高层建筑工程施工中桩基础施工技术分析

2023-03-21董纪伟

建材与装饰 2023年9期

董纪伟

（山西西山金信建筑有限公司，山西古交 030200）

0 引言

近些年，我国的高层建筑不断增多，给人们的生活带来了很大便利。而桩基础作为高层建筑基础中极为重要的一部分，其施工水平与质量将直接影响到高层建筑工程的质量与进度，从而影响建筑工程质量控制水平以及建筑整体的工程造价。因此提高建筑工程基础施工质量是高层建筑工程中非常重要的一个环节，在进行工程施工时应注重施工技术和管理的相关知识，并不断提高施工水平与质量。

1 高层建筑工程中桩基础的重要性

桩基础的施工质量会直接影响到高层建筑的工程质量，因此，高层建筑施工中应当尽可能提高对桩基础施工的重视程度，结合工程实际情况，准确把握桩基础施工技术的特点以及模式。随着经济、科技的发展，各种先进的施工技术以及工艺层出不穷，那么如何使用新技术、新工艺提高高层建筑桩基础的质量变成了当前亟待解决的问题。在高层建筑桩基础的施工中，施工人员应当首先了解桩基础的相关概念以及最为合适的施工方法。而桩基础的根本作用是提高建筑整体以及地基的稳定性，能够将建筑所承受的荷载传递至地基中，进而提高建筑的稳定性。基于概念，可发现桩基础的根本作用是传递并增强地基的稳定性，进而达到稳定建筑整体的目的。因此，在施工中应当着重考虑桩基础的横截面尺寸以及数量，并明确各个桩基础的具体承载力以及建筑荷载的传递路径，以此充分发挥出桩基础在高层建筑中的作用。从上述分析中可看出，若桩基础施工质量不能符合相关标准，导致地基承载力较弱或地面荷载传递路径不完整，便会对建筑整体的稳定性造成影响，甚至造成极为严重的后果，给后续建筑的使用带来诸多安全隐患。

较为常见的桩基础类型有灌注桩、预制桩。灌注桩施工指的是在地基处进行打孔，组装钢筋笼后放入，最后灌注混凝土，并通过此种方式提高地基的承载能力。而预制桩则是利用预先加工好的桩体放入地基中，并将此作为建筑的桩基础，此种方法施工难度较低，进度较快，桩体质量也更好，但对于施工现场、土质要求过高。因此当前多数高层建筑不会采用预制桩作为桩基础，而是采用灌注桩工艺。对于高层建筑而言，由于其自重较大，高度过高，对地基承载力要求较高，所以桩基础的施工质量尤为重要，下文便以山西焦煤集团综合服务基地项目为例，说明高层建筑工程中桩基础的施工技术要点。

2 高层建筑工程中桩基础施工技术要点

基于上述分析可以发现，桩基础对于高层建筑尤为重要，其施工质量与建筑整体的稳定性存在密切联系，因此加强对桩基础施工的研究十分必要。为提高高层建筑工程中桩基础的施工质量，下文便以实际工程为依托，探索其施工技术要点。

2.1 工程概况

该项目名称为山西焦煤综合服务基地，位于太原市滨河西路西侧、九院沙河南侧。项目拟建两栋27 层办公楼以及连片3~6 层裙楼、两层地下室，各个地下室要求并连成一体，且各单体沉降要求为50mm 以内。其中两栋27 层办公楼的高度为120m，所有拟建建筑物±0.00 标高为785.0m。

为满足高层建筑物对于桩基础稳定性的要求。该工程采用了后注浆钻孔灌注桩的施工方案。为确定工程桩的具体设计方案以及施工参数，于正式施工前选择代表性的地段进行了试验桩施工，得出真实数据后进行正式施工。成桩工艺方面采用了冲击钻成孔泥浆护壁钻孔灌注桩，桩底则采用了胶囊注浆技术。共设计桩数为822 根，其中锚桩数量为32 根，plt（试桩）数量为8 根，工程桩数量为782 根。试桩长度为44.5m，混凝土强度为C50，锚桩长度为44.5m，混凝土强度为C45，工程桩长度为36.6m，混凝土强度为C45。桩端持力层位于细砂层，桩端进入持力层深度应在1.5m 以上。该工程所有桩基础桩径均为800mm，钢筋笼笼径为700mm。其中毛庄钢筋笼主筋为HRB400-32/HRB400-28，工程桩以及试桩钢筋笼主筋为HRB400-25/HRB400-22。设计等级为甲级，承载力为8800kN。

2.2 桩基础施工前准备工作

对于建筑工程任何环节而言，施工前准备工作是极为必要的。施工人员应当在桩基础施工正式开展前，对周边环境进行勘察，并详细阅读地质勘查报告，分析桩基础所应用的技术，并结合工程实际情况做好技术准备以及现场准备，以此促进桩基础施工的开展。再基于实际环境，收集施工方案所需的数据以及资料，科学选择机械设备以及工艺。对当地天气、地形以及气候条件进行了解，准确掌握具体施工深度、尺寸以及其他细节，并详细检查地基处是否存在地下管线。勘察结束后，便需要进行施工现场的三通一平工作，施工人员还应当根据设计图纸的实际情况，做好平面布置图，在图中标明具体桩位以及桩号、施工顺序等信息，以及当地规划局所测得的附近建筑物标高。结合现场实际情况将坐标控制桩以及水准点放置到位，测量放出主要轴线，将822 根灌注桩的桩位与标高引入现场。定位完成后，使用φ14×250mm 的钢筋头进行标记，并联系业主、监理单位对放线情况进行审查，验收完成后进行技术准备与材料准备。

技术准备方面需要组织现场技术人员对施工设计图进行熟悉，并仔细阅读地勘报告，充分掌握现场施工条件。以图纸会审的形式掌握具体设计方案与施工要求，核对工程桩的具体位置。

该工程桩基础施工所需材料有钢筋、混凝土、水泥等，为确保材料质量，施工人员应当及时对原材料进行取样复验，具体如下。①钢筋方面。钢筋应当提前进场，并以规格为准进行取样检验（每60t 为一组）。焊接件方面则以焊工、接头规格、钢筋直径级别为区分标准，每300 个焊接接头为一组进行检验，检查焊接材料产品合格证、出厂报告及焊接接头复验报告。②混凝土，为确保混凝土质量可靠，供应及时，该工程采用了信誉良好、供货及时的商品混凝土厂家，并在施工中严格控制混凝土质量及配合比。

2.3 现场布置、测量放样

现场布置方面则需要保证施工场地的平整，满足桩基础施工的相关要求，并做好场地施工、生活用电用水、泥浆池、钢筋加工、道路的具体规划，确保符合安全文明施工要求。还需提前做好设备维护、保养，保证设备完好、齐全，提前对设备的功能进行测验，确保可满足施工需要。

测量放线方面。则需要根据建设单位所提供的建筑定位图、坐标点，利用全站仪将建筑物控制轴线放出，并设立永久性坐标控制点，将控制点成果图上报至监理单位、建设单位进行审核[1]。

放桩位方面。施工人员应当根据坐标点，利用全站仪放出具体桩位点，并钉好钢筋棍，确保位置准确。最后则需要做好高程控制，以建设单位所提供的水准点为基准，向施工现场内引测3~4 个点，将此作为施工水准点，并对护筒进行高程测量，控制桩顶以及桩底的标高。此过程中所划定的坐标控制点需要利用混凝土进行浇筑，再在周围砌砖进行防护，在外围设置醒目标识。上述工作完成后便可进行冲击钻成孔。

2.4 冲击钻成孔

该项目冲击钻成孔工艺具体施工流程如图1 所示，其关键技术要点具体如下。

图1 冲击钻成孔工艺流程

2.4.1 护筒埋设以及钻机就位

护筒埋设与钻机就位需要在场地平整与测量放线后开展。经过监理单位确认桩位后，施工人员需要采用“十字线”法在施工现场进行定位，确定护筒的开挖位置，开挖后埋设护筒。并在护筒周围使用黏土填实，防止产生渗漏。护筒重点应当与“十字线”重合，将偏差控制在2cm 以内，倾斜度控制在1%以内。护筒埋设后应进行钻机定位，确定位置后应当保持其水平稳固，确保后续施工中不会发生失稳现象。在正式开钻前，必须由测量人员以水准点为依据，确定实际孔深与标高[2]。

2.4.2 泥浆配制

开孔前应当在施工现场挖设排浆槽，并将其通至废浆池，其容量必须能够满足成孔以及后续混凝土灌注所排除的废浆需要。并在冲击成孔过程中以孔内孔浆实际比重情况为准，向其中补充泥浆或清水，清除混入泥浆的杂物以及渣土，时刻将泥浆比重保持在1.15~1.2。

2.4.3 冲击成孔

经过项目内技术人员、监理人员检查复核后，便可开钻。该项目所采用钻头为圆锥十字钻头，其重量为2000kg，冲程为1~1.5s，冲击频率为34~38 次/min。冲击成孔过程中的技术要点如下。

（1）开孔过程中所产生的泥浆会储于护筒中，此部分泥浆不应进行捞渣，当孔深达到5m 后，可以实际情况为准选择合理的冲击参数。当成孔深度为2~3m 时，施工人员应当对冲击钻头钢绳以及孔位中心进行检测，检查其是否存在误差，若误差过大，则需要采取相关措施进行修正。

（2）孔深达到5m 以上时，施工人员应当根据土层以及孔内泥浆的实际情况进行捞渣，每次进尺的距离不应当超过护筒的2/3，通常会控制在100cm 左右。捞渣过程中要注意及时向护筒内进行注水或注浆。

（3）每次钻孔结束时候均应当对钢丝绳以及转向接头进行检查，若发现其存在失灵现象必须及时进行修正。成孔过程中，施工人员必须要增加观测井内泥浆的最高位置，始终将液面保持在护筒顶部以下。

（4）若存在长时间停钻情况，必须指派专人对井内液面进行看管。此外，应当始终将充盈系数保持在1.1以上，冲击钻头直径也必须在75cm 以上，以此保证孔径符合相关标准[3]。

（5）成孔过程中需要着重预防孔内坍塌，若发现护筒内捞渣过多却进尺较少时，应向筒内加入黏土，以此改善泥浆质量。整个钻孔过程应当采用低冲程、低频率进行钻进。

2.4.4 钢筋笼与胶囊制作

钢筋笼所采用的钢筋必须合格证、复验单齐全，并在运输中小心谨慎，防止出现变形与开焊现象。施工人员应当以桩体配筋图为准，严格按照相关规范施工。并合理控制误差，将主筋间距误差控制在10mm 以内，钢筋笼直径误差控制在10mm 以内，钢筋笼长度误差控制在50mm 以内，箍筋间距控制在20mm 以内。主筋搭接断面应当错开，相同截面的主筋焊头应当控制在50%以下。

胶囊制作方面。应采用汽车内胎与直径600mm，厚度2.5mm 以上的钢板进行制作。制作中确保钢板与胶囊接触表面不存在毛刺，保证胶囊内部装填达到80%以上。

制作完成后将钢筋笼平稳吊起，将注浆管绑扎在钢筋笼外侧、胶囊焊接在钢筋笼下方，垂直放入孔位中，并分段进行搭接，钢筋笼搭接长度控制在12d+2cm（d 为钢筋直径），将主筋接口错开[4]。

2.4.5 混凝土灌注

该项目混凝土灌注采用的是直径为250mm 的导管，并居中下入孔内，深度为距孔底300mm 左右。灌注过程中，应当将初灌埋深控制在1m 以上，初灌量控制在1.5m3以上。此外，施工人员应当严格关注混凝土面的上升高度，并对导管深度进行计算，及时拆除导管，以防埋深过大，将导管埋深控制在2~6m。为确保桩体质量，应保持混凝土灌注的连续性。当灌注接近桩顶时，控制好最后一次的灌注量，使得实际标高大于设计标高100cm 以上。灌注结束后，应当匀速提升导管，并拔出护筒。

成孔3d 后进行注浆，并合理控制注浆量，当注浆量达到相关标准时，立即停止注浆。或桩底压力在3MPa 以下，桩体上抬3mm 以上时，停止注浆。当注浆压力长时间过低时，应当采取间歇注浆的方式，间歇时间30min 为最佳。以此完成桩基础施工[5]。