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高層建筑樁基礎(chǔ)施工技術(shù)分析

2010-04-23 11:34  付劍  【  【打印】【我要糾錯(cuò)】

  摘要:由于高層建筑高度大,從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度考慮其基礎(chǔ)必須有一定的埋深,因此,高層建筑上部結(jié)構(gòu)施工高度大、基礎(chǔ)施工的深度大,由此也帶來施工難度大的特點(diǎn)。高層建筑的基礎(chǔ)通常采用樁基(或樁基加箱基)施工為多,文章從施工前的準(zhǔn)備工作、沉樁方法選擇等方面對(duì)高層建筑樁基礎(chǔ)施工進(jìn)行分析研究。

  關(guān)鍵詞:高層建筑;樁基礎(chǔ);沉樁方法;施工技術(shù);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

  在城市建設(shè)中,由于人口密集而土地有限,人們便向空中及地下發(fā)展,建造了大量高層建筑,以獲得更大的活動(dòng)空間;同時(shí),由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及新村料、新工藝、新設(shè)備的涌現(xiàn),也為高層建筑設(shè)計(jì)與施工奠定了基礎(chǔ)。高層建筑的施工主要包括基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工與主體結(jié)構(gòu)施工兩個(gè)方面,當(dāng)然還包括裝飾工程施工。由于高層建筑高度大,從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度考慮其基礎(chǔ)必須有一定的埋深,因此,高層建筑的施工具有“高”、“深”的特點(diǎn),即上部結(jié)構(gòu)施工高度大、基礎(chǔ)施工的深度大,由此也帶來施工難度大的特點(diǎn)。

  高層建筑的基礎(chǔ)常采用筏形基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)及樁基等,尤以樁基(或樁基加箱基)為多。同時(shí),高層建筑通常均設(shè)有地下室,故在施工前需先進(jìn)行基坑支護(hù),以保證土方開挖及地下室結(jié)構(gòu)施工的順利進(jìn)展。

  一、施工前的準(zhǔn)備工作

  按施工方法樁可分為預(yù)制樁和灌注樁兩大類。預(yù)制樁用錘擊、靜壓、振動(dòng)或水沖沉入等方法打樁入土。灌注樁則在就地成孔,而后在鉆孔中放置鋼筋籠、灌注混凝土成樁。根據(jù)成孔的方法,又可分為鉆孔、挖孔、沖孔及沉管成孔等方法。工程中一般根據(jù)土層情況、周邊環(huán)境狀況及上部荷載等確定樁型與施工方法。

  在樁基礎(chǔ)施工前,應(yīng)做好現(xiàn)場(chǎng)踏勘工作,做好技術(shù)準(zhǔn)備與資源準(zhǔn)備工作,以保證打樁施工的順利進(jìn)行。樁基礎(chǔ)施工前的一般準(zhǔn)備工作包括以下幾個(gè)方面:

  (一)施工現(xiàn)場(chǎng)及周邊環(huán)境的踏勘

  在施工前,應(yīng)對(duì)樁基施工的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面踏勘,以便為編制施工方案提供必要的資料,也為機(jī)械選擇、成樁工藝的確定及成樁質(zhì)量控制提供依據(jù)。

  現(xiàn)場(chǎng)踏勘調(diào)查的主要內(nèi)容如下:

  1.查明施工現(xiàn)場(chǎng)的地形、地貌、氣候及其它自然條件。

  2.查閱地質(zhì)勘察報(bào)告,了解施工現(xiàn)場(chǎng)成樁深度范圍內(nèi)土層的分布情況、形成年代以及各層土的物理力學(xué)性能指標(biāo)。

  3.了解施工現(xiàn)場(chǎng)地下水的水位、水質(zhì)及其變化情況。

  4.了解施工現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域內(nèi)人為和自然地質(zhì)現(xiàn)象,地震、溶巖、礦巖、古塘、暗濱以及地下構(gòu)筑物、障礙物等。

  5.了解鄰近建筑物的位置、距離、結(jié)構(gòu)性質(zhì)、現(xiàn)狀以及目前使用情況。

  6.了解沉樁區(qū)域附近地下管線(煤氣管、上水管、下水管、電纜線等)的分布及距離、埋置深度、使用年限、管徑大小、結(jié)構(gòu)情況等。

  (二)技術(shù)準(zhǔn)備

  1.施工方案的編制。施工前應(yīng)編制施工方案,明確成樁機(jī)械、成樁方法、施工順序、鄰近建筑物或地下管線的保護(hù)措施等。

  2.施工進(jìn)度計(jì)劃。根據(jù)工程總進(jìn)度計(jì)劃確定樁基施工計(jì)劃,該計(jì)劃應(yīng)包括進(jìn)度計(jì)劃,勞動(dòng)力需求計(jì)劃及材料、設(shè)備需求計(jì)劃。

  3.制定質(zhì)量保證、安全技術(shù)及文明施工等措施。

  4.進(jìn)行工藝試樁。為確定合理的施工工藝,在施工前應(yīng)進(jìn)行工藝試樁,由此確定工藝參數(shù)。

  (三)機(jī)械設(shè)備準(zhǔn)備

  施工前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)的樁型及土層狀況,選擇好相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備,并進(jìn)行工藝試樁。

  (四)現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備

  1.清除現(xiàn)場(chǎng)障礙物。成樁前應(yīng)清除現(xiàn)場(chǎng)妨礙施工的高空和地下障礙物,如施工區(qū)域內(nèi)的電桿、跨越施工區(qū)的電線、舊建筑的基礎(chǔ)或其他地下構(gòu)筑物等,這對(duì)保證順利成樁是十分重要的。

  2.場(chǎng)地平整。高層建筑物的樁基通常為密布的群樁,在樁機(jī)進(jìn)場(chǎng)前,必須對(duì)整個(gè)作業(yè)區(qū)進(jìn)行平整,以保證樁機(jī)的垂直度,便于其穩(wěn)定行走。

  對(duì)于預(yù)制樁,不論是錘擊、靜壓或是振動(dòng)打樁法,打樁機(jī)械自重均較大,在場(chǎng)地平整時(shí)還應(yīng)考慮鋪設(shè)一定厚度(通常為200mm左右)的碎石,以提高與打樁機(jī)械直接接觸的地基表面的承載力,防止打樁作業(yè)時(shí)樁機(jī)產(chǎn)生不均勻沉降而影響打樁的垂直度。一般履帶式打樁機(jī)要術(shù)地基承載力為100~130kPa。如鋪設(shè)碎石仍不能滿足要術(shù)時(shí),則可采用鋪設(shè)走道板(亦稱路基箱)的方法,以減小對(duì)地基土的壓力。

  對(duì)于灌注樁應(yīng)根據(jù)不同成孔方法做好場(chǎng)地平整工作。如采用人工挖孔方法,則在場(chǎng)地平整時(shí)需考慮挖孔后的運(yùn)土道路;當(dāng)采用鉆孔灌注樁時(shí),則應(yīng)考慮泥漿槽及排水溝。近年來,在上海等大城市實(shí)行了鉆孔灌注樁硬地施工法,即在灌注樁施工區(qū)先做混凝土硬地,同時(shí)布置好泥漿池、槽及排水溝等,然后在樁位處鉆孔成樁。該法使泥漿有序排放,做到了文明施工,同時(shí)也大大提高了施工效率。在沉管灌注樁施工時(shí),場(chǎng)地平整的要術(shù)與預(yù)制打入樁類似,由于其沉管時(shí)亦需用錘擊或振動(dòng)法,樁機(jī)對(duì)地基土的承載力也有較高的要術(shù)。

  (五)現(xiàn)場(chǎng)放線定位

  樁基礎(chǔ)施工現(xiàn)場(chǎng)軸線應(yīng)經(jīng)復(fù)核確認(rèn),施工現(xiàn)場(chǎng)軸線控制點(diǎn)不應(yīng)受樁基施工影響,以便樁基施工作業(yè)時(shí)復(fù)核樁位。

  1.定樁位。定樁位時(shí)必須按照施工方格網(wǎng)實(shí)地定出控制線,再根據(jù)設(shè)計(jì)的樁位圖,將樁逐一編號(hào),依樁號(hào)所對(duì)應(yīng)的軸線、尺寸施放樁位,并設(shè)置樣樁,以供樁機(jī)就位定位。定出的樁位必須再經(jīng)一次復(fù)核,以防定位差錯(cuò)。

  2.水準(zhǔn)點(diǎn)。樁基施工的標(biāo)高控制,應(yīng)遵照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行,每根樁的樁頂、樁端均須做標(biāo)高記錄,為此,施工區(qū)附近應(yīng)設(shè)置不受沉樁影響的水準(zhǔn)點(diǎn),一般要求不少于2個(gè)。該水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)在整個(gè)施工過程中予以保護(hù),不使其受損壞。樁基施工中的水準(zhǔn)點(diǎn),可利用建筑高程控制網(wǎng)的水準(zhǔn)基點(diǎn),也可另行設(shè)置。

  二、沉樁方法選擇

  (一)預(yù)制混凝土樁與鋼樁的沉樁

  預(yù)制混凝土樁的形式有方樁及管樁兩類,鋼樁則有H型鋼樁及鋼管樁兩類,它們的沉樁方法主要有錘擊打入法、靜力壓樁法及水沖沉樁法,有時(shí),也采用振動(dòng)沉樁方法。

  (二)灌注樁成樁

  灌注樁成孔方法主要有泥漿護(hù)壁成孔、沉管成孔及干作業(yè)成孔等幾種。在成孔后放置鋼筋籠、澆筑混凝土,形成灌注樁。

  泥漿護(hù)壁成孔常有正(反)循環(huán)泥漿護(hù)壁成孔與沖擊成孔兩種。前者適用于淤泥及淤泥質(zhì)土、一般粘性土、粉土等,在砂性土中也可適用,但應(yīng)注意泥漿護(hù)壁,防止護(hù)壁倒塌;后者則適用于粘性土及碎石土,也可用于淤泥質(zhì)土、粉土及砂土。

  沉管成孔法通常采用錘擊法、振動(dòng)法或振動(dòng)沖擊法等。它們施工時(shí)都有振動(dòng)、噪音、擠土等現(xiàn)象,選擇時(shí)應(yīng)注意環(huán)境保護(hù)。

  干作業(yè)成孔法則可用鉆孔及人工挖孔兩種方法,鉆孔法可用于粘性土及粉土,在砂土中也可能采用;人工挖孔法一般只適用于粘性土,在淤泥質(zhì)土及粉土中應(yīng)視具體條件而定,而在砂土及碎石土中不可采用,同時(shí),在地下水位以下采用人工挖孔也應(yīng)有可靠的排水或止水措施。

  灌注樁的幾種施工方法中,泥漿護(hù)壁成孔及干作業(yè)成孔方法一般都無擠土或很少擠土,這兩種灌注樁施工中振動(dòng)與噪音一般均很小,因而在城市的高層建筑樁基中常采用。

  三、結(jié)語

  樁基礎(chǔ)目前是我國(guó)高層建筑的主要基礎(chǔ)類型,當(dāng)建筑物場(chǎng)地上部的土層比較軟弱時(shí),采用普通的擴(kuò)大基礎(chǔ),則地基的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和變形將均不能滿足建筑物的要求,這時(shí)往往采用樁基礎(chǔ)。在地基中沉入多根樁,把上部的荷載傳入深層土中或傳入巖層,這個(gè)方法在我國(guó)得到廣泛應(yīng)用。

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