高層建筑地基基礎和樁基礎土建施工技術研究

文／張良松 臺州永建建設有限公司 浙江臺州 318000

引言：

當前，我國積極開展城市化建設，城市土地資源日趨緊張，為解決此問題，各地區陸續開工建設大量高層建筑項目。高層建筑施工規模較大，施工技術相對復雜，其中地基基礎與樁基礎土建施工為高層建筑施工的重要環節，如施工質量不佳，可影響高層建筑的穩定性及安全性。為此，施工人員需加強地基基礎與樁基礎土建施工技術研究，規范完成各項施工操作，以保證工程的整體質量達到國家標準要求。

1.高層建筑地基基礎和樁基礎概述

1.1 高層建筑地基基礎概述

高層建筑基礎工程主要指建筑主體結構中墻柱進入地面下方的擴展部分，該部分可對高層建筑的穩定性及使用壽命產生比較大的影響。地基屬于高層建筑基礎工程下方區域的土層，地基基礎主要指傳遞高層建筑荷載至地基部分的結構，可誘導地基產生應變及應力，進而確保高層建筑整體結構的穩定性。高層建筑地基基礎具有如下特點，第一，復雜性。我國各地區地形地貌存在明顯差異，自然環境有所不同，進而導致地基基礎施工的復雜性增加[1]。為保證施工質量，施工單位需詳細分析研究施工區域的水文地質條件，制定合理的施工方案。第二，施工質量問題頻發。高層建筑地基基礎施工質量問題發生率比較高，其主要成因為施工方案選擇不當。為此，施工單位需需結合實際選擇合理的施工技術，以降低質量問題發生率。第三，施工質量問題具有隱蔽性。高層建筑地基基礎處于主體結構下方，施工質量問題具有隱蔽性，為此在施工過程中需強化質量控制。

1.2 高層建筑樁基礎概述

高層建筑樁基礎（如圖1）主要指利用承臺或梁連接沉入指土壤內部的樁，以提升基礎結構的承載力。樁基礎適用于地基基礎強度不符合國家標準，無法滿足高層建筑荷載需求的區域，其主要作用是傳遞上部建筑主體結構的荷載至深層土壤中，控制高層建筑沉降，保證建筑的安全性及穩定性[2]。開展樁基礎土建施工的過程中，需保證混凝土強度達標，依據規范的順序完成各項施工，保證送樁器與樁帽的匹配度，進而獲得滿意的施工效果。

2.高層建筑地基基礎和樁基礎土建施工特點與難點

2.1 高層建筑地基基礎和樁基礎土建施工特點

高層建筑地基基礎和樁基礎土建施工具有復雜性、潛在性、多發性等特點，具體如下。第一，復雜性。不同水文地質條件下高層建筑高地基基礎和樁基礎土建施工方案存在較大差異，為此施工人員需綜合分析多種因素，制定合理的施工技術方案。第二，潛在性。高層建筑高地基基礎和樁基礎土建施工存在諸多潛在危險因素，如施工操作不當，可導致諸多安全事故。第三，多發性。高層建筑高地基基礎和樁基礎土建施工整體難度較大，影響因素眾多，施工安全事故及質量問題多發[3]。

2.2 高層建筑高地基基礎和樁基礎土建施工難點

高層建筑高地基基礎和樁基礎土建施工難點如下，第一，地質條件及自然環境可對施工質量產生較大影響。高層建筑高地基基礎和樁基礎土建施工過程中，地質條件、自然環境均可影響施工操作，導致施工難度增加，第二，地下水可影響施工質量。高層建筑高地基基礎和樁基礎土建施工過程中，如穿越地下水層或含水量較高的土層，可導致施工難度增加，施工質量問題發生風險升高[4]。為此，在施工過程中需采取妥善的處置方案，保證高層建筑基礎工程的防水性及穩定性符合相關標準要求，進而提升建筑的整體穩定性。第三，樁體可對施工產生較大影響。高層建筑高地基基礎和樁基礎土建施工操作中，樁體的性能、樁身質量及尺寸等參數可影響施工質量。

3.高層建筑地基基礎和樁基礎土建施工技術

3.1 高層建筑地基基礎土建施工技術

3.1.1 碾壓夯實施工技術

如高層建筑施工區域為土壤較為松軟，則需采用碾壓夯實施工基礎提升其承載力及穩定性，以減少地基沉降。具體應用碾壓夯實施工技術過程中，需重點為完成以下操作。第一，表面碾壓。如高層建筑施工區域地基基礎表面土壤疏松，可采用表面碾壓施工技術，在壓實填筑層的過程中也可采用表面碾壓施工技術。具體施工過程中，施工人員需采用振動碾壓設備碾壓處理地基基礎表面區域，并采用低功率的夯實設備輔助完成操作。如施工區域土壤含水量過高，則需分層普遍水泥、石灰，并采用碾壓處理技術方案，以提高基礎結構的穩定度。第二，深層碾壓[5]。如施工過程中需完成深層土壤的處理，則需采用利用強夯或重錘等方式完成處理。強夯施工技術主要適用范圍為無粘性土、松散砂、雜填土的濕陷性黃土，也可應用于不飽和的黏土中，施工過程中需在較高的區域使夯錘自由下落，進而對地基基礎產生較強的沖擊力，通過反復多次操作，可提升土體的抗壓縮性能、密度及強度，保證基礎結構的穩定性及荷載符合相關標準要求。重錘夯實技術主要適用于無黏土、雜填土、含水量正常的濕陷性黃土，也可應用于不飽和黏土區域，施工過程中需采用重錘自由下落夯實淺層地基，使地基表面區域形成特定厚度的持力層，進而提升地基的承載力[6]。

3.1.2 換填施工技術

換填施工技術為常用高層建筑地基基礎施工技術，其主要適用范圍為軟土地基基礎，施工過程中需開挖清除地基基礎下方特定范圍的軟弱土層，填充適量的石灰與土壤混合物，以提升地基基礎的水穩定性、抗滲性及強度，進而保證建筑穩定性及安全性[7]。在應用換填施工技術的過程，施工人員需優先檢驗地基狀況，清除松土，平衡基坑底部區域，清除雜物，如基層底部存在淤泥或積水，則需在晾干后實施回填操作。如局部區域存在軟弱土層、孔洞，則需及時清除，并回填灰土。換填施工過程中施工的灰土拌合物中，石灰與土的比例需控制為2:8 或7:3，在拌合過程中需通過人工翻拌的操作方案，反復攪拌3 次以上，以保證其顏色一致且攪拌均勻，并保證含水量處于14%-18%，如含水量偏低，則需灑水潤濕，如含水量偏高則晾干后使用。在完成回填后，施工人員需妥善完成夯實操作，并保證換填地基30d 無積水浸泡，以提升地基的穩定性及整體強度[8]。

3.1.3 排水固結施工技術

排水固結施工技術主要應用于含水量過大的地基基礎中，通過處理后可保證地基含水量處于合理范圍內，進而保證地基的穩定性。具體開展排水固結施工過程中，施工人員需預先了解土層情況，如土壤滲透性良好，軟土層較薄，工程項目施工周期較長，則需在地面鋪設特定厚度的砂墊層，以實現最佳的排水固結施工效果。如施工區域土壤滲透性不佳，土層較厚，則需采用沙井方案完成排水固結操作，使地面排水墊層與沙井連通為排水體系，進而加速排水，提升土壤固結效果。如地基土壤存在較大的剪切蠕變，則需設置沙井與加壓系統，使地基土壤孔隙區域中的水分獲得較大的壓力差，進而從地基土壤中排出，達到良好的壓縮固結效果[9]。

3.2 高層建筑樁基礎土建施工技術

3.2.1 鉆孔灌注樁施工技術

鉆孔灌注樁施工技術為高層建筑常用的樁基礎土建施工技術，在施工前技術人員需妥善完成樁位測試，合理確定樁位，保證樁位與樁基軸線區域定位點的匹配度，并保證樁位符合水準點設置的相關要求。在樁位測試過程中，施工單位需預先檢查現場，保證測量儀器的精度符合相關要求，并結合施工圖紙制定的標準準確測定各個基準點，操作中需規避內在及外在影響因素，保證測試結果的準確性[10]。完成樁位測試后，施工單位需規范埋設護筒，固定樁孔，妥善保護孔壁，采取有效的措施避免地表水進入樁孔內部，并依據特定配比配置泥漿，以提升樁基礎的完整性及穩定性。在成孔操作中，施工人員需規范使用旋挖鉆機，通過跳挖操作方案完成施工操作，妥善清除孔內雜物，為后續施工營造良好條件。放置鋼筋籠操作中，施工人員需保證鄰近兩節鋼筋籠中心線順直連接，并沿樁孔自然下放鋼筋籠。實施灌注混凝土操作前，施工人員需嚴格控制孔底部沉渣，調整孔底周邊區域泥漿的含砂率、密度與粘度。實施灌漿操作的過程中，施工人員需保證護筒內部泥漿高于地面1 米左右，如施工區域水位變化比較明顯，則需保證泥漿高于水位1.5 米。

3.2.2 預制樁施工技術

預制樁施工技術主要指預壘水泥土樁，適用于淤泥、淤泥質土、黏性土、粉土、砂土和人工填土等地基處理，施工人員結合施工現場的實際情況，合理選擇管樁的材質及埋設管樁的位置，以保證樁基礎的牢固穩定性。預制樁施工技術的主要優勢為承載力較強，整體穩定性良好，具有較高的機械化程度，可應用于多種類型的土壤中，并可在陰暗潮濕的環境中完成施工操作。同時，預制樁施工技術工期較短，并可保證工程質量，具有較高的應用價值[11]。

3.2.3 PHC 管樁靜壓施工技術

PHC 管樁靜壓施工技術為全新的高層建筑樁基礎土建施工技術，其主要特點為施工噪音較小，對環境影響輕微。具體應用PHC 管樁靜壓施工技術的過程中，需重點把握一下施工技術要點。第一，加工管樁的過程中，需嚴格依據設計方案及相關質量標準完成操作，施工單位需嚴格審核管樁的尺寸、外觀、材質、強度及性能等指標，確認符合要求后方可應用于施工中。同時，施工單位需嚴格控制PHC 管樁的分節長度，保證最小長度為8 米以上，最大長度為15 米以下，并保證單墩管樁斷面區域接頭符合設計方案的相關要求。第二，相關單位需使用半掛車運輸管樁，每輛車運輸8-10 節管樁，各層管樁間均需設置墊木，保證墊木上下對齊，并控制車輛噸位，以避免損壞路面，管樁運輸至施工現場后需采用履帶吊完成卸車。第三，施工現場進行PHC 管樁起吊、運輸及堆放的過程中，需避免沖撞及附加彎矩等問題，并加固管樁堆放區域的地基，采取必要的防滑處理方案。吊裝管樁的過程中需采用兩點吊法完成操作，吊裝至預定位置后需妥善完成沉樁施工操作。第四，沉樁施工操作中，施工人員需遵循由中間至兩側的操作順序，如施工區域屬于亞黏土或黏土區域，則應避免按照相同方向前進。如施工區域周邊存在地下管線或其他建筑，則需背向建筑物完成沉樁操作，也可采用跳打沉樁施工技術，并焊接鄰近兩節沉樁，保證樁身與焊縫平齊，也可使焊縫凹陷進入樁身內部1-3 毫米，但焊縫不應突出于樁身[12]。

4.高層建筑地基基礎和樁基礎土建施工技術質量管理方案

4.1 高層建筑地基基礎土建施工技術質量管理方案

高層建筑地基基礎土建施工過程中，施工單位需制定完善的施工流程，明確施工人員職責，并對施工人員進行培訓，使其規范完成各項施工操作。具體開展地基基礎土建施工的過程中，施工單位需強化施工現場管理及地基保護，施工前高質量完成測量及勘察，保證施工方案與設計方案的匹配度。同時，在施工過程中需規范完成地基防排水施工操作，避免地表水、雨水、地下水進入地基基礎內部。另外，施工單位需加強施工材料與機械設備管理，強化施工現場監管，保證各工序有效銜接，施工結束后進行質量檢驗，及時妥善處理各項施工質量問題。

4.2 高層建筑樁基礎土建施工技術質量管理方案

高層建筑樁基礎施工操作較為復雜，影響因素眾多，為保證施工質量，需強化施工質量管理。首先，施工單位需妥善完成施工前期各項準備工作，審核施工材料性能及質量，檢驗施工機械設備運行狀況，制定完善的施工方案。其次，在施工過程中需重點關注樁基礎連接部位的施工質量，保證連接的穩定性及堅固程度。最后，施工單位需合理安排施工工序，強化施工現場質量及安全管理，及時糾正施工人員的違規操作行為，并在施工結束后進行樁基礎質量檢驗，質量達標后方可進行后續施工。

5.實例分析

5.1 工程概況

某地區為河流沖擊形成的平原，地理位置鄰近山脈，地表廣泛分布火成巖體，巖層上部與土層交匯區域分布全風化帶，在此區域進行高層建筑施工多采用灌裝樁基礎，但施工周期較長，工程造價偏高，極易污染環境，采用天然地基基礎進行施工則可解決上述問題。該地區某高層建筑主樓地面上方共30 層，高度為145 米，地下室3 層，地基為黏土、黃土狀粉質黏土、黏土碎石層、風化閃長巖等。

5.2 施工方案

施工人員結合施工區域特點及工程質量要求，選擇第2 層黏土作為地基的基礎持力層，該層壓縮性比較低，結構密實，層底部埋深為15-19 米，平均厚度為3 米以上，持力效果良好。施工人員通過計算分析認為，該區域地基橙子阿里符合設計要求，施工過程中可適當擴大地基基礎面積，以提升工程的整體穩定度。具體開展地基施工的過程中，施工單位采用天然地基基礎施工方案，并運用箱基完成施工相關操作，施工單位強化施工現場監督管理，制定完善的施工質量監督管理制度，明確施工技術標準及施工人員職責范圍，并在各環節施工后進行質量檢驗。該工程天然地基施工僅耗時40 天，節約工程造價400 余萬元，工程投入運營后未產生質量問題，具體可以認為該工程采用的地基基礎土建施工技術合理，施工現場管理措施有效。

結語：

高層建筑的穩定性與基礎結構施工質量密切相關，為此施工單位需深入施工現場進行勘察，制定合理的地基基礎與樁基礎土建施工技術方案，規范完成施工操作，并在施工過程中強化施工質量監督管理，規范施工人員的操作行為，以達到滿意的施工質量。