建筑施工中的樁基施工若干技術維度思考

王爭光 王 帥 劉澤飛 肖 鵬 楊肖偉 沈永紅

（中國鐵工投資建設集團有限公司城市建設分公司，北京 100070）

0 引言

高層建筑已經(jīng)成為了城市發(fā)展中重要的組成部分，不管是哪種類型的建筑，在施工的時候對于樁基的要求都特別高，同時這也是確保整體施工效果的關鍵所在。高要求必然需要高技術給予支撐，對于建筑施工樁基施工技術而言同樣如此。所以施工企業(yè)要重視樁基施工技術的應用，掌握技術要領，進而科學合理地運用到建筑施工中去，在將施工質量提高的同時，保證建筑整體的性能。而該文對建筑施工中樁基施工技術進行了深入的分析，并且給予了具體的技術要點，希望為樁基施工技術提高貢獻綿薄之力。

1 建筑施工中常用的樁基施工技術

1.1 振動沉樁施工技術

該技術主要采用的是電動機振動的方式進而生成較大的垂直力度，在電動機振動作用的影響之下，將力施加于地基上，使地基中的土層更加密實。在施工中首先要將振動器安裝于樁頂，借助振動器振動的力度，再加上樁自身重力的作用，使樁深插入地基的土層中，將土層帶動著進行振動，此時便會出現(xiàn)收縮以及位移現(xiàn)象，該過程主要是采用振動沉樁施工技術完成[1]。

在施工準備階段，首先施工企業(yè)必須要對現(xiàn)場的情況進行充分了解，而且還要進行全面清理及處理；其次要將坐標網(wǎng)構建于樁基范圍之內，樁在中心定位時使用的鋼筋長度在30cm～40cm 為宜，并且采用紅油漆將標記做好，同時還要根據(jù)現(xiàn)場地質情況，選擇振動錘時要確保合理性，樁不同時，頻率以及振幅也就不一樣，通常直徑較大的鋼管樁和較重的鋼筋混凝土預制樁多采用的是低頻大振幅，常用于砂石類地層施工中。而一些中高頻、中幅則多在鋼板樁中使用。較高的頻率可以與樁自振頻率產(chǎn)生共振效應，沉樁速度較快且噪音較??；施打試驗施工之前將試驗樁插入，數(shù)量大于3 根且不少于總數(shù)1%，主要用來對地質情況進行復核，同時對沉樁設備、施工工藝是否合理進行校驗；以現(xiàn)場施工條件、運輸、裝卸能力為基礎，進而確定鋼管樁分段長度。其次是吊樁就位，施工之前，沉樁深度、標高要將刻度畫出，通過吊機將重物挪動，起吊之前要將4 根棕繩系于鋼管起吊端，進而將鋼管起吊，鋼管下端則插入到了導向架中，進行臨時固定后，副鉤與鋼管脫離，主鉤起吊振動錘，錘底夾樁器將管壁夾緊，吊機將振動錘與鋼管吊起并且移動至預設位置，插入沉樁工作準備就緒。然后待以上工作就位以后，用線錘吊線對相互垂直的2 個方向進行垂直度的校正，接下來便是振動插打，該過程中若出現(xiàn)偏離則要及時進行調整，方法如下：振動錘振動時，吊機主鉤無須放繩，采用的是小幅度擺桿、起落桿，直到打準位置以后插打，一直到樁平面沉至控制的標高。最后接樁則是由首步進行下一樁對正、焊接，需要注意的是要保證對接面平整且光滑，保證垂直以后焊接、幫焊、插打，和以上步驟一樣，一直到達設計的標高。施工的過程中需要使用的機械設備見表1 所示[2]。

表1 主要機械設備表（單個樁）

1.2 人工挖孔樁施工技術

在對樁孔護壁混凝土的施工中要確保其合理性，對每一節(jié)確定以后立即開展下一節(jié)工作任務，保證充分搗實，使其更具安全性、穩(wěn)定性功能[3]。

在人工挖孔樁施工技術中采用的方法非常講究，挖孔時以安全為基礎，多采用的是邊挖邊護法，也就是每挖1.0m 深孔土方的時候，便開始做一節(jié)的樁體護壁，如果遇到地下水量較大的時候，則采取的是將單節(jié)長度減少的方法。挖土由人工從上而下一步步采用鎬、鍬施工，如果遇到了堅硬的土層、巖層的時候則用錘、釬風、鎬、鉆機等工具進行破碎，挖土的次序是由中間向周邊挖起，根據(jù)預設的樁直徑再加上2 倍護壁的厚度來對截面進行合理的控制，可允許有3cm 的誤差，將棄土由吊桶吊出，通過轆轤提升至樁孔外，使用手推車將土運至提前確定好的棄土地點。在進行護壁施工的時候，主要運用的是組合式的鋼模板拼接組成的，將上節(jié)拆除后支下節(jié)，進而循環(huán)使用，采用的是“U”形卡將模板連接在一起，上下設有2 個半圓組成的鋼圈頂緊，無須另外再設任何支撐，混凝土采用吊桶進行人工澆灌，上部留有澆筑口，將模拆除以后則用砼進行堵塞，當砼的強度與要求相符的時候便可以拆除。

通常情況下每一節(jié)的護壁高度是1000mm，并且要求當日必須完工。如果進行連續(xù)施工，需要確保護壁與設計要求強度相符，為后續(xù)施工提供安全保障。為了確保樁垂直度，每一次施工完成三節(jié)護壁以后都要與樁中心位置、垂直度進行一次校對，并且將校對的結果做好記錄。

1.3 靜力壓樁施工技術

該技術采用的是靜力壓樁機，通過其自身重力以及樁架配重人預制樁施加反作用力，進而將其壓進土里。在沉樁的時候主要運用的是全液壓夾持樁身并且向下不斷施壓，進而避免錘擊應力將樁頭打碎情況的發(fā)生，由于樁截面能夠減小，混凝土的強度等級也可以降低1～2 級，配筋與錘擊法相比較，可以節(jié)省40%；不僅效率高，而且施工速度非?？欤瑝簶兜乃俣仍诿糠昼娍蛇_到2m，通常情況下每臺班可以將15 根完成，與錘擊法相比較，施工工期縮短的將近1/3；而且壓樁力在記錄的時候是自動完成的，同時還能夠對單樁承載力進行預估以及驗證，施工過程中既安全可靠，又方便拆裝、維修、運輸?shù)取Ｔ摷夹g優(yōu)勢突出，不僅有利于后續(xù)施工的檢測，而且同時具備了噪音小、成本低的特點，質量也能夠得到保證，沖擊力較小，而且沒有較強的振動感，除此之外，能夠節(jié)約材料，使建筑施工整體成本大幅度下降。為此，在一些高壓縮性黏土層、砂性較鳳的軟黏土建筑施工中被廣泛使用。

1.4 鉆孔灌注樁施工技術

該技術運用的原理便是先開孔然后再進行樁基的施工，主要運用的是樁體方向的位移土體，在其對樁形成較大動態(tài)力的情況下，進而選擇最佳的樁距，盡可能的減少了縮徑以及坍塌孔現(xiàn)象的發(fā)生。

在施工準備階段主要是對鉆機、鉆具以及場進布置進行選擇與安排，其中鉆機作為鉆孔灌注樁施工中的必備設備，應該以地質具體情況、不同鉆孔機應用需求作為前提條件；鉆孔機在安裝以及定位的時候確保其所處位置地面平整穩(wěn)固，為了保證樁位準確，就要將鉆孔機安裝正確，當鉆孔機有鉆塔時，可通過鉆機動力和附近地籠結合，確定大概位置，并且千斤頂頂起機架，定位準確，起重滑輪、鉆頭、固定鉆桿卡孔、護筒保持垂直。鉆機位置誤差不得大于2cm。樁位對準以后，采用枕木將鉆機橫梁墊平，而且還要在塔頂對稱于鉆機軸線位置拉上纜風繩。護筒埋設時，要使用木、鋼、鋼筋混凝土，堅固且耐用，保證不漏水，內徑與鉆孔直徑相比，要大一些，旋轉鉆約大20cm～30cm，潛水鉆、沖擊或沖抓錐約大30cm～40cm，每一節(jié)的長度在2m～6m，常使用的是鋼護筒。制備泥漿時，可采用水、黏土、添加劑，根據(jù)鉆孔法、地層具體情況，進而將泥漿稠度確定。鉆孔的時候可運用沖擊式、沖抓式鉆機施工，并做好清孔工作，下放鋼筋籠和灌注水下混凝土。清孔的時候，要將觀測監(jiān)督工作做到位，與設計要求相符，摩擦樁孔壁易坍塌，需要灌注水下混凝土之前確保沉渣厚度在30cm 之內；當孔壁不易坍塌時在20cm 之內。灌注水下混凝土，清孔工作完成以后，預制鋼筋籠垂直置于孔中，混凝土澆筑采用導管，并且不要中斷，避免出現(xiàn)斷樁。

2 建筑施工中的樁基施工技術的具體應用

2.1 樁基施工技術要點

2.1.1 沖、磨孔灌注樁施工

在施工過程中要將樁孔位置土清理干凈，排出地面。具體需要做的工作：第一步清除干凈鉆孔位置所有的雜物；第二步對樁孔底部剩余渣土進行清理，并且完成吊放鋼筋籠的工作；第三步，以上工序完成以后便是混凝土澆筑。如果直徑是600mm 或者是650mm 的鉆孔樁，那么通常情況下使用的便是回轉機具進行開孔，樁長在10m～30m，單樁承載力在1MN～2MN（具體數(shù)據(jù)見表2 所示）。當前在我國鉆孔灌注樁在施工的時候下鋼套筒，會通過泥漿對孔壁進行保護，避免出現(xiàn)現(xiàn)孔，一般情況下樁徑是800mm、1000mm、1200mm，承載力在3MN～9MN。

表2 回轉設備施工中常用參數(shù)

2.1.2 挖孔樁施工

該環(huán)節(jié)施工過程中，要以現(xiàn)場情況為依據(jù)，主要通過人工挖孔、機器挖孔方法。人工挖土的時候，由于操作的流程相對會比較簡單方便，再加上質量有保障、成本也比較低，對于周圍環(huán)境所帶來的影響也非常小，所以人工挖孔在施工時的使用頻率很高，在實際施工環(huán)節(jié)，挖至深度為0.9m～1.0m 的時候就要開始進行澆灌或者是噴射，以此來達到護壁的效果，圈混凝土護壁的時候下下圈間需要插入鋼筋進行有效連接，再到達一定深度的時候便可以進行擴孔，擴孔的大小尺寸需要以水流量為重要的依據(jù)，給予科學合理的控制。最后環(huán)節(jié)的時候是將鋼筋籠安裝至護壁內，同時澆筑混凝土?；炷粱靥顣r，應該根據(jù)設計好的直徑，并且嚴格按照規(guī)定的標準對透水層進行挖掘，挖孔樁直徑在1m 以上，深度則保持在15m 左右，樁徑則是在1.2m～1.4m，樁身長度最佳尺寸是30m 以內。在進行樁孔護壁混凝土施工時，要保證每個環(huán)節(jié)緊密銜接，當某一節(jié)點完工以后要立即對下一施工點進行施工，同時還要將搗實工作做到位，確保整個施工環(huán)節(jié)更加安全，更加穩(wěn)定。

2.1.3 沉管灌注樁施工

該施工技術采用的是錘擊振法法、振動沖擊法進行開孔施工，錘擊沉管灌注樁常用的制樁尖直徑為300mm～500mm，樁長在20m 以內，可打至硬黏土或者是中粗砂層。對于直徑在340mm 或者是480mm 的樁，當錘質量為1t 和2t～3.5t 的時候，單樁軸向承載力劃分為了兩個區(qū)間，分別是250kN～350kN 和500kN～700kN。因其設備較為簡單，打樁速度快，低成本，但極易出現(xiàn)縮頸、斷樁、混凝土離析等質量問題，因為導致此問題出現(xiàn)的原因是多樣化的，縮頸常出現(xiàn)在軟硬土層的聚集處，或者是軟弱土層中。所以在進行拔管的到時候速度要放緩，比如每分鐘為0.8m；要確保管中的混凝土充足，通常情況下充盈系數(shù)在1.10～1.15。以下是對沉管灌注樁施工示意圖，如圖1 所示。

圖1 沉管灌注樁施工示意圖

這種施工技術優(yōu)點便是工具的使用非常簡單，而且施工速度也相對快一些，需要投入的成本很低。但是缺點是極易出現(xiàn)斷樁，而且混凝土強度難以滿足技術需求，樁身易有部分縮頸，為此施工過程中企業(yè)需要確定施工條件，衡量其是否與技術要求匹配，進而才能使用該方法。

2.2 施工過程中的細節(jié)控制

在建筑施工樁基施工時，企業(yè)要注意到以下幾點，做好細節(jié)工作的控制。

一是，選擇樁帽、送樁器時，確保其外形符合要求的同時，剛度、強度要嚴格按照設計要求。另外將孔洞預留在樁帽、送裝器下方，確保能夠達到較好連接效果，一方面有利于消除氣壓、水壓引起的氣錘、水錘現(xiàn)象，另一方面可以確保樁頭具備較好的性能。送樁、接樁時要確保動作連貫，保證能夠一次性到位，嚴禁施工中出現(xiàn)停歇。若技術工作人員沉樁時發(fā)現(xiàn)樁身和要求不符情況，要及時停止施工，并找出具體的原因，采用科學合理的方法將問題解決，減少樁身出現(xiàn)偏移現(xiàn)象的發(fā)生概率，盡可能確保樁頂、樁身完好，使建筑整體安全性提高。

二是，在施工時，技術工作人員可借助先進的探測儀對樁身混凝土強度進行監(jiān)測，根據(jù)設計要求，確保其強度符合需求，待灌注樁靜止以后方可下一步施工。另外采用經(jīng)緯儀隨時隨進觀察施工全過程，確保樁身垂直度，將誤差控制在合理范圍之內，以免出現(xiàn)因為垂直度較大偏差進而造成樁身出現(xiàn)裂縫。所以對于樁身混凝土澆筑、養(yǎng)護需要以具體參數(shù)為依據(jù)，見表3 所示。

表3 樁身混凝土澆筑與養(yǎng)護主要參數(shù)控制情況

三是，空心樁施工時，一般情況下無須進行截樁工序，若必須要使用該工序，就要借助相關的機械分割技術將空心樁多余部分截掉，另外還要固定好空心樁樁身。切割處理的位置應該在鋼箍上方，在切割時，嚴禁借助人力強制將鋼箍拆除。

四是，運用鋼板完成接樁施工工作的時候，一般情況下要使樁身、地面保持在1m 距離的位置完成接樁、焊接施工。在焊接的時候，要做到認真觀察需要焊接的2 個樁間的實際銜接情況，且反復核對，確保直角、圓角二者的位置保持對齊。當樁身清洗完畢以后，要加固定位板，處理要謹慎，并且上段樁準確與下段樁連接，安裝完好，將垂直度進行有效控制的同時，借助定位板實現(xiàn)上下樁加固處理工作的完成。若樁與樁間存在較大的空隙，就要采用楔形鐵片焊接方法加固縫隙位置。

3 建筑施工中的樁基施工技術的發(fā)展

當前很多西方發(fā)達國家在建筑施工中樁基技術已經(jīng)比較成熟，而樁長也達到了100m，直徑在2.5m 以上。雖然我國在此方面依然還有較大的提升空間，但在經(jīng)驗的不斷積累中，目前也已經(jīng)形成了相對系統(tǒng)化且符合國情的樁基技術。最近幾年我國高層建筑施工項目越來越多，同時還涉及到了很多跨度較大的橋梁施工，這對于樁基技術要求也日益提高，所以關于樁基技術的開發(fā)以及創(chuàng)新依然不能止步，需要以科學以及持續(xù)發(fā)展為原則，樁基技術需要徹底解決原來噪音大、震幅度、污染嚴重等問題，充分考慮到主城區(qū)工程項目施工時的局限性，可以在靜壓式等一些環(huán)保樁基技術研發(fā)方面投入更多的研發(fā)精力，推動建筑施工朝著綠色環(huán)保型技術運用發(fā)展。

4 結語

總而言之，建筑施工過程中，由于樁基是整個建筑的根基，為此其質量以及安全性會對建筑整體結構帶來直接的影響，施工企業(yè)要給予樁基施工技術高度重視，在不斷完善與優(yōu)化中將其更好地運用到樁基施工環(huán)節(jié)，充分認識到樁基對于建筑施工的重要性，針對樁基施工過程中常見問題進行系統(tǒng)化的研究，在將施工前準備工作做到位的同時，選擇最佳的樁基施工技術以及方法，不斷提高施工質量，為建筑整體性能、使用效果、安全性提供保障，推動建筑行業(yè)更好發(fā)展。