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高层建筑桩基础施工技术分析

来源:首页 | 时间:2019-04-15

  由于高层建筑高度大,从结构设计角度考虑其基础必须有一定的埋深,因此,高层建筑上部结构施工高度大、基础施工的深度大,由此也带来施工难度大的特点。高层建筑的基础通常采用桩基(或桩基加箱基)施工为多,文章从施工前的准备工作、沉桩方法选择等方面对高层建筑桩基础施工进行分析研究。

  在城市建设中,由于人口密集而土地有限,人们便向空中及地下发展,建造了大量高层建筑,以获得更大的活动空间;同时,由于现代科学技术的发展及新村料、新工艺、新设备的涌现,也为高层建筑设计与施工奠定了基础。高层建筑的施工主要包括基础结构施工与主体结构施工两个方面,当然还包括装饰工程施工。由于高层建筑高度大,从结构设计角度考虑其基础必须有一定的埋深,因此,高层建筑的施工具有“高”、“深”的特点,即上部结构施工高度大、基础施工的深度大,由此也带来施工难度大的特点。

  高层建筑的基础常采用筏形基础、箱形基础及桩基等,尤以桩基(或桩基加箱基)为多。同时,高层建筑通常均设有地下室,故在施工前需先进行基坑支护,以保证土方开挖及地下室结构施工的顺利进展。

  按施工方法桩可分为预制桩和灌注桩两大类。预制桩用锤击、静压、振动或水冲沉入等方法打桩入土。灌注桩则在就地成孔,产品展示而后在钻孔中放置钢筋笼、灌注混凝土成桩。根据成孔的方法,又可分为钻孔、挖孔、冲孔及沉管成孔等方法。工程中一般根据土层情况、周边环境状况及上部荷载等确定桩型与施工方法。

  在桩基础施工前,应做好现场踏勘工作,做好技术准备与资源准备工作,以保证打桩施工的顺利进行。桩基础施工前的一般准备工作包括以下几个方面:

  在施工前,应对桩基施工的现场进行全面踏勘,以便为编制施工方案提供必要的资料,也为机械选择、成桩工艺的确定及成桩质量控制提供依据。

  2.查阅地质勘察报告,了解施工现场成桩深度范围内土层的分布情况、形成年代以及各层土的物理力学性能指标。

  4.了解施工现场区域内人为和自然地质现象,地震、溶岩、矿岩、古塘、暗滨以及地下构筑物、障碍物等。

  6.了解沉桩区域附近地下管线(煤气管、上水管、下水管、电缆线等)的分布及距离、埋置深度、使用年限、管径大小、结构情况等。

  1.施工方案的编制。施工前应编制施工方案,明确成桩机械、成桩方法、施工顺序、邻近建筑物或地下管线.施工进度计划。根据工程总进度计划确定桩基施工计划,该计划应包括进度计划,劳动力需求计划及材料、设备需求计划。

  4.进行工艺试桩。为确定合理的施工工艺,在施工前应进行工艺试桩,由此确定工艺参数。

  施工前应根据设计的桩型及土层状况,选择好相应的机械设备,并进行工艺试桩。

  1.清除现场障碍物。成桩前应清除现场妨碍施工的高空和地下障碍物,如施工区域内的电杆、跨越施工区的电线、旧建筑的基础或其他地下构筑物等,这对保证顺利成桩是十分重要的。

  2.场地平整。高层建筑物的桩基通常为密布的群桩,在桩机进场前,必须对整个作业区进行平整,以保证桩机的垂直度,便于其稳定行走。

  对于预制桩,不论是锤击、静压或是振动打桩法,打桩机械自重均较大,在场地平整时还应考虑铺设一定厚度(通常为200mm左右)的碎石,以提高与打桩机械直接接触的地基表面的承载力,防止打桩作业时桩机产生不均匀沉降而影响打桩的垂直度。一般履带式打桩机要术地基承载力为100~130kPa。如铺设碎石仍不能满足要术时,则可采用铺设走道板(亦称路基箱)的方法,以减小对地基土的压力。

  对于灌注桩应根据不同成孔方法做好场地平整工作。如采用人工挖孔方法,则在场地平整时需考虑挖孔后的运土道路;当采用钻孔灌注桩时,则应考虑泥浆槽及排水沟。近年来,在上海等大城市实行了钻孔灌注桩硬地施工法,即在灌注桩施工区先做混凝土硬地,同时布置好泥浆池、槽及排水沟等,然后在桩位处钻孔成桩。该法使泥浆有序排放,做到了文明施工,同时也大大提高了施工效率。在沉管灌注桩施工时,场地平整的要术与预制打入桩类似,由于其沉管时亦需用锤击或振动法,桩机对地基土的承载力也有较高的要术。

  桩基础施工现场轴线应经复核确认,施工现场轴线控制点不应受桩基施工影响,以便桩基施工作业时复核桩位。

  1.定桩位。定桩位时必须按照施工方格网实地定出控制线,再根据设计的桩位图,将桩逐一编号,依桩号所对应的轴线、尺寸施放桩位,并设置样桩,以供桩机就位定位。定出的桩位必须再经一次复核,以防定位差错。

  2.水准点。桩基施工的标高控制,应遵照设计要求进行,每根桩的桩顶、桩端均须做标高记录,为此,施工区附近应设置不受沉桩影响的水准点,基础工程施工技术一般要求不少于2个。该水准点应在整个施工过程中予以保护,不使其受损坏。桩基施工中的水准点,可利用建筑高程控制网的水准基点,也可另行设置。

  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。

  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。

  泥浆护壁成孔常有正(反)循环泥浆护壁成孔与冲击成孔两种。前者适用于淤泥及淤泥质土、一般粘性土、粉土等,在砂性土中也可适用,但应注意泥浆护壁,防止护壁倒塌;后者则适用于粘性土及碎石土,也可用于淤泥质土、粉土及砂土。

  沉管成孔法通常采用锤击法、振动法或振动冲击法等。它们施工时都有振动、噪音、挤土等现象,选择时应注意环境保护。

  干作业成孔法则可用钻孔及人工挖孔两种方法,钻孔法可用于粘性土及粉土,在砂土中也可能采用;人工挖孔法一般只适用于粘性土,在淤泥质土及粉土中应视具体条件而定,而在砂土及碎石土中不可采用,同时,在地下水位以下采用人工挖孔也应有可靠的排水或止水措施。

  灌注桩的几种施工方法中,泥浆护壁成孔及干作业成孔方法一般都无挤土或很少挤土,这两种灌注桩施工中振动与噪音一般均很小,因而在城市的高层建筑桩基中常采用。

  桩基础目前是我国高层建筑的主要基础类型,当建筑物场地上部的土层比较软弱时,采用普通的扩大基础,则地基的强度、稳定性和变形将均不能满足建筑物的要求,这时往往采用桩基础。在地基中沉入多根桩,把上部的荷载传入深层土中或传入岩层,这个方法在我国得到广泛应用。

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