建筑工程土建施工中桩基础施工技术研究

栾杰

（山西三建集团有限公司，山西长治 046000）

0 引言

在建筑工程土建施工中，桩基础是十分重要的构件设施。桩基础主要由基桩和连接在桩顶位置的承台共同组成。在不同环境、不同工艺下，桩基础的具体形态也会呈现出差异。总体而言，桩基础施工质量在很大程度上影响整个建筑工程的整体施工效率，由于施工现场复杂程度高、重型设备多、材料种类驳杂，一旦施工组织工作效果不佳、所运用的施工技术规范程度不足，便有可能引发安全事故。基于此，需围绕建筑工程土建施工中的桩基础施工技术展开分析。

1 建筑工程土建施工中桩基础施工概述

1.1 桩基础的构成

建筑工程的桩基础主要由4 个部分构成，按照自上而下的顺序，依次为柱结构、承台、桩杆、桩基持力层[1]。其中，柱即为地面之上，人们肉眼可见的“支承柱”，其下方为埋在土中的承台，再向下的桩杆可以是单桩结构，也可以由“桩群”组成。建筑工程竣工之后，建筑体承受的荷载经由支承柱向下传递，最终通过桩杆传递至深部土层或侧向的土体。总体而言，桩基础可以在不同程度上（根据桩基础的类型、施工工艺等而定）将建筑物的荷载（可以是一部分，也可以是全部）传给地基土或岩层，且桩基础结构本身具有一定的抗弯能力及刚度，是建筑工程中绝不能缺少的重要构件。

1.2 桩基础的分类

基于不同的标准对桩基础的分类结果如下：①基于是否为复合桩基进行分类。如果将桩身全部埋置在土层之中且承台底面与土体直接接触，则属于复合桩基，在一般性质的工业及民用建筑中较为常见。如果桩身并没有全部埋置在地面之下，有部分露出底面且承台底面也置于地面之上，则属于非复合桩基，在海洋、港湾等水工建筑工程结构中较为常见。②按照承台下方桩杆的数量进行分类。如果承台下方只有一根桩杆用于承受上部结构荷载，则属于单桩基础。如果承台下方存在两根及以上桩杆，则属于群桩基础。③如果按照承载性状划分，设置在软弱土层之中，使来源于上部结构的荷载由桩尖阻力和桩身侧面与地基土之间产生的摩擦阻力共同承担的桩基础被称为“摩擦型桩基础”；穿过软弱土层后抵达坚硬土层或岩层的桩，其上部结构传递而来的荷载基本由岩层阻力承受的桩基础被称为“端承桩”。④如果按照施工工艺划分，则借助专用机械设备，将预先制作好、已经具有一定形状、刚度、构造的桩打入（或是通过特定的方式压入、振动进入）预先钻好的孔洞的桩基础被称为“预制桩”。在目标位置完成钻孔后，将预先焊接好的钢筋骨架放置于其中并固定牢靠，之后将混凝土浇筑其中而形成的桩被称为“灌注桩”[2]。

1.3 桩基础的适用范围

并非所有建筑工程都需要设置桩基础，适合设置桩基础的建筑工程必须具有以下特点：①建筑体的整体结构荷载较大。②建筑工程所在地的地基较为软弱、地下土层稳定性欠缺，如果不设置桩基础，很难保证建筑体的稳定性。③结构整体虽然能够承受纵向荷载，但结构体所处环境复杂，导致还会承受较大的水平荷载、力矩荷载、上拔荷载。④建筑体周围已经建设有其他的建筑物，或是容易受到地面填载影响。当建筑工程施工现场情况满足上述情形之一时，便需设置桩基础[3]。

1.4 桩基础的作用

总体来看，在建筑工程中设置桩基础，具有以下4 个方面的积极作用：①能够使荷载传递有效性得到提升。②能够满足结构对地基变形产生的要求。③能够在一定程度上提高建筑结构抵抗水平力、上拔力、倾覆力作用的能力。④能够在一定程度上改善地基基础的动力特性。

2 建筑工程土建施工中桩基础施工常见问题

2.1 桩基缺陷问题

现阶段的建筑工程桩基础施工中，桩基缺陷是比较常见的问题。缺陷多出现在桩基顶部位置且以灌注桩居多。造成这一问题的原因如下：在混凝土浇筑作业期间，施工人员在一定程度上忽视了“沉淀”现象，造成混凝土的实际厚度并未达到设计标准。在浇筑作业完成后，需要将护筒拆除时，拆除护筒的力度过大或过小，可能在最后时刻引起混凝土土体均匀性不足的问题，最终导致桩基缺陷。

2.2 桩体承载力不足问题

桩基础的主要作用便是承载来自建筑上部结构的荷载，如果桩基础的承载力不达标，意味着这一建筑基础结构在不同程度上失去了其根本作用。造成这一问题的原因如下：桩基础结构扎根于地下的深度不足，导致结构体稳定度不足。此外，如果采用灌注桩施工工艺，灌注的混凝土量如果超出限定范围，则有可能导致桩基础倾斜或断裂，进而导致桩体承载力不足。

2.3 桩位不准问题

桩基础偏离预定位置的根本原因是，部分施工人员没有严格遵守施工标准和施工技术规范，在某些施工细节方面并未精益求精。桩位偏差对后续施工造成的影响充满不确定性，随时有可能导致发生安全事故，因此必须予以重视[4]。

2.4 断桩问题

用于制作桩基础的原材料质量存在问题、运输材料期间出现多次碰撞等不规范行为，均可能导致桩基础在外力作用下出现变形甚至断裂情况。此外，桩基础施工进展至一定阶段时，需进行锤击处理，如果锤击力度及频率设置缺乏合理性，有可能导致内部结构被破坏，从而引起断桩问题。

3 桩基础施工技术

3.1 预制桩施工技术

3.1.1 预制桩的特点

预制桩以钢筋混凝土为主，是指在预制构件生产厂家或施工现场预先制作，之后将预制桩运抵目标位置（设计位置），之后使用沉桩设备将预制桩打入土层之中。预制桩的优点如下：本身坚固程度极高，具有良好的耐久性，几乎不受地下水或地下潮湿环境的影响，可以承受来自上部结构的较大荷载。此外，大部分施工过程均借助机械设备完成，施工进度较快且在绝大多数土层中均可得到运用。

3.1.2 预制桩的制作、起吊、运输、堆放施工

（1）预制桩的制作。图1 为建筑工程土建施工中应用范围广泛度最大的预制桩形式。这是一种典型的方形桩，边长为350mm，可根据工程实际需要，将方形桩长度范围在250～550mm 灵活调整。管桩的参数为φ400～600mm，使用的混凝土强度等级最低为C30，最小密度应达到0.8%以上。此外，在桩顶一定范围内应该设置箍筋，起到“加密”的作用。在此基础上，还应设置多层钢筋网片，确保使用设备打入预制桩时，钢制材料覆盖下的混凝土体不受损害。

（2）预制桩的起吊。预制桩的混凝土强度等级达到预设强度75%及以上时，方可开展起吊作业。此外，桩身吊起位置选择应该符合设计要求。①如果预制桩桩身总长度介于5～10m，则需单点起吊，即将桩身总长度×固定系数0.31，得出的数值便是从桩身尾端开始到起吊点之间的距离，桩头可直接接触地面（目标桩打入位置）。②如果预制桩桩身长度介于11～16m，则同样采用单点起吊法，起吊点邻近桩尾，通过桩身长度×固定系数0.29 后得出，桩头处的处理方法同上。③如果桩身长度介于11～25m，则为了确保桩身整体的安全性及结构稳定性，应采用双点起吊法，即在邻近桩头、邻近桩尾的位置分别选择两个起吊点，这两个距桩头、桩尾的起吊点的距离完全相同，均通过桩身总长度×固定系数0.207 后得出，两点之间的桩身长度为桩身总长度×固定系数0.586 后得出。将预制桩吊起（平吊）之后，需借助其他设备，将桩头位置调整向下，对准目标区域。④如果桩身总长度达到或超过25m，则应采取三点起吊法。具体而言，首先在邻近桩头与桩尾的两端，按照桩身总长度×固定系数0.153，确定两个边缘起吊点位置；之后将两边缘起吊点之间的中心位置作为第三个起吊点。如此一来，从桩头处开始计，第一个起吊点与第二个起吊点、第二个起吊点与第三个起吊点之间的距离均为桩身总长度×固定系数0.347。起吊方式如下。将第一、第二起吊点作为一个整体起吊，将第三起吊点单独起吊。吊起（平吊）预制桩之后，控制桩头位置，为后续打入桩作业做好准备。

（3）预制桩的运输和堆放。首先，预制桩混凝土强度等级必须达到预期计划的100%及以上后方可运输。其次，应采用“随打随运”的工作思路，尽量减少二次搬运。最后，堆放预制桩时，堆放的总层数不能超过4 层，中间垫放木质材料，间距与吊点位置应该完全相同且上下层保持一致。

3.1.3 预制桩沉桩施工技术

沉桩打入施工技术包括锤击沉桩、静力压桩、振动沉桩、水冲沉桩等。以最常见的打桩施工为例，施工前应做好的准备工作包括“三通一平”、材料机具齐备、打桩试验、确认打桩顺序等。一般而言，施工人员需要重点梳理桩基础的密集程度，之后根据实际情况，选择逐段打设、从中间开始向四周打设、从中间开始向两侧打设3 种具体形式。相关要求如下：如果桩中心距并没有超过桩直径或边长4 倍以上时，应采用中间向两侧或中间向四周的方式。如果桩的中心距离超过桩边长或直径4 倍时，所有打设方法均适用。

3.2 灌注桩施工技术

3.2.1 干作业螺旋钻孔灌注桩施工技术

灌注桩技术不止一种，不同的灌注桩施工技术适用于不同的情况。例如，干作业螺旋钻孔灌注桩技术适合在地下水位较低，且土质以填土层、黏性土层、粉土层为主的土层环境中运用。具体的施工工艺如下：①首先需要测量桩位并确定灌注桩成功的顺序。②将桩机设备移动至施工区域附近。③钻孔（成孔），同时制作钢筋笼。④完成清孔作业之后，将钢筋笼放置于钻孔之中并做好安装工作。⑤浇筑混凝土，强度达标后制作桩承台。使用此种施工工艺时，所需的钻头包括锥式钻头、平底钻头、耙式钻头等，成孔的方法包括长螺旋法、短螺旋法，无论哪一种形式，控制钻头沿着正方向转动时便可钻进，沿着反方向转动时可以将土渣提出土层，重复上述过程直到钻孔深度达到要求。

3.2.2 泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术

泥浆护壁钻孔灌注桩施工期间，泥浆除了制作护壁之外，还具有将钻孔中的渣滓运抵孔外、为设备提供冷却、润滑等功能。具体的施工流程与干作业螺旋钻孔灌注桩施工基本一致，但在完成桩位测量及施工顺序确定工作之后，应增加埋设护筒环节，后续施工完全相同。钻孔方法包括正向潜转钻孔与反向潜转钻孔两种形式。以正向潜转钻孔为例，首先，施工人员使用空心钻杆，向杆内通入泥浆或高压水，使其从钻杆底部喷出。这一过程可以将钻下的土渣沿着孔壁向上流动，之后将土渣从孔中排除，使其流入泥浆池。

3.2.3 套管成孔灌注桩施工技术

套管成孔灌注桩施工技术中的成孔的方法包括锤击沉管和振动沉管两种方法，适用于一般黏性土、淤泥质土、砂土、人工填土地基等[5]。采用这种方法时，必须注意“复打”作业。这样做的目的是，使桩的质量提升、使桩径扩大，进而提高桩的承载力。相关要求如下：首先，必须确保两次沉管的轴线保持一致。其次，务必确保第一次灌注的混凝土在初凝之前完成全部复打作业。完成上述作业之后，施工人员需对钻孔质量进行检查。可采用以下方法：①使用吊砣工具，探测孔深的同时，还可以对孔内是否有残余泥浆或者是否出现渗水情况进行检查。②可以使用测锤或浮标，检查混凝土的下降情况。

4 结语

综上所述，在现代建筑工程中，桩基础施工技术发挥着重要的作用。如果桩基础施工技术应用不够规范，导致桩基础质量较差，则会严重影响后续施工进展情况以及建筑工程总体质量。例如，桩基础施工中常见的桩基缺陷、桩体承载力不足及倾斜过度、断桩等问题都有可能造成严重后果。基于此，只有充分考虑施工现场环境，选择合适的桩基础施工技术，严格遵守施工规范，才能从根本上降低各类问题发生率，最终达到保证桩基础施工安全和施工质量的目的。