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高层建筑桩基础施工技术分析
2010-4-23 11:34　付剑　【大 中 小】【打印】【我要纠错】
　　摘要：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。
　　关键词：高层建筑；桩基础；沉桩方法；施工技术；结构设计
　　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。
　　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。
　　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。
　　（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。
　　（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、结语
　　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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