高層建筑樁基礎(chǔ)施工技術(shù)分析

付 劍

摘要:由于高層建筑高度大,從結(jié)構(gòu)設(shè)計角度考慮其基礎(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

中圖分類號:TU753文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-2374(2009)22-0139-02

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,以獲得更大的活動空間;同時,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,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方面:

(一)施工現(xiàn)場及周邊環(huán)境的踏勘

在施工前,應(yīng)對樁基施工的現(xiàn)場進(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)場踏勘調(diào)查的主要內(nèi)容如下:

1.查明施工現(xiàn)場的地形、地貌、氣候及其它自然條件。

2.查閱地質(zhì)勘察報告,了解施工現(xiàn)場成樁深度范圍內(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)場地下水的水位、水質(zhì)及其變化情況。

4.了解施工現(xiàn)場區(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)度計劃。根據(jù)工程總進(jìn)度計劃確定樁基施工計劃,該計劃應(yīng)包括進(jìn)度計劃,勞動力需求計劃及材料、設(shè)備需求計劃。

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)場準(zhǔn)備

1.清除現(xiàn)場障礙物。成樁前應(yīng)清除現(xiàn)場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,這對保證順利成樁是十分重要的。

2.場地平整。高層建筑物的樁基通常為密布的群樁,在樁機(jī)進(jìn)場前,必須對整個作業(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。

對于預(yù)制樁,不論是錘擊、靜壓或是振動打樁法,打樁機(jī)械自重均較大,在場地平整時還應(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,則可采用鋪設(shè)走道板(亦稱路基箱)的方法,以減小對地基土的壓力。

對于灌注樁應(yīng)根據(jù)不同成孔方法做好場地平整工作。如采用人工挖孔方法,則在場地平整時需考慮挖孔后的運(yùn)土道路;當(dāng)采用鉆孔灌注樁時,則應(yīng)考慮泥漿槽及排水溝。近年來,在上海等大城市實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,同時也大大提高了施工效率。在沉管灌注樁施工時,場地平整的要術(shù)與預(yù)制打入樁類似,由于其沉管時亦需用錘擊或振動法,樁機(jī)對地基土的承載力也有較高的要術(shù)。

(五)現(xiàn)場放線定位

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

1.定樁位。定樁位時必須按照施工方格網(wǎng)實地定出控制線,再根據(jù)設(shè)計的樁位圖,將樁逐一編號,依樁號所對應(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。

2.水準(zhǔn)點(diǎn)。樁基施工的標(biāo)高控制,應(yīng)遵照設(shè)計要求進(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。該水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)在整個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,也采用振動沉樁方法。這些沉樁方法優(yōu)缺點(diǎn)見表1:

幾種方法中錘擊打入法、靜力壓樁和振動沉樁法在沉樁過程中均有擠土現(xiàn)象,應(yīng)采取措施減少擠土或減少擠土對周圍環(huán)境的影響。水沖法可采用內(nèi)射水(如敞口混凝土管樁、敞口鋼管樁等)或外射水法(如混凝土方樁、H型鋼樁等),要術(shù)在離設(shè)計標(biāo)高1～2m時停止射水,并用錘擊至設(shè)計標(biāo)高。

(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、振動法或振動沖擊法等。它們施工時都有振動、噪音、擠土等現(xiàn)象,選擇時應(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,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)目前是我國高層建筑的主要基礎(chǔ)類型,當(dāng)建筑物場地上部的土層比較軟弱時,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,這個方法在我國得到廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]王國生,郭廷俊.夯擴(kuò)樁基礎(chǔ)施工常見的質(zhì)量問題[J].遼寧師專學(xué)報(自然科學(xué)版),2009,(1).

[2]賈清霞,李竟飛.樁基礎(chǔ)設(shè)計施工中應(yīng)注意的問題[J].黑龍江科技信息,2009,(11).

[3]施偉達(dá).關(guān)于樁基礎(chǔ)施工測量質(zhì)量控制的初步探討[J].中小企業(yè)管理與科技(上旬刊),2009,(6).

[4]楊航.樁基礎(chǔ)施工中鋼筋籠上浮問題分析與預(yù)防措施[J].中州大學(xué)學(xué)報,2009,(2).

[5]郭巖,吳金成.靜壓樁基礎(chǔ)施工中常見的質(zhì)量問題及處理方法[J].吉林勘察設(shè)計,2007,(2).

[6]歐陽立清.樁基礎(chǔ)施工影響質(zhì)量的因素及對策[J].中華建設(shè),2008,(2).

[7]張健.試論:振動沉管灌注樁的施工技術(shù)[J].黑龍江科技信息,2004,(3).

[8]梅玲,孫家洪,楊薇.人工挖孔樁的冬季施工[J].遼寧建材,2005,(5).

[9]李作山.鉆孔灌注樁的施工及監(jiān)理淺析[J].北方交通,2006,(5).

作者簡介:付劍(1979-),男,江西人,江西有色工程有限公司土建工程師,研究方向:工程技術(shù)與管理。