建筑工程土建施工中桩基础技术的应用

文／马遥、成培上、李典 融通地产（河南）有限责任公司 河南郑州 450000

1.桩基础概述及其应用价值

1.1 桩基础概述

目前建筑工程施工中常用的桩基础是利用承台将所有承重桩的顶部进行连接，让它们一起分担和传递动静荷载，这里所说的桩是指垂直或者有一定角度放置在土壤里面的基础类建筑结构件，用于增加土壤的承载能力和稳定性，支撑建筑物的重量[1]。桩基础技术主要包括桩的选择、桩基础施工和桩基础质量控制等方面，需要根据工程的要求和地质条件来确定适合的桩型，并将桩逐根打入地下，以达到预定的设计标高和承载力要求，常见的施工方法包括振动沉桩、静压沉桩、钻孔灌注桩，施工完成后还要进行桩长、桩径、桩身的质量检查，以及桩与土壤之间的黏结力、桩的侧阻力等参数的测试，并根据设计要求做好桩基础的加固与加固质量的检验。

1.2 建筑工程土建施工中桩基础技术的应用价值

1.2.1 有效解决地基承载问题

通过将桩嵌入地下，桩基础能够承受来自上部建筑物的垂直荷载，并将其传递到更深的土层，减少地表的沉降并承受水平荷载，抵抗土壤的侧向推力来增加整体稳定性，提供附加的抗浮力防止建筑物受到地下水位的影响。它具有较高的承载能力，能够满足各种建筑物的要求，可以适应软土、粘土和岩石等各种地质条件，还具有施工周期短、施工难度低等优势，能在较短时间内完成地基处理工作。

1.2.2 降低因地基工程质量造成危害情况的发生

桩基础技术通过选择合适的桩型和桩长，能够根据地层情况和承载要求来进行设计，确保地基的稳定性和承载力，进行充分的地质勘察和实验室试验，可以确定合适的桩型，以及桩长的合理设计，用以提供稳固的基础支撑。当地基土壤具有较差的承载能力或存在较大的沉降风险时，采用桩基础技术能够有效地分散地基承载力，降低地基沉降速度，提高地基的稳定性。通过在不稳定地层中打入桩基，使桩与土体形成一体化的结构，增加地基的整体承载能力，从而减少地基沉降和变形的风险[2]。

1.2.3 更符合我国复杂地形的施工需求

由于我国地域广阔，地形复杂多样，有高山、丘陵、河流等各种地貌特征，这些地形条件给建筑工程的土建施工带来了一定的挑战。不同地形区域的土壤类型各不相同，而桩基础技术的灵活性让建筑工程能够根据具体的土壤情况选择不同类型的桩基础，能够更好地适应复杂地形的施工需求。

2.工程概况分析

在融园·郑州市郑密路东汽车产业园项目中，1#～8#楼和10#楼采用了钻孔灌注桩基础技术，根据设计要求和地质条件，施工团队首先进行现场勘测和土质分析，确定了钻孔灌注桩的设计参数，使用钻机对预定的桩位进行钻孔，其深度和直径根据设计要求确定，并在钻孔施工过程中不断地检查土层情况，通过钻孔内注入混凝土，同时将钢筋逐段插入桩孔中。另外，该项目的9#楼和11#楼的基础采用了不同的技术，9#楼基础是天然地基，采用了独立基础的形式。由于地基承载能力不足，采用了换填垫层法处理，用以提高基础的稳定性和承载能力；11#楼的基础采用了筏板基础技术，通过在地面上铺设一层筏板，增加基础的承载面积，提供更好的支撑能力。

3.桩基础技术的主要类型

3.1 钻孔灌注桩

钻孔灌注桩也称为灌注桩或灌注桩基，它是通过在地面上先进行钻孔，然后在钻孔中灌注钢筋混凝土，形成坚固的桩体。施工过程中先使用钻机在地面上进行钻孔作业，将土壤逐渐钻入到设计的深度，接着在钻孔内部放置钢筋筏或钢筋笼，然后通过泵送混凝土的方式将混凝土灌注至钻孔中，将孔内的土壤挤压出去，形成一个坚固的桩体[3]。灌注桩的直径和长度可以根据工程需求而定，而混凝土的配合比和浇筑工艺需要根据设计要求进行控制，它具有承载能力强、适应性广、施工速度快等优点，常用于各类建筑物和基础工程的地基处理中。

3.2 预制桩

这是在工厂或施工现场预先制造好的桩，然后将其安装到地基中，常见的有预应力混凝土桩、钢桩和木桩等。根据设计要求，在工厂或制造场地进行钢筋的绑扎和模板的搭建，然后在模板内部浇筑混凝土，形成桩的整体结构，在混凝土凝固后预制桩会进行合理的保护和养护处理。预制桩被运输到施工现场后，会通过挖掘机或其他设备进行安装，安装时需要先进行孔洞的挖掘，然后将预制桩安放到孔洞中，确保桩的垂直度和位置的准确性，再填充周围的土壤或灌注混凝土来固定桩的位置，并与上部结构连接。

3.3 桩筏基础

由于桩群的数量和布局可以根据设计要求进行调整，桩筏基础适用于各种土质条件和荷载要求，能够有效地分散荷载，并将荷载传递到桩群上，提高整体的稳定性和承载能力。它是将多个桩通过承台或梁连接在一起形成桩群，然后在桩顶上浇筑一层钢筋混凝土板，形成一个整体的承载结构。在施工过程中，首先在地基上安装一组桩，桩的数量和布局根据设计要求确定，然后通过承台或梁将这些桩连接在一起，形成一个稳定的桩群，在桩顶上浇筑钢筋混凝土板，这样就能形成一个坚固的桩筏基础。

3.4 摩擦桩

摩擦桩的承载机理是依靠桩身与周围土壤之间的摩擦力来传递和分散荷载，桩身表面的摩擦力可以通过桩的侧面积和桩身与土壤之间的摩擦系数来计算，其承载能力主要取决于桩的直径、长度、插入深度以及土层的力学特性。通过将桩直接插入土层中，利用桩身与土壤之间的摩擦力来承载荷载的一种基础形式，使用钻机或挖掘机在地面上或孔洞中钻孔，然后将钢筋笼或管道逐渐插入孔洞中，同时进行钻孔的回填，在桩顶到达设计标高后，将注浆混凝土或水泥浆灌注到孔洞中，形成一个摩擦桩。它可以适应各种土质条件，并且具有较好的抗震性能和变形控制能力，广泛应用于房屋建筑、桥梁、码头、隧道等工程中，特别适用于软土层和深层基础处理。

3.5 螺旋桩

这是一种用于土壤和岩石中的基础建设的桩基础技术，它由一根螺旋形的钢管组成，通常具有一系列的螺纹螺旋，类似于大型的钻头，该形状使其能够通过扭转进入地下，就像将螺钉旋入木材一样，是一种无振动、无噪音和无排放的施工方法，因此在城市环境中广泛应用[4]。其安装过程相对简单高效，使用专用的机械设备将螺旋桩旋入地面，直至达到所需的深度或特定的地层，一旦螺旋桩到达预定深度，就可以将其连接到建筑物或结构的基础上，会通过一个钢制的连接器完成，使螺旋桩与建筑物的混凝土基础相连。它们能够在软土、粉状土壤和岩石等各种类型的土壤中使用，可以承受相当大的垂直和水平荷载，使其在建筑物和桥梁等结构的支撑方面非常有效，由于螺旋桩安装时不会产生振动或噪音，因此对周围环境和附近居民的干扰较小。

4.桩基础施工流程分析

4.1 施工准备阶段

根据工程设计和地质勘察报告，确定桩基础的类型和布置方案，在选择桩基础类型时，要考虑到地质条件、建筑物荷载特点以及地形复杂度等因素，进行全面的施工场地准备和布置工作，确保施工区域没有障碍物，保证施工设备能够顺利进入。根据具体的桩基础类型，准备振动锤、钻机、混凝土泵等相应的施工设备，准备钢筋、混凝土等充足的桩基础施工材料，确保施工过程中有足够的设备和材料供应，避免因缺乏资源而延误工期，而且施工人员要具备相应的技术能力和操作经验，熟悉桩基础施工工艺和安全操作规程，根据实际情况，制定桩基础施工的步骤、施工工艺、质量控制措施等详细的施工方案，并编制合理的施工计划，安排施工进度和资源配备，确保施工过程的有序进行。

4.2 桩基础定位

桩基础的位置应尽量避开周围建筑物的影响，还要根据土壤工程和结构分析，评估桩基础施工对周围建筑物的影响，确保桩基础施工不会对周围环境和结构造成不利影响。在进行定位时，一定要严格遵守设计要求和结构荷载，以建筑物的结构设计荷载和荷载传递路径，来确定桩基础的布置方式和数量，通过结构分析和计算，确定桩基础所需的承载能力和刚度要求[5]。

4.3 护筒埋设

在进行桩基础施工时，为了保护桩身免受土层的损害，防止土体塌方、流失或者淤积进桩内，需要采取措施对桩身进行保护。护筒埋设即是在桩身外部设置一根或多根筒状物质，将其嵌入土层中，形成一个稳定的桩孔，这样可以有效地保护桩身，防止土体的侵蚀和沉积，提高桩基的承载力和稳定性。护筒的材质通常采用钢管或混凝土制成，要先进行桩孔的钻探，然后将护筒嵌入桩孔中，其直径一般比桩身略大，这样才能确保桩身能够顺利进入护筒内，需要注意护筒与桩身之间的间隙要保持一定的稳定，不得过大或过小，保证在施工过程中土层不会出现塌方或堆积的现象。

4.4 钻孔处理

通过钻孔可以将土壤或岩石层逐层打通，形成稳定的桩孔，并达到清除孔内的杂质和水泥浆的目的，使桩身能够顺利灌注或浇筑，并与周围土层紧密结合。在进行桩基础施工时，需要先进行钻孔处理，即通过钻机或其他设备，在地面或水中钻探出合适的孔洞，为后续的桩身灌注或钢筋混凝土浇筑提供空间和支撑。钻孔处理的具体步骤包括：

（1）选择合适的钻机和钻具，根据设计要求确定钻孔的位置和深度；

（2）使用钻机将钻具逐渐推入地面或水中，进行钻孔操作；

（3）钻孔过程中，根据土层或岩石的情况及时调整钻具的钻进方式和速度，以确保钻孔的质量和效率；

（4）完成钻孔后，将孔内的杂质和水泥浆清理干净，为后续的桩身灌注或浇筑做好准备。

4.5 制作钢筋笼

钢筋笼是用钢筋按照设计要求制作成的空心框架，用于加固和增强桩身的承载能力，根据设计图纸和规格要求，确定所需的钢筋种类、直径和长度后，将钢筋按照设计要求进行切割和弯曲制作成合适形状的钢筋条，再将加工好的钢筋条按照设计要求组合成框架状的结构。这一过程通常通过焊接来完成，焊接时需要注意保证焊接接头的牢固性和质量，同时还需进行必要的检测和修整，确保钢筋笼的尺寸和形状与设计要求相符。通常钢筋笼会被放置在钻孔内，与灌注的混凝土或其他填充材料紧密结合，形成一个整体的桩身，通过钢筋笼的加固和加强作用，桩基的承载能力和稳定性得到提升。

4.6 混凝土浇筑

在桩基施工过程中，经过钻孔处理和制作钢筋笼后，需要进行混凝土的浇筑形成桩身的主体结构，混凝土浇筑的过程分为准备和施工两个阶段，在准备阶段需要根据设计要求确定适当的混凝土配合比，还需要准备好混凝土搅拌设备和输送设备，进入施工阶段后将配制好的混凝土通过输送设备或人工方式倒入钻孔内或钢筋笼内，在浇筑过程中要注意控制混凝土的流动性和充实度，并且与钢筋充分结合，还要防止混凝土的分层、脱水或气孔产生，完成混凝土浇筑后，需进行养护措施。养护过程中，常采用保湿措施，如喷水、铺设湿布等，防止混凝土过早失水和开裂。

5.建筑工程施工中桩基础技术的具体应用方式

5.1 承担垂直荷载

根据荷载的大小和性质，和桩型不同的荷载传递特性和承载能力，选择最适合的桩基础类型，设计时需要考虑土层的承载能力、荷载的传递方式以及建筑物的结构形式等因素，根据设计要求确定桩的数量、直径和长度等参数，确保桩基础能够有效承担垂直荷载。然后进行桩的施工，施工时要注意桩的垂直度和稳定性，确保桩能够垂直承受荷载，桩顶与建筑物的连接也需要牢固可靠，还要做好桩基础的验收和监测，通过静载试验、动力触发试验或振动计检测等方法，对桩基础进行质量和承载能力的检测，确保桩基础的安全可靠性，保证建筑物能够承受垂直荷载。

5.2 抵抗水平压力

要合理使用桩基础技术来增加基坑的抗侧稳定能力，结合锚固桩将桩顶与建筑物或锚固体连接，形成一个桩-土-锚体的整体结构，从而增加基坑的抗倾覆和抗滑移能力。桩的布置和间距应根据土层的性质、建筑物的高度和荷载等因素进行设计，确保桩能够均匀分布共同承担水平压力。此外，还可以采用加固桩或组合桩等形式来增加桩基础的抗水平压力能力，在原有桩的基础上增加钢筋混凝土套筒或外包钢管等形式，增加桩的承载能力和刚度，或者将多个桩通过钢梁或混凝土梁连接起来，形成一个整体，共同抵抗水平压力。

5.3 控制基坑变形

通过在基坑周边设置足够数量和合理布置的支撑桩来限制土层的变形，可以采用钢筋混凝土桩、钢桩或组合桩等形式，经过支撑桩与土体的相互作用，形成一个刚性或半刚性的支撑体系，限制土体的侧向位移，从而控制基坑的变形。采用挖土与注浆相结合的方法来加固土层，通过挖土后在土层中注入适量的水泥浆液或其他固化材料，形成固结带或土体增强体，提高土层的强度和稳定性，减小土层的变形控制基坑的沉降和变形，还可以采用预压灌注桩的技术，在土层中打入一定深度的预应力桩，并在桩中施加压力，使桩与土层之间形成预压力，提高土体的承载能力和抗沉降能力，从而控制基坑的变形。

6.建筑工程土建施工中桩基础施工技术控制要点

6.1 制定合理的施工方案

在制定施工方案时，需要考虑多个方面的因素，根据工程的具体情况确定桩的长度、直径、间距等，综合考虑地质条件、荷载要求和工程特点等因素，确定合适的桩基础形式，合理安排施工顺序和工艺流程，确保各个施工工序之间的协调和衔接。

6.2 把握桩基础施工要点

在桩基础的施工过程中，有几个关键要点需要注意：首先是桩基础的预制和布设。预制时要确保桩的质量符合设计要求，严格控制桩身的强度、长度和直径等参数。布设要根据桩的间距、排列形式和深度等设计要求和地质情况进行合理安排；其次是桩基础的开挖和处理。开挖要按照设计要求和施工方案进行，保证开挖范围和形状的准确控制，如果遇到固结土或软土等特殊地层，需要采取喷浆加固、冲洗等相应的处理措施；然后是桩基础的灌注和浇筑。灌注要控制好混凝土的浆液质量和流动性，确保充实桩孔，防止气孔和空洞的产生，按照浇筑的设计要求和工艺要求进行严格施工，控制好浇筑速度和浇筑高度，保证混凝土的均匀性和密实度；最后是桩基础的质量检验和验收。质量检验过程中要对桩基础的桩身的尺寸、质量和强度进行严格检测，要按照相关规范和标准进行，确保桩基础的质量合格，在整个施工过程中，还要注意安全施工和环境保护，严格执行施工组织设计和安全操作规程。

6.3 采用合适的桩基础施工处理方法

针对不同的地质条件，可以采用灌注桩、钻孔灌注桩、预制桩等不同的桩基础类型，每种桩基础类型都有其适用的地质条件和施工要求，需要根据实际情况进行选择。采用单桩、桩群、连续墙桩等不同的桩基础布置方式应对不同的荷载要求，通过合理的桩基础布置，可以均匀分担荷载，提高承载能力。然后，在桩基础的施工过程中，需要采用合适的处理方法来处理特殊地层和施工问题。例如，对于遇到软土或固结土等地层，可以采用喷浆加固、冲洗等方法来提高地基的稳定性和承载能力。还要根据桩基础的尺寸、深度和类型等参数，采用适当的施工工艺和操作方法，在桩基础施工过程中要对其进行实时监测和调整，及时发现和解决施工中遇到的技术问题和作业风险，通过采用合适的桩基础施工处理方法，确保施工的顺利进行和桩基础的质量控制。

结语：

总而言之，在城市化进程不断加速和建筑工程的不断发展的情况下，桩基础技术面临更广阔的发展空间。合理选择桩基础类型、制定合理施工方案、高精度的桩基础定位监测以及采用合适的施工处理方法，会为建筑工程提供稳固的基础支撑，通过持续的技术创新和经验积累，桩基础技术将不断完善，为工程建设提供更高效、安全、可靠的解决方案。