高层建筑地基基础和桩基础土建施工技术研究

李冀东

（中国建筑材料工业地质勘查中心陕西总队，陕西 西安 710003)

当前，土地资源紧张问题越发突出，大量高层建筑拔地而起。为保证高层建筑的稳定性和安全性，提高基础工程施工质量十分必要。对于高层建筑工程来说，地基基础和桩基础土建施工技术的有效应用，将成为影响工程整体质量的关键性因素。为此，相关工作人员需要深入研究高层建筑地基基础和桩基础土建施工技术，为推动技术合理应用做好充足准备。

1 地基基础与桩基础概述

高层建筑物埋于地下的部分，可以被称为基础，而地基则是用于承受基础荷载的土层，通常来说基础以下的第一层和第二层土层分别为持力层与下卧层。在建筑工程当中，地基基础设计与施工至关重要，将成为影响建筑安全和稳定的关键性因素。从实际应用角度来看，高层建筑地基基础有人工地基和天然地基之分，前者深度普遍大于后者。

高层建筑的桩基础是一种人工基础形式。这种特殊的地基基础的埋深较大，主要由承台与基桩组合而成，可穿越软弱的高压缩土层，具有较高承载力和广泛适用性，可以实现建筑物下的土层维稳和提高建筑物安全性、稳定性。桩基础类型众多，可从承载形状、成桩方法和桩径大小等角度分类。对于高层建筑而言，基础土层的承载力和强度不符合实际要求时，可以通过建设桩基础实现地基的稳固。

2 高层建筑基础工程施工特点与难点

2.1 施工特点

高层建筑地基基础和桩基础施工具有复杂性、多发性和潜在性的特点。从实践角度来看，不同地区的地质条件存在明显差异，这使得高层建筑基础工程的施工条件具有较高的复杂性。在施工环节相关工作人员不仅需要考虑施工技术、成本和规范等问题，还需要关注人文、地质、水域以及气候条件等多种影响因素[1]。高层建筑地基基础和桩基础施工的多发性主要表现在质量安全事故多发方面由于基础工程施工难度大，影响因素多，十分容易出现施工安全事故，不仅会造成经济损失还可能引发人员伤亡。此外，高层建筑地基基础与桩基础土建施工，还有着许多潜在危险因素，它们是引发施工事故或导致建筑工程施工安全性下降的罪魁祸首。在施工过程中，如果无法有效应用地基基础和桩基础施工技术，就难以保障施工质量和安全。

2.2 施工难点

对于高层建筑来说，基础工程的稳定性、安全性和高效性将直接影响工程进度与工程质量，高层建筑地基基础和桩基础土建施工技术应用效果越好，越有利于保障建筑可用性。但是，从实践角度来看，高层建筑地基基础和桩基础施工的专业性要求高，复杂性强，且施工难度相对较大，技术难点主要表现在以下几个方面：

首先，地质条件影响大。高层建筑地基基础和桩基础施工需要在自然地基的基础上进行操作，施工区域的地质条件和自然人文条件都会对建筑基础施工产生影响，而且这种影响大多是不可避免的。受地质条件影响，高层建筑地基基础和桩基础的施工难度将会大增。

其次，地下水影响大。在高层建筑基础施工工程中，穿越水分充足的土层或直接穿越地下水层都十分常见，此类型特殊环境也会对高层建筑地基基础和桩基础施工质量造成极大影响。如果，高层建筑施工环节需要深入到含水量较高的地下土层，则必须强调基础工程施工的稳定性和防水性，否则会使建筑物失稳甚至倒塌。

最后，桩体影响大。在高层建筑地基基础和桩基础施工过程中，桩体本身的质量和性能也将成为影响施工质量的重要因素，而控制桩身质量则成为此类型施工的难点之一。在实践中，桩的类型、参数、尺寸选用不合理或质量性能不达标，都会导致高层建筑物整体施工质量下降[2]。

3 高层建筑地基基础施工的技术类型与质量控制

3.1 地基基础施工技术

高层建筑地基基础施工的主要目的，是提高基础土层的稳定性，为建筑物打造坚实、稳固且安全的地基，所以，在施工环节不仅需要调整土质，提升强度，更需要全面增强地基性能。在实践工作当中，较为常用的高层建筑地基基础土建施工技术如下。

3.1.1 换填施工

部分高层建筑所在区域的自然地基存在水分过多、土层松散、地质软且稳定性差等问题，无法满足高层建筑的基础工程施工需要，更难以承载地上建筑带来的压力。为此，高层建筑地基基础施工人员可以通过换填施工的方式，改变土壤的结构、质地、性能以及强度，增强地基的稳定性和承载力。施工时，相关工作人员需根据实际需要，移除性能不佳的土料，换填自然土料或人工复合土料，从根本上改变地基基础的土层性能和结构，让地基稳固性得到提升。

3.1.2 碾压夯实

面对土层软弱、地基结构密度小的施工区时，高层建筑地基基础施工人员可以通过碾压夯实技术，增强地基基础稳定性。在这一过程中，相关工作人员应该先完成地基排水，并确定基层土质，然后利用强夯机械夯实土层结构，在这一过程中还应该严格控制沉降量，从而保证地基基础的强度与承载力能够符合施工要求。此时，施工人员可以通过施工模拟，确定最佳夯实次数和频率，为切实提升土层凝固程度，增加土层密度做好充足准备[3]。

3.1.3 土壤固结

在高层建筑地基基础施工环节，若土层含水量过高，则容易出现结构松散、稳定性不强和承载力不佳的问题。若刨除含水量过高的问题，土层本身的结构与性能符合实际应用标准，则高层建筑地基基础施工人员可以选择采取排水固结的方式，增强地基可靠性。此时，只需有效排水，就可以让土壤自动固结，从而使其强度、承载力和硬度等性能都得到提升。

3.1.4 化学处理

上述高层建筑地基基础施工技术，都是通过物理手段增强地基基础强度和硬度，除此之外相关工作人员还可以采用化学方法处理土层，达到加固目的。比如，在土层中加入水泥浆、碱液、丙烯酸铵等化学物质，基于加入物与土壤的化学反应达到黏结加固效果。这种方法在改良包含膨胀土的地基基础时十分常用。

3.2 施工技术应用管理

在开展高层建筑地基基础施工时，稍有不慎就会出现地基塌方、进水、沉降等问题，更容易出现安全事故。为了避免这些施工问题，相关工作人员必须强调施工技术应用管理，从技术落实的角度出发，为切实增强地基基础稳定性、施工安全性和高层建筑稳固性做好准备。在此环节，相关工作人员应该重视塌方管理，强调地基保护和现场施工管理，比如，重视施工前的勘查与测量工作，尽可能避免设计与施工误差；加强地基防排水施工，避免地下水、雨水或地表水进入地基基础，干扰正常施工；严格把控施工方案、施工材料以及设备质量，强化施工规范性管理，强调各工序衔接和施工验收监理。

4 高层建筑桩基础施工的技术类型与质量控制

4.1 桩基础施工技术

4.1.1 钻孔灌注桩

钻孔灌注桩技术的应用范围较广，被广泛应用在桩基础工程当中。在实际应用环节，需要先以人工或机械施工完成钻孔，然后内置钢筋孔并灌注混凝土成桩，此类型桩基础有着较高的稳定性、硬度和强度。对于高层建筑工程来说，若地基工程土质复杂或碎石、砂土过多，则可优先选用钻孔灌注桩技术加固地基。需要注意的是，开展钻孔灌注桩施工时必须强调泥浆护壁和泥浆处理，以免造成塌方或环境污染。

4.1.2 预制桩

预制桩技术也被称为预垒水泥土桩技术，主要应用在淤泥、黏性土、人工填土、淤泥质土和粉土地基处理当中。应用该技术时，相关工作人员既可以在工厂定制混凝土预制桩，也可以基于钢模板现场预制[4]。在实践工作当中，以预制桩工艺开展高层建筑桩基础施工，需要经过依次实现打桩机就位、预制桩起吊、预制桩垂直入土（误差小于0.5%）、打桩、接桩、送桩、验收和打桩机移动。通常来说，预制混凝土桩的边长大约为150mm～300mm，接桩时大多采用焊接方式施工。

4.1.3 静力压桩

这种技术的原理，是基于桩架自身的重力以及其配重所形成的反力，将桩身压入土层，从而达到改良土层结构，优化基础性能的目的。在静力压桩施工过程中，施工区域的自然土层结构将会被破坏，所以，为了避免塌方施工，必须一鼓作气尽量一次完成。从实际应用角度来看，静力压桩技术的施工成本低，污染小且不会对周边环境造成过多干扰，所以深受施工方青睐。

4.2 施工技术应用管理

虽然高层建筑桩基础施工的技术类型众多，且技术原理各不相同，但桩基础施工技术应用质量的影响因素大多集中在施工材料、施工人员和现场管理三方面。因此，为有效提升高层建筑桩基础施工技术应用有效性，相关工作人员也应该从这几方面着手，强调施工技术应用管理：①重视施工准备管理，强调施工设备、材料性能检验和施工方案审查；②关注桩基础连接部位施工质量，保证其坚固性和稳定性，确保桩基础结构具有整体性；③加强施工现场管理，保证施工操作规范性与施工安全性，确保施工工序安排科学且衔接合理。

5 结语

综上所述，高层建筑地基基础和桩基础施工的复杂性高且难度大，必须基于专业技术开展针对性施工。在实践工作中，高层建筑基础工程施工人员必须明确地基基础与桩基础的关系，掌握相关施工技术要点，并确保地基基础与桩基础施工土建施工技术可以得到有效落实，进而为提高高层建筑基础工程施工质量和建筑整体稳定性、安全性提供保障。