桩基础施工技术在建筑工程施工中的应用

摘 要：随着城市化进程的加速，建筑工程规模不断扩大，对地基处理技术的需求日益提高。在复杂地质条件下，如软土、砂层或含水层等地段，传统地基处理方式难以满足建筑物的安全性和稳定性要求。桩基础作为一种有效的地基加固手段，因其独特的力学性能和广泛的应用范围，已成为现代建筑工程中的重要组成部分。本文对各类桩基础施工工艺进行了深入分析，并重点探讨了桩基础施工技术在建筑工程施工中的应用，旨在提升施工效率，保证工程质量，降低工程风险。

关键词：桩基础；建筑工程；施工技术文章编号：2095-4085（2024）10-0037-03

0 引言

桩基础作为建筑工程的重要组成部分，其施工技术的研究与应用，对于提升工程质量和安全性具有深远影响。优化桩基础施工技术，可提高建筑物的承载能力和稳定性，降低因地基沉降导致的结构损坏风险，进而保障居民生命财产安全。同时，面对复杂地质条件，如软土、岩溶、地震带等，先进的桩基础施工技术，能有效解决地基处理难题，确保工程顺利进行^［1］。

1 桩基础施工技术特点

1.1 承载力高

桩基础设计的核心目标之一，是提供足够的承载力，以支撑上部结构的荷载。在一些地质条件复杂或者表层土质较差的地区，采用桩基础能克服浅层土壤的低承载力问题。例如，深水码头建设中，长桩能穿越松散的海滩沉积物，直达坚硬的基岩，可确保码头设施的稳定性。此外，通过调整桩的数量、长度和直径，能调整桩基础的承载性能，以适应不同建筑项目的需求^［2］。

1.2 稳定性好

由于桩体深入地层，能将建筑物荷载传递到更稳定的深层土壤或岩层，从而可提供卓越的稳定性。在地震频发区，桩基础可减少地表振动对结构的影响，增强建筑物抵抗地震的能力。此外，对于位于软弱地基或易液化土层的工程，桩基础通过穿透不稳定土层，直接承载于较硬土层或岩层上，能有效防止地基沉降和侧向位移，从而确保建筑结构的稳定性^［3］。例如，在一些大型公共建筑项目中，如机场航站楼和体育场馆，采用深桩技术，能有效抵御大风、地震等极端环境下的结构变形，进而保障建筑的正常使用和安全。

1.3 沉降量小

在建筑工程中，地基的不均匀沉降，会导致建筑物结构破坏，影响使用功能甚至危及安全。桩基础通过将荷载传递至深层稳定土层或岩层，能有效减少因浅层土壤承载力不足造成的地面沉降^［4］。例如，在软弱地基上建造高层建筑时，采用桩基础可降低整体结构的沉降，确保建筑稳定性。桩基础的沉降主要由桩尖阻力和侧壁摩擦力共同承担，通过合理设计桩长和桩径，可实现对沉降的精确控制。

1.4 抗震效果好

当地震发生时，桩基础能将建筑物所受到的地震动力，传递到深层土壤或岩层，从而减少地表振动对结构的影响。深入地基的桩体如同天然的减震器，可分散并吸收地震能量，有效防止或减轻建筑物的晃动，提高整体结构的稳定性。此外，长桩设计还能降低地震波引起的地面运动对建筑的影响，能显著提升抗震安全性^［5］。

2 桩基础施工技术在建筑工程施工中的具体应用

2.1 静压桩施工工艺

静压桩施工工艺是一种广泛应用的桩基础施工方法，尤其适合于对周围环境扰动要求较低的场合。该工艺主要依赖于静压力将预制混凝土桩或钢管桩压入地基，有效避免了传统锤击法产生的噪声和振动。其工作原理是通过液压系统产生压力，将桩逐段压入土壤，直至达到设计深度。在实施静压桩施工时，首先进行桩机定位，并确保桩的垂直度。然后，启动液压设备，逐渐增加压力，使桩平稳下压。在压入过程中，需实时监测压力和沉桩速度，以防止过大的土壤压缩或桩身损坏。同时，通过对土层的监测，可以了解地基性质，以便为后续设计提供数据支持。静压桩工艺的优势在于其精确可控性，适应各种复杂地质条件，如硬粘土、砂层甚至含有地下水的软土层。此外，由于其低噪音、低振动特性，特别适合在城市中心或邻近建筑物的区域进行施工。然而，对于极硬的土层或存在大石块的情况，静压桩可能会遇到困难，此时可能需要结合其他施工方法以克服挑战。在实际工程中，例如高层住宅楼或办公楼的建设，静压桩因其高效、环保的特性，常被优先选用。通过对每个施工环节的严格把控，可确保桩基础的质量，从而为整个建筑结构提供坚实的基础。

2.2 锤击桩施工工艺

锤击桩施工工艺是一种传统的桩基础施工方法，依赖于重力或液压锤的冲击力将预制桩打入地基。该工艺的核心在于通过锤击动能将桩体强制穿过土壤层，直至达到设计深度或达到预定的承载力。在锤击桩施工过程中，首先，要选用合适的桩锤，其重量和打击能量应根据桩的材质、尺寸以及土壤条件确定。桩被精确地定位在桩架上，要确保其垂直度，以防止因偏斜导致的承载力损失。然后，开始锤击，锤击频率和力度需根据土壤的抗压性能调整，要保证桩能够顺利下沉而不会损坏。在锤击过程中，需实时监测桩的沉降速度和贯入度，以评估桩的穿透情况。同时，应对桩身和周围土壤的动态响应进行监测，以防止过度锤击导致的桩身破坏或土壤结构扰动。在达到设计深度后，通常会进行最终的静压测试，以验证桩的承载能力和稳定性。锤击桩施工工艺的优点在于其施工速度快，适用于硬质或密实土壤条件，能有效穿透各种土层。

2.3 螺旋钻孔桩施工工艺

螺旋钻孔桩施工工艺是一种常见的桩基础施工方法，尤其适用于砂质、砾石以及含有少量黏土的地质条件。该工艺主要通过螺旋钻机在地基中钻孔，然后将钢筋笼放入孔内，最后灌注混凝土形成桩体。在施工过程中，首先，钻机利用其旋转的螺旋钻头切削土壤，钻孔至设计深度。钻孔的同时，需不断清除钻屑，以确保孔壁稳定，防止坍塌。钻孔完成后，要进行孔径检查和清理，以保证桩孔尺寸满足设计要求。然后，将预先制作好的钢筋笼准确地放入钻孔内，应确保其位置正确且与设计图纸相符。钢筋笼的制作需严格遵循设计规范，以保证桩的承载能力。随后，采用导管法灌注混凝土，从孔底开始，逐渐提升导管，使混凝土自下而上填充整个孔洞。灌注过程中需注意保持导管的埋深，要避免断桩或夹泥现象的发生。混凝土应连续浇筑，直至达到地面，以确保桩顶质量。螺旋钻孔桩施工工艺的优势在于对周围环境影响较小，噪音低，振动小，适合于城市密集区或对噪声、振动有严格要求的工程。

2.4 预制桩施工技术

预制桩施工技术是桩基础施工中的重要方法，尤其在工期紧张和对施工噪声有严格要求的项目中广泛应用。预制桩是在工厂预先制造完成，然后运输到施工现场进行安装。该技术的主要步骤包括预制、运输、定位和沉桩。预制阶段，根据设计要求，采用混凝土或钢材制作桩体，应确保其强度和尺寸精度满足工程需求。预制过程中，需严格控制混凝土的配比和养护条件，以保证桩体的质量。同时，预制桩可预设连接件，便于现场与桩基结构的连接。在运输时，考虑到预制桩的尺寸和重量，需选用合适的运输工具和方法，以确保桩体在运输过程中的安全。在现场定位时，通常采用测量仪器精确确定桩位，以保证桩的垂直度和位置准确性。

在沉桩过程中，常见的方法有锤击法和静压法。锤击法利用重锤冲击将桩打入地基，适用于硬土地基；而静压法通过液压设备将桩压入地层，适合于软土地基，能有效减少对周围环境的影响。在沉桩过程中，需实时监测桩的下沉速度和阻力，以确保桩的贯入深度和承载性能。

预制桩施工技术的优势在于施工速度快、噪音低、对周边环境影响小，且由于在工厂预制，质量控制更为可靠。然而，其缺点是预制成本较高，对地基条件适应性相对较弱，且对运输和吊装设备要求较高。因此，选择预制桩施工技术需综合考虑工程特点、地质条件和经济效益。

2.5 灌注桩施工技术

灌注桩是一种现场制作的桩，其施工过程主要包括钻孔、清孔、下钢筋笼、浇筑混凝土等多个环节。该施工技术以其适应性强、承载力大、对周围环境影响小等特点，在建筑工程中得到广泛应用。首先，钻孔是灌注桩施工的第一步，通常采用螺旋钻机或冲击钻机进行，可根据地质条件选择合适的钻进方法。钻孔过程中需确保孔壁稳定，避免坍塌。其次，清孔是关键步骤，目的是清除钻孔内的沉渣，确保桩孔内无浮土和杂物，以提高桩与地基的接触效果。常用的方法有循环泥浆清孔和清水清孔。同时，下钢筋笼是灌注桩的骨架部分，其制作需严格遵循设计要求，要保证钢筋笼的尺寸、形状和连接质量。钢筋笼应准确放入孔内，避免变形或损坏。然后，混凝土浇筑是灌注桩施工的核心环节。通常采用导管法，从孔底开始上升灌注，使混凝土在自重作用下填充孔隙，排除空气和水分，形成连续密实的桩体。为保证混凝土的质量，应选用合适标号的混凝土，并控制好浇筑速度和提升导管的速度。最后，灌注完成后，需进行养护，要确保混凝土充分硬化，达到设计强度。在整个施工过程中，应对各项参数如钻孔深度、混凝土塌落度等进行严格监控，以保证灌注桩的施工质量。灌注桩施工技术在实际工程中，比如地下车库、高层建筑的基础建设，在有效解决复杂地质条件下的稳定性问题方面，展现出了显著优势。

3 建筑施工中桩基施工技术的相关策略

3.1 施工前的准备

在桩基础施工前，充足的准备工作是保证工程质量和安全性的前提。首先，应进行详细的地质勘查，要了解施工现场的地层结构、土质条件以及地下水位，以确定合适的桩型和桩长。同时，应对土壤承载力进行评估，可为设计提供依据。其次，需编制科学的施工方案，包括桩位布置、桩径选择、施工顺序以及可能遇到的技术难题和应对策略。此外，施工设备的选择和检验也至关重要，要确保设备性能良好，满足施工工艺要求。还需对施工人员进行技术交底和安全培训，提高他们的专业技能和安全意识。最后，场地平整和临时设施的搭建，如施工道路、排水设施等，有助于保障施工的顺利进行。所有准备工作均需按照相关规范和标准进行，从而确保桩基础施工的科学性和合规性。

3.2 施工过程中的技术控制

在桩基础施工过程中，技术控制是确保工程质量、安全和效率的关键环节。

（1）桩位定位。精确的桩位定位，是保证建筑物稳定性的重要前提。采用先进的测量仪器，如全站仪或GPS定位系统，可确保桩位误差在允许范围内，从而避免因桩位偏差导致的结构问题。

（2）桩深控制。应根据地质报告和设计要求，严格控制桩的打入深度。对于预制桩，应通过预埋的标高标记或超声波检测来控制；对于灌注桩，可通过测量混凝土浇筑高度或导管下放深度来确定。

（3）桩身垂直度。保持桩身垂直度是避免桩尖偏斜、承载力下降的关键。通常使用激光导向系统或临时支撑结构，监控和调整桩的垂直度。

（4）桩顶处理。桩顶与承台连接的质量直接影响整体结构的稳定性。因此，需确保桩顶平整、无浮浆或其他杂物，且与承台紧密结合。

（5）桩的完整性检测。施工完成后，应进行桩的完整性检测，如低应变法、高应变法或声波透射法，以确认桩身无裂纹、断桩或缩颈等问题。

3.3 施工后的处理

施工完成后，对桩基础的妥善处理是保证工程质量的关键步骤，包括桩的检测、桩顶处理、回填及场地清理等环节。首先，桩的检测是验证施工效果的重要环节，通常采用低应变法、声波透射法或静载试验等方法，以评估桩的完整性、承载能力和沉降特性。通过测试结果，判断桩的质量是否达到设计要求，对不合格的桩应及时采取补强或替换措施。其次，需加强桩顶处理，要确保桩与上部结构可靠连接，涉及桩头切割、打磨和平整以及防腐处理，以防止腐蚀影响其长期性能。同时，需进行混凝土封头施工，以增强桩与承台的连接强度。此外，回填工作应严格按照规程进行，要选用合适的回填材料，如砂石或黏土，以保证桩周的密实度，减少不均匀沉降。回填过程中应分层压实，确保无空洞，以提高地基的整体稳定性。最后，场地清理包括清除多余材料、恢复地面设施和环境修复，要确保施工现场恢复到安全、整洁的状态，从而为后续建筑活动提供良好的作业条件。同时，应做好施工记录，整理相关数据资料，以便为工程验收和后期维护提供参考。

4 结语

综上所述，桩基础施工技术是现代建筑工程不可或缺的一部分，其科学合理地应用可有效保障建筑物的安全稳定，提高工程的整体性能。随着科技的进步，桩基础施工技术将更加精细化和智能化，未来在复杂地质条件和环境保护要求下，其作用将更加凸显。因此，持续研究和优化桩基础施工技术，对于提升我国建筑工程的质量和效率具有深远意义。

参考文献：

［1］李旭鹏.高层建筑工程中桩基础施工技术研究［J］.科技创新与应用，2023（12）：181-184.

［2］马汝平.建筑工程地基基础及桩基础施工技术研究［J］.建筑·建材·装饰，2023（8）：97-99.

［3］张萌.建筑工程土建施工中桩基础施工技术的应用［J］.粮食与食品工业，2023（1）：44-45，48.

［4］马坤，李旭.建筑工程桩基础施工技术研究［J］.北方建筑，2023（4）：60-64.

［5］闫红林.关于建筑工程土建施工中桩基础技术的实践探讨［J］.建材发展导向，2023（15）：139-142.