浅议城市高层建筑桩基础施工技术
关键词:高层建筑;桩基础;施工技术
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。高层建筑的基础常采用筏形基础、箱形基础及桩基等,尤以桩基为多。
一、施工前的准备工作
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,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:
(一)施工现场及周边环境的踏勘
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。
现场踏勘调查的主要内容如下:①查明施工现场的地形、地貌、气候及其它自然条件。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。③了解施工现场地下水的水位、水质及其变化情况。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。⑤了解邻近建筑物的位置、距离、结构性质、现状以及目前使用情况。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。
(二)技术准备
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的保护措施等。②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。③制定质量保证、安全技术及文明施工等措施。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。
(三)机械设备准备
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。
(四)现场准备
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。
(五)现场放线定位
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,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。
二、沉桩方法选择
(一)预制混凝土桩与钢桩的沉桩
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。几种方法中锤击打入法、静力压桩和振动沉桩法在沉桩过程中均有挤土现象,应采取措施减少挤土或减少挤土对周围环境的影响。水冲法可采用内射水(如敞口混凝土管桩、敞口钢管桩等)或外射水法(如混凝土方桩、H型钢桩等),要术在离设计标高1～2m时停止射水,并用锤击至设计标高。
(二)灌注桩成桩
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。
三、桩基问题处理的一般原则
当桩基发生质量问题后，若处理不及时，结果给工程留下隐患。为了防止类似问题的发生，处理方法如下：
（一）处理前应具备的条件
事故性质和范围清楚；目的要明确，应有预定处理方案。
（二）事故处理应满足的基本条件
对事故处理方案要求安全可靠、经济合理。对未施工部分应提出预防和改进措施，防止事故的再次发生。
（三）事故应及时处理，防止留下隐患
桩成孔后，应检查桩孔嵌入持力层深度、岩石强度、沉渣厚度、桩孔垂直度等数据必须符合设计要求，只要有一项不符合设计要求，就应及时分析解决，方能灌注砼、移动钻机，防止类似问题产生造成不必要的浪费。
基桩开挖前必须全面检查成桩记录和桩的测试资料，发现质量上问题，必须经研究后方能挖土，防止基桩开挖后再来处理造成不必要的麻烦。
（四）应考虑事故处理对已完成工程质量和后续工程的质量和后续工程的影响
如在事故处理中采取补桩时，应考虑会不会损坏混凝土强度和较低的邻近桩。
三、结语
桩基工程是隐蔽工程,影响因素很多,稍有不慎就有可能给工程留下隐患。大量工程实践表明,整个建筑物工程的成败,在很大程度上取决于桩基工程的质量和水平,建筑物事故的发生,很多与桩基工程问题有关,由此可见,桩基工程设计与施工质量的优劣直接关系到建筑物的安危。此外,桩基工程的造价通常在整个工程造价中占有相当大的比例,尤其是在地质条件复杂的地区更是如此,其节省建设资金的潜力很大,因此,桩基工程在整个建筑工程的重要性是显而易见的。
参考文献
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