高层楼宇的施工建设中,其建筑重量全部都是依靠地层来承受,在建筑工程中,地基的品质直接对全部建筑品质产生影响。为了能够确保地基基础的建筑安全性,一定要加强施工方法和技术的探索。本文对高层建筑地基基础施工方法展开了全面的解析和讨论。
一、高层建筑地基基础的特点
高层建筑与一般中低层建筑在地基基础方面相比主要特点是:工程造价比较高,基础方案的选择需要更准确可靠的工程地质勘察资料和更全面深入的分析比较,才能做出既符合安全质量要求,又经济合理的地基评价和设计处理方案;对地基承载力的要求比较高,除了垂直荷载比较大以外,还要考虑抵抗水平风力和地震力的稳定性;对不均匀沉降比较敏感,受压层深度比较深,需要更确切的变形指标和计算方法;基础埋深或要求处理地基的深度比较大,与现有施工条件及设备、材料的关系比较密切。
二、高层建筑地基基础的施工方法
2.1 高层建筑地基的加固方法
(1)换填垫层法 换填垫层法,即用强度较强、稳定性更好的材料,来替换原始地基的土层,提高地基的强度和减少沉降量。主要用于土质较潮湿、膨胀性较大的软弱土层和不均匀地基的处理。主要用来加速软弱土层的排水固结,防止冻胀和消除膨胀土的胀缩,提高地基承载力,减少沉降量。施工时,先挖掉原始的地基土层,再把水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等和水搅拌混合起来,分层回填,确保回填层的密度符合要求。
(2)强力辗压、夯实法 强力辗压、夯实法,是利用辗压设备或起重机械,对地基土层进行反复辗压、锺打,使地基变得更加密实,从而使地基更加坚固。主要适用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基的处理,用来提高地基土层的强度,减少压缩性,改善土体抗振能力和抗液化能力,消除湿陷性。
(3)土层固结法 土层固结法主要用来提高地基的承载力,降低沉降量,分两种:一是抽水固结法,即利用真空原理,用抽水装置把地基土层中的水分抽走,使其加速固结。用于比较松软的粘土地基的处理;二是化学固结法,即在地基的土体中加入水泥浆、丙稀酸钠、石灰水等化学物质,使其和土体起反应而粘结起来。用于高膨胀性土体地基的处理。
昆山鑫宇佳苑项目桩基及基坑围护工程施工现场
2.2 高层建筑桩基础的施工方法 当天然地基或人工地基的承载强度或沉降量达不到设计要求时,可以采用桩基础。桩基础的形式很多,目前常用的主要有三种:
(1)混凝土预制桩 混凝土预制桩,主要应用在持力层层面起伏小的强风化层、风化残积土层、砂层和碎石土层,且桩身穿过的土层主要为高、中压缩性粘性土。
其施工方法有锤击法和静压法两种。
静压法施工方法:
第一,测量放线。在不影响打桩的前提下,在桩基施工区域附近设置2个以上的控制桩与水准点,轴线控制桩应设置在距外墙桩5到10米处,以控制桩基轴线和标高;
第二,桩机就位。按照打桩顺序将静压桩机移到桩位上对准桩位,并将静压桩机调至水平、稳定,以确保在施工过程中不会发生倾斜和移动。
第三,起吊预制桩。应先保证混凝土预制桩的混凝土强度达到设计强度的70%方可起吊,起吊预制桩时,将预制桩吊至静压桩机夹具中,对准桩位并夹紧后放入土中,待调节桩垂直度调整到符合要求后,再将静压桩调至水平并稳定。
第四,稳桩。桩尖插入桩位后,移动静压桩机时桩的垂直度偏差不得超过0.5%,并使静压桩机处于稳定状态。
第五,压桩。压桩时应当保证混凝土预制桩的混凝土强度达到设计要求的100%,并注意仪表变化和记录。
第六,接桩,接桩采用焊接方法。
第七,送桩,如设计要求送桩,将桩送至设计标高。
锺击法施工方法:
第一,测量放样桩。由测量人员将桩位通过轴线控制点逐个施放在打桩现场,并在桩位中心点上打入一支Φ6长约30厘米的钢筋,使其露出地面5~8厘米,作为样桩;
第二,桩机就位。打桩机对准桩位,保证垂直稳定,在施工中不发生倾斜、移动;
第三,起吊预制桩。先用钢丝绳等索具捆住桩上端吊环附近处(一般不宜超过30cm),再吊起预制桩,将桩头部分插入桩帽内,并使桩就位。桩就位后必须对桩进行对中和调直。“调直”,就是通过调整,使桩身处于水平垂直状态,并且使桩身、桩帽、桩锤的中心线成一直线。
第四,稳桩。桩尖插入桩位后,先用较小的落距锤1~2次,使桩进入到一定深度,并保持桩的垂直稳定。桩的垂直度偏差不得超过0.5%,否则必须用经纬仪或线坠进行双向校正;
第五,打桩。刚开始打桩时,应该选用较小的落距,等桩打入一定深度,验明桩身稳定、桩尖不容易发生偏斜后,再按正常施工的落距打桩;
第六,接桩。在桩长不够时,应采用焊接方法接桩,接桩时一般在距地面1m左右时进行。上下节桩的中心线偏差应控制在10mm以内,节点折曲矢高不得大于1‰桩长。桩接头焊接好后,必须等焊接处冷却后才能继续锤桩;
第七,送桩。当沉桩达不到设计高程,或者桩锤的高度不够无法沉桩时,可以采用送桩器来送桩,送桩时送桩器的中心线与桩身的中心线必须保持一致。若桩顶不平,应用麻袋或厚纸垫平。送桩留下的孔应立即进行回填密封;
第八,收锤。在停锤之前,施工人员必须要详细记录各种沉桩信息,只有确认已经达到停打控制条件,才能收锤停打;
第九,检查验收在每根桩在桩顶打到符合贯入度要求,桩尖标高进入了持力层,接近设计标高或打至设计标高时,都必须进行中间验收。在施工时,一般应控制最后三次十锤的贯入度不大于规定的数值,或者控制桩尖打至接近或等于设计标高。验收合格后,必须填好施工记录。如发现桩位与要求相差较大时,应会同有关单位研究处理,然后移桩机到新桩位。
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(2)钢桩施工方法如下:
第一,先在导向船上拼制好围笼,然后拖运到墩位,接着将围笼下沉、接高,待沉至设计标高时用定位船定位;
第二,先在围笼内插打定位桩,接着将围笼固定在定位桩上;
第三,在围笼上搭设工作平台,并安装打桩设备;
第四,沿着围笼插打钢桩,组成防水围堰;
第五,完成全部基桩的施工;
第六,用吸泥机吸泥,开挖基坑;
第七,灌注混凝土封底;
第八,待封底混凝土达到规定强度后,抽水,修筑承台和墩身直至露出水面;
第九,拆除围笼,拔除钢桩。 钢桩工程的费用比较昂贵,一般不建议采用。当场地的硬持力层特别深,只能采用超长摩擦桩时,如果采用混凝土预制桩或灌注桩难以保证工程质量,此时可考虑采用钢桩。钢桩一般应用在持力层较硬的土层或风化岩层。
(3)沉管混凝土灌柱桩
沉管灌注桩适用于以下地基中:持力层层面起伏较大,而且桩身穿越的土层主要为高、中压缩性粘性土。桩群密集、灵敏度较高的软土地基不能使用沉管灌注桩。
沉管混凝土灌柱桩施工方法:首先,将套管保持正确位置再打入土中,如果发生倾斜或者歪斜必须马上纠正;其次,灌注混凝土;再次,拔管振动。拔管时应遵循“先振后拔,满灌慢拔,边振边拔”的原则:在拔管前,必须先振动套管,在确认桩靴活瓣已经张开,并且钢筋混凝土已脱离,混凝土已经从套管中流出时,方可进行拔管操作。拔管的速度要控制在每分钟1.5米以内,在软土中时控制在每分钟0.8米以内,然后边振边拔,为了防止套在管内混凝土被吸往上拉而缩颈,每拔0.5米就应当停拔,待振动片刻后接着再拔,如此周而复始,反复进行,直到套管全部拔出;最后,放下钢筋笼,灌注成功。
三、结语 地基基础施工质量的高低决定了整体工程的质量,在控制高层建筑物的地基基础施工时,要从多方面入手。在高层建筑地基基础的施工过程中,为了确保地基基础的安全性,就必须对它加以研究,并在工程施工中对施工方法和施工手段进行分析,论证、监督。