武燕斌

（山西西山金城建筑有限公司，山西太原 030024）

樁基由樁、樁承臺構(gòu)成，樁基礎(chǔ)施工過程中，常用施工方法包括錘擊法、振動法、壓入法、射水法。施工法包括預(yù)制樁和灌注樁。在高層建筑樁基礎(chǔ)施工過程中，相關(guān)技術(shù)人員選用打樁方法時除了需要考慮施工地區(qū)的地質(zhì)條件，還需要把樁的類型、長度、斷面等納入考慮項，在滿足施工設(shè)計要求后方能進(jìn)行場地施工。在高層建筑樁基礎(chǔ)施工時，高層建筑自身的重量就極大，容易出現(xiàn)沉降，因此需要建設(shè)施工人員科學(xué)合理地采用樁基礎(chǔ)施工技術(shù)進(jìn)行施工建設(shè)，消除沉降隱患。

1 樁基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)分類

基樁和承臺共同構(gòu)成了樁基礎(chǔ)。早在新石器時代，原始居民為了防止野獸與外敵的侵犯，便有了樁基礎(chǔ)的初始形態(tài)。到了宋代，撞擊技術(shù)已經(jīng)較為成熟。隨之在明清時代技術(shù)得到了極大完善。在這幾千年地發(fā)展過程中，原料、類型、施工方法都有了質(zhì)的改變，在現(xiàn)代科學(xué)理論為基礎(chǔ)下，已經(jīng)形成了完整的現(xiàn)代化基礎(chǔ)工程體系。樁基在建筑中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，在唐山地震后，調(diào)查人員調(diào)查發(fā)現(xiàn)采用樁基的建筑物受損程度較低[1]。這充分體現(xiàn)了其在惡劣環(huán)境下形變程度小，穩(wěn)定性強的特征。其結(jié)構(gòu)具有以下特點：樁支承于堅硬的持力層，足以承擔(dān)高層建筑的豎向荷載。另外，樁基有很大的豎向單樁剛度或者群剛度，不會因自身重量產(chǎn)生過大的沉降，保證高層建筑的傾斜在可控范圍。同時，憑借大直徑樁或裙裝基礎(chǔ)的側(cè)向剛度，保證高層建筑的抗傾覆性。更值得一提的是樁身可以穿過液化土層支承于穩(wěn)定的土層，這樣一來亦保證了高層建筑的穩(wěn)定性[2]。

按照受力原則，可以將樁基礎(chǔ)劃分為兩類：摩擦樁是利用底層與基裝的摩擦力來承載構(gòu)造物，這其中又包含了壓力樁、拉力樁[4]。端承樁是使基樁坐落于巖盤上來承載重物。另外，按照施工方式的不同，還可以將樁基礎(chǔ)分為預(yù)制樁和灌注樁。預(yù)制樁的優(yōu)點表現(xiàn)在其強度高，材料少；但缺點也很多，預(yù)制樁施工難度高，施工時長較長。灌注樁的安裝首先要在施工現(xiàn)場進(jìn)行鉆孔作業(yè)，隨后在深度足夠時，放入澆灌混凝土。雖然灌注樁材料耗費高，但優(yōu)點是施工難度很低。這里值得一提的是灌注樁，灌注樁又稱澆樁，在施工階段直接在設(shè)計樁位的地基上成孔，在孔內(nèi)放置鋼筋籠或不放鋼筋，后在孔內(nèi)灌筑混凝土。相較于預(yù)制樁，灌注樁更節(jié)省鋼材，并且更適用于持力層起伏不平整的場景。灌注樁種類繁多，適用于不同的土層。在不同土層施工過程中，灌注樁樁長可以改變，同時僅需少量構(gòu)造鋼筋，產(chǎn)生的振動以及噪聲較小。沖孔灌注樁、人工挖孔灌注樁、沉管灌注樁是當(dāng)前較常見的幾類，第一類是利用泥漿保護(hù)穩(wěn)定孔壁的機械鉆孔方法。人工挖孔灌注樁顧名思義，需要人力挖土，進(jìn)而形成樁孔。在推進(jìn)的過程中，將孔壁襯砌，清理孔底后澆入混凝土。在沉管灌注樁施工過程中，需要運用錘擊設(shè)備或振動沉樁設(shè)備，將鋼板靴或帶有活瓣式樁靴的鋼管沉入土中，造成樁孔，隨后放入鋼筋骨架，澆筑準(zhǔn)備好的混凝土。拔出套管后，利用過程中的振動搗實混凝土。

2 樁基礎(chǔ)施工對于高層建筑的作用

樁基礎(chǔ)工程的施工任務(wù)主要包括建設(shè)樁基、搭建承重臺以及安裝樁頂?shù)确矫?，因此，高層建筑樁基礎(chǔ)施工建設(shè)的質(zhì)量往往與高層建筑的整體質(zhì)量直接相關(guān)。與此同時，在當(dāng)下的高層建筑施工過程中，樁基礎(chǔ)作為高層建筑的支撐架構(gòu)，其作用是舉足輕重的。除了保證高層建筑的傾斜角度在可控范圍內(nèi)，還保證了高層建筑的抗傾覆穩(wěn)定性，確保高層建筑不會產(chǎn)生過大的沉降與傾斜。另外，樁基礎(chǔ)足夠承擔(dān)高層建筑這個龐然大物的全部豎向荷載，包括其偏心荷載[3]。在唐山地震后的建筑質(zhì)檢也可以看出含樁基礎(chǔ)的高層建筑損壞較小，這無疑體現(xiàn)了樁基礎(chǔ)有助于增強建筑抗震性的功能特性。不僅如此，在高層建筑施工過程中運用樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的重要原因在于建設(shè)承重能力更強、安全性能更優(yōu)越的地基，從而消解對于地基問題的憂慮，并且能夠顯著提升高層建筑的質(zhì)量。具體說來，當(dāng)樁基礎(chǔ)施工順利完成之后，整個施工工程所承受的大部分重力都能夠分散到建筑的地基中，從而減少高層建筑的壓力，強化建筑物的穩(wěn)定性和牢固性。而當(dāng)樁體全部埋于地基土層中時，對地基也起到了穩(wěn)固作用。還值得一提的是，樁基礎(chǔ)也降低了施工項目的成本，亦改善了施工條件，樁基礎(chǔ)的應(yīng)用及分類如圖1 所示。

圖1 樁基礎(chǔ)的應(yīng)用及分類

3 樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的特征分析

①樁基礎(chǔ)本身便具備突出的承重能力，能夠承受高層建筑的重量。②樁基與土層的密切連接有助于保證高層建筑物整體的安全系數(shù)。③在樁基礎(chǔ)的施工過程中，施工人員往往會選用更為穩(wěn)固且強硬的地質(zhì)來安置樁體，比如密度較大的砂石[4]，如此一來則有助于強化樁基的承重能力。④在實際的施工過程中，我們不難發(fā)現(xiàn)，樁基礎(chǔ)往往成群存在，這是為了更有效地規(guī)避諸如地震等自然災(zāi)害所帶來的各種不良影響?？傊鲜鎏匦跃兄诟咝Ы鉀Q樁基的承重問題，從而為高層建筑的穩(wěn)定性和安全性創(chuàng)造強而有力的保障。

4 高層建筑樁基礎(chǔ)施工存在的問題

4.1 混凝土強度及澆筑問題

在高層建筑樁基礎(chǔ)施工過程中，混凝土強度不夠造成的施工事故數(shù)不勝數(shù)。在混凝土試配階段，相關(guān)操作人員未跟標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行混凝土試配，從而導(dǎo)致混凝土強度與標(biāo)準(zhǔn)要求相差甚遠(yuǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致樁身也變得極其不牢固。另外，在相關(guān)施工人員進(jìn)行原材料選取時，敷衍了事或偷工減料，導(dǎo)致投入使用的石子含泥量過高，同時選用的砂也很細(xì)[5]。因此原材料間黏結(jié)強度很低，進(jìn)而降低了混凝土樁身的強度。另外，部分操作人員攪拌時間控制不當(dāng)與加水量控制不當(dāng)也導(dǎo)致混凝土得強度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)需求。

在混凝土澆筑施工過程中，部分施工環(huán)境在水下，因此進(jìn)行樁體澆筑后會出現(xiàn)沉積現(xiàn)象，澆筑量變得不可控，直接影響產(chǎn)出得成柱質(zhì)量。另外，在樁體成型后的模具拆除過程中，部分施工人員專業(yè)知識欠缺，盲目且不均勻用力，拆除時長也不符合規(guī)定要求，直接導(dǎo)致樁柱被破壞。還值得一提的是，部分施工人員只要求施工速度，對于地質(zhì)勘查工作做得非常不到位，從而導(dǎo)致了樁柱受地質(zhì)構(gòu)造影響嚴(yán)重。

4.2 樁體問題

4.2.1 斷樁

在施工現(xiàn)場，部分施工區(qū)域地質(zhì)極其復(fù)雜，加上相關(guān)施工人員的沉樁方式欠佳，未對施工地質(zhì)進(jìn)行施工前勘測，樁斷裂的現(xiàn)象時有發(fā)生。同時，在樁運輸?shù)倪^程中，相關(guān)操作人員在起吊、堆放過程中未能控制好吊點的位置，也導(dǎo)致了樁體斷裂[6]。沉樁時，諸多因素都影響下沉過程，很有可能導(dǎo)致在沉樁時便出現(xiàn)樁體彎曲甚至斷裂。另外，在進(jìn)行錘擊作業(yè)時，因?qū)崿F(xiàn)并沒有科學(xué)設(shè)計樁錘，導(dǎo)致在錘擊過程中的次數(shù)遠(yuǎn)超預(yù)期，在某次力度過大的錘擊后，樁體便斷裂，如圖2 所示。

圖2 斷樁

4.2.2 樁基礎(chǔ)偏差大

相關(guān)圖紙設(shè)計人員對于圖紙的設(shè)計不夠科學(xué)，在放線過程中誤差便出現(xiàn)了，與此同時，部分施工人員存在偷工減料的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致樁基礎(chǔ)發(fā)生偏差。

4.2.3 樁體受力不均

因相關(guān)技術(shù)人員沒有精確計算樁體總承載力與平均承載力，常會出現(xiàn)樁體塌陷等現(xiàn)象。同時，因樁體實際承重與預(yù)期承重存在數(shù)據(jù)差異，進(jìn)而影響了整體工程質(zhì)量，為日后高層建筑投入使用埋下了巨大的安全隱患。

4.2.4 樁接頭斷裂

在施工過程中，對于較長的樁體部分施工人員沒有科學(xué)進(jìn)行分段預(yù)制，分段沉入的方法，當(dāng)傾斜過大時，很可能導(dǎo)致樁體從中斷裂。

4.3 持力層問題

樁基礎(chǔ)是高層建筑的根本所在，它關(guān)乎到高層建筑的整體施工質(zhì)量。同時，持力層的選擇關(guān)乎到樁體的進(jìn)入過程，與樁體的穩(wěn)定性直接掛鉤。在實際施工過程中，樁體根本達(dá)不到持力層的現(xiàn)象仍然存在，這讓樁體穩(wěn)定性得不到保證，進(jìn)而影響到整體施工工程。

5 高層建筑樁基礎(chǔ)施工技術(shù)優(yōu)化策略

5.1 現(xiàn)場勘察準(zhǔn)備

在高層建筑樁基礎(chǔ)施工前，對于施工現(xiàn)場的地質(zhì)勘察工作是必不可缺的，通過科學(xué)勘測地質(zhì)情況，記錄相關(guān)勘測數(shù)據(jù)，了解施工環(huán)境來進(jìn)行工程預(yù)測工作。以此為基礎(chǔ)組織相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行可行性探究。在勘測過程中，除了對地形水文的勘測外，還要做好對交通、當(dāng)?shù)仉娎|分布、周邊建筑及居民等情況的記錄。上述準(zhǔn)備工作的完成有助于避開施工危險點，從而消除各種施工隱患。在有了數(shù)據(jù)作支撐后，準(zhǔn)備購置各種施工設(shè)備，在施工前期，施工企業(yè)需要安排專業(yè)購置人員進(jìn)行設(shè)備購置，確保設(shè)備性能與設(shè)備質(zhì)量能達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)備購置完成后，組織施工人員清理施工現(xiàn)場，進(jìn)行設(shè)備引進(jìn)工作。在這項工作中，施工人員一定要讓施工場地更為平整，便于設(shè)備更高效地進(jìn)行施工作業(yè)。

5.2 優(yōu)化高層建筑樁基礎(chǔ)各項指標(biāo)

為保證高層建筑的整體施工質(zhì)量，樁基礎(chǔ)的各項指標(biāo)必須得到保障。施工過程中，確保樁基礎(chǔ)的壓力承載性能。相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行樁基礎(chǔ)壓力承載性設(shè)計時，不僅僅需要考慮在施工完成后，樁基礎(chǔ)對整個高層建筑的承載情況，還需要將高層建筑投入使用后，室內(nèi)將要置辦的物品的總質(zhì)量累加起來，綜合各方面因素來進(jìn)行承重設(shè)計。同時，對于樁體的平衡性與穩(wěn)定性也需要得到技術(shù)保障。還值得一提的便是樁基礎(chǔ)的鋼性指標(biāo)，相關(guān)設(shè)計人員需要考慮地基、建筑結(jié)構(gòu)、建筑高度等多方面因素，通過科學(xué)計算，保證建筑的穩(wěn)定性。

5.3 樁基礎(chǔ)質(zhì)量處理

在樁基礎(chǔ)質(zhì)量處理完善過程中，如何優(yōu)化樁基礎(chǔ)處理方案，怎樣科學(xué)高效解決斷樁、樁形變、樁裂縫等問題，是相關(guān)技術(shù)人員的工作核心所在。從以往事故案例來看，樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)坍塌的問題經(jīng)常出現(xiàn)。對于這個現(xiàn)象，溯其本源便是在施工過程中沒有嚴(yán)格控制框架中的各個節(jié)點，導(dǎo)致節(jié)點間脫落，進(jìn)而引發(fā)坍塌事故。因此在優(yōu)化方案中，可以采用分節(jié)連接的方式。如果在中途出現(xiàn)質(zhì)量問題，需要及時進(jìn)行樁基礎(chǔ)修補或更換工作，以免引發(fā)更嚴(yán)重事故。

5.4 施工工藝把控

在施工過程中，對于施工工藝也需要嚴(yán)格把控。在施工過程中，施工監(jiān)理人員需要督促施工人員嚴(yán)格按操作準(zhǔn)則來進(jìn)行相關(guān)施工作業(yè)。舉個例子：在進(jìn)行鉆孔時，監(jiān)理人員需要切實督促施工人員根據(jù)施工圖紙進(jìn)行施工作業(yè)，反復(fù)審核相關(guān)結(jié)構(gòu)后確認(rèn)樁位以及標(biāo)高，通過精細(xì)的工藝保證鉆孔符合施工圖紙要求[3]。隨后，反復(fù)檢查孔徑、孔深等，確保施工過程萬無一失。在這些工作都做完后，監(jiān)理人員才能允許施工人員進(jìn)行后續(xù)工作。

5.5 遵循建設(shè)原則，規(guī)范施工次序

高層建筑樁基礎(chǔ)施工需要遵循壓力承載性、平衡性以及剛性等原則[7]。除此之外，規(guī)范施工次序也是保障高層建筑樁基礎(chǔ)施工順利開展和有序推進(jìn)的重要環(huán)節(jié)之一。具體說來，在進(jìn)行施工次序安排的同時還應(yīng)當(dāng)關(guān)注在各個環(huán)節(jié)中采取有針對性的具體舉措，致力于將工程建設(shè)過程中有可能遇見的困難簡化和消除。首先，在進(jìn)行施工規(guī)劃時，承包單位需要充分考慮多方面的影響因素，多維度地考慮施工現(xiàn)場的實際情況，以期制定出具體且全面化的施工方案。其次，一般而言，高層建筑的樁基礎(chǔ)施工往往以對外圍樁孔的打孔工作為出發(fā)點[8]，并且在樁孔孔壁澆筑混凝土的工作中預(yù)留一部分樁孔用于排水，以此優(yōu)化樁基礎(chǔ)的樁孔質(zhì)量。

5.5.1 嚴(yán)格控制鉆孔過程

鉆孔施工工程是高層建筑樁基礎(chǔ)施工的基礎(chǔ)步驟，這要求承包單位需要首先對樁位、標(biāo)高等基本信息進(jìn)行反復(fù)且細(xì)致的審核，從而保障其準(zhǔn)確程度。在確認(rèn)無紕漏之后，施工人員還需要對孔深、孔徑以及孔斜度等方面的情況進(jìn)行細(xì)致入微的檢查和調(diào)適，以期最大限度地消除誤差以及后期的安全隱患，確保不可避免的誤差在合理的范圍內(nèi)。除此之外，在進(jìn)行高層建筑的樁基礎(chǔ)施工過程中，施工人員還需要在視察施工現(xiàn)場狀況的前提下撰寫一份勘察報告，并據(jù)此調(diào)整施工方案中不合理的流程和步驟，以規(guī)避地質(zhì)和環(huán)境對施工質(zhì)量的不良影響。一旦地質(zhì)狀況發(fā)生顯著變化，施工人員務(wù)必及時根據(jù)現(xiàn)場情況對樁基及其基坑的深度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)適[9]，確保高層建筑工程能夠具備最為良好的承載力，滿足施工的基本要求和發(fā)展需求，同時最大限度規(guī)避樁基位置偏移等不良現(xiàn)象。

5.5.2 細(xì)致檢查鋼筋籠

除了對鉆孔過程施以嚴(yán)格控制以外，施工人員還需要重視對鋼筋籠的檢查工作。一方面，這與鋼筋籠的制作質(zhì)量控制直接相關(guān)，并且下籠、焊接等工作在檢查核驗的基礎(chǔ)上再進(jìn)行施工也是確保工程安全性的重要前提。一般而言，鋼筋籠采取分段制作的方式，在制作過程中，鋼筋籠的長度以其定長為基準(zhǔn)，但不能短于6m。在連接鋼筋的過程中，施工人員需要確保鋼筋的軸心呈現(xiàn)一致性，并且在焊接的過程中需要將鋼筋接頭交錯焊接。如此一來，焊接便能夠最大限度保證鋼筋籠的優(yōu)質(zhì)，規(guī)避焊接縫的產(chǎn)生，進(jìn)而避免斷樁情況的發(fā)生。

6 結(jié)語

在高層建筑中樁基礎(chǔ)是至關(guān)重要的，在建筑整體施工過程中，樁基礎(chǔ)的施工也是重中之重。但因影響因素繁多，相關(guān)施工企業(yè)需要從根本上找到問題的根源，科學(xué)制定解決方案，優(yōu)化樁基礎(chǔ)施工技術(shù)，以科學(xué)技術(shù)與施工經(jīng)驗相結(jié)合的方式消除缺陷。