建筑工程地基基础和桩基础土建施工技术要点

杨谊华 黄道国

深圳市基础工程有限公司 广东 深圳 518040

建筑地基和桩基是承载建筑重量的关键结构，工程单位严格把控地基和桩基础质量对于保证建筑安全可靠运行具有重要意义。一方面，工程单位需要在施工阶段对基础结构的抗变形性能进行严格把控，确保符合工程技术标准，避免因基础承载能力不足引发建筑倾斜变形等异常情况；另一方面，因桩基础或地基基础为隐蔽工程项目，存在后期检测不便的问题，工程单位需要在施工设计阶段做好现场地质勘测、方案优化、过程稳定性监测等各项工作，避免负面因素对基础稳定性造成干扰，有效提升建筑工程质量。

1 地基基础与桩基础概述

地基基础用于实现地基与建筑之间载荷的传递，其主要成分为土地和岩体，具有支撑建筑、保证建筑强度、稳定性等应用效果。在工程建设期间，工程单位可以根据现场工程地质状况合理选择天然或人工地基，大多数天然地基存在埋深较浅等问题，通常需要结合建筑高度等工程设计单位合理规划人工地基基础埋深等参数。桩基础主要包括承台与基桩两部分，承台用于建立多根桩基之间的联系，用于构建一个能够承受动静载荷的整体性结构，载荷通过基桩最终能够传递到地基持力层之中[1]。

2 施工中常用的地基基础处理技术

2.1 换土垫层法

在建筑工程的施工过程中，有些土质湿润、承载力相对弱的施工场地,地基基础的质量难以有效保证，所以，必须改善土质的弱点，最简便的方式是替换原有的土层，替换土质必须能达到施工的各项要求标准。在换土的过程中如果操作不当也会出现孔洞等现象，所以，换土操作要采用分层填土的方式进行，以保证地基的密实度。

2.2 碾压和夯实法

地基基础是不是牢固会直接影响到建筑的整体质量，而且是后续施工顺利与否的关键。所以，地基基础的相应强度是至关重要的，为了预防意外情况发生，施工人员必须利用施工机械对基础进行碾压和夯实，最大限度降低地基沉降的发生率。通常情况下，该类型的施工方式可分为两种，即振动夯实法和机械碾压法。在施工实践中，这两种地基处理方式会同时或者交替使用。

2.3 土壤固结法

在现场施工过程中，土体中都会含有不同程度的相应水分，如果水分含量过高就会降低土质的承载力，不利于地基的处理。相反，如果土层中的水分流失掉，土体就可以固结在一起，所以，在建筑基础施工中可以利用该原理增加土体的强度。并且这种方式简单、方便、成本低，在目前的建筑土建基础处理中该方式得到广泛应用，并效果良好。

3 建筑基础施工注意事项

建筑基础施工需要面临复杂多变的施工环境，工程单位需要多方面考虑可能引发基础变形、沉降等问题的因素，严格把控施工工序和质量。在回填土方期间，施工人员需要针对土层表面进行处理，因不同区域土层存在明显的性质差异，在回填土方期间应先压实天然地表土层，避免因土层过于松软导致后续出现局部沉降等问题。工程单位需要考虑季节变化对基础稳定性造成的影响，施工设计阶段需要综合分析不同季节水文、气候变化情况，重点考虑地下水位变化、降水等因素造成的影响，如江河区域枯水期可能导致周边地基沉降，丰水期可能导致地基压缩后难以及时恢复导致后续沉降等问题。工程单位需要对土地基特殊性进行严格把控，重点考虑湿陷性黄土、盐渍土等各类土地基的处理技术措施，针对地基在水或温度影响下的变化情况，通过有效技术措施保证地基稳定性[2]。

4 高层建筑地基施工技术应用

4.1 工程概况

某高层建筑结构高度约33m，包含地下3层与地上10层，最下方两层为停车场，建筑由钢筋混凝土建设而成，墙体为剪力墙结构形式。工程单位对现场进行地质勘测后发现，地基持力层位于土体结构第三层的粉土层，基底埋深为地下7.7m，相关参数详见表1。

表1 各土层结构参数

该项目区域地下水埋深为5.6m-7.1m，水位高度在45.4m-47.3m范围内，现场通过水井抽吸方式排水，水位变动量为2-5m，结合勘测数据选择50m为抗浮水位参数。

4.2 地基基础参数设计

因该高层建筑设有地下车库，地基两侧载荷受车库影响有所削弱，应结合工程结构参数对地基承载能力准确技术，确保地基基础能够满足工程质量要求。该建筑项目地层高度为45m，选择地下3层为持力层，地层粉土比例不低于10%，土层宽度修正系数0.3，厚度修正系数1.5，持力层结构承载能力为105kPa。地基位于地下停车场南侧，埋深7.7m，停车场车库宽度超出2倍建筑宽度，最不利工况抗浮水位与地下水位相同，水位50m，停车场车库顶板为1.5m厚度的填土层，车库载荷月47kPa，结合车库载荷对地基承载能力进行修正计算后得到承载值为176kPa，等效土层厚度约4.8m，能够满足施工建设需求。后续通过沉降测算发现，该高层建筑沉降值最大区域为右下角，最低区域为左侧地下室，因该区域无车辆存放导致基底承载压力较小，最终产生沉降值相对较小[3]。

根据项目结构沉降变形测算、地基承载能力技术结果，该高层建筑施工可直接利用填入地基满足基础施工需求，后续通过多个观测点对沉降值进行记录发现，项目完工时沉降值最低为8.8mm，最高为9.5mm，沉降差值为0.7mm，各点位沉降参数均满足施工技术要求。

5 高层建筑桩基基础施工技术应用

5.1 施工技术要点

5.1.1 振动沉桩

振动沉桩技术即借助振动锤产生的机械振动作用于状态刚性位置，通过土层与桩体的同步振动实现对土层强度的削弱处理，最终将状态沉入土层之中。在沉桩施工阶段，工程单位需要合理选用振动锤，对振动参数进行适当调整，确保打桩质量满足施工技术要，常用的振动锤类型如BII-1型，具有9.8×104N·cm的偏心距调整范围，符合轴转速可达每分钟408准，振动力可达170kN。在沉桩施工前，施工人员需要通过试验操作进行测试，操作时长需要控制在15min范围内，对于5cm/min以内的沉桩速度应暂停振动并进行检查，明确原因后方可开展后续施工[4]。

5.1.2 静力压桩

该技术通过桩架与桩身是有效配合实现对桩体的持续压入处理，现场施工操作简单且成本较低，适用于黏土区域的建筑工程项目。常用的工艺方法具有液压与机械压入两类，压桩设备有卷扬机、压装机等多种类型。其中，压装机荷重需要结合工程实际情况合理选型，通常具有120t或80t等多种类型。压桩操作通常需要选择8000kN的参数将桩体分段压入，每节桩尺寸需要根据桩架高度合理设计，通常选择设置为6m。桩体连接时可以采用的工艺方法主要包括锚接与焊接等。

5.1.3 灌注桩

灌注桩施工需要在确定打桩位置后定位钻孔，通过灌入泥浆的方式清理孔内泥土杂物，然后开展钢筋笼吊装等施工。钢筋笼施工阶段，施工人员需要结合工程设计要合理调整钢筋笼尺寸结构参数，钻孔结束后将钢筋笼吊装到位，然后再开展混凝土灌注施工，从而构建结构性能良好的桩基。为保证施工质量，工程单位应组织人员现场监督各工序操作情况，做好各环节质量监测工作，确保工程建设工作有序推进[5]。

5.2 高层桩基实例分析

5.2.1 桩基方案

桩基施工需要结合施工区域工程地质、载荷大小、桩体上层结构等因素合理选择桩型。

方案一：建筑区域存在较多粉砂层，通过现场试桩确认，预制管桩穿越操作存在困难。结合相关技术规范可以渠道，对于存在软弱土质的工程区间，需要确保桩端持力层具有4倍直径（外径）以上的土层厚度。针对桩基施工，拟采用23m桩长、600mm桩外径以及11mm管桩壁厚。经计算，该预制管桩单桩反力值可达1400kN，竖向承载能力最高为2800kN，设计选用筏板厚度为850mm，结合现场情况进行局部加厚，桩基载荷能够满足使用需求。

方案二：因预制长桩存在穿越操作难题，在应用预制管桩时需要考虑具体操作方法，从而满足软土层穿越需求。现场所应用的桩体外径为500mm，桩长为42m，埋深不低于3倍外径，桩端整体界面压入持力层，对承载力进行计算发现单桩属性承载力为400kN，反力值可达2000kN，采取墙下布置方式。

方案三：通过灌注桩形式开展桩基施工，桩身直径600mm，埋深不低于3倍外径，桩端整体界面压入持力层，桩长为42m。对承载力进行计算发现单桩属性承载力为400kN，反力值可达2000kN，性能参数与方案二一致。

5.2.2 沉降量及工艺对比

通过沉降测算发现，方案一沉降较为均匀，主楼周边沉降较为集中，沉降范围为50mm-72mm；方案二、三沉降范围为1mm-22mm，沉降集中于主楼区域。在沉降质量方面，方案二、三应用效果较好，但三种方案的沉降量均在设计要求的200mm范围内。

在施工工艺方面，方案一桩体长度均保持一致，现场施工较为简单，通过筏板施工能够有效降低基坑施工量，施工效率相对较高，有效规避超期等问题。方案二桩体长度42m，但实际施工阶段需要结合各区域持力层变化情况对桩长进行适当调整；该方案在承台处的工程量较大，需要挖设较大的基坑深度，工程效率相对较低，同时预制管桩在打穿土层时如果操作不当可能无法创业，导致桩长有效值缩减，对单桩承载能力造成影响。方案三需要采取钻孔灌注桩施工形式，桩体成型时间较差，工程进度推进缓慢。同时，项目区域软土地质导致清孔施工面临较大困难，困难因清孔不到位导致单桩承载性能受到影响。

5.2.3 方案对比

各方案桩基应用效果对比数据如表2所示。

表2 桩基方案工艺对比

结果表明，各方案桩基沉降量、承载性能均满足工程建设需求。其中，方案一状态数量较多，但操作相对简单，存在成本低廉等优势。方案二与方案三在桩长、桩体数量方面较为相似，但施工工艺存在较大差异，方案三的钻孔灌注桩施工工艺需要投入资金相对较多。综合对比三种方案的工艺、成本、施工效率等因素，建议选择方案一开展施工，不仅沉降量和承载能力满足工程建设需求，工程成本和施工效率也更具优势。

6 建筑地基基础和桩基础土建施工技术的关键点

6.1 压桩处理

针对压桩或沉桩施工，施工人员需要借助经纬仪、吊线锤等设备严格把控管桩位置，确认定位准确后方可开展压桩施工，施工期间需要严格控制桩位误差，避免垂直度误差超出0.5%，压桩施工人员需要持续对桩身参数进行监测，桩身上浮期间需要在临界上浮的节点暂停压桩，并进行过程压力数据监测记录，结合监测数据进行针对性处理。压桩施工通常需要从中心位置开始，由中心向四周对桩体施打，并对周边建筑关系情况进行观测，避免压桩施工受到负面干扰。

6.2 护筒埋设

护筒通常由大块钢板加固制作而成，有效应对冲孔桩直径较小问题。护筒制作阶段，施工人员需要结合钻头桩径控制护筒内径，前者应低于后者，同时需要在护筒顶部设置溢浆孔。期间应做好高程距离控制工作。护筒不仅能够用于确定桩位，也可以有效保护状况，还对于水位高差具有一定处理效果。护筒埋设阶段，施工人员需要结合横纵轴中心点位置设置护筒，应对护筒坑尺寸严格控制避免超出限制。护筒坑开挖后应对底部整平后放入护筒，同时需要对护筒垂直度进行核实，确认无误后方可回填黏土并持续维持护筒垂直度，必要时需要结合桩位中心对护筒进行校正处理。护筒埋设人员需要结合工程现场实际情况合理控制埋深，并持续灌注孔内泥浆、地下水位两者之间的高差，确保泥浆率高于地下水水位。

6.3 泥浆制备

工程建设经验表明，泥浆制备质量对建筑工程地基稳定性、施工效率等具有较大影响，良好的泥浆材料能够有效保护孔壁，降低施工期间塌孔概率。在泥浆制备阶段，施工人员需要做好混凝土添加剂、水泥、水、膨润土等各类原理性能质量的核实检测工作，通过配比试验的方式设计最佳的材料配比，并在制备期间严格控制各材料用量，确保泥浆密实度、黏稠度等参数符合技术标准。

7 结语

综上所述，为确保建筑工程结构稳定性，规避建筑不均匀沉降、承载力不足、变形等异常情况，工程单位需要严格把控地基基础与桩基础工程质量，结合工程地质、水文气候相关状况合理选择基础施工工艺，在根据设计要求做好沉降测算、承载力计算的基础上，从成本、施工效率等多方面对施工方案进行优化，确保基础施工有序推进。