高层建筑工程施工桩基础施工技术

谭 奎 1 李雪松 2

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【摘要】随着工程技术的不断发展，新型螺旋钻孔灌注桩和钢筋混凝土桩在高层建筑施工中得到了广泛应用，不同桩基形式的优缺点也不尽相同。以高层建筑施工中的桩基施工技术为切入点，阐述了目前高层建筑工程中主要采用的桩基类型，分析了目前高层建筑工程中主要采用桩基的优缺点以及不同地质环境下高层建筑工程中桩基形式的选择。

　　关键词：高层建筑工程;桩基础;灌注桩

1目前高层建筑工程主要用桩基础的类别 
　　1.1预制桩。 
　　预制桩主要指预先采用边长为150mm～300mm预制混凝土桩或钢管桩，在打桩机就位后，挂设吊装钢丝绳，起吊装并对桩尖孔稳桩进行双向校正随后利用冷锤击打两次或三次，在复查桩垂直度后正式入桩并记录贯入度。预制桩主要适用于淤泥质土、黏性土、人工填土地质条件下高层建筑施工[1]。 
　　1.2灌注桩。 
　　灌注桩包括钻孔灌注桩、沉管灌注桩两种类型。前者主要是利用机械回转钻进成孔并向孔内灌注桩混凝土，或者利用长螺旋钻孔机一次钻孔至设计桩端深度并在提钻的同时向孔内注入水泥浆。注浆提钻后向孔内安放钢筋笼、碎石并经多次补浆面获得无砂混凝土桩体;后者主要是通过振动力，将暂时堵住下端开口桩管沉入地基预定深度并向桩内吊放钢筋笼，随后灌注混凝土并利用动力将桩管拔出促使混凝土、钢筋留在地下。 
　　2目前高层建筑工程主要用桩基础利弊分析 
　　2.1预制桩利弊。 
　　预制桩具有生产成本低、节约钢材、配筋率小、直径小、比表面积大、环保、单方混凝土承载力大、技术难度低、施工便捷等优良特点。但预制桩施工中挤土效应的存在，极易引发桩基础出现断裂、缩颈等事故，不适用于饱和粘性土。 
　　2.2灌注桩利弊。 
　　钻孔灌注桩具有适应性广、单桩承载力高、桩径选择范围大、桩长选择范围大、钢材损耗量小、成本低、施工噪音小等优良特点，适用于建筑密集市区各种地层施工。 
　　3不同地質环境下桩基础形式的选择 
　　3.1岩溶发育地段桩基础选择。 
　　在岩溶发育地段基岩埋藏较浅时，高层建筑可做成大直径端承桩，此时，为保证施工成本经济性，可以采用单桩支承、单排桩支承的墙基础。在岩溶发育地段端承桩直径、承载力受限时，可以选择多排桩支撑的墙基、多桩支撑的柱基。以A工程为例，A工程为地上32层+地下2层的框支剪力墙带转换层结构，檐口标高、梁最大跨度分别为95.9m、8.6m，最大柱荷载标准值、总荷载重量分别为18500kN、515000kN，岩面起伏高度差在8.9m以上，灰岩溶洞发现率为58%，粘土夹杂碎石层薄膜不均，在1.5～18m之间。考虑到该高层建筑重量较大，对地基土的附加应力具有较大范围影响，因此，可以选择钻孔灌注桩基础形式，依据桩基础端部在基岩的大直径桩基础设计[3]。 
　　3.2上层滞水地区桩基础
　　对于建筑物周边地形较为平坦，但因地质条件所限无法保证打桩场地密实度的项目，可以选择预制桩施工方案。以C工程为例，C工程为地上28层+地下2层的现浇钢筋混凝土框支剪力墙结构，因建筑高低层间无沉降缝，差异沉降较大，且该工程物理力学性质检测现实打桩场地高度为-13.5m，±0.00为39.6m，自上而下分别为杂填土（已挖除）、粉质粘土（已挖除）、中轻粉质粘土（硬塑饱和）、重粉质粘土、轻重亚砂土、细粉砂层、细中砂土层。同时首层地下水标高为25.5m，上层35.33m位置存在严重的滞水问题，因此，可以选择多角形φ40cm、长度12.5m的的预应力圆管空心桩桩基础，将其下到-13.5m深的坑下作业[4]。以细中砂土层作为桩尖持力层，单桩承载力为1100kN，贯入度为1.0cm/5次击打，利用2.50t柴油锤连续击打两次，高度为150cm，控制群桩上涌量在4.0cm以内。总体积为1685.25m3（含孔径）、钻孔出土量为389.25m3。整个施工过程中，单桩人工费为665元，综合工日为60天，材料费为771.5元，预应力管桩为258.91元，机械费为1230.5元，合计42160.91元。 
　　3.3深厚软土地区桩基础选择。 
　　在覆盖层土层达到100.0m以上时，可以采用不同类型的摩擦桩基础。以B工程为例，B工程为地上63层+地下3层塔楼附楼组合建筑，主体结构及附楼单位荷载重量为832kN/m2，对差异沉降敏感度较高。B工程地质条件为软土地质，人工填土层为褐灰色含石英砂粉质粘土、粉土，层厚4.5～12.3m，部分地段中部存在微风化、强化粗粒花岗岩夹层，呈松散状态，局部相变为中砂，层厚为0.68～3.65m，呈稍密状态。根据该工程对荷载要求，塔楼可以选择冲孔灌注桩基础形式，将微风化粗粒花岗岩作为灌注桩持力层，附楼桩基础为人工挖孔灌注桩，以强化粗粒花岗岩作为桩端持力层，同时开展。其中人工挖孔灌注桩为干作业模式，需控制桩端位置在±0.00以下32m左右，并作大降深人工降水至-32m位置。为避免施工期间因大半径范围内地下岩土体失水而导致地下水降落漏斗增加土体有效应力及附加沉降风险，可以设置地下回灌井[5]。地下回灌井主要位于保护建筑物一侧，根据回灌水按一定间隔布设，弥补地下水损失，保证施工效果。从施工成本视角进行分析，相较于静压预应力混凝土管桩（C80）而言，冲孔灌注桩强度为C30，单根冲孔灌注桩竖向承载力为660.0t（静压预应力混凝土管桩为220.0t），单根冲孔灌注桩工程量为7.85方（静压预应力混凝土管桩为10方），按市场价冲孔灌注桩单方工程量7386.1元（静压预应力混凝土管桩为2100元），每吨造价为7386.1/660.0=11.19元（管桩为9.54元）。相较于静压预应力混凝土管桩而言，冲孔灌注桩施工成本较高，但强度较大，施工技术人员可以根据具体需要，恰当选择，恰当分配工程量。

结语

综上所述，高层建筑具有竖直荷载集中、对倾斜较为敏感、极易产生巨大倾覆力矩等特点，对基础承载力、差异沉降、稳定性均具有较高的要求。因此，施工技术人员可以根据高层建筑地质环境特点，综合考虑竖向承载力、水平向承载力、整体性、刚度等因素，结合实际施工经验，选择恰当的桩基形式，以便所选桩基形式符合既定地质条件下建筑上部结构稳定性要求，为高层建筑施工质量提供保障。 
　　参考文献 
　　[1]郑永伟.浅析房屋建筑钢筋混凝土预制桩施工技术[J].建筑建材装饰，2018（15）：115-124. 
　　[2]高军.高层建筑桩基础施工技术分析[J].建材与装饰，2018（30）：12-13. 
　　[3]蔡小雨.高层建筑桩基础施工技术探析[J].中国新技术新产品，2018（7）：120-121. 
　　[4]赖华平.高层建筑桩基础静压桩施工技术探析[J].低碳世界，2016（6）：151-152. 
　　[5]罗学锋.超高层建筑桩基础选型及承载力控制[J].住宅产业，2019（6）：65-67.