建筑工程桩基施工技术要点探析

建筑工程桩基施工技术要点探析摘要：目前，我国高层建筑物和桥梁工程等重大工程建筑的基础主要采用桩基础，桩基础的施工技术已经成为建筑行业研究的重点。本文介绍了桩基础的概念、分类和适用范围，并分析了桩基础施工从设计、施工到质量控制的全过程，以确保每个工程环节按要求完成。关键词：建筑工程；桩基施工技术；质量控制1.桩基础有关概念、分类及适用范围1.1桩基础的概念。桩基础是工业和民用建筑工程中普遍采用的基础形式，它由基桩和固结于桩顶的承台构成，是高层建筑物和重大工程经常使用的深基础。如果建筑工程所在地的土质条件较差，需要采用桩基础使建筑物达到足够的强度等级，并满足稳定性的要求。这种基础具有很多优点，比如：地基沉降小、承载能力强等，在现代建筑工程的地基加固中被广泛采用。1.2桩基的分类。桩基础按照不同的分类方法可以分成不同的种类，下面主要介绍几种常见的分类：（1）按照承台所处高度分为低承台桩基础和高承台桩基础。低承台桩基础的承台最低端比地面低，在房屋建设中普遍使用；高承台桩基础与之相反，一般应用于桥梁建设中。（2）按照桩身使用的建筑材料不同可以分为木桩、砂石桩、钢桩和钢筋混凝土桩。木桩在现代建筑中已经很少采用，由于它极易受干湿交替变化的环境影响，所以一般要安装在地下水位以下；砂石桩主要应用于复合地基中，便于挤密土壤；钢桩有H型和圆型两种，其承重能力很强，但是造价较高，一般仅用于重大工程中；钢筋混凝土桩可以现场灌注也可以预制好，桩的结构设计比较灵活，是使用最广泛的桩基础之一。（3）按照桩的制作工艺可以分为灌注桩和预制桩。灌注桩在现场浇筑完成，工序比较复杂，在现场需要很大场地；而预制桩则是在工厂里制作完成，然后用工程车运送到工地，可以使用多种方法将其沉入地下。1.3桩基的适用范围桩基础并不是在所有的工程中都会使用，它有一定的适用范围，主要包括以下三个方面：第一，一些对沉降量要求比较高的建筑物，如高铁高架的路基等，沉降差应控制在较小的范围内；第二，高度很高的塔结构建筑，如高烟囱等，需要采用高桩基础获得足够的力学特性，防止建筑物倾倒；第三，一些对基础振动要求较高的大型设备，或者加强建筑物抗震等级，都需要采用桩基础来削弱振动对设备或建筑物的影响。2.桩基施工过程中比较常见的问题2.1测量施线误差过大在桩基础开工建设之前，需要对桩基础的位置进行测量定位。测量施线是为了准确地在建筑工地中定位需要安装桩基础的位置，为施工队伍提供施工的依据，并可以为监督单位提供质量控制的参考。根据相关建筑规范规定，桩基础的中心线位置同设计位置比较的偏差不得超过150mm，垂直方向的偏差不能超过100mm。施工单位必须严格按照规范中的限制规定，保证测量施线的误差不能超过允许范围，否则，施工质量将无法达到安全要求。在许多建筑工程中，测量施线往往会因为操作不标准等原因产生误差，有些误差过大，这时就需要重新改变桩基础的承台，将其进行加大处理以减小偏差。这一问题不仅增加了施工建筑成本，也会造成工期延误。2.2地下水问题进行桩基施工时，不可避免的会遇到地下水问题。如果处理不好地下水问题，不仅会影响桩柱的质量，往往也会发生安全事故。特别是人工开挖桩孔时，受地下水的影响最大。由于桩柱的深度会位于地下水以下，所以施工队伍应进行降水处理。当土层为细砂或者粉砂的情况下，如果降水处理不当，会形成流砂现象，严重时会造成施工人员伤亡。这就要求在施工工地周围设置排水点，用抽水法降低地下水位，保证工程安全进行。2.3桩基检测流于形式根据相关建筑规范的规定，桩基建设完成后，需要对工程桩进行承载能力检验。工程桩应该按照规定做单桩承载力检验以及检查桩身是否完好。目前，工程中使用最多的检验方法是锚桩法、地锚法和堆在平台法等。这些方法需要配合使用，发挥各自的检验优势，从实际情况出发，才能对工程桩的质量进行科学的评估。但是，在实际建筑工程中，由于施工单位急于赶工期和监管单位监督力度不够等原因，对桩基的检测往往只是形式上进行，有些施工单位甚至不检验桩基就擅自进行上部建筑的建设。如果检测桩基是不合格的，再重新拆掉上部建筑，再重新改造桩基，付出的经济损失是巨大的，而且也存在很大的安全隐患。因此，一定不能忽视桩基检测这道工序。3.桩基施工技术要求和质量控制3.1桩基施工前准备阶段在建筑工程中进行桩基施工之前，需要做好相应的准备工作，主要包括现场勘查、技术准备、设备准备和现场准备。3.1.1现场勘查：由于建筑工程的现场比较复杂，受地形、环境等条件的影响，需要对设计方案进行实际评估，获取实际的土质情况和土壤的力学特征值等，对设计方案进行修改，以保证工程的安全。这一阶段的主要工作是了解当地的地质变化、周围环境等情况，确定相邻建筑的位置和现状，勘查地下是否有水管、天然气管或者电缆等，将这些情况汇总给设计者，为他们修改设计提供参考资料。3.1.2技术准备：确定桩基础的设计方案后，需要将设计转化成施工方案，比如，准备施工机械设备、确定施工方案、制定桩的制作方法和工序、保护地下管道和周围建筑的措施等。依据建筑工程的总施工进度，确定桩基础的施工时间计划，保证制作桩的材料按时到位，施工队伍准时开工建设。与工程监管单位共同制定安全管理措施。3.1.3设备准备：根据设计要求，在开工建设前需要准备好合适的机械设备，并进行工艺试桩，检验方案是否可行。比如，在地下水位以上的粘土层，需要使用螺旋钻机进行开挖，而在水位以下的淤泥层中，需要采用振动沉管钻机。不同的土质需要不同的钻机才能满足工程要求。3.1.3现场准备：在开工之前，需求对工地地面进行障碍清扫，排除影响工程建设的物体，如地面上的垃圾、电线杆上的电线等，对保证工地施工人员的安全具有十分重要的意义。同时，还要适当平整工地地面，为机械设备的安放提供合适的场所，有利于桩机的工作。3.2桩基施工沉桩阶段3.2.1灌注桩成桩。灌注桩成孔方法主要有泥浆护壁成孔、沉管成孔及干作业成孔等几种。在成孔后放置钢筋笼、浇筑混凝土，形成灌注桩。3.2.2预制混凝土桩与钢桩的沉桩。预制混凝土桩的形式有方桩及管桩两类，钢桩则有H型钢桩及钢管桩两类，它们的沉桩方法主要有锤击打入法、静力压桩法及水冲沉桩法，有时也采用振动沉桩方法。在预制过程中，应注意一系列问题。桩的预制场地应该保持平整，并且排水通畅，确保不会积水，为桩的浇筑与养护提供良好的环境。桩的主筋应当与钢筋网连为一体，以便更好地承受和传递打桩时的冲击力。进行混凝土浇筑时，应当由桩顶向桩尖连续浇筑，不能中途中断或者不按顺序随意浇筑。桩的制作还应符合以下质量要求：桩表面应平整、密实，局部蜂窝麻面和掉角的面积应控制在桩总面积的5‰以内，并且不应过于集中在同一个部位；由于桩顶、桩尖位置的特殊性，在桩顶、桩尖部位严禁出现蜂窝和麻面、掉角现象，一经出现，视为不合格。3.3施工工艺及特点3.3.1施工工艺。锚杆静压桩是锚杆和静压桩二项技术的巧妙结合形成的一种桩基施工新工艺，也是一项地基加固处理新技术。锚杆静压桩是先在新建的建筑物基础上预留压桩孔位并预埋好锚杆，或在已建结构）筑物基础上开凿压桩孔和锚杆孔，用粘结剂埋好锚杆，然后安装压杆架，用锚杆做媒介，把压杆架与建筑物基础连为一体，并利用建筑物自重作反力（必要时可加配重）用千斤顶将预制桩段压入土中，当压杆力及压入深度达到设计要求后，将桩与基础浇注在一起，桩即可受力。从而达到提高地基承载力和控制沉降的目的。3.3.2施工顺序。压桩施工标准按《锚杆静压桩技术规程》（YBJ227-91）进行，按桩位在底层底板上预留压桩孔，预埋锚固钢筋安装反力架从第一节桩段起，桩段就位，压桩，接桩，再压桩，直到所需压桩力送桩到所需标高，焊接连接桩顶与预埋锚固钢筋，浇捣微膨胀混凝土，封桩。3.3.3施工特点。逆作法改变了常规先打桩后建房的施工顺序，而是先建房后压桩，且压桩是可与上部建筑同步施工，成为立体交叉作业。因此采用锚杆静压桩逆作法施工就可不占工期，这对加快投资效益的周转极为有利。4.桩基施工阶段的质量控制4.1材料的选择和级配的确定。为了获得较好的收缩值，最好采用矿渣硅酸水泥或者普通硅酸水泥。如果是在冬季施工，最好选用普通硅酸水泥，水泥强度不得低于45级，尤其是在低于5℃环境下进行桩基施工时，应当采用加入早期防冻剂的方法以提高混凝土抗冻能力。细骨料砂颗粒级配应当严格按照《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》中的相关规定进行，粗骨料所采用的碎石、卵石，级配应严格按照《普通混凝土碎石或卵石质量标准及检验方法》中的相关规定确定，尤其是针片状颗粒含量，应严格控制在10%以内，如果对混凝土强度要求较高，可考虑采用高效减水剂，掺用的外加剂应符合现行《混凝土外加剂应用技术规范》等相关规定。为了获得较好的使用性能和使用寿命，配合比需要特别注意，水泥用量过少会使混凝土强度降低，水泥用量过多会由于水化热高引起过大的温度应力产生温度裂缝。水灰比，骨料级配，水泥用量等，都应在施工前充分考虑，并进行多次试验才能最终确定。4.2钻孔过程监督。在每次钻孔前应该重新复核该桩位及标高，确保无误；检测终孔的孔深、孔径、孔斜度及二次清孔后的沉浆密度、沉渣厚度。参照地质勘探报告，检查是否已经达到设计持力层以及进入持力层的深度。施工中如果遇到地质变化，进入持力层深度不能满足设计要求时，应根据具体情况适当加深0.5m～1.5m，以保证达到设计承载力。沉浆密度应符合规范要求。沉渣厚度不大于100mm。4.3钢筋笼检查。主要检查钢筋笼的制作质量、下笼、焊接质量、搭接长度。分段制作的钢筋笼的长度以钢筋的定长为宜，但不宜短于6m，连接时50%的钢筋接头应予错开焊接，且两钢筋轴心在一直线上。为避免灌注导管挂笼及钢筋笼上浮，笼底钢筋略成喇叭状。对非全长配筋的桩，钢筋笼顶标高低于地面时用吊筋将钢筋笼焊接牢固，防止下落。钢筋笼的保护层最好是设置成混凝土滚轮，厚度为混凝土的保护层厚度，每隔2m均匀布置4个，穿在箍筋上，这样既保证保护层厚度，又能减少对孔壁的扰动。在焊接施工时要特别注意焊缝的饱满程度。4.4混凝土浇筑的旁站监理。混凝土的浇筑和振捣，由于桩基施工需要有较好的抗离析能力，所以混凝土施工工程量较大，因此需要充分考虑混凝土散热和和易性问题，以免诱发堵塞，需要特别注意桩身的浇筑，要保持浇筑的连续性，一般情况下不能中断，所以要注意材料及各类设备的供应，以实现混凝土的连续浇筑。在浇筑混凝土前，最好采用铁锹均匀下料而不应用吊斗直接灌模，以控制浇筑高度，以40cm左右分层连续浇筑振捣最佳，分层浇筑时上下层间的浇筑时间间隔不能超过水泥初凝时间，以免影响上下层之间的契合，通常间隔时间控制在2小时以内。在浇筑洞口时，应使洞口两侧的浇筑高度均匀对称，并从两侧同时振捣，且振捣棒应距洞边30cm以上，以避免洞口发生变形，并保证振捣密实度。振捣时要避免漏振，并避免碰撞钢筋、模板、预埋件、预埋管等，如果出现变形、移位等现象，必须同有关工程配合处理。桩基混凝土的浇筑，注意坍孔情况发生振捣器应选用平板振捣器，沿垂直浇筑方向来回振捣，要掌握灌注的速度，根据不同情况进行不同的处理，也可根据实际情况选用插入式振捣器顺浇筑方向拖拉振捣。结语：桩基础的施工是一个复杂的系统工程，每个环节的重要性都不能忽视。首先，设计单位要按照相关技术要求设计桩基础，并做好施工前的准备工作；其次，施工要严格按照计划进行，加强监督单位的检验力度；最后，通过验收控制桩基础的质量，使其达到建筑安全要求。