建筑地基基础及桩基础施工处理技术研究

郭飞翔 河南省地质矿产勘查开发局第四地质矿产调查院高级工程师

梁晓东 河南东方建设基础工程有限公司工程师

崔 磊 中铁隧道集团三处有限公司工程师

史 彦 天津市宝泉水利建筑工程有限公司高级工程师

地基是建筑结构中的重要组成部分，主要承受建筑物的全部荷载以及建筑物压力的扩散。在建筑物尤其是高层建筑物施工过程中，如果地基基础和桩基础处理不好，势必会导致建筑物出现沉降或倾斜的现象，严重的甚至可能会引起建筑物的坍塌，形成重大安全事故。因此，对于施工方面来说，地基基础及桩基础是建筑结构施工的重中之重。

建筑地基基础和桩基础施工一般分为人工和天然两种，其中人工地基基础和桩基础需要投入足够的人力、物力和财力，且施工周期较长，而天然地基基础及桩基础则主要利用了原有的土地，只是在施工期间不断加固施工。

在当前建筑施工稳定性和安全性要求越来越高的情况下，施工方重点选择的是人工地基基础及桩基础施工方式，当然，在实际的地基基础及桩基础施工过程中，施工方要根据施工要求和环境灵活选择相应的施工处理技术和有经验的劳务班组，以确保地基基础及桩基础的安全性和稳定性，提高桩基础施工的质量合格率。

1 建筑地基基础及桩基础施工的难点

建筑地基基础及桩基础施工的难点主要在于施工的环境条件方面，即建筑施工区域及其周边的自然环境会在较大程度上影响到施工方法的应用和施工进度的推进。具体来说，建筑地基基础及桩基础施工的难点主要在以下4 点。

1.1 施工区域土壤性质多样性

土壤性质对建筑地基基础及桩基施工的影响是普遍且长期的。首先，各地区土壤性质的差异使得建筑地基基础及桩基基础施工时需要根据土壤的性质确定相应的处理方法，其中有无卵砾石层以及卵砾石的粒径大小等都可能会成为地基基础及桩基础处理中需要重点考虑的因素[1]。其次，各地区土壤性质的动态变化情况使得建筑地基基础及桩基础施工面临的不确定性因素较多。例如，施工时通过地基处理方法可保证地基的质量，但随着建筑物的交付和使用，地基的土壤性质可能会发生变化，导致地基出现开裂、下沉等情况，影响建筑的稳定性和安全性。因此需要预测和预防完工后地基可能出现的变化情况，这也增加了地基基础及桩基础施工的难度。

1.2 施工区域气候变化明显

我国的气候情况存在明显的多样性，不同地区的气候条件往往会造成建筑地基基础及桩基础施工情况的显著差异，进而造成施工遇到难题。例如，我国北方地区气候较为干燥寒冷，且冬季时间较长，地基基础及桩基础施工中会经常遇到冻土等情况，造成施工难度加大，并且冻土会因为气温的回升而逐渐融合，使得地基土层松软，致使地基土质出现不均匀的情况。南方由于雨水天气较多，地基很容易因为长期水泡或者侵蚀等导致不牢固[2]。

1.3 施工区域地下水分布复杂

建筑地基基础及桩基础长期埋在地下，容易受地下水情况的影响，由于不同施工区域的地下水分布状况存在明显差异，使得建筑地基基础及桩基基础施工面临较大的不确定性。在南方，地下水源和暗流比较多，虽然施工方可以通过施工前的勘探确定明显的地下水分布状况，但对于一些分布较为隐蔽的地下水情况则较难掌握，增加了地基基础及桩基础施工的难度。而在北方，由于地下水开发的不合理，地下水水层出现明显下沉，容易导致土壤的土质出现松软，引起地基的沉降或下沉等情况，因此需要施工方对地下水的分布情况进行必要的考虑[3]。

1.4 施工中的不确定性因素偏多

虽然在施工前和施工中，施工方会采取相应的措施防范施工风险的出现，但仍存在由于未预料或者防范措施不完善而出现的不确定性隐患因素，导致施工出现突发性状况。在这些状况中，塌方、地基保护不力、施工行为不规范是发生率偏高的几种情况。其中，塌方问题出现的原因可能是施工前和施工中的施工现场地质情况与结构情况调查不全面，一些塌方隐患未被及时发现和处理。塌方问题不仅会对整个地基的稳定性造成严重影响，还会对周围建筑物的安全性和稳固性造成连带影响。地基保护不力是施工方在施工中没有对地基采取有效的保护措施，造成地基中的积水过多，降低了地基整体的承载力，影响了地基的稳定性。施工行为不规范是现场施工人员没有按照提前确定的施工方案严格规范施工，造成地基施工的精确性和均衡性不够，影响到地基的承载力。

2 建筑地基基础及桩基础施工处理的技术要点

在建筑施工中，地基基础及桩基础施工是不同类型的内容，其施工的技术要点也存在一定的差异。虽然施工方在长期的建筑工程施工中积累了较为丰富的地基基础及桩基基础施工经验，但在实际施工过程中仍然需要根据实际情况把握施工的技术要点，进行科学施工。下面分别从地基基础施工和桩基础施工两个方面对相关的施工技术要点进行分析。

2.1 建筑地基基础施工处理的技术要点

在实际的建筑地基基础施工处理中，考虑到诸多可能影响地基质量因素的存在，施工方会重点使用基坑降水、填土换填、碾压等相关技术手段，提高地基基础的牢固性和稳定性。

2.1.1 基坑降水技术

基坑降水技术是对于那些地下水位高于开挖底面，存在地下水向基坑内渗入的情况，在基坑周围或者基坑内设置排水井，以降低地下水对基坑的影响。目前，使用较多的基坑降水方法有明沟加集水井、轻型井点降水、喷射井点降水、电渗井点降水等。在实际的建筑地基基础及桩基础施工过程中，可以根据实际情况进行灵活的选择和使用。例如，对于南方多雨的地区，可以使用轻型井点降水方法，在实际的基坑降水时，要考虑基坑内外部压力平衡问题，以避免降水过快引起的基坑侧倾、坍塌、沉降等灾害现象[4]。

2.1.2 土层填充技术

建筑的地基施工区域可能会出现软土层的情况。为保证地基的稳定性，施工方会在地基所在的软土层中加入高强度的材料，改变土壤的性质，使土层整体的硬度达到相应的地基标准，保证地基的承载力。同时，部分施工方在施工中会通过使用砂石、碎石等填充物来增加土层的密度，来防治地基后期的沉降等情况。土层填充技术可以有效解决软土层土质疏松的问题，提高地基的整体承载力，施工方根据施工区域土质的状况选择相应的填充物，以确保土层填充的效果。

2.1.3 碾压夯土技术

虽然人工夯压地基的方法能够保证地基的均匀性，但对于大规模的建筑地基施工而言，这种方法显得非常低效。因此，在实际的地基处理中，施工方主要是通过大型机械设备对地基进行碾压夯实。施工中，施工方会使用推土机、压路机等大型机械设备碾压地表，夯实松散的泥土，增加土层结构的稳定性和牢固性。在碾压夯实过程中，施工人员会根据施工现场土层的情况灵活确定振动夯实的时间，以保证夯实的效果。例如，对于杂质较多的地表，往往会设定较长的夯实作业时间。从整体上看，碾压夯土技术虽然可以提高地表土层结构的牢固程度，但需要有大型机械设备作为支撑，并且需要施工人员进行耐心、持续的作业，以确保土层碾压夯实的效果[5]。

2.1.4 排水技术

正如上文分析中提到的，土壤中的水分会对地基产生间接但重要的影响。为保证后期建筑交付使用不会因为地下水等引起地基沉降、开裂等情况，在地基施工时，施工人员会在地表土质相对疏松的区域设置相应的排水设施，促进土壤水分的汇聚和导流，保证地基的干燥性和牢固性。例如，施工人员会在地基周围设置相应的砂井，在塑料排芯板上钻孔，排除土壤中的水分。由于排水技术不仅操作简单便捷，能够有效排除土质中多余的水分，而且投入的资金也相对比较少，因此成为建筑地基基础处理中普遍使用的技术手段。

2.1.5 化学加固技术

化学加固技术是通过在地基的土壤中加入一些化学物质，来提高结构强度。目前，使用比较多的化学加固技术主要有灌浆法、喷浆法，其中灌浆法是将丙烯酸、水玻璃等化学物质与混凝土水泥浆同时经过双液注浆泵灌注到土层内部，用最短的时间快速凝固，使这些物质与土壤发生化学反应，排除地基土壤中多余的水分。喷浆法是将水泥和水搅拌后形成的具有一定浓度的浆体，使用喷剂机械注入地基中，并施以高压喷浆和搅拌，使土体密实，并与水泥浆体凝结起来，提高地基的承载力和牢固性。在地基基础施工处理中，化学加固技术应用的效果虽然比较好，但施工对材料的使用量较大，需要投入的施工成本也比较高。同时，此方案对土壤有一定的破坏，后期恢复难度大。

2.2 建筑桩基础施工处理的技术要点

2.2.1 振动沉桩技术

振动沉桩技术是借助桩身的自重以及振动的特征进行桩基础施工。在施工中，施工人员需要将振动器安装在桩顶位置，以保证桩身自重和振动的结合效果，使预制桩能够深入到土层的结构中，提高预制桩的安装效果。在桩基础施工处理方面，振动沉桩技术的优势主要体现在施工活动占用的土地面积较小，技术应用的安全性和简便性较高，能够在较大程度上保证桩基础施工的效果。由于振动沉桩技术主要借助振动器的振动来实现沉桩的目的，因此在实际作业过程中会产生较大的噪音，容易影响到施工人员的作业效果[6]。

2.2.2 静力压桩技术

静力压桩技术是借助静力的作用来对重型机械以及桩自重进行合理配置，并利用反作用使预制桩能够深入到土体内部，达到桩基础施工的目的。从桩基础施工处理的效果来看，静力压桩技术具有较强的承载力，技术性能较为稳定，能够在很大程度上提高桩基础施工的质量水平，降低不必要的损害。当然，这种处理技术也存在一定的缺陷，主要适用于土质比较松软的建筑项目，对于土质较硬的施工区域，则可能会因为技术的使用而破坏土层结构，对土体的稳定性产生较大的负面影响。

3 建筑地基基础及桩基础施工处理中需要注意的问题

建筑地基基础及桩基础施工是一项综合性的施工内容，施工环境的复杂性和施工质量的高标准要求，使得施工处理技术的应用面临较大的挑战[7]。在实际的施工过程中，施工方和施工人员除了按照经验选择与使用相应的施工技术以外，还要结合施工环境和施工要求，对技术应用过程中可能出现的问题进行防控，以确保地基基础及桩基础施工处理的效果。综合来看，在建筑地基基础及桩基础施工处理中，施工方应当重点注意以下几方面的问题。

3.1 做好施工区域环境调查

为确保选择和使用的施工技术能够保证建筑地基基础及桩基础施工的质量，在施工前和施工过程中，施工方与施工人员要对施工区域的土壤性质、地下水分布等情况进行全面且详细的调查，通过各项数据确定施工区域的整体环境状况，提取出施工的难点、目标及任务，并据此选择相应的施工技术，确保施工技术与施工要求和环境的真正匹配。

例如，在桩基础施工中，施工方要根据施工区域环境调查报告中的相关参数确定合理的桩型和桩长，并对多种可行性方案进行对比，最终选择最佳的施工方案。同时，在实际的施工中，为确保选择的技术能够真正解决地基基础及桩基础施工中遇到的问题，施工方要在正式施工前先对选择的技术进行局部性试验，使技术与施工要求的真正匹配。

3.2 加强技术应用管理

对于建筑地基基础及桩基础施工处理技术的应用来说，选择最佳的施工技术方案只是技术应用中的一部分，并不是全部。实际上，对技术应用效果影响最大的是选择技术的应用方式，只有严格、规范地按照技术标准进行操作，才能确保建筑地基基础及桩基础施工处理的质量结果达到预期的处理效果。

因此，施工方一方面要安排专门的人员负责相关技术的应用管理工作，使技术得到正确应用，另一方面要对技术应用中的关键环节和流程进行精准的把控和严格的管理，动态、全面且深入掌握技术应用过程中出现的问题，并及时采取相应的技术或者管理方法加以解决，以确保技术应用的整体效果。

4 结语

地基基础以及桩基础施工处理，是建筑工程施工中的重要内容。在实际的地基基础以及桩基础施工中，普遍存在施工区域土壤性质多样、气候变化明显、地下水分布复杂、施工中的不确定性因素偏多等可能影响施工质量和效果的问题。鉴于此，施工方需要借助基坑降水技术、土层填充技术、碾压夯土技术、排水技术、化学加固技术等地基基础处理技术以及振动沉桩技术、静力压桩技术等桩基础施工技术，此外，在实际的施工过程中，施工方还需要做好施工区域环境调查，加强技术应用管理，真正保证施工处理技术应用的实施效果。