浅淡建筑桩基工程施工技术框架构建

田 龙，韩 超，宋忠佩，吴启立，李 超

（中国建筑科学研究院有限公司，北京 100013）

0 引言

我国各地高层建筑如雨后春笋，屡见不鲜，然而高层建筑质量问题同样甚多，其中不少就是出在了基础问题上。本文就如何规范基础建设中错误的行为工序，正确构建桩基工程施工技术框架展开讨论。

从基础视角来看，提高建筑施工质量，必须着重做好桩基工程施工作业，加强桩基承载能力，维护桩基结构的稳定性，降低桩基沉降量与沉降速度，确保桩位放线的精确性以免桩位出现偏差，完善现场管理工作，积极有效地安排组织施工，详细进行技术交底［1］等。

1 科学设计施工方案

确保建筑桩基结构的稳固性与安全性，优化建筑桩基工程施工方案，为桩基施工作业提供最科学的参考，则必须做好三方面的工作：第一，做好施工前期准备工作，施工企业应做好前期准备工作，设计精确的图纸与施工方案，并认真审核，及时纠正偏差问题［2］，应通过试验活动进行沉桩，准确核算桩长与桩贯入量等重要参数，合理安排施工线路，选用最佳机械设备与施工技术方案；第二，做好桩基混凝土结构基层处理工作，着重优化桩基混凝土施工工艺，依次按照标准工序进行施工；第三，做好桩基保护工作。延长建筑桩基使用寿命，提高桩基的稳定性，必须综合考虑雨水风雪对桩基的侵蚀因素，科学采取护理措施，设置完整的保护结构层。

2 精选混凝土原料

混凝土原料质量不论是对于预制桩还是对于灌注桩混凝土结构灌注质量都有显著影响，其中又以对预制桩影响最为严重［3］。

预制桩对原料要求尤为严格。首先，在选材时，应精选整体质量与综合性能良好的混凝土原料，这样在后期施工中更便于控制，从而能有效保证地基混凝土结构的强度、弹性和荷载能力。其次，从混凝土成分来讲，水泥对混凝土强度的影响不容忽视。从化学角度来看，不少水泥本身的安定性偏低，这是因为水泥内部的游离氧化钙含量超标，其水化速度较慢，在硬化后会持续发挥水化作用，严重影响已经硬化的水泥结构，削弱混凝土的抗压能力。而且，水泥的水化导热与收缩度也都比较高，这样会导致混凝土面层在后期很容易出现裂缝。再次，如果混凝土内部的有机物与含泥量指数超标，就会降低混凝土的密度，致使混凝土在初步施工结束后就出现裂缝。另外，需要注意的是在确保混凝土原料合格的前提下，必须科学控制混凝土的配置比例，如果比例参数缺乏合理性，即使混凝土原料质量达标，也依然无法保证混凝土结构的整体性能与质量。不可忽视的是，混凝土原料与种类不同，配合比例参数也不尽相同，因此，必须根据混凝土原料及其品种科学计算比例参数，做好混凝土配置工作，在配置与施工过程中，应格外注意避免混凝土集料变质。

3 量化建筑桩基施工流程

3.1 预制桩制备注意要点

维护建筑桩基工程的稳定性，必须正视外在环境温度与湿度对桩基混凝土结构的影响［4，5］。一般情况下，所灌入的桩基混凝土集料进入固化阶段后，会产生水化反应，此时外在温度的影响最大。如果温度在不断升高，混凝土结构内部水化反应的速率也会加快。据调查了解，平均温度每升高 10 ℃，混凝土结构内部水化反应的速率大约会增加 70 %；与之相反，如果是秋冬季节，外在环境温度处于持续下降状态，混凝土结构内部水化反应的速率也会不断下降。从物理角度来讲，如果外在环境温度持续升高，桩基混凝土结构耗水量会持续减少。目前，实验表明如果外在环境温度升高了 10 ℃，混凝土的配合比在控制条件下没有发生变化，此时，混凝土结构耗水量大概会减少 7 kg。此外，如果混凝土和外在环境均比较干燥，周边环境中的水分不会深入混凝土结构内部，这样会增加桩基混凝土的养护与凝固时间。而且，如果周边环境比较干燥，混凝土也会出现反水问题，干燥的空气会不断吸收混凝土结构内部的水分，致使混凝土最终出现失水与干裂问题。反之，如果空气中的湿度较大，混凝土结构内部的湿度与水分含量就相对较高，其凝固时间在一定程度上会增加，通常不会出现因水分不足造成的张裂问题。对于外在温度和湿度对建筑桩基工程的负面影响问题，必须做好多方面的应对工作，根据当地地质环境、温度与湿度制定最佳施工方案，量化施工流程。

3.2 灌注桩施工注意要点

第一，泥浆池要良好控制，制作完善的孔桩护壁。如果施工现场地质结构较为松软（或者打孔时扰动了钻孔周围的土体，又或者土体的自稳能力比较弱），就要选用优质黏土、膨润土、火碱和聚丙烯酰胺来配置粘度良好的泥浆，然后采取泵送方式来制备泥浆孔桩护壁［6］。需要注意的是，泥浆比例应保持在 1.06～1.15 g/cm3的范围内，其含砂率不得超过 4 %，粘度必须能达到 18～28 s。在泥浆补充作业中，应确保其液面处于护筒底面 2 m 以上的位置。泥浆池布置如图 1 所示。

图1 泥浆池布置

依据勘察单位所提供的勘察报告，详细配置相应种类泥浆，保证配比准确，并做到开孔前、钻孔过程中及冲孔时分次检查泥浆三大指标（粘度、比重和含砂率），保证钻进过程中泥浆各项指标相对稳定，无较大变化。

泥浆池应保证至少 3 个水池同时存在，包括制浆池、循环池、沉淀池。如果条件允许应单独制定加浆池。各池之间应加放隔离篦子，以防止有未溶解的膨润土等块状物流入其他浆池。开钻及钻进过程中泥浆均在循环池内采样，冲孔结束后泥浆与钻孔孔底采样。

第二，做好护筒埋设工作。在埋设护筒之前，应严格做好钢护筒质检工作，准确核对桩位。护筒的内径应大于桩径 20 cm，要将护筒埋于地下至少 2 m 的位置，将其倾斜率控制在 1 % 以内。最后，要为护筒的四周回填黏土并予以夯实。

钢护筒放设一般采用四角桩法进行定位和复测。在钻孔施工前先平整施工场地，每个桩位由测量人员采用全站仪，定出桩位中心，经复核无误后，由现场技术人员配合施工班组放出每个桩基的十字线方向的 4 根护桩，然后可以埋设护筒。护筒埋设完成后进行点位复测，重新将 4 根护桩连接拉出十字线，交点位置即为放样位置，由此点到护筒边距离应为护筒半径，误差应小于规范要求。同时护筒在布设时应高于地表 20 cm 左右，以防在加浆过程中浆液将护筒周围土体冲散，引起护筒下沉掉落。四角桩定位护筒如图 2 所示。

图2 四角桩定位护筒

第三，一次做好钻孔作业。在钻孔过程中，不得突然停止，要确保钻孔深度与桩长相符，同时，孔径应该和桩径相符。钻孔完成后钢筋笼下放之前，应用笼形梭孔器进行孔径检测，以防孔径坍缩引起的钢筋笼卡在孔中下不去上不来的情况出现。应保证初步完成钻孔作业后，根据所属地区地质情况正确采取换浆法、空气吸泥法、掏渣法等做好清孔作业。通常采用正循环冲孔法及反循环冲孔法以清除孔内沉渣。

清孔完成检验合格后，应立即浇筑混凝土，不得使空孔停留时间过长，以防引起塌孔现象出现。如果因客观原因不得不停留，且停留时间较长的，应提出钢筋笼以免被埋，待到可以浇筑时再重新下放钢筋笼及导管，进行再次冲孔，冲孔结束后方可浇筑。

第四，连贯有序混凝土灌注作业。灌注桩施工工序中，此项工作流程为最重要流程，一旦出现问题，很可能造成的后果就是废弃该桩位，重新在两侧进行补桩。之前所有工作将付诸东流。

在正式灌注前，应注意保持混凝土良好的流动性，将混凝土的坍落度控制在 180～220 之间。在灌注第一车混凝土时为保证连续灌注应在多辆混凝土罐车到达现场后开始，以免第一车灌注完毕后无料可用的情况出现。

然后，为导管口安置皮球，使混凝土料压着皮球沿导管下落，以避免混凝土料与导管中的泥浆过多接触造成离析甚至堵管。要保证初灌量，保证初灌完成后导管埋深 2 m 以上。在灌注过程中技术人员应旁站估算混凝土灌注量，及时测量孔内混凝土面高度，保证导管埋深 2～6 m，做好导管拆卸准备。

4 全面优化桩基加固方法

目前，针对建筑桩基工程的加固方法主要包括强夯法、垫层法、挤密法和预浸水法。这 4 种方法各有优劣［7］。其中，强夯法兼备机械化水平高、无需置换处理位置、施工效率高、速度快以及节省劳动成本等优势，该方法能够有效改善土壤结构，增加桩基的压实度，降低压缩性。然而，在建筑桩基施工中，适宜选用低能级强夯法，如果使用高能级强夯法难免会影响施工效率与速度。垫层法又分为灰土垫层和素土垫层，在使用该方法的过程中，需要先全部挖出基地之下的湿陷性土层，然后，再用灰土集料或者素土集料做垫层，从而起到加固桩基，避免压缩变形和加强桩基承载能力的作用。挤密法大多应用于含水量在 14 % ～ 22 % 的黄土层中，而且，土层深度达到 5～15 m，在具体施工中，必须做好桩体材料灌注工作。预浸水法主要用于地下 6 m 范围内的桩基处理作业，该方法能够节约施工成本，消除湿陷性的危害，却存在耗水量多和工期长的缺陷，因此，在具体施工中，应根据实际需要和地理环境特征选用最佳处理方法。另外，维护建筑桩基工程质量，必须着重提高压浆技术，科学设计压浆管。目前，施工技术人员均会选用直径在 2.5 cm 左右的铁管来制作压浆管，为接头连接处设置丝扣以提高连接效果，确保压浆管的封闭性与密实度。在压浆施工过程中，须采取整体承载桩体群压模式实施一次性压浆作业，所注入的浆液不得少于 70 %。

5 结语

综上所述，为保证桩基基础工程搭建稳定技术框架，保证建筑桩基的安全性和稳固性，延长桩基使用寿命，应科学设计施工方案，精选混凝土原料，量化施工流程，优化加固方案。用良好的设计方案以统筹全局，采用优质的原材料以提供坚实的施工基础，用精准量化的施工工序保障工程质量，施工完成后的优化加固更能进一步完善桩基的承载能力。只有各个方面的密切配合以构建完整的施工技术框架，才能完美地保障桩基基础的安全稳定，保证桩基工程质量。Q