探讨桩基础施工技术在土木工程中的应用

易策渊

江西建工第二建筑有限责任公司 江西 南昌 330000

1 土木工程中桩基础的概述

桩基础作为建筑物基础的重要组成部分，是由桩与桩之间相互连接的桩承台而成的深基础结构，其应用能强化软土的密实度，提升桩基承载力和抗压强度，将重力以较大的压力传递到土层中，避免桩基的倒塌和沉降，从而保证建筑物的安全和牢固。因此，桩基施工技术在土木工程建设中得到了广泛的应用。随着现代土木工程业的发展和施工技术的不断创新，桩基础施工技术得到了进一步的创新。目前土木工程实践中常用的桩基础有静压桩、人工挖孔桩和钻孔灌注桩，它们具有沉降小、承载力均匀的特点。深基础也是建筑物与地面接触主体的重要结构，因此，桩基础技术作为现代土木工程施工中常用的施工技术，广泛应用于各种地质条件下的项目施工中，其合理应用有助于改善建筑物与地下土、岩层的关系，对后期土木工程项目的交付使用有很大的影响，不仅可以有效地改善软土地基，还可以提高建筑工程的使用寿命，避免建筑工程的地基沉降和倾斜现象[1]。

1.1 复杂性高

由于受地理环境因素的影响，不同地区的土壤质地以及气候也是不尽相同，这也就导致了在桩基础施工中需要面对各种复杂的地质环境。例如，在高层建筑项目建设中，如果施工区域内存在黄土、粘土、粉土等复杂土质，那么就增加了桩基施工技术的应用难度，特别是在对于一些抗震等级要求较高的区域，复杂的地质环境 无疑加大了地基施工的复杂性，忽视任何细节，都容易给地基基础施工质量留下质量隐患，甚至产生安全风险。因此，在实践过程中，要做好施工前的水文地质调查，严格把握水文地质条件和气候特征，根据土木建筑的设计要求，选择性能好、安全性高的机械设备，科学组织桩基础现场施工。

1.2 作业难度大

由于高层建筑的建筑规模大和结构高度较高，与普通底层建筑相比，其对地基承载力提出了更高的要求。另外，由于基础工程本身位于地下环境，受地下复杂环境因素的影响，所以，在实际施工过程中，往往需要考虑许多各种复杂参数和相关技术细节，进而导致了桩基础施工作业难度大的特点，如果桩基不能满足高层建筑的承载要求，那么就容易导致建筑物出现质量隐患，情况严重时会发生安全事故。因此，施工单位需要有较高的施工水平，以保证桩基础施工质量满足设计要求。

1.3 隐蔽性强

通常，土木工程桩基础都是位于地下环境中进行的，所以，桩基础施工属于是一种隐蔽强的地下工程，而且其施工程序繁多，而且下一个施工过程往往需要在前一个过程完工且验收合格的基础上才能进行。因此，具有很强的隐蔽性特点，所以在实际施工中，相关企业要结合项目的实际情况，合理的应用桩基施工技术的应用，同时做好相关隐蔽工序的质量验收，杜绝由于没有严格按照相关的质量要求进行检查而导致施工隐患，不仅容易对后续施工产生负面影响，甚至出现倾斜或直接倒塌现象[2]。

2 土木工程中常用的桩基础施工技术

2.1 人工挖孔桩

人工挖孔桩是土木工程中常用的一种人工挖孔桩基础施工技术(通常，桩径一般≥800mm) ，其具有施工方便、涉及设备简单、施工成本低等特点，并具有施工质量高、工期短、施工污染小、资源消耗相对较少、桩基稳定性高、承载力强等优点，在长期的实践使用中积累了大量丰富的施工经验,因此，常用于地下水含量较低(小于或等于20米)地区的建筑项目施工中， 而超过这个含水率范围的区域则其土层会较为敏感，那么就不适合土层敏感性较高的地区。

2.2 静压桩

静压桩是一种新型的桩基础施工工艺，具有良好的应用效果，可以科学地提高地基土层的承载力，施工设备也比较简单，还可以提高施工结构的实际稳定性，不易造成严重的噪声污染。即使在人口密集的地区进行施工，能够最大限度地减少对该地区居民正常生活的影响，具有施工便捷、施工周期短的优点，但是其相关的技术成本更高，符合当前推行的绿色建筑施工的理念。在实践中，桩基础施工工作主要是利用设备产生的压力进行的，能够有效的控制静力打桩机的速度，在桩管逐节接长中要做好桩基础的保护和焊接的高要求，因此，在完成相应的测量和定位工作后，对桩基础进行分级，然后按相应的顺序打入桩基。

2.3 钻孔灌注桩

钻孔灌注桩更多地依赖于机械设备，即在工程施工现场，需要借助相关的钻孔机械进行基础钻孔成型，然后放入事先预制的钢筋笼，最后再填充相应的混凝土硬化成桩础，该施工工艺属于注桩类型。在实践施工中，首先需要对施工现场进行处理，清理周围的杂物，减少影响施工的因素，并借助钢筋笼，才能保障桩基础能够达到预期性能。在采用钻孔灌注技术进行桩基施工时，应结合工程实际施工情况，利用相关机械设备钻孔，准确测量和记录孔位、孔深等参数，同时需要严格计算水、粘土、掺合料的比例，然后在进行孔内桩基浇筑和支护，确保最终泥浆符合施工要求。在施工过程中，由于桩体的受力移动时，桩身会产生动压力，所以，需要通过安装铅垂仪来辅助进行施工，保证钻孔与钻头同心度的统一，为了避免偏差，可以采用动压充填桩基，减少收缩，进而有效的防止坍塌和收缩。此外，还应增加地基与桩基的接触面积，定期检查钻杆与钻架的垂直度，以提高桩基的稳定性。桩基孔形成后，应拆除孔内钢筋，进一步保证桩基质量。

3 土木工程中桩基础施工主要原则

3.1 因地制宜基本原则

在土木工程施工过程中，由于我国幅员辽阔，各地区的地质条件有很大差异，而地质条件(如: 土质类别、土壤结构、水文环境、周围环境等)都会直接影响到施工质量和施工效率，而且不同的地质条件，对于桩基础施工工艺也不同。因此，在实践中，有关施工企业应全面分析工程实际情况，遵循因地制宜的原则，根据不同地质条件合理选择相应的桩基施工工艺，做好施工前的充分准备，选择合理的计算方法，准确计算桩基结构的荷载，同时做好水工环地质调查、工程设计、技术公开等工作，为以后的土木工程建设顺利实施打下坚实的基础。

3.2 严格质量为首原则

在土木工程施工中，应注意桩基础的施工质量，这关系到工程后期施工的整体质量，因此，在实践中应遵循质量第一的原则，这也是桩基础施工的主要目标，其中荷载是土木工程施工全面质量控制的主要依据，需要加强分析和预测施工过程中可能出现的风险和问题，同时，应尽快解决施工中的质量问题，针对工程的具体施工情况，避免遗留问题，及时发现不合格施工环节产生的原因，如忽视荷载控制工作，容易导致桩基技术和土木工程荷载要求不符，从而导致各种质量问题。因此，有必要事先制定切实可行的处理方案，及时解决问题，最大限度地降低桩基施工风险，保证桩基施工质量。

3.3 施工高效率原则

土木工程施工是一项复杂的系统工程，桩基础施工作为土木施工的重要基础，其施工过程涉及到多个兴利益主体，而且施工流程复杂等特点，同时每个利益主体及每个过程之间都有着密切的关系。因此，施工企业要始终坚持施工高效原则，根据当地的实际情况选择合理的桩基础工艺，必须在规定的时间内保证桩基础施工的高效完成，在保证桩基础施工质量的基础上促进项目建设的顺利实施，尽可能缩短施工周期，提高项目效益[3]。

4 工程概况

某地区一高层建筑项目，地面以上27层，主要为商住楼，地下2层，主要为地下车库，总建筑面积约24,000平方米，工程采用剪力墙框架结构，基础设计等级甲级，主体结构，墙体、柱、梁、板均采用商品混凝土，地基基础采用防水混凝土，抗渗等级为 p6，地下防水等级设计为2。在该工程的基础施工中，由于工程高度大，楼板高，因此对基础承载力要求高，为保证基础工程强度，承载力满足工程施工方案要求，下面对桩基施工流程进行分析。

图1 桩基施工示意图

4.1 做好项目的施工现场勘查

桩基础施工是土木工程承载的基础，施工具有密实性特点，所以，必须根据施工现场的具体情况进行准备工作，完成施工现场材料的准备，保证材料的质量符合施工要求，同时要保持施工现场的平整，有利于桩基的形成，因此，为了保证土木工程施工中桩基础的顺利施工，首先，组织有关人员清理施工现场的垃圾和杂物，保证施工现场的清洁整洁，特别注意清除施工现场的障碍物，使施工现场平整[3]。另一方面要做好专业机械设备的准备工作。设备对土木工程的进行有着非常密切的影响，需要做好施工设备的性能检查，必要时需要进行相关的试验，如果设备处于良好的工作状态，那么工程施工就可以有序、安全、质量保证。相反，如果设备运行不好，那么在桩基础施工过程中，就会出现各种问题，进而影响后期施工过程的顺利实施。

4.2 项目场地勘查分析

在土木工程桩基础施工中，桩基础施工涉及的内容很多，影响施工的因素很多，特别是在施工场地广、地形复杂的情况下，提前做好施工准备非常重要。首先，组织专业勘查技术人员对施工现场及周围环境进行详细的勘查，分析和探讨施工场地内外的地质环境因素，一般包括地质条件、水文条件、周围环境、气候环境等勘查内容，同时，为了掌握现场详细的数据，需要对工程施工的环境因素进行分析，通过对勘查数据的综合分析确定桩基础施工的类型和深度,得出各因素对工程建设的影响，实现对工程建设过程中的关键点和难点的分析，为工程建设计划的编制提供科学的指导，判断在这种环境下是否能安全施工，确定工程的施工顺序，保证工程的顺利进行。其次，有关施工人员应加强对周围环境的调查，了解建筑物基坑开挖与周围物体的距离，在做好施工保护工作的同时，掌握地下管线的分布情况，确定施工类型、施工方法和施工设备，确定施工技术参数，同时进行试桩，确保施工质量和安全，保证实用性、经济性和环境保护。

根据本项目地质岩土分布特点，由于项目地质情况较为复杂，而且场地勘察深度范围内各土层总体厚度、埋深变化较大，其中施工现场的强风化球状风化主要集中在全风化凝灰岩的中下部，因此，在基础设计中需要选择全风化凝灰岩作为桩端承载层，但经过仔细计算分析发现，当桩端达到全风化凝灰岩的浅部时，可以满足相关要求，同时也可以有效降低孤立碎石桩的沉桩率，保证桩基施工的顺利进行。

4.3 项目放线定位

放线定位是桩基施工中的一个重要环节，主要用于确定管桩的位置。因此，在实践中，首先要了解管桩的数量，然后根据工程施工和前期施工的实际需要，对工程测量数据进行测量和放样工作，检查有关区域，借助相应的仪器设备进行现场测量和放样，做好定位工作，才能保证桩基的轴向位置正确。在确定管桩位置的过程中，要严格按照有关施工图纸和放线的具体方案进行放线，同时要对周围环境进行编号和标志，要保证轴线不超过放线规定的网格范围，防止施工过程中出现意外因素影响管桩位置。在确定位置的过程中，还要确保打桩的最终效果，一般通过放桩位置来实现，并根据工程实际情况对放桩情况进行复核，以确保放桩施工水平点的准确性，同时要控制桩基的实际施工深度，并仔细测量水平点、基线和桩位基准，以确保钻孔位置的准确性，从而提高施工质量和水平[4]。

4.4 桩基选型

结合项目场地内的实际情况，本项目经专家组商议决定，主要拟用直径500管桩、直径600管桩及灌注桩三种桩基方案分别进行对比，其中，将预制管桩的持力层是建立在全风化或者强风化岩层中，预估有效桩约长10~28米，灌注桩的持力层是建立在中风化岩层中， 预计有效桩约长8~31米。下面结合本项目的实际情况，对个两类桩基管桩的优缺点进行分析。

4.4.1 预应力混凝土管桩

在本项目中，由于全风化岩厚且埋深大，所以将管桩的持力层设置在强风化花岗岩上，而且具有施工效率高、工期短、进度快、穿越力强，成桩易掌控等优势，而且施工效果好，桩身的承载力高，能有效的保障桩基础施工质量；但是根据本项目场地范围内勘察发现强风化有埋藏较浅的情况，这种情况容易对短桩的不利，所以在施工过程中需要先进行引孔处理，同时需要进行事先试桩工作，所以，加大了相应的工作量

4.4.2 钻（冲、旋挖）孔灌注桩

在本项目中，由于嵌岩能力强，而且当前灌注桩应用经验丰富，施工工艺成熟，能够在项目中获得良好的单桩承载力的施工效果。但是，该施工工艺的施工工期较长，容易受到地下水的影响，造成成孔容易塌孔等风险，同时需要解决现场泥浆外运等问题，所以成本相对较高。

4.4.3 方案桩数量及长度对比分析

方案一：预应力5 0 0的管桩方案参数：桩管直径500mm，桩基的承载力参数2400KN，其持力层为强风化花岗岩，预估平均桩长约为20.5m,共计根数242根。

方案二：预应力6 0 0的管桩方案参数：桩管直径600mm，桩基的承载力参数3000KN，其持力层为强风化花岗岩，预估平均桩长约为20.5m,共计根数182根。

方案三：钻孔灌注桩方案参数：桩管直径800mm，桩基承载力参数4500KN，其持力层为中风化岩，预估平均桩长约为30m,共计根数72根。

表1 方案对比分析表

通过上述对比分析，经项目部决定，采用方案一“500管桩的方案”最优。在项目中桩基选型采用方案一500管桩后，通过常规的独立承台设计，经过综合对比，500预应力管桩方案 “联合承台”方案施工效率高、费用成本少，且施工安全更有保障，所以从项目成本、进度、安全等多方面对比分析，能取得显著的经济效益。

5 总结

综上所述，在土木工程中，基础施工十分重要，桩基施工技术是土木工程基础的核心，直接影响到土木工程的整体质量，施工企业在实践中必须从提高建筑基础质量的角度，充分认识施工现场的地质条件，掌握桩基施工的要点和标准，才能取得长远的效益,所以，在实践中要严格按照相关施工标准抓好施工环节的质量控制，不断深化对土木工程桩基施工技术的分析研究，选择最合理的施工方案，确保桩基质量，进而确保土木工程质量的安全稳定提升。