江苏城市高层建筑桩基础施工技术研究

江苏城市高层建筑桩基础施工技术研究

王娜迪

江苏223800

摘要：江苏城市现代高层建筑在近十年间得到了突飞猛进的发展，桩基础已成为江苏城市高层或超高层建筑等建筑结构物最常用的基础形式。桩基础是指通过桩支撑着承台的基础，也就是由承台和支撑着这个承台的桩组成的基础。考察桩基技术的发展有着悠久的历史，其发展过程，大致可分为三个阶段：木桩，钢桩，钢筋混凝土桩。目前，桩基工程的绝大部分都是钢筋混凝土桩，按成桩方法来说，主要分为预制桩和灌注桩。本文主要研究的就是以成桩方法来分类的各种预制桩和灌注桩的特点和应用、以及分析这几种桩基础的施工技术，并针对施工过程中容易出现的难点问题进行具体探讨。

关键词：江苏城市；高层建筑桩基础；施工技术

1.研究背景与立题意义

江苏城市高层建筑以省会城市南京发展规模最为庞大，南京200米以上的高楼有20座，数量位居全国第六名，其中200—300米之间的有17座，300以上的有3座。主要分布在新街口、鼓楼、河西一带，排名前三的分别是紫峰大厦、德基广场二期以及青奥中心2号楼.其中紫峰大厦高度450米，位于南京鼓楼区，2010年竣工。截至2014年10月，紫峰大厦仍以450米的高度，位居世界第七、中国第四高楼的地位，也是江苏的第一高楼。常州市区高层建筑超过1700幢，其中100米以上的超高层建筑超过60幢，在建的更多，约100幢。已建超高层建筑中，能够代表常州“高度”的第一高楼是常州现代传媒中心，高度333米。2011年底时，宿迁市区高层建筑（12层及以上）方案审批共958栋，已建152栋、在建362栋、待建444栋。第一高楼是雨润国际大厦，高度160米。随着江苏城市高层建筑的大力发展，在荷载大、地基弱、变形控制严和使用要求高等条件下，深基础越来越多地被采用。其中桩基础由于承载力大，沉降量小，能适应不同结构形式、地基条件和荷载性质，有利于结构的防震减灾，因而应用更为广泛。

2．桩基础的概念与采用条件分析

什么是桩基础呢？我认为，桩基础是指通过桩支撑着承台的基础，也就是由承台和支撑着这个承台的桩组成的基础。承台承受上部建（构）筑物的荷载，并把荷载传递给下面的桩，使各桩受力均匀。而桩是竖直或微倾斜的基础构件，其作用是把上部的荷载传下部的地基。地基是承受建筑物全部荷载（包括基础自重）的那部分土层。与其他类型的深积储相比，桩基础具有施工快，投资少，效果好等优越性，是一种应用最广泛，大有发展前途的深基础。

在江苏城市现代建筑特别是高层或超高层建筑施工施工工程实践中，在什么样的情况下可考虑采用桩基础呢？我认为，在下述情况下可考虑采用桩基础：（1）建筑物荷载较大，地基软弱，采用天然地基不能满足承载力的要求或地基沉降过大对建筑物造成危害时；（2）经技术经济指标、工程质量、施工条件等方面综合比较，采用桩基础比天然地基或地基加固处理优越时；（3）高耸建筑物对整体倾斜有严格限制时。

3江苏城市各种桩基础的施工技术分析

江苏城市高层建筑在选择桩型与工艺时，应对建筑物的特征（建筑结构类型、荷载性质、桩的使用功能、建筑物的安全等级等）、地形、工程地质条件（穿越土层、桩端持力层岩土特性）、水文地质条件（地下水类别、地下水位）、施工机械设备、施工环境、施工经验、各种桩施工法的特征、制桩材料供应条件、造价以及工期等进行综合性研究分析后，并进行技术经济分析比较，最后选择经济合理、安全适用的桩型和成桩工艺。在这里，本文主要是对江苏城市地区采用的振动法沉桩、夯扩桩、钻斗钻成孔灌注桩等一些常用的桩基础施工技术进行分析。

3.1偏心块式振动法沉桩施工技术分析

偏心块式振动法沉桩是采用偏心块式电动或液压振动锤进行沉桩的施工方法，该类型桩锤通过电力或液压驱动，使2组偏心块作同速相向旋转，其横向偏心力相互抵消，而竖向离心力则叠加，使桩产生竖向的上下振动，造成桩及桩周土体处于强迫振动状态，从而使桩周土体强度显著降低和桩端处土体挤开，桩侧摩阻力和桩端阻力大大减小，于是桩在桩锤与桩体自重以及桩锤激振力作用下，克服惯性阻力而逐渐沉入土中。

偏心块式振动法沉桩施工要点：振动法沉桩与锤击法沉桩基本相同，不同的是采用振动沉拔桩锤进行施工。操作时，桩机就位后吊起桩插入桩位土中，使桩顶套入振动箱连接固定桩帽或用液压夹桩器夹紧，启动振动箱进行沉桩到设计深度。沉桩宜连续进行，以免停歇时间过久而难于沉入。一般控制最后3次振动（加压），每次5min或10min，测出每min的平均贯入度，当不大于设计规定的数值时，即符合要求。摩擦桩则以沉桩深度符合设计要求深度为止。

3.2夯扩桩施工技术分析

夯扩桩是在锤击沉管灌注桩机械设备与施工方法的基础上加以改进，增加1根内夯管，按照一定的施工工艺（无桩尖或钢筋混凝土预制桩尖沉管），采用夯扩的方式（一次夯扩、二次夯扩、多次夯扩与全复打夯扩等）将桩端现浇混凝土扩成大头形，桩身混凝土在桩锤和内夯管的自重作用下压密成型的一种桩型。

夯扩桩施工要点是要注意三个部分：

首先是混凝土制作与灌注部分，要注意：①混凝土的坍落度扩大头部分以40~60mm为宜，桩身部分以100~140mm（d≤426mm）及80~100mm（d≥450mm）为宜；②扩大头部分的灌注应严格按夯扩次数和夯扩参数进行。③当桩较长或需配置钢筋笼时，桩身混凝土宜分段灌注，混凝土顶面应高出桩顶0.3~0.5m。

其次是拔管部分，要注意：①在灌注混凝土之前不得将桩管上拔，以防管内渗水；②以含有承压水的砂层作为桩端持力层时，第1次拔管高度不宜过大；③拔外管时应将内夯管和桩锤压在超灌的混凝土面上，将外管缓慢均匀地上拔，同时将内夯管徐徐下压，直至同步终止于施工要求的桩顶标高处，然后将内外管提出地面；④拔管速度要均匀，对一般土层以1~2m/min为宜，在软弱土层中和软硬土层交界处以及扩大头与桩身连接处宜适当放慢。

最后是打桩顺序，要注意打桩顺序的安排应有利于保护已打入的桩不被压坏或不产生较大的桩位偏差。夯扩桩的打桩顺序可参考钢筋混凝土预制桩的打桩顺序。除此之外，还不能忽视对桩管入土深度的控制和挤土效应的重视。

3.3钻斗钻成孔灌注桩施工技术分析

钻斗钻成孔法是20世纪20年代在美国利用改造钻探机械而用于灌注桩施工的方法，钻斗钻成孔施工法是利用钻杆和钻斗的旋转及重力使土屑进入钻斗，土屑装满钻斗后，提升钻斗出土，这样通过钻斗的旋转，削土，提升和出土，多次反复而成孔。

钻斗钻成孔法施工要点为：①确保稳定液的质量；②设置表层护筒至少需高出地面300mm；③为防止钻斗内的土砂掉落到孔内而使稳定液性质变坏或沉淀到孔底，斗底活门在钻进过程中应保持关闭状态；④必须控制钻斗在孔内的升降速度，因为如果升降速度过快，水流将会以较快速度由钻斗外侧与孔壁之间的空隙中流过，导致冲刷孔壁；有时还会在上提钻斗时在其下方产生负压而导致孔壁坍塌，所以应按孔径的大小及土质情况来调整钻斗的升降速度。在桩端持力层中钻进时，上提钻斗时应缓慢；⑤为防止孔壁坍塌，用稳定液并确保孔内高水位高出地下水位2m以上；⑥根据钻孔阻力大小考虑必要的扭矩，来决定钻头的合适转数；⑦第一次孔底沉渣处理，在钢筋笼插入孔内前进行，一般采用清底钻头，如果沉淀时间较长，则应采用水泵进行浊水循环；⑧第二次孔底沉渣处理在混凝土灌注前进行，通常采用泵升法，此法较简单，即利用灌注导管，在其顶部接上专用接头，然后用抽水泵进行反循环排渣。

结束语

江苏城市高层建筑目前应用的桩型具有以下特点：大中小直径并存，就地灌筑与预制并存，机械成孔与人工开挖并存，锤击、振动与静压并存，以及接近90年代国际水平的工艺与传统工艺并存，等等。这既是由于地域大、地质条件复杂、工程性质不同等客观实际需要，也是由于我们特别重视桩型经济性所致，它们符合当代情况。经验证明，对于各种打入桩，尤其是沉管桩，施工须慎之又慎，才能杜绝隐患。

参考文献

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[2]王国生，郭廷俊.夯扩桩基础施工常见的质量问题[J].辽宁师专学报，2016.

[3]欧阳立清.桩基础施工影响质量的因素及对策[J].中华建设，2015.