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建筑工程土建施工中的桩基础施工技术分析

发表时间：2020/9/29 来源：《基层建设》2020年第17期作者：胡朝阳

[导读] 摘要：作为高层建筑重要的一项保障措施，桩基础施工技术对于高层及超高层建筑的稳定性的保障起到了非常重要的作用，同时也是建筑常年保持其原本状态的保障。

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        摘要：作为高层建筑重要的一项保障措施，桩基础施工技术对于高层及超高层建筑的稳定性的保障起到了非常重要的作用，同时也是建筑常年保持其原本状态的保障。随着我国不断推进的城市化进程，建筑行业有了很大程度的发展，这也使得建筑规模不断扩大，高层建筑数量变得越来越多，凸显出了桩基础施工技术的重要地位。文章从桩基础技术对于建筑工程的意义出发，阐述了桩基础工程含义和作用，并探讨桩技术工程具体的技术及实施方略。
        关键词：建筑工程；土建施工；桩基础；施工技术
        引言
        近年来我国居民生活水平逐渐提高，带动建筑行业的迅速崛起，可以应用于建筑的土地资源逐渐稀缺，为了提高建筑容积率和土地利用率高层及超高层建筑逐步兴起。高层和超高层建筑基础承受应力巨大，对基础质量有很高的要求，基础受力能力不足会造成建倒塌风险的增加，对建筑消费者的生命财产安全造成威胁，为了杜绝此类事件的发生，需要加强桩基础施工质量。
        1 研究建筑工程土建施工中的桩基础施工技术的现实意义
        根据土建工程反馈的情况得知，建筑呈现“上天遁地”的表现，空间利用率不断提高，施工作业环境较为复杂，增加技术应用的难度。桩基础技术经过多年发展和应用，虽然成熟度很高，但每个工程现场的环境差异，技术参数和方案等都存在不同，要做好技术应用的严格把控。深度分析此课题，结合以往桩基础施工经验，总结技术质控要点和方法，为土建工程行业人员提供参考借鉴，具有现实意义。
        2 桩基础技术的含义及作用
        2.1 桩基础的含义
        建筑工程中桩基础是一项地面建筑承重基础建设的工程，通过桩基础施工可以让承压能力强的岩石和土层对建筑整体重量进行分担，并有效解决因泥土松软等问题造成建筑后期塌陷的问题，让建筑具有坚实的基础，降低建筑完工后出现坍塌或下沉的可能。
        2.2   桩基础的作用
        土建施工中桩基础工程可以改变建筑基础部分的受力结构，增加岩石和土层的压力承载能力，对建筑工工程有重要的意义。桩基础工程在高层以及规模较大的建筑中应用十分普遍。桩基础工程成本较高，中小型建筑普通的基础工程更为适合，适用进行桩基础工程的建筑应具备以下条件：
        （1）建筑对基础承压要求高，同时可以具备足够的基础建设预算；
        （2）仓库、工厂等自身建筑重量大可以考虑使用桩基础作为建筑基础；
        （3）广播、有线电视台信号塔、广播塔、工程烟囱等建筑面积小但高度大的建筑，需要使用桩基础来确保承重和稳定性；
        （4）精密仪表制造业对建筑稳定性有特别要求建筑需要考虑使用桩基础；
        （5）建筑位置土层结构松软稳定性差的建筑；
        （6）地震高发区的建筑必须使用桩基础确保抗震能力符合要求。
        3 建筑工程土建施工中的桩基础施工技术的主要内容
        3.1 灌注桩和预制桩
        3.1.1 灌注桩
        灌注桩是桩基础施工技术中比较成熟的一项施工技术，在高层建筑施工的项目中应用的非常之多。灌注桩在高层建筑施工工程项目中主要采用的成孔方式有作业成孔以及沉管成孔，在桩孔中将钢筋骨架通过一定的施工工艺进行固定后，通过混凝土灌注将其强度提高到规范的要求，接着来完成建筑基础以上的结构以及工程施工建造。一般情况下最常用于沉管成孔技术中的施工技术主要的施工方法是震动施工技术以及冲击施工技术，这主要得益于他们有较低的施工成本以及较高的施工率，但是也不得不说存在较为严重的噪音污染，因此，在使用该技术时施工单位要设置隔音层以及采取一些噪音控制措施，防止施工场地在施工过程中扰民，影响周围居民的工作和生活。
        3.1.2 预制桩
        预制桩在建筑结构构造过程中也是一种较为常用的一种桩基础施工技术，在一些高层建筑以及民用建筑中同样得到了广泛的应用。预制桩通过混凝土以及相关材料预制而成，主要有管桩以及方桩两种分类，他们是依据结构形式进行区分的。预制桩和灌注桩的成桩方法存在着很明显的差异，一般有静压法、锤击法等，他们在施工过程中没有复杂的工序，并且有较好的稳定性，施工所需要耗费的时间也相对较短。同样，管桩技术在应用过程中由于额外压力的作用会出现挤土的情况，施工后期不进行合理的处理将会造成不良影响，需要在出现挤土的情况时采取相关的措施做好工艺控制。管桩和方桩的结构区别使得他们的应用场合存在明显的区别，适合于不同的地质特点以及不同类型的施工项目中。
        3.2 桩基础施工技术
        3.2.1 灌注桩的施工技术
        灌注桩属于及时性施工，必须做好材料的检测和核对的工作，保证材料不存在问题，对施工所需的器械进行检测，保证它们处于正常的工作状态，做好基础的工作后，上报及审核完相关的施工方案，才能正式开始施工。灌注桩作为建筑桩基础类型之一是一项非常重要的工程环节，其检测技术要求工作人员具备一定的专业技术水平以及理论知识基础，能够着重把握材料的特性特征，进行可靠的质量检测。对于桩基础施工技术施工过程的优化措施需要根据规范的具体要求做出调整，做好材料杂质的清除工作，施工过程中所需的施工平台依据相关的要求进行搭建，保证其稳固程度，使得施工过程能够顺利的进行。
        3.2.2 预制桩的施工技术
        预制桩投入实际工程中的使用有相关的具体要求，由于施工场地的一些特征会导致预制桩作为桩基础应用起来比较困难，为了使得预制桩在相关工程项目中能够得到实际的使用，不会出现与地形地质不相匹配的情况，施工单位必须组织专业的勘测人员在施工开始前对施工场地的情况进行实地勘察，从地形地貌、建筑面积的角度对预制桩的使用进行分析，若符合相关的使用要求，则需要通过施工计算技术对预制桩的嵌入地点进行确定，并借助嵌入点的分布情况将施工路线进行分析，选择合适的一条施工路线，最大程度提高桩基础施工的效率。在预制桩的工程实例中曾出现桩体倾斜的情况，相关施工人员应该进行合理的技术分析，规避这样的问题出现，保障施工质量。
        4 土建桩基础施工中常见的问题及处理措施
        4.1 缩颈
        缩颈是土建灌注桩基础施工过程中十分常见的问题之一，这一问题出现主要是进行拔管后，灌注混凝土周边土层受到的水压影响造成的，另外，如果在拔管过程中，速度不当或者管内混凝土浇筑密实度不够也可能出现缩颈现象。有效防止缩颈问题的对策主要有保证管内混凝土浇灌密实，同时要控制拔管的速度，一般情况下每分钟拔管不应多于一米，并在拔管过程中不断均匀的敲打桩管，确保施工工程桩基础施工质量。

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        成孔灌注桩的缩颈原因：1）冲击钻头或掏渣筒撞击孔壁；2）泥浆相对密度偏低；3）遇流砂、软淤泥、破碎地层或松砂层钻进时进尺太快；4）地层变化时未及时调整泥浆相对密度；5）清孔或漏浆时补浆不及时，造成泥浆面过低，孔压不够而塌孔；6）成孔后未及时灌注混凝土或下钢筋笼时撞击孔壁造成。
        预防措施及处理方法：探明坍塌位置，将砂和黏土混合物回填到坍孔位置以上1 m ～ 2 m重新冲孔；按不同地层土质采用不同的泥浆密度；提高泥浆面；严重坍孔，用黏土泥膏投入，待孔壁稳定后，采用低速重新钻进；成孔后应及时灌注混凝土；下钢筋笼应保持竖直不撞击孔壁。
        4.2 断桩
        断桩现象在灌注桩及预制桩施工中也经常碰到。预制桩出现断桩的主要原因包括桩身倾斜度过大、起吊方向不合理，锤击过程操作不当。因此施工过程中必须确保桩基位置的准确性，如果桩身发生倾斜，应该及时进行拉动纠正，同时在锤击桩基时应该进行合理的震动敲打，尽量避免敲打过程中对相邻桩产生影响。
        灌注桩出现断桩原因一般有：1）导管提升过猛。2）测深错误，使导管提离混凝土表面而成为断桩。3）灌注时间过长。预防措施：
        1）灌注混凝土前应做好一切准备工作，减少辅助时间，加快灌注速度。2）导管提升不可太猛，尤其是在发生卡管时，更加要注意以防导管提离混凝土表面。3）对混凝土的灌注高度要认真测量。
        5 土建施工中桩基础施工过程分析
        5.1 考察周围环境
        土建施工工程是一项十分复杂的工作，因此在施工前需要对周围的环境进行仔细认真的勘察，尤其是进行桩基础施工前，应该将周围环境中各种影响因素考虑全面。总的来说对桩基础施工影响最大的自然条件主要包括地质地貌、土壤组成、气候变化以及水文情况等，应该综合分析上述影响因素，根据工程所处环境选择适当的桩基础施工方法和施工工艺。
        5.2 准备施工设备
        大型施工作业过程中，不借助施工机械设备单纯借助人力是无法完成桩基础施工建设的，因此在施工前施工人员应该准备必须的设备和器具，例如吊车、打孔机等。在准备施工设备时，应遵循以下原则：首先要具体情况具体分析，选择使用最合适的机械工具，提升桩基础使用效率。其次，为了最大程度的减轻施工人员劳动强度，施工过程中应尽量选择功能性多且全面的机械设备。第三，在进行施工设备选择时，应该选择对自然环境影响最小的设备，增强施工过程的环保性。
        5.3 准备施工技术
        建筑施工中桩基础施工离不开科学施工技术的支持，首先在施工之前应该根据施工要求对施工工序进行合理的设计，确定施工所需要的材料和具体施工工艺等。其次，应该对施工环境进行仔细的勘察，例如对施工地下管线的勘察，如果地下管线防护条件不到位则应该首先进行管线防护后再进行施工，避免施工过程中出现不必要的事故。最后，在施工前应该对所有数据信息进行认真的核对，保证所有数据信息的准确性，降低施工过程中的错误率，保证桩基础施工的顺利进行。
        5.4 控制单桩荷载量
        进行施工前，应该准确确定出单桩的荷载量，根据工程实际情况和单桩荷载量对桩的位置进行合理的设定，在确定桩位置的时候还要充分考虑施工场地的沉降因素，只有这样才能最大程度的保证施工建筑的工作安全和施工质量，从而尽可能的延长工程的使用年限。
        5.5 放线定位和现场清理
        根据《建筑地基基础工程施工质量验收标准规范GB50202-2018》的规定，无论是灌注桩还是预制桩，对于成品的桩位和桩顶标高都有相关的规定。要达到验收要收，首先第一步在施工前测量放线定位一定要准确。放线定位指的是对桩基础进行固定位置的过程，包扣桩位的平面位置和高程位置的确定。要保证放线准确，测量仪器必须要经过检验且在有效期内，所用的测量控制点成果必须经过复核，测量的数据计算，现场放样操作实行双轨复核制，保证测量数据准确无误，保证放样在允许的误差范围内。
        另外，在进行放线定位之后，对桩位进行固定之前，应该将施工现场中的废物杂物处理干净，减少施工现场可能影响数据准确性的因素，从根本上保证桩基础施工的施工质量。
        5.6 灌注桩施工技术的应用
        灌注桩施工是桩基础施工中常用的施工方法，也是基础技术，在各类桩基础技术中均有应用。常用的灌桩技术有挖孔桩、钻孔桩、沉管灌注桩等几种。在灌注桩施工中应注意以下几个方面的内容：
        （1）要根据工程内容选择适应的桩体，桩体使用寿命要符合建筑设计寿命需求，根据设计文件要求及使用年限要求选择灌注混凝土的材质，确保桩体质量符合建筑需求；
        （2）应选择合适的安全防护技术措施，特别是挖孔桩施工时更加要注意安全防护。在进行混凝土浇筑过程中，应实施相应的防护举措，并设计合理的钢筋结构，从结构上确保桩基础的稳定性和强度，这也是桩基础最终承载能力和稳定性的决定因素；
        （3）提高灌注质量。灌注桩施工的成桩的质量受多方面因素影响，成桩长度可以根据实际情况而定，采用不同的成孔工艺，桩长从几米长到近100米长都有。水下灌注混凝土存在不可预见性，操作不规范容易出现断桩、偏位、缩颈等问题，对整体工程质量危害很大。因此，需要建立有效的管理体系和各工序质量的检查制度，科学的应对施工过程中出现的问题，控制好每个工序的施工质量以保证成桩的质量。
        结束语
        综上所述，桩基工程具有多样性、变异性、复杂性等特点，在工程应用中要结合实际情况进行应用。针对当前工程的要求和施工现场的实际情况，采取最为科学的桩基技术。本文结合桩基础施工技术，分析了土建工程中桩基础具体施工技术以及实施策略，期望为我国桩基施工技术贡献一份力量。
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