高层建筑地基基础和桩基础土建施工技术研究

2024-04-30张良松台州永建建设有限公司浙江台州318000

中国房地产业 2024年9期

文／张良松台州永建建设有限公司浙江台州 318000

引言：

当前，我国积极开展城市化建设，城市土地资源日趋紧张，为解决此问题，各地区陆续开工建设大量高层建筑项目。高层建筑施工规模较大，施工技术相对复杂，其中地基基础与桩基础土建施工为高层建筑施工的重要环节，如施工质量不佳，可影响高层建筑的稳定性及安全性。为此，施工人员需加强地基基础与桩基础土建施工技术研究，规范完成各项施工操作，以保证工程的整体质量达到国家标准要求。

1.高层建筑地基基础和桩基础概述

1.1 高层建筑地基基础概述

高层建筑基础工程主要指建筑主体结构中墙柱进入地面下方的扩展部分，该部分可对高层建筑的稳定性及使用寿命产生比较大的影响。地基属于高层建筑基础工程下方区域的土层，地基基础主要指传递高层建筑荷载至地基部分的结构，可诱导地基产生应变及应力，进而确保高层建筑整体结构的稳定性。高层建筑地基基础具有如下特点，第一，复杂性。我国各地区地形地貌存在明显差异，自然环境有所不同，进而导致地基基础施工的复杂性增加[1]。为保证施工质量，施工单位需详细分析研究施工区域的水文地质条件，制定合理的施工方案。第二，施工质量问题频发。高层建筑地基基础施工质量问题发生率比较高，其主要成因为施工方案选择不当。为此，施工单位需需结合实际选择合理的施工技术，以降低质量问题发生率。第三，施工质量问题具有隐蔽性。高层建筑地基基础处于主体结构下方，施工质量问题具有隐蔽性，为此在施工过程中需强化质量控制。

1.2 高层建筑桩基础概述

高层建筑桩基础（如图1）主要指利用承台或梁连接沉入指土壤内部的桩，以提升基础结构的承载力。桩基础适用于地基基础强度不符合国家标准，无法满足高层建筑荷载需求的区域，其主要作用是传递上部建筑主体结构的荷载至深层土壤中，控制高层建筑沉降，保证建筑的安全性及稳定性[2]。开展桩基础土建施工的过程中，需保证混凝土强度达标，依据规范的顺序完成各项施工，保证送桩器与桩帽的匹配度，进而获得满意的施工效果。

2.高层建筑地基基础和桩基础土建施工特点与难点

2.1 高层建筑地基基础和桩基础土建施工特点

高层建筑地基基础和桩基础土建施工具有复杂性、潜在性、多发性等特点，具体如下。第一，复杂性。不同水文地质条件下高层建筑高地基基础和桩基础土建施工方案存在较大差异，为此施工人员需综合分析多种因素，制定合理的施工技术方案。第二，潜在性。高层建筑高地基基础和桩基础土建施工存在诸多潜在危险因素，如施工操作不当，可导致诸多安全事故。第三，多发性。高层建筑高地基基础和桩基础土建施工整体难度较大，影响因素众多，施工安全事故及质量问题多发[3]。

2.2 高层建筑高地基基础和桩基础土建施工难点

高层建筑高地基基础和桩基础土建施工难点如下，第一，地质条件及自然环境可对施工质量产生较大影响。高层建筑高地基基础和桩基础土建施工过程中，地质条件、自然环境均可影响施工操作，导致施工难度增加，第二，地下水可影响施工质量。高层建筑高地基基础和桩基础土建施工过程中，如穿越地下水层或含水量较高的土层，可导致施工难度增加，施工质量问题发生风险升高[4]。为此，在施工过程中需采取妥善的处置方案，保证高层建筑基础工程的防水性及稳定性符合相关标准要求，进而提升建筑的整体稳定性。第三，桩体可对施工产生较大影响。高层建筑高地基基础和桩基础土建施工操作中，桩体的性能、桩身质量及尺寸等参数可影响施工质量。

3.高层建筑地基基础和桩基础土建施工技术

3.1 高层建筑地基基础土建施工技术

3.1.1 碾压夯实施工技术

如高层建筑施工区域为土壤较为松软，则需采用碾压夯实施工基础提升其承载力及稳定性，以减少地基沉降。具体应用碾压夯实施工技术过程中，需重点为完成以下操作。第一，表面碾压。如高层建筑施工区域地基基础表面土壤疏松，可采用表面碾压施工技术，在压实填筑层的过程中也可采用表面碾压施工技术。具体施工过程中，施工人员需采用振动碾压设备碾压处理地基基础表面区域，并采用低功率的夯实设备辅助完成操作。如施工区域土壤含水量过高，则需分层普遍水泥、石灰，并采用碾压处理技术方案，以提高基础结构的稳定度。第二，深层碾压[5]。如施工过程中需完成深层土壤的处理，则需采用利用强夯或重锤等方式完成处理。强夯施工技术主要适用范围为无粘性土、松散砂、杂填土的湿陷性黄土，也可应用于不饱和的黏土中，施工过程中需在较高的区域使夯锤自由下落，进而对地基基础产生较强的冲击力，通过反复多次操作，可提升土体的抗压缩性能、密度及强度，保证基础结构的稳定性及荷载符合相关标准要求。重锤夯实技术主要适用于无黏土、杂填土、含水量正常的湿陷性黄土，也可应用于不饱和黏土区域，施工过程中需采用重锤自由下落夯实浅层地基，使地基表面区域形成特定厚度的持力层，进而提升地基的承载力[6]。

3.1.2 换填施工技术

换填施工技术为常用高层建筑地基基础施工技术，其主要适用范围为软土地基基础，施工过程中需开挖清除地基基础下方特定范围的软弱土层，填充适量的石灰与土壤混合物，以提升地基基础的水稳定性、抗渗性及强度，进而保证建筑稳定性及安全性[7]。在应用换填施工技术的过程，施工人员需优先检验地基状况，清除松土，平衡基坑底部区域，清除杂物，如基层底部存在淤泥或积水，则需在晾干后实施回填操作。如局部区域存在软弱土层、孔洞，则需及时清除，并回填灰土。换填施工过程中施工的灰土拌合物中，石灰与土的比例需控制为2:8 或7:3，在拌合过程中需通过人工翻拌的操作方案，反复搅拌3 次以上，以保证其颜色一致且搅拌均匀，并保证含水量处于14%-18%，如含水量偏低，则需洒水润湿，如含水量偏高则晾干后使用。在完成回填后，施工人员需妥善完成夯实操作，并保证换填地基30d 无积水浸泡，以提升地基的稳定性及整体强度[8]。

3.1.3 排水固结施工技术

排水固结施工技术主要应用于含水量过大的地基基础中，通过处理后可保证地基含水量处于合理范围内，进而保证地基的稳定性。具体开展排水固结施工过程中，施工人员需预先了解土层情况，如土壤渗透性良好，软土层较薄，工程项目施工周期较长，则需在地面铺设特定厚度的砂垫层，以实现最佳的排水固结施工效果。如施工区域土壤渗透性不佳，土层较厚，则需采用沙井方案完成排水固结操作，使地面排水垫层与沙井连通为排水体系，进而加速排水，提升土壤固结效果。如地基土壤存在较大的剪切蠕变，则需设置沙井与加压系统，使地基土壤孔隙区域中的水分获得较大的压力差，进而从地基土壤中排出，达到良好的压缩固结效果[9]。

3.2 高层建筑桩基础土建施工技术

3.2.1 钻孔灌注桩施工技术

钻孔灌注桩施工技术为高层建筑常用的桩基础土建施工技术，在施工前技术人员需妥善完成桩位测试，合理确定桩位，保证桩位与桩基轴线区域定位点的匹配度，并保证桩位符合水准点设置的相关要求。在桩位测试过程中，施工单位需预先检查现场，保证测量仪器的精度符合相关要求，并结合施工图纸制定的标准准确测定各个基准点，操作中需规避内在及外在影响因素，保证测试结果的准确性[10]。完成桩位测试后，施工单位需规范埋设护筒，固定桩孔，妥善保护孔壁，采取有效的措施避免地表水进入桩孔内部，并依据特定配比配置泥浆，以提升桩基础的完整性及稳定性。在成孔操作中，施工人员需规范使用旋挖钻机，通过跳挖操作方案完成施工操作，妥善清除孔内杂物，为后续施工营造良好条件。放置钢筋笼操作中，施工人员需保证邻近两节钢筋笼中心线顺直连接，并沿桩孔自然下放钢筋笼。实施灌注混凝土操作前，施工人员需严格控制孔底部沉渣，调整孔底周边区域泥浆的含砂率、密度与粘度。实施灌浆操作的过程中，施工人员需保证护筒内部泥浆高于地面1 米左右，如施工区域水位变化比较明显，则需保证泥浆高于水位1.5 米。

3.2.2 预制桩施工技术

预制桩施工技术主要指预垒水泥土桩，适用于淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、砂土和人工填土等地基处理，施工人员结合施工现场的实际情况，合理选择管桩的材质及埋设管桩的位置，以保证桩基础的牢固稳定性。预制桩施工技术的主要优势为承载力较强，整体稳定性良好，具有较高的机械化程度，可应用于多种类型的土壤中，并可在阴暗潮湿的环境中完成施工操作。同时，预制桩施工技术工期较短，并可保证工程质量，具有较高的应用价值[11]。

3.2.3 PHC 管桩静压施工技术

PHC 管桩静压施工技术为全新的高层建筑桩基础土建施工技术，其主要特点为施工噪音较小，对环境影响轻微。具体应用PHC 管桩静压施工技术的过程中，需重点把握一下施工技术要点。第一，加工管桩的过程中，需严格依据设计方案及相关质量标准完成操作，施工单位需严格审核管桩的尺寸、外观、材质、强度及性能等指标，确认符合要求后方可应用于施工中。同时，施工单位需严格控制PHC 管桩的分节长度，保证最小长度为8 米以上，最大长度为15 米以下，并保证单墩管桩断面区域接头符合设计方案的相关要求。第二，相关单位需使用半挂车运输管桩，每辆车运输8-10 节管桩，各层管桩间均需设置垫木，保证垫木上下对齐，并控制车辆吨位，以避免损坏路面，管桩运输至施工现场后需采用履带吊完成卸车。第三，施工现场进行PHC 管桩起吊、运输及堆放的过程中，需避免冲撞及附加弯矩等问题，并加固管桩堆放区域的地基，采取必要的防滑处理方案。吊装管桩的过程中需采用两点吊法完成操作，吊装至预定位置后需妥善完成沉桩施工操作。第四，沉桩施工操作中，施工人员需遵循由中间至两侧的操作顺序，如施工区域属于亚黏土或黏土区域，则应避免按照相同方向前进。如施工区域周边存在地下管线或其他建筑，则需背向建筑物完成沉桩操作，也可采用跳打沉桩施工技术，并焊接邻近两节沉桩，保证桩身与焊缝平齐，也可使焊缝凹陷进入桩身内部1-3 毫米，但焊缝不应突出于桩身[12]。

4.高层建筑地基基础和桩基础土建施工技术质量管理方案

4.1 高层建筑地基基础土建施工技术质量管理方案

高层建筑地基基础土建施工过程中，施工单位需制定完善的施工流程，明确施工人员职责，并对施工人员进行培训，使其规范完成各项施工操作。具体开展地基基础土建施工的过程中，施工单位需强化施工现场管理及地基保护，施工前高质量完成测量及勘察，保证施工方案与设计方案的匹配度。同时，在施工过程中需规范完成地基防排水施工操作，避免地表水、雨水、地下水进入地基基础内部。另外，施工单位需加强施工材料与机械设备管理，强化施工现场监管，保证各工序有效衔接，施工结束后进行质量检验，及时妥善处理各项施工质量问题。

4.2 高层建筑桩基础土建施工技术质量管理方案

高层建筑桩基础施工操作较为复杂，影响因素众多，为保证施工质量，需强化施工质量管理。首先，施工单位需妥善完成施工前期各项准备工作，审核施工材料性能及质量，检验施工机械设备运行状况，制定完善的施工方案。其次，在施工过程中需重点关注桩基础连接部位的施工质量，保证连接的稳定性及坚固程度。最后，施工单位需合理安排施工工序，强化施工现场质量及安全管理，及时纠正施工人员的违规操作行为，并在施工结束后进行桩基础质量检验，质量达标后方可进行后续施工。

5.实例分析

5.1 工程概况

某地区为河流冲击形成的平原，地理位置邻近山脉，地表广泛分布火成岩体，岩层上部与土层交汇区域分布全风化带，在此区域进行高层建筑施工多采用灌装桩基础，但施工周期较长，工程造价偏高，极易污染环境，采用天然地基基础进行施工则可解决上述问题。该地区某高层建筑主楼地面上方共30 层，高度为145 米，地下室3 层，地基为黏土、黄土状粉质黏土、黏土碎石层、风化闪长岩等。

5.2 施工方案

施工人员结合施工区域特点及工程质量要求，选择第2 层黏土作为地基的基础持力层，该层压缩性比较低，结构密实，层底部埋深为15-19 米，平均厚度为3 米以上，持力效果良好。施工人员通过计算分析认为，该区域地基橙子阿里符合设计要求，施工过程中可适当扩大地基基础面积，以提升工程的整体稳定度。具体开展地基施工的过程中，施工单位采用天然地基基础施工方案，并运用箱基完成施工相关操作，施工单位强化施工现场监督管理，制定完善的施工质量监督管理制度，明确施工技术标准及施工人员职责范围，并在各环节施工后进行质量检验。该工程天然地基施工仅耗时40 天，节约工程造价400 余万元，工程投入运营后未产生质量问题，具体可以认为该工程采用的地基基础土建施工技术合理，施工现场管理措施有效。