土木工程高层建筑桩基施工技术要点分析

2022-12-30郭向波山西三建集团有限公司山西长治046000

砖瓦 2022年3期

郭向波（山西三建集团有限公司,山西长治 046000）

桩基施工是高层建筑基础施工环节和重要保障，桩基施工效果和高层建筑工程整体质量密切相关，所以在桩基施工过程中，应该做好施工准备工作，严格把控具体施工要点，对整体施工情况进行实时、严格管理，保证高层建筑桩基施工质量[1]。目前部分高层建筑地基土土质较为松散，极容易出现施工质量问题，采用桩基能够提高建筑承载力，同时还能增强建筑稳定性。桩基施工技术应用于土木工程高层建筑中作用较大，能够提升施工质量，缩短工期[2]。

1 土木工程高层建筑桩基施工技术应用特点

1.1 尺寸特点

目前建筑工程大部分为高层建筑，建筑高度越高，对建筑质量要求也越高，所以高层建筑工程施工时一般需要应用承载力较高的桩基技术。桩基尺寸是影响桩基承载力的重要因素，桩基尺寸在桩基施工中能够发挥较大作用，需要引起高度重视。桩基施工时一般需要对地质进行勘测，根据实际勘测情况进行综合分析，明确桩基桩型、断面尺寸以及长度、单桩容许承载力、平面布置以及构造等。随着高层建筑逐渐增多，对高层建筑桩基施工要求也会逐渐增多[3]。桩基直径、长度均需要在中低层建筑基础上增加，并采取一柱一桩模式，从而满足高层建筑较高承载力的需求。为提高桩基适应能力，桩型也需要进行改变，从直杆和线性往其他不同造型支撑结构进行改变，比如成片状、折线状、格栅状低下支撑结构。在化学工业发展上，一些复合材料也会被应用到桩基制作中，化学复合桩、化学注浆桩也会被应用在高层建筑中[4]。

1.2 经济环保特点

以往高层建筑基础施工时一般采取的是筒式柴油机，对钢筋混凝土进行锤击。这种方法能够直接看到桩基的入土动态，但是在实施过程中噪音较大，锤击时会产生较大的地面震动，对周围居民造成较大困扰。应用静压式施工，能够降低施工噪音，并且能源消耗也较小，具有经济、环保优势，目前静压式施工已广泛应用于高层建筑当中。

2 土木工程高层建筑桩基施工技术准备工作

2.1 现场勘测

桩基施工前需要对施工现场环境进行准确勘测，严格记录数据，确保勘测有效性和真实性，以便于制定科学、合理的施工方案[5]。在桩基施工勘测时，需要根据当地施工现场特点以及气候特点进行全面勘测，调查和分析清楚现场土层类型、水质变化以及施工深度等关键因素，同时还需要对施工周边情况进行观察，做好地下管线分布调查，避免地下管线受到破坏。根据现场勘测情况、以往施工经验制定合理施工方案。

2.2 制定施工方案

现场施工勘测完成后，技术人员应该对收集的资料进行分析，根据施工现场实际情况选择桩基施工方式以及施工机械等。同时，做好周边建筑保护规划，避免对周边居民、环境造成较大影响。此外，应避开地下管线等设施，避免地下管线受到损坏。施工前还需要进行桩基试验，全面掌握桩基施工工艺参数，确保施工质量[6]。桩基施工现场勘测结束后需要制定施工方案，确定具体施工流程和地下管线处理方案等。制定施工方案需要严格遵循桩基施工要求，其中主要包括材料施工、设备需求等方面内容。一般为保证桩基施工能达到质量标准要求，桩基试验是必须环节。

2.3 放线定位

放线定位包括确定水准点和桩定位。在确定水准点时，需要严格按照设计要求，仔细记录每一根桩的标高，以便于更好控制桩基施工标高。在确定桩位时，需要注意地基表面的平整性，按照设计尺寸要求，顺着轴线方向，对每根桩进行标序，采用打桩机确定每根桩打入位置。

3 土木工程高层建筑桩基施工技术

3.1 静力压桩施工技术

静力压桩施工技术即利用桩架上配重和压力桩自身重力对预制桩产生的反作用力将预制桩体压入土层当中，静力压桩又被称为挤土桩。静力压桩施工技术整个实施过程均通过液压装置提供动力，在吊桩、喂桩、压桩环节中均通过液压装置单独完成。压桩结束后，压桩油缸能够自行复位，并反复循环操作过程，所以静力压打桩是一个持续操作过程，直至桩体能够达到预定位置[7]。在操作过程中需要注意压桩操作极容易破坏土层结构，导致出现空隙形成水压，所以静力压桩在施工时需要保证持续进行，不能停止。

3.2 钻孔灌注桩施工技术

钻孔灌注桩施工技术即在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或者人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在内放置钢筋笼、灌注混凝土制作成桩。依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类[8-9]。钻孔灌注桩的施工，因其护壁形成方式的不同，有泥浆护壁法和全套管施工法两种，泥浆护壁钻孔施工技术在桩基施工技术中较常见。采取机械钻孔技术方法进行灌浆时极容易破坏周围结构和土层，所以需要采取泥浆稳定周围孔壁，切碎碎石渣在泥浆循环中不断排除，清洗钻孔，安装钢筋后浇筑混凝土。冲击钻孔、冲抓钻孔和回转钻削成孔等均可采用泥浆护壁施工法，整个过程为：平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。钻孔泥浆由水、黏土和添加剂构成，具有冷却钻头、润滑钻具、增大静水压力并在孔壁形成泥皮、隔断孔内外渗流、防止坍孔的作用。调制钻孔泥浆应该根据钻孔方法和地层情况确定泥浆稠度，泥浆稠度应该根据地层变化和操作要求灵活掌握，泥浆太稀，排渣能力小、护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。在钻孔方面，需要严格按照要求进行才能确保成孔质量。第一，需要注意开孔质量，对好中线和垂直度，压好护筒；第二，在施工过程中需要注意不断添加泥浆和抽渣，实时检查成孔是否存在偏斜现象；第三，钻孔顺序也需要事先做好规划，既要保证下一个桩孔施工质量不影响上一个桩孔，也要保证钻机移动距离不能过远或者互相干扰。

3.3 振动沉桩施工技术

高层建筑桩基施工中振动沉桩施工技术最为常见，振动沉桩操作方法为：将沉桩机装在桩顶，使其能够连成一体，利用起重机吊起。为避免振动作用，一般情况下通过吊钩钢丝绳传到起重机结构上，振动器上部挂架中没有减振弹簧。振动沉桩机工作时，频率和振幅的设定应随桩决定，一般低频率、大振幅适用于直径较大的钢管桩和重量较大的钢筋混凝土桩，并且适用于在砂石类地层施工当中；中高频、中幅适用于钢板桩。振动沉桩施工技术在运用电动振捣棒时增加了较大垂直力度，增加了松散地基土层的密度，能够提高地基土层承载能力。应用振动沉桩施工时需要电动机振捣棒持续不断、长时间振动，使之产生压力，这样才能促使地基土层变得更加结实[10-11]。现场施工过程中，可以先将振捣棒固定在桩顶位置，再开启电动机进行工作，桩基础在振捣棒振动下会持续下降，沉入至地基土层当中，土层会产生连锁反应，随着振动的持续从而出现移位或者挤压收缩情况，以此实现土层紧致效果。

3.4 预制桩沉桩技术

预制桩沉桩技术一般采取锤击、振动、压入三种方法。其中，锤击方法是利用桩锤下落时产生的瞬间冲击机械能，抑制土体对桩产生的阻力，从而促使静力平衡状态受到破坏，使桩体下沉，以此达到新的静压平衡状态[12-13]。持续锤击桩头，桩身持续下沉。锤击沉桩是预制桩常用的沉桩方法，锤击沉桩施工速度较快，机械化程度较高，并且应用范围较广，现场文明程度高。振动法即利用一个大功率电力振动器，在沉桩过程中，将振动锤安置在桩顶上，利用振动力减小对桩阻力，促使能够较快沉入土质当中。振动法施工中如果遇到硬夹层，能够开启马达振动加荷，直至穿透硬夹层。在吊、接桩时需要引起重视，要求桩身完好，试样检测强度能够达到C20，并且吊桩时桩体不能断裂，需要保证连接牢固。砂、碎石屑灌注应该饱满，拔管前灌注至桩顶，留振动5s～10s后拔管，拔管后补灌到桩顶，可以应用分段灌注、分段留振方法。要求沉管与地面垂直度偏差不大于1%，拔管速率控制在1.2m/min～1.5m/min；砂和碎石屑应具有良好的透水性和一定的强度，含泥量不得大于5%；碎石垫层厚度应满足设计要求，碎石最大粒径不宜大于30mm；双向土工格栅材料质量应符合国家标准要求，每延米横（纵）向拉伸屈服力≥30kN；桩尖可采用预制混凝土桩尖和钢制活瓣桩尖，当采用预制混凝土桩尖时，尚需提前预埋入地表以下30cm左右。此外，由于施工机具较高，在雷雨天气下应该采取预防雷电、风雨的措施。雷雨大风时，应该立即断开设备电源，停止施工，并要求工作人员离开打桩施工现场。压入方法即利用桩架自身重量和桩架上的压重，通过滑轮转换将桩压入土层当中，压入方法的特点是，施工时无冲击力，产生的噪音和振动较小，施工压力较小，能够减少打桩对地基造成的影响[14]，并且在桩顶上不容易受到损坏，不容易产生偏心沉桩，准确度较高。此外还能够在施工过程中检测沉桩阻力，为施工提供有效参数，判断和验证桩的承载能力。

4 桩基施工质量管理

4.1 桩基施工质量预控管理

桩基施工效果直接决定建筑工程最终是否具备足够安全性，所以在桩基施工前，需要做好充分预控管理工作，主要包括对施工操作、施工方案制定等方面进行管理。在施工过程中如果发现存在质量问题，能够及时采取有效措施解决，避免影响施工进度，破坏施工效果。一般在桩基施工中存在的质量问题可以及时进行补救。首先，施工时需要注意桩位定位，加强检测，仔细分析资料；其次，施工早期应该做好桩底杂物清理工作，沉桩时做好钻孔质量检测工作，如果发现质量问题则需要及时解决。在施工时，要求上下桩基保持在同一水平线位置，实时观察，及时回填施工。如果在施工后期发现质量问题，应及时停止施工，认真讨论、研究，优化施工方案，保证施工合理性和有效性。