高层建筑桩基础施工技术探析

高层建筑桩基础施工技术探析

乔志军

身份证号码：152625198009040019

摘要：随着我国建筑行业的飞速发展，高层乃至超高层建筑的数量不断上升，技术也不断的革新。尤其是高层建筑的桩基础施工环节，无论是规模还是相关技术标准，都十分复杂，因此对于施工单位提出了较高的技术要求。但是高层建筑具有施工困难、基础深、高度大等特点，人们越来越关注高层建筑的基础建设质量，基于此，对高层建筑地基基础和桩基础施工技术进行分析，供参考。

关键词：高层建筑；桩基础；施工技术

引言

随着城市现代化的不断推进，高层建筑数量不断增长，其施工技术也在不断发展和完善。在建筑工程施工中，桩基施工技术应用广泛，但仍存在些许问题以待解决。为了保障建筑工程的质量，应深入对桩基础施工技术进行研究。对此，本文对高层建筑桩基础施工技术进行分析，结合查阅的相关技术文献，对桩基础施工技术进行了探讨，并提出了改善施工技术的措施。

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。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，人工挖孔主要用于粘土土质。处于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。

2高层建筑桩基础特点

由于高层建筑会产生较大的竖直载荷，因此高层建筑桩基础具有较高的竖向承载力，单基桩本身就具有较强的竖直承载力，而多个基桩共同形成的群桩更是具有极大的竖直方向承载能力，其能够满足高层建筑的竖直方向承载力需求。另外从高度角度看，高层建筑桩基础普遍具有高刚度、高摩擦力特点，这是因为高层建筑对桩基础抗沉降能力有较高要求，由于竖直方向载荷较大，而且容易受各种外力影响产生不同方向的载荷应力，因此高层建筑桩基础必须具备抗不均匀沉降的能力。此外，高层建筑桩基础还必须有较强的抗倾覆能力，为实现这一目标，桩基础通过良好的设计和精准的施工作业使各桩基均具备较强的侧向刚度。桩基础在承受来自建筑上部载荷时会通过桩基将载荷传递至承台，而承台又可以将载荷传递至与之直接接触的、具有较强承载力的地基土层，因此桩基本身会穿过承载力不足的土层并通过与承台相连进行载荷释放，这样桩基础就实现了将建筑上部载荷妥善传递至高承载力土层的目的。

3高层建筑桩基础施工技术分析

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，具体内容包括施工准备、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。

3.2灌注桩泥浆制备

使用钻孔是灌注桩重要的施工步骤，而钻孔过程中需要进行泥浆护壁，在该过程中使用的泥浆能够在钻机钻孔过程中，在孔壁形成保护层防止孔洞坍塌。通常来讲，灌注桩泥浆主要由膨润土、碳酸钠、水、CMC以及某些外加剂配置而成，以某灌注桩泥浆支配工作为例，该泥浆水、碳酸钠、CMC、膨润土比例为700:3.5:0.27:100，按照该比例少量适配检查后，明确该泥浆符合护壁需求，而后搅拌桶内加水至1/3并启动搅拌桶，将膨润土、碳酸钠倒入搅拌桶内，根据比例继续通过水箱向搅拌桶内加水，持续搅拌2~3min后投入定量的CMC，填料完毕后，继续搅拌1~2min并将制备好的泥浆转移至待用池中静置膨化，静置等待时间为24h，使用前对浆液膨化度进行检查，膨化度达标即可投用。在使用不同钻头钻孔时泥浆护壁的泥浆需求不同。对于高层建筑桩基础钻孔护壁而言，在实施泥浆护壁时所使用的泥浆含沙率应控制在4%以内。泥浆主要通过泵送的形式进入孔内，施工过程中要分设新浆池和泥浆循环池，注意在清孔过程中做好渣浆分离和泥浆循环利用工作，泥浆循环池中，应设置沉淀池和循环净化系统，在排渣后重新进入循环体系。注意在泥浆循环过程中要动态清除沟槽沉淀物，防止堵孔，要确保泥浆循环供给通畅。

3.3钻孔

为了提高钻孔施工质量，钻孔前期应做好充足的准备工作，在钻孔操作中应强化安全隐患防范意识，以降低各类事故发生率。如果施工场地出现漏水问题，必须及时停止施工，探索漏水原因并及时处理漏水问题。工程人员还应强化管道质量管理，如果产生漏水问题，会影响到整体施工进度。如果管道质量达不到行业标准，需更换管道材料，并同时做好记录。钻孔期间要保持连续性，若骤然停止施工，可能会导致塌孔。为了确保项目施工顺利进行，应监督钻孔过程。此外，应控制孔径大小，精确计算孔径。工程人员可以结合实际地层的改变、孔洞直径、深度等参数计算孔径，以行业标准为指导选择孔径。如果盲目地采用传统孔径，可能会影响整体质量。

3.4清孔

正循环清孔当钻至预设标高处，需立刻停止施工，并立刻以正循环换浆法来开展首次清孔作业。实际操作方式：在钻至孔端后，采用成孔钻具来开展余下工序，清理成孔时，先把钻具提出孔底10～20cm，转盘回钻清理孔洞，同时持续循环泥浆，并操作钻具串动，加强一次清孔的品质。一次清孔时长通常在30min以上，其泥浆比重需小于1.15，返浆比重则低于1.30。清孔以“一次清孔为主，二次清孔为辅”为准，若触摸浆液时无显著块状感，外流的泥浆没有块状物且沉渣厚度低于10cm，就可判定一次清孔完工。清理期间指派专业人员来检测、观察泥浆的粘度和比重，确保其钻进施工的需求，针对施工期间生成的废浆，将其运送、存放在废浆池（罐）内，再以密封罐车运出施工场地排除。

3.5钢筋笼制作和安装

在制作与安装钢筋笼时，需严格按照钢筋混凝土和设计方案的相关规定来进行。在施工现场实地制作钢筋笼，电焊人员需持证施工。钢筋笼主筋需接头的部位，一般以机械连接技术来开展，两接头之间交错1m的距离，且截面相同时，其接头总数不可大于50%。钢筋笼保护层由三块混凝土滚轮定位器构成，保护层和保护层间应留有3m的距离。钢筋笼完工后，需经由质检员质检合格后再投入现场运用。护坡桩处通常以一节施工的方式制成，不可分节施工，钢筋笼吊装期间，可用电弧焊接的作业方式来增加笼长，其焊接长度应超过15d。钢筋笼吊桩下孔期间不能够强制扭动、猛起猛落、强压猛下和撞击等，将其垂直吊装在定位杆的预设高度后并暂时固定后，将定位杆放至预设点并在桩孔处标上记号，待钢筋笼吊放到底部后，用标记和定位杆来调整和检验钢筋笼的平面方向。

3.6桩基检测

桩基检测分为试验桩检测和工程桩检测。在桩基施工前要进行试验桩检测，主要目的是确定单桩的极限承受力，工程桩的检测是在施工完成后进行，主要是进行单桩承载力和桩身完整性的检测。常见的桩基检测方法有低应变法、声波透射法、静荷载法、高应变法等。其中低应变法、声波透射法仅能够检测桩身的完整性，静荷载法仅能检测单桩承载力，而高应变法则能够同时检测桩身完整性和单桩承载力。（1）静荷载实验检测方法。静荷载实验检测方法主要应用于地基基础及桩基础承载力检测，采取垂直静荷载方式，实现对地基基础及桩基础承载力检测，可确保检测数据信息精准性，避免检测过程对地基基础及桩基础造成严重破坏。（2）低应变反射波法。低应变反射波法具有经济性高、方便快捷且检测效率快的特点和优势。作为一种成熟的地基基础及桩基础检测手段，需要借助一维波动方程，将桩基础转变为一维纵向振动模型，实现对建筑工程地基基础及桩基础质量检测目标。（3）高应变法：是低应变法的补充验证手段。通过重锤敲击桩端，使桩身向下产生相对位移，应力波在传播过程中引起桩基础四周土阻力与桩端阻力的一种动力测试方法，可以检测桩基础的竖向抗压承载力和桩身完整性。（4）声波投射法：预先在桩基础混凝土中埋设声测管，通过测试声波在混凝土介质中传播时的频率、振幅等声学参数的相对变化，分析测试所得的速度、频率和振幅等数据，对桩身完整性进行检测的方法。（5）钻芯法：从桩身混凝土中直接钻取芯样，可以直观地分析桩身完整性，发现桩基内部的缺陷，也是检测桩基混凝土强度唯一可靠的方法，芯样还可以做承载力试验，但其会对桩体造成一定的破坏。

结束语

综上所述，现阶段进行建筑工程的建设开展中，高层建筑需要科学合理的把控地基基础以及桩基基础的施工技术要点，这样才可以避免出现一些不良的质量隐患，对工程项目的社会效益和经济效益带来负面的影响，降低建设水平。

参考文献

[1]詹永健.桩基础检测的基本方法与注意事项探究[J].城市建设理论研究,2023(23):86-88.

[2]林煜焜.建筑地基基础和桩基础土建施工技术关键要点[J].砖瓦,2020(09):147+149.

[3]梁晓杰.浅论建筑工程土建施工中桩基础技术的应用[J].江西建材,2019(10):94-95.

[4]贺帅,郭斐,周敏.土木工程施工中桩基础施工技术[J].内蒙古煤炭经济,2019(21):198.