管理標準，并建立了完善的質量管理體系，工程前期進行了全員質量培訓，并通過專業認證機構對工程人員進行培訓，以提升團隊的質量意識和專業技能。

5 結語

面對地質復雜和結構加固的挑戰，本工程通過全面規劃和創新實施，成功加固了基礎并顯著提升了結構的穩定性，運用先進的鉆孔灌注樁技術，在復雜地質條件下取得了良好的抗震性能，為相似工程提供了寶貴經驗。項目還采用了高效的檢測技術和大數據分析，結合智能施工和模塊化方法，有效提高了施工效率和質量管理水平，為未來項目的成功實施奠定了基礎。