建筑施工中桩基施工技术探析

2022-08-12李洪波

建材发展导向 2022年15期

李洪波

（山东省滕州市房地产服务中心，山东滕州 277599）

1 桩基概述

所谓桩基础，就是土层中的桩基结构，施工中需要通过不同的施工工艺形成坚固的桩基。桩基础技术很早就已经在我国得到应用，石器时代发现存在桩基施工方式。经过多年发展，到了宋朝已经有着较为成熟的应用，可以说，桩基础这种基础结构类型有着十分古老的应用和发展历程。现如今桩基础主要组成结构包括基桩和桩顶承台。在具体施工中，如果在途中完全埋设桩基础桩身那么可以保证承台地面充分接触土体，此类为高承台桩基础，有着较为广泛的应用。

低承台桩基础常常应用于高层建筑当中。高层建筑通常有着更大自身重量，对基础的承担荷载能力有着更高的要求，桩基施工在提升基础稳定性和承载力方面有着十分明显的优势，所以在高层建筑基础结构施工中得到了十分广泛的应用。在具体施工中，工作人员选择桩基种类时以施工环境地质条件为基础，做好各种桩基种类的选择，并且通过严格的规划和施工能够将基础的稳定性和承载能力大大提升，有助于延长高层建筑的使用周期。

1.1 桩基础功能

在大规模建筑工程中应用桩基础施工技术能够进一步稳固建筑的基础结构，能够利用桩基连接上层结构和地基，最终形成完整的整体。可见，桩基础主要发挥着两方面的重要功能，第一，转移荷载，将上部结构的重量向地基高效转移，从而将上层结构对地基的压力降低。第二，地基的压实。通过进行桩基础施工作业可以提升建筑物基础部分的土壤密度，能够将建筑物基础结构稳定性显著提升。

1.2 桩基础应用范围

传统的桩基础应用范围有限，这和桩基础施工技术不完善、高层建筑、建筑物的规模不大有着很大的关系。经过多年发展，建筑物建设规模不断扩大，对基础的要求不断提高，桩基础施工技术也得到了进一步的改善和优化。当前桩基础广泛地应用于很多项目当中，我们可以将其分为三类。第一，区域地标建筑。此类建筑通常实用性不强，但是建设规模却比较大，通常是用来展现城市的特色。此类建筑往往有着较大的材料密度，对沉降要求很高，所以可以选用桩基施工技术进行沉降问题的控制和预防。第二，建筑物重量较大的工程当中。这些建筑物不但有着较大的材料密度，还有着较大的重量，施工中地基需要承载的负荷多，所以也常常使用桩基施工技术。

1.3 桩基施工特征

第一，桩基选择方面。当前在建筑工程项目中已经十分广泛地应用桩基础施工技术，在现代建筑高度不断增加、规模不断扩大的背景下，对基础的稳定性、承载力方面要求也不断提升，桩基础施工不但要能够承担上部荷载，还要具备应对地震等自然灾害的能力。决定桩基承载能力的根本因素就是桩基的尺寸。在工程施工前，工作人员要明确工程项目的具体需求，合理规划设计桩基，加强勘查施工地质条件，做好各类数据的收集整理，然后为桩基的选择和设计提供足够的数据支撑。设计人员在综合考虑各个方面因素后，可以合理选择桩基的尺寸、类型、长度等参数，通过合理地规划设计，保证桩基础能够满足工程实际需要，同时做好承台结构、尺寸的规划设计。在未来发展中建筑行业的高度将会进一步增加，这促使基础结构也需要进一步向地下延伸，从而保证基础的稳定性。在桩基础技术应用和发展中，要结合建筑高度变化、重量等调整其尺寸和深度，进一步提高桩基结构的整体承载力和稳定性。为了保证基础稳定性，工作人员还要加强创新，加强一桩一柱等特殊结构的研究和应用，切实保证高层建筑基础结构的性能。同时，要不断更新桩基础的类型和施工工艺技术，当前经过发展创新，从传统线性和直杆支撑方式衍生出了格状、片状的桩基础结构类型，未来需要进一步创新丰富桩基础施工方式。

第二，节能环保特征。传统的建筑工程桩基施工中通常需要借助柴油机等大型机械设备将钢筋混凝土等桩基打入到土层中，然后观测桩基入土的状态。在具体施工中通常需要消耗一定的资源，同时还会产生较大的振动和噪声污染，对周围的居民产生一定的影响。现如今很多施工单位都取缔了传统噪声大的桩基施工方式，取而代之的是静压类桩基，这类噪声小的施工方式更适合在人口密集的区域应用。

2 建筑结构桩基础分类

2.1 深层土振动挤密技术

在建筑工程软土地基深层软土处理时，工作人员可以使用深层土振动挤密技术振动压实软土地基，同时对土壤密度、干燥度等指标进行改善优化。在厚度小于15m的软土地基中可以采用深层土振动挤密技术。工作人员在施工中先要用打桩机将表土打开然后快速振动形成螺纹，在施工中根据振动相对密度可以压实软土地基，将土壤本身的相对密度增加，不但能够避免地基发生不均匀沉降，还可以将基础的承载力提升，降低对周围土体产生的不良影响。

2.2 静力压桩技术

相比于传统的桩基施工技术，静力压桩技术最为突出的优势就是噪声小，不会对周围的居民产生噪声污染。这是一种相对节能环保的施工方式，主要利用的是桩架的配种和自身重力在土层中压入预制的桩基，最终形成稳定的结构。在静力压桩施工中需要依靠液压装置将预制桩压入土层，将地面震动、噪声问题有效解决，同时能够完美地完成静力压桩施工作业。不过，该技术在施工中会对土层产生较大的干扰，会破坏土层形成水压，所以在施工中通常要坚持连续施工的原则，避免中途暂停影响施工效果。

2.3 钻孔灌注桩技术

高层建筑桩基施工大多都会破坏原有的土层结构，而土层结构如果遭到破坏那么难以保证后续施工质量安全。此时，钻孔灌注桩应运而生，这是一种不会破坏土层结构的施工方式，该方法在具体应用中可以利用泥浆形成护壁，在完成钻孔后灌注泥浆，将桩基和周围土体之间的摩擦力降低，从而达到保护土体和桩基的效果。在具体施工中，工作人员需要在钻孔后全部清理干净孔洞内的碎石渣，进行清孔后将配置好的混凝土材料灌注其中，最终凝固形成坚硬的桩基础结构。

钻孔灌注桩施工技术不但能够保护周围土层，还适合在沙土地带应用，但是其有着明显的不足，就是有着十分复杂的施工过程，对施工技术要求较高，需要耗费的材料加多。

2.4 水泥搅拌桩

软土地基处理中常用的一种方法就是胶结法，所谓的水泥搅拌桩就是在软土地层中加入一些特质的固化剂然后经过深层搅拌，在经过物理、化学反应后会固结形成坚硬的土体。水泥搅拌桩地基稳定性较强，整体性和强度都大大提升，能够有效减少地基沉降量，提高地基承载能力。石灰、水泥等是常用的固化剂材料。工作人员可以在地基中使用该技术实现土和桩共同承载上部荷载的效果。水泥搅拌桩有着十分简单的操作方式，较快的施工速度，施工中需要埋设较深的位置，使用的设备也较为简单，但是有着较高的造价，通常应用于地质条件复杂、难以控制施工质量的工程当中。

3 混凝土预制桩基施工技术要点

3.1 混凝土预制桩制作

当前很多工程采用现场预制的方式进行混凝土预制桩生产，生产中采用重叠浇筑的方法，这种方式适合在施工场地宽阔的工程项目中应用。在预制混凝土桩基过程中工作人员先要将基础进行平整和夯实，保证基础的稳定性，保证沉降均匀，进而提高混凝土预制桩的整体质量。根据制作场地允许荷载确定混凝土预制桩的重叠层数，通常按照≤4 层的方式进行重叠。工作人员要用隔离层处理毗邻的两根混凝土预制桩，浇筑时采用分段浇筑方式。工作人员要注意当下层桩混凝土强度比上层强度高数30%时才能进行上层浇筑作业，同时合理地控制预制桩浇筑时间。

3.2 起吊运输预制桩

首先工作人员要注意使用检测设备对预制桩强度进行检查，明确预制桩是否超过标准要求，只有超过70%设计强度方可吊装，此外，要注意保证其强度完全达到设计要求后方可运输或者打桩施工。在配置混凝土预制桩过程中，常常采用对称布置的方式，从而避免影响到起吊过程中预制桩的自身质量。起吊点通常设置在桩柱正、负弯矩相等位置。

3.3 预制桩堆放

为了保证混凝土预制桩的整体质量，避免在堆放过程中出现变形等问题，需要工作人员先平整压实堆放场地，保证场地具有足够的平整度和坚硬度后方可分类堆放预制桩，分类依据包括桩柱的尺寸、规格等。在堆放过程中要保证高度在4 层以内，为了保证混凝土预制桩能够在同一垂直线上还要用垫木进行处理。

3.4 沉桩施工

工作人员利用沉桩设备中的桩锥捶打预制桩从而将其打入到土体中。在具体施工中要坚持 “重锤轻击” 的方式，避免力度过大损害混凝土预制桩。施工人员要加强现场图纸类型、预制桩规格、混凝土强度的分析，从而做好锤击力度的合理控制，保证做好悬吊桩锤高度的合理设置。

3.5 混凝土预制桩打桩施工的技术要点

3.5.1 打桩顺序

工作人员可以选择某种打桩方式但是打桩中不得从四周到中间，要注意做好桩基的保护，坚持从大到小、从长到短、从中间到外部的顺序进行打桩作业。如果建筑工程的基础施工场地范围有限，那么打桩方法可以选择从中间到两侧，如果有这足够的施工面积那么可以按照若干段同时施工的方式进行打桩作业，从而提高桩基础施工效率。在混凝土灌注桩打桩过程中会挤压周围的土体，产生一定的挤压力，然后发生变位、偏移等情况，此时，可能导致后打桩的预制桩难以达到设计标准要求的高度，导致出现过大土体挤压、隆起等情况，为此，工作人员要提前做好规划设计，将桩位具体明确，充分考虑地质条件、地势、标高等情况，做好打桩顺序和打桩位置的合理确定，同时要保证测量放线的精确度，提高桩基位置的精准性，保证打桩作业顺利完成。

3.5.2 打桩方法

在施工前要明确技术要点，充分做好准备工作，检查机械设备运行情况，然后吊起桩锤、桩帽，将导管整齐地吊入安装到桩位当中，缓慢地下放，做好桩柱垂直度偏差的控制，误差要在0.5%以内，然后做好桩帽、桩锤的固定，保证桩帽、桩锤、桩体除以同一垂直线上，最后沉设桩体。在打桩施工中工作人员要注意用衬垫处理好桩锤和桩帽之间接触部分，保证两者之间存在一定的缝隙，避免桩锤损伤桩顶。施工人员在打桩过程中要保证锤击的落距达标，当桩体下沉到1 ～2m的深度后工作人员要测量桩尖的便宜情况。如果正常那么可以适当将垂直的高度增加。在锤击过程中要时刻观察预制桩的垂直度。在整个过程中，要按照不超过1m的高度控制最大锤击落距。如果锤击设备为柴油锤，那么要保证其跳动正常。如果打桩中发生倾斜问题，那么要将打桩工作暂停，明确原因并且排除后方可继续施工。

3.5.3 接桩

接桩常常使用的是焊接的方法，在接桩过程中要注意各项参数的控制，比如按照至少700mm的标准控制焊接缝隙上节错口外径，按照700mm以内的标准控制下节错口外径，按照0.5mm以内的标准控制咬边深度，按照2mm的标准控制加强层高度和宽度。技术人员在焊接过程中要保证停顿1min 以上，在完成焊接后对其质量进行肉眼直观检测，尤其要关注是否存在裂缝、焊瘤、气孔等问题。在接桩中还要对其牢固性进行检查，如果选用法兰盘进行处理那么要充分做好防腐措施，避免在使用中发生锈蚀等不良问题。

4 桩基施工常见问题的解决对策

4.1 断桩

如果在具体施工中发生了断桩问题那么工作人员要立刻停止施工作业，按照前期准备阶段编制的应对方案进行处理。如果是浅部断桩并且能够处理降水那么工作人员可以开挖将断桩取出，如果断桩发生于较深的地层，那么可以将上部直径扩大或者采用旋喷的方式扩大孔洞然后将断桩取出。通常在发生断桩后工作人员可以立刻提出钢筋笼即可将段长取出然后重新完成钻孔施工作业。如果断桩位置混凝土已经出现了凝固的现象那么需要用冲击钻在原桩位进行处理，然后用适量炸药投放到钢筋笼底口以下1m左右的位置，进行爆破处理，然后逐根吊出断桩。

在断桩取出后，工作人员需要再次进行混凝土的灌注或者打桩处理。如果是地质条件良好的区域，并且断桩和地面的间距不超过5m可以挖孔将断桩清除干净然后进行混凝土浇筑。为了预防断桩问题，在具体施工中要重点做好如下方面的工作。

第一，精确地计算并且验证桩截面的抗拉强度，加强原材料质量控制，保证截面强度能够满足设计规范要求；第二，保证施工组织设计规范且严密，在施工前加强各种材料的准备，保证连续施工作业，尽量避免中途暂停；第三，做好隔水设施的合理设置，避免底口出现进水等情况。第四，做好桩孔内水头高度的严格控制，将桩孔附近的重量尽量减小，避免扰动周围土体。第五，如果选用的是灌注桩，那么要注意比设计高度多灌注大约0.5 ～1m的标高，然后在初凝后挖除多余部分，保证桩顶的处理效果。

4.2 短桩

短桩问题常常出现在灌注桩施工中，可以通过如下措施预防短桩: 第一，加强检查施工前各类设备设施的检查，保证设备能够正常运行，在日常加强维修养护，避免施工阶段出现设备故障。第二，有经验丰富的技术人员完成关键环节施工作业，并且做好现场指导，严格控制导管高度，避免发生导管提离问题。第三，加强施工过程质量检测，如果是预制混凝土桩要注意检查混凝土桩的强度和质量，只有合格方可使用。如果是灌注桩要注意每个环节都检测施工各项参数是否达标。第四，采用接桩方式处理已经发生的短桩问题。