在城市建設中,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),由于現代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及新村料、新工藝、新設備的涌現,也為高層建筑設計與施工奠定了基礎。高層建筑的施工主要包括基礎結構施工與主體結構施工兩個(gè)方面,當然還包括裝飾工程施工。由于高層建筑高度大,從結構設計角度考慮其基礎必須有一定的埋深,因此,高層建筑的施工具有“高”、“深”的特點(diǎn),即上部結構施工高度大、基礎施工的深度大,由此也帶來(lái)施工難度大的特點(diǎn)。
高層建筑的基礎常采用筏形基礎、箱形基礎及樁基等,尤以樁基(或樁基加箱基)為多。同時(shí),高層建筑通常均設有地下室,故在施工前需先進(jìn)行基坑支護,以保證土方開(kāi)挖及地下室結構施工的順利進(jìn)展。
一、施工前的準備工作
按施工方法樁可分為預制樁和灌注樁兩大類(lèi)。預制樁用錘擊、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。
在樁基礎施工前,應做好現場(chǎng)踏勘工作,做好技術(shù)準備與資源準備工作,以保證打樁施工的順利進(jìn)行。樁基礎施工前的一般準備工作包括以下幾個(gè)方面:
(一)施工現場(chǎng)及周邊環(huán)境的踏勘
在施工前,應對樁基施工的現場(chǎng)進(jìn)行全面踏勘,以便為編制施工方案提供必要的資料,也為機械選擇、成樁工藝的確定及成樁質(zhì)量控制提供依據。
現場(chǎng)踏勘調查的主要內容如下:
1.查明施工現場(chǎng)的地形、地貌、氣候及其它自然條件。
2.查閱地質(zhì)勘察報告,了解施工現場(chǎng)成樁深度范圍內土層的分布情況、形成年代以及各層土的物理力學(xué)性能指標。
3.了解施工現場(chǎng)地下水的水位、水質(zhì)及其變化情況。
4.了解施工現場(chǎng)區域內人為和自然地質(zhì)現象,地震、溶巖、礦巖、古塘、暗濱以及地下構筑物、障礙物等。
5.了解鄰近建筑物的位置、距離、結構性質(zhì)、現狀以及目前使用情況。
6.了解沉樁區域附近地下管線(xiàn)(煤氣管、上水管、下水管、電纜線(xiàn)等)的分布及距離、埋置深度、使用年限、管徑大小、結構情況等。
(二)技術(shù)準備
1.施工方案的編制。施工前應編制施工方案,明確成樁機械、成樁方法、施工順序、鄰近建筑物或地下管線(xiàn)的保護措施等。
2.施工進(jìn)度計劃。根據工程總進(jìn)度計劃確定樁基施工計劃,該計劃應包括進(jìn)度計劃,勞動(dòng)力需求計劃及材料、設備需求計劃。
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,在施工前應進(jìn)行工藝試樁,由此確定工藝參數。
(三)機械設備準備
施工前應根據設計的樁型及土層狀況,選擇好相應的機械設備,并進(jìn)行工藝試樁。
(四)現場(chǎng)準備
1.清除現場(chǎng)障礙物。成樁前應清除現場(chǎng)妨礙施工的高空和地下障礙物,如施工區域內的電桿、跨越施工區的電線(xiàn)、舊建筑的基礎或其他地下構筑物等,這對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,在樁機進(jìn)場(chǎng)前,必須對整個(gè)作業(yè)區進(jìn)行平整,以保證樁機的垂直度,便于其穩定行走。
對于預制樁,不論是錘擊、靜壓或是振動(dòng)打樁法,打樁機械自重均較大,在場(chǎng)地平整時(shí)還應考慮鋪設一定厚度(通常為200mm左右)的碎石,以提高與打樁機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。一般履帶式打樁機要術(shù)地基承載力為100~130kPa.如鋪設碎石仍不能滿(mǎn)足要術(shù)時(shí),則可采用鋪設走道板(亦稱(chēng)路基箱)的方法,以減小對地基土的壓力。
對于灌注樁應根據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)需考慮挖孔后的運土道路;當采用鉆孔灌注樁時(shí),則應考慮泥漿槽及排水溝。近年來(lái),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)與預制打入樁類(lèi)似,由于其沉管時(shí)亦需用錘擊或振動(dòng)法,樁機對地基土的承載力也有較高的要術(shù)。
(五)現場(chǎng)放線(xiàn)定位
樁基礎施工現場(chǎng)軸線(xiàn)應經(jīng)復核確認,施工現場(chǎng)軸線(xiàn)控制點(diǎn)不應受樁基施工影響,以便樁基施工作業(yè)時(shí)復核樁位。
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(xiàn),再根據設計的樁位圖,將樁逐一編號,依樁號所對應的軸線(xiàn)、尺寸施放樁位,并設置樣樁,以供樁機就位定位。定出的樁位必須再經(jīng)一次復核,以防定位差錯。
2.水準點(diǎn)。樁基施工的標高控制,應遵照設計要求進(jìn)行,每根樁的樁頂、樁端均須做標高記錄,為此,施工區附近應設置不受沉樁影響的水準點(diǎn),一般要求不少于2個(gè)。該水準點(diǎn)應在整個(gè)施工過(guò)程中予以保護,不使其受損壞。樁基施工中的水準點(diǎn),可利用建筑高程控制網(wǎng)的水準基點(diǎn),也可另行設置。
二、沉樁方法選擇
(一)預制混凝土樁與鋼樁的沉樁
預制混凝土樁的形式有方樁及管樁兩類(lèi),鋼樁則有H型鋼樁及鋼管樁兩類(lèi),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。
泥漿護壁成孔常有正(反)循環(huán)泥漿護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,但應注意泥漿護壁,防止護壁倒塌;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、擠土等現象,選擇時(shí)應注意環(huán)境保護。
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,泥漿護壁成孔及干作業(yè)成孔方法一般都無(wú)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、結語(yǔ)
樁基礎目前是我國高層建筑的主要基礎類(lèi)型,當建筑物場(chǎng)地上部的土層比較軟弱時(shí),采用普通的擴大基礎,則地基的強度、穩定性和變形將均不能滿(mǎn)足建筑物的要求,這時(shí)往往采用樁基礎。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)方法在我國得到廣泛應用。
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