關于高層建筑樁基工程施工技術分析

繆成富

摘要：本文通過對高層建筑樁基工程施工前期的準備工作、樁基對地基加固的作用、幾種常見的樁基以及樁基的形式進行分析,討論樁基工程施工技術，希望對提高高層建筑樁基工程基礎施工的質量有所幫助。

關鍵詞：高層建筑；樁基；施工技術；預制樁；灌注樁

中圖分類號：TU97文獻標識碼： A

前言

隨著我國科學水平的不斷提高，人口密度越來越大，人們開始發展空中和地下的建筑，特別是高層建筑成為主流的方向。高層建筑的施工高度大，施工時間長，工程的技術和質量要求高，因此其基礎施工需要深埋，并且施工難度較大。高層建筑基礎工程施工形式多樣，最主要的是樁基礎施工。采用不同的方法在一定程度上可以減少施工材料和現場的工作量。它的荷載量很大，樁基穿過土層，將建筑的荷載傳送至較深的土層上，解決了荷載較大造成地基出現較大變形、承載力較弱等缺點。雖然樁基礎具有良好的特性，但是在施工過程中還會出現很多問題，因此我們應該選擇最適合的樁基，保證高層建筑施工的質量。

1高層建筑及樁基礎的特點

1.1 高層建筑的特點

高層建筑在不同國家有不同的定義形式。中國的高層建筑一般指的是10層以上的建筑；日本的高層建筑指8層以上的建筑；美國的高層建筑指7層以上的建筑。

高層建筑的發展有很多優勢，它給各地區帶來了很大的經濟和社會效益。

（1）建筑面積大大減少，能夠解決住房短缺問題；

（2）縮短了人與人以及各個部門之間的距離，使人們居住集中；

（3）可以減少建筑工期和經濟投資。

1.2樁基礎的特點

樁基礎是將上部的荷載通過樁基傳給下面比較堅硬的土層，用挖孔、鉆孔的方式成樁，沒有改變周圍的土質，但它能承受高層建筑的全部荷載。

它的特點主要表現下面幾點：

（1）樁身支撐于堅硬的土層，具有很強的抗震、抗壓能力；

（2）單樁或群樁的承載能力較強

（3）抗傾覆能力較好；

（4）單樁或群樁的剛度大，能夠均勻的沉降；

2 樁基施工前的準備工作

高層建筑樁基在施工中主要用的是預制樁和灌注樁。在施工過程中，一般會根據周圍的環境、土層的分布以及上部結構所能承受的荷載來確定所使用的樁基。在樁基施工前，我們應該做好一系列的準備工作，如對現場的勘察、各種器械的技術準備、現場的準備以及現場的定位放線等，保證樁基施工的順利進行。

2.1 施工現場及周邊環境的勘察和規劃

施工前相關的技術人員應該對施工現場及周邊環境進行全面的勘察和規劃，收集各種能夠編制施工方案的資料，保證樁基礎施工的順利進行。在對施工現場及周邊環境勘察和規劃時，我們應該注意一下幾點：

（1）根據施工現場的地質地貌、氣候條件等，查閱相關的勘察報告，充分了解施工現場所用土層的物理學性能指標和地理分布情況；

（2）了解該地區的自然環境狀況，避免出現各種自然災害，如地震、礦巖、溶巖、地下建筑、古塘以及各種障礙物等；

（3）了解施工區域地下水的分布情況以及可能會出現的變化；

（4）了解施工區域的地下管線如煤氣管、水管、電纜線等的結構設計、深度、使用年限等的分布；

（5）了解附近建筑物的分布以及使用情況。

2.2 施工技術和機械設備的準備

（1）施工前要做好各種技術準備工作。首先對施工方案進行編制，明確成樁方法、順序以及機械，做好各種保護措施；根據樁基工程施工的進度要求規劃樁基的施工計劃，如所需的材料、勞動力和設備等；施工前，應該對施工人員進行素質教育和安全教育，保證施工的質量；施工前，進行試樁，從而確定各種施工參數。

（2）施工前要做好各種機械設備準備工作。根據施工工藝的要求，選擇合適的機械設備，并將其運往施工現場，進行施工試驗。

2.3 施工現場的準備

樁基施工前，首先應該清除施工區域周圍的障礙物，如地上的建筑廢墟以及不需要的建筑物、高空中的架空電線等，避免其影響樁基施工的順利進行，導致各種不安全事件；不管是高層建筑的單樁或群樁，在施工前都要對作業場地進行平整，保證樁機運行的穩定性和垂直性。

在場地平整時，不同的樁基平整時考慮的因素不太一樣。對于預制樁，它多采用靜壓、振動或錘擊法進行打樁，打樁機都比較重，為了提高地面與打樁機的接觸面的承載力，減少對地基土的壓力，應該在地表鋪設大約200mm的碎石，若碎石不能滿足要求，可以鋪設走道板。對于灌注樁，可以根據不同的成孔方法進行場地平整，如人工挖孔時可以鋪設運土道路將挖出的土運出；鉆孔灌注樁施工時可以建設泥漿槽和排水溝將鉆孔過程中產生泥漿和廢水排出?，F在大多數地方均采用鉆孔灌注樁，因此要先在地表鋪設一層混凝土，同時布置好泥漿槽和排水溝，然后再鉆孔。

2.4施工的放線定位

施工人員要認真檢查樁基施工現場的軸線，使其控制點不受樁基施工的影響，以便以后樁位的檢查。

首先，在定樁位過程中，應該根據設計以及施工的具體要求確定樁位圖以及其控制線，對各個樁位進行編號，根據樁的具體尺寸確定樁位，為保證樁基的順利完成，應先設置樣樁，然后在具體完成各個樁位，完成后還要進行校驗，確保樁位的正確。

為了更好的記錄好每根樁的標高，需要設置至少兩個水準點，他的位置應該受沉樁等的影響。在樁基施工過程中，要保護好設置的水準點，以免受到破壞。施工過程中的水準點可以利用控制網的水準基點，也可另行設置

3樁基加固技術

在樁基礎設計時，當它不能滿足高層建筑工程中承載力、穩定性、安全性等的要求時，需要對其加固處理，要盡量使用已有樁的承載力，根據各種方案的適宜性、經濟性的對比，選擇最優的加固方案。加固設計的方法有補樁、將軟土進行加固處理、將樁基的承臺由獨立的改為整板剛性的。

3.1 補樁

根據原有樁的承載能力進行補樁，當樁的偏位值不超過150mm時，單樁承載力為5000kN；當樁的偏位值在151-400mm時，單樁承載力為4000kN；當樁的偏位值在401-600mm時，單樁承載力為3600kN；當樁的偏位值在600mm以上時，單樁承載力為2000kN。當然在補樁是還要遵循一定的原則：因為周邊樁可能會出現偏位問題，可能偏移比較嚴重，并且它是保證整個樁基穩定的重要部位，因此將其視為補樁的重點區域；當樁的局部樁不能滿足承載能力時，可以在其周圍增補樁，保持其穩定協調等。

3.2將軟土進行加固處理

為了保證補樁基坑的穩定和樁基的質量，可以將軟土進行加固處理。用水泥或者水玻璃注漿將承臺下一定深度的基坑周圍的軟土進行加固處理，使其處理后的軟土達到一定的壓強和硬度。

3.3將樁基的承臺由獨立的改為整板剛性的

整板剛性的承臺是用混凝土建造，其厚度達到2.5m，并在其內部設置縱向和橫向的暗梁，跨度比在3.5以下。當沉降時，補樁和原樁共同受力，保證其穩定性。

整板剛性的承臺有很多的優勢，例如，可以有效的調整沉降的不均勻能力，提高整個新系統的抗干擾能力和穩定性；可以根據各個樁的承載能力以及沉降的速度有效的協調各個樁的荷載，使各個樁都能合理分配荷載大小，形成立體受力；整板剛性承臺有利于固化的軟土發揮更大的承載能力，減少單樁的荷載，使其效果更好。

4樁基礎的設計

樁基礎是高層建筑中使用最為廣泛的一種方法。當地基的土質比較軟時，為了保證建筑物的質量，防止其變形，就會采用樁基礎的方法。樁基礎就是在地基中插入樁，讓更深的土層來承受高層建筑的荷載，解決高層建筑荷載重、穩定性受到限制的缺點。我國常用的樁基礎有預制樁、灌注樁等。

樁基礎主要由樁和承臺組成，其結構圖如下圖3-1所示,。承臺用于將幾根樁連接成一個整體，承受各種動靜荷載；樁的設計一般是豎直的或者傾斜的，他穿越兩種土層，即從軟弱土層穿越到堅實土層，保證整個地基的穩定性和安全性。

圖3-1 樁基礎結構圖

樁基礎的設計過程有以下幾個方面

（1）選擇合適的樁基礎類型

樁基礎類型的選擇要綜合考慮各個方面，如承臺底面的標高；采用的樁基是長樁還是短樁、單排樁還是多排樁；按照施工方式可選擇的有沉入樁、灌注樁、管樁、鋼筋混凝土樁、鋼管樁等。他們要根據當地的地質地貌、高層建筑的上層結構以及各種機械設備來確定，保證樁的質量、合理性和經濟性。

（2）擬定樁徑和樁長

樁基礎的類型確定以后，可以根據樁基的類型和尺寸選擇合適的樁徑；由于樁底的持力層影響著樁基的承載力，所以要根據當地的地質條件選擇合適的樁底持力層和施工的強度，從而確定樁長。

（3）確定樁的根數

樁基上樁的根數可根據單樁所能承受的能力和承臺的縱向載荷確定，其估算式如下：

n—樁的根數；

N—承臺的縱向載荷；

[P]—單樁所能承受的能力；

μ—經驗系數，一般取值在1.1-1.2之間。

（4）對樁基進行檢驗

對樁基的檢驗主要包括三部分。首先要對單根基樁的縱向和橫向承載力、單樁的水平位移、樁側土的水平向土抗力進行檢驗；然后檢驗群樁的沉降量和樁基承載力；最后檢測承臺的抗壓、抗彎曲、抗沖擊等的強度。

5 樁的類型

（根據目前的技術條件，樁基礎的設計方案很多，如打樁、整體式以及基礎換填土等，我們要綜合考慮施工現場的地質地形、經濟狀況、設計和施工部門的技術能力等，選擇合適的方法，保證方案的經濟性、可靠性和合理性。其中最為常見的樁型為預制樁和灌注樁，下面我們就分析一下這兩種樁。

5.1預制樁

預制樁有鋼筋混凝土預制樁和鋼樁兩種，它們的制作過程可以在施工現場也可以在工廠，然后運往施工現場，運用振動、靜壓、錘擊等方法將其打入土中。

5.1.1預制樁的特點

（1）預制樁是將樁打入土中，在打入之前方便對樁身的質量進行檢查，施工程序也比較簡單，效率較高，其樁身是用鋼筋混凝土制作的，密度比較大，抗腐蝕性比較好，適合在水下施工；

（2）預制樁屬于擠土樁，將樁打入土中后，會擠壓其周圍的土層，導致單位面積的承載能力較強，從而提高了地基的總體荷載；

（3）預制樁制作時是根據樁的搬運以及壓入等所承受的壓力設計，荷載量遠遠超過正常值，因此需要大量的鋼筋和混凝土，使其費用相對之下比較高，再加上樁之間的相互連接也需要很大的費用；

（4）預制樁是擠土樁，將其打入土中時可能會使周圍的地面隆起，甚至影響已經打好的樁的位置的變形及錯位；

（5）預制樁在采用振動法和錘擊法入土時，會產生很大的噪聲，影響周圍居民的生活和環境污染，因此在城市地區一般不采用這兩種方法，而是采用靜壓的方法進行施工；

（6）因為預制樁是直接將樁打入土中，因此不適合在土層較硬的地方使用，如果堅硬土層下面是比較松軟的圖層，可以在上層的堅硬土層施加輔助措施，如引孔；

（7）高層建筑所需要的樁都非常長，但是由于施工技術和設備的要求，每根樁的長度不會太長，一般在10米左右，因此有時候就要進行接樁，這樣會造成接口處連接不牢靠，成為薄弱環節。為了保證樁的質量和承載力，需要保證樁全長的垂直度，以免影響整個工程的質量。

5.1.2 預制樁的適用條件

采用預制樁這種方法，有許多使用的條件，滿足這些條件才能更好的發揮預制樁的作用。預制樁適用于在持力層上面為比較松軟的土層，中間沒有堅硬土層，且土質比較穩定的土質上進行；樁的長度要控制方便，盡量避免出現接樁的現象；在水下進行施工時，多采用預制樁，由于這種樁工序簡單，施工效率高，可以在工廠內集中預制，既可以縮短工期，又可以解決水下施工困難的問題，還可以減少基建的費用。

5.1.3 預制樁在制作過程中的注意事項

預制樁在現場制作時，要嚴格檢驗其原材料的質量，鋼筋的尺寸以及混凝土的強度；在工廠內制作時，將其運往現場后，要對其尺寸、質地以及外形進行檢查；施工時還需要檢查沉樁、樁體的垂直情況、樁頂的完整度以及接樁的質量；采用電焊接樁時，要對焊接處進行檢查；最后要檢查整個樁的質量。

5.2 灌注樁

灌注樁在施工時，是先成孔，然后放置鋼筋籠，澆筑混凝土，即可以形成灌注樁。樁基成孔的方法有沉管、泥漿護壁、干作業、沖擊等多種方法。

5.2.1灌注樁的特點

（1）灌注樁和預制樁相比，對土層的要求比較低，它適合各種不同的土層；

（2）灌注樁在制作鋼筋籠時，多按照高層建筑的荷載進行設置，可以減少大量的鋼筋，如果僅承受縱向壓力時，使用的鋼筋量更少。

（3）對于大直徑鉆孔灌注樁，單樁的承載能力較大，并且由于其樁長較大，質量控制困難，可能出現露筋、縮頸、斷樁和夾泥等質量問題。

（4）灌注樁的樁長是根據施工要求確定的，現在灌注樁的直徑可以達到2米，樁長可以達到88米，并且中間沒有接樁的現象，大大提高了灌注樁的質量和承載能力。

（5）灌注樁由于使用的鋼筋、混凝土等相對較少，并且沒有接樁現象，所以使用的費用等相對較少，和預制樁相比，經濟性較高。

（6）灌注樁直徑大，孔底可能會有沉積物，可能會影響樁的承載能力。并且灌注樁不太適用于水下施工，可能會出現各種質量問題。

5.2.2灌注樁的適用條件

灌注樁的種類比較多，有沉管、螺旋鉆孔、人工挖孔、水鉆孔等。這些樁的適用條件各不相同，下面我們分別對其進行分析。

（1）沉管灌注樁和預制樁的適用條件基本相同，它是根據土層的條件和樁的承載能力來確定樁機工藝，可以采用單打和復打的形式。

（2）在地質條件中沒有地下水，樁長受到限制時，通常采用螺旋鉆孔灌注樁，它是一種非擠土型干鉆孔樁，施工的周期一般比較短，并且沒有泥漿護壁，不會造成泥漿污染。這種樁一般適合在中小型建筑中使用。

（3）使用人工挖孔灌注樁時，要求該區域的地下水較少，并且還要預防易燃易爆氣體、漏電現象、有害氣體、孔內空氣稀薄等安全問題。當然這種方法對人的需求量較大，并且對土質的要求也較高，不能有碎石、沙土等。

（4）水鉆孔灌注樁適用的范圍比較廣，只有少數礫石和碎石不能使用，別的都可以使用。它多用于承載力較大的高層建筑、大型橋梁等工程中。

6 結束語

總之，樁基工程施工在高層建筑施工過程中是最基礎的施工，它的質量直接影響著整個工程的質量，因此我們應該將樁基工程施工放在整個工程施工的首位。樁基施工受到各種因素的影響，如地質地形、氣候，所以我們在進行施工時要綜合各種自身的和外界的因素，使工程按照指標要求準確施工，杜絕各種不安全因素，保證工程施工的質量。

參考文獻

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[2] 高層建筑樁基礎施工分析，李常。建筑與工程，2013.

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