高層樓宇的施工建設中,其建筑重量全部都是依靠地層來承受,在建筑工程中,地基的品質直接對全部建筑品質產生影響。為了能夠確保地基基礎的建筑安全性,一定要加強施工方法和技術的探索。本文對高層建筑地基基礎施工方法展開了全面的解析和討論。
一、高層建筑地基基礎的特點
高層建筑與一般中低層建筑在地基基礎方面相比主要特點是:工程造價比較高,基礎方案的選擇需要更準確可靠的工程地質勘察資料和更全面深入的分析比較,才能做出既符合安全質量要求,又經濟合理的地基評價和設計處理方案;對地基承載力的要求比較高,除了垂直荷載比較大以外,還要考慮抵抗水平風力和地震力的穩(wěn)定性;對不均勻沉降比較敏感,受壓層深度比較深,需要更確切的變形指標和計算方法;基礎埋深或要求處理地基的深度比較大,與現有施工條件及設備、材料的關系比較密切。
二、高層建筑地基基礎的施工方法
2.1 高層建筑地基的加固方法
(1)換填墊層法 換填墊層法,即用強度較強、穩(wěn)定性更好的材料,來替換原始地基的土層,提高地基的強度和減少沉降量。主要用于土質較潮濕、膨脹性較大的軟弱土層和不均勻地基的處理。主要用來加速軟弱土層的排水固結,防止凍脹和消除膨脹土的脹縮,提高地基承載力,減少沉降量。施工時,先挖掉原始的地基土層,再把水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等和水攪拌混合起來,分層回填,確?;靥顚拥拿芏确弦?。
?。?)強力輾壓、夯實法 強力輾壓、夯實法,是利用輾壓設備或起重機械,對地基土層進行反復輾壓、鍾打,使地基變得更加密實,從而使地基更加堅固。主要適用于碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基的處理,用來提高地基土層的強度,減少壓縮性,改善土體抗振能力和抗液化能力,消除濕陷性。
?。?)土層固結法 土層固結法主要用來提高地基的承載力,降低沉降量,分兩種:一是抽水固結法,即利用真空原理,用抽水裝置把地基土層中的水分抽走,使其加速固結。用于比較松軟的粘土地基的處理;二是化學固結法,即在地基的土體中加入水泥漿、丙稀酸鈉、石灰水等化學物質,使其和土體起反應而粘結起來。用于高膨脹性土體地基的處理。
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2.2 高層建筑樁基礎的施工方法 當天然地基或人工地基的承載強度或沉降量達不到設計要求時,可以采用樁基礎。樁基礎的形式很多,目前常用的主要有三種:
?。?)混凝土預制樁 混凝土預制樁,主要應用在持力層層面起伏小的強風化層、風化殘積土層、砂層和碎石土層,且樁身穿過的土層主要為高、中壓縮性粘性土。
其施工方法有錘擊法和靜壓法兩種。
靜壓法施工方法:
第一,測量放線。在不影響打樁的前提下,在樁基施工區(qū)域附近設置2個以上的控制樁與水準點,軸線控制樁應設置在距外墻樁5到10米處,以控制樁基軸線和標高;
第二,樁機就位。按照打樁順序將靜壓樁機移到樁位上對準樁位,并將靜壓樁機調至水平、穩(wěn)定,以確保在施工過程中不會發(fā)生傾斜和移動。
第三,起吊預制樁。應先保證混凝土預制樁的混凝土強度達到設計強度的70%方可起吊,起吊預制樁時,將預制樁吊至靜壓樁機夾具中,對準樁位并夾緊后放入土中,待調節(jié)樁垂直度調整到符合要求后,再將靜壓樁調至水平并穩(wěn)定。
第四,穩(wěn)樁。樁尖插入樁位后,移動靜壓樁機時樁的垂直度偏差不得超過0.5%,并使靜壓樁機處于穩(wěn)定狀態(tài)。
第五,壓樁。壓樁時應當保證混凝土預制樁的混凝土強度達到設計要求的100%,并注意儀表變化和記錄。
第六,接樁,接樁采用焊接方法。
第七,送樁,如設計要求送樁,將樁送至設計標高。
鍾擊法施工方法:
第一,測量放樣樁。由測量人員將樁位通過軸線控制點逐個施放在打樁現場,并在樁位中心點上打入一支Φ6長約30厘米的鋼筋,使其露出地面5~8厘米,作為樣樁;
第二,樁機就位。打樁機對準樁位,保證垂直穩(wěn)定,在施工中不發(fā)生傾斜、移動;
第三,起吊預制樁。先用鋼絲繩等索具捆住樁上端吊環(huán)附近處(一般不宜超過30cm),再吊起預制樁,將樁頭部分插入樁帽內,并使樁就位。樁就位后必須對樁進行對中和調直。“調直”,就是通過調整,使樁身處于水平垂直狀態(tài),并且使樁身、樁帽、樁錘的中心線成一直線。
第四,穩(wěn)樁。樁尖插入樁位后,先用較小的落距錘1~2次,使樁進入到一定深度,并保持樁的垂直穩(wěn)定。樁的垂直度偏差不得超過0.5%,否則必須用經緯儀或線墜進行雙向校正;
第五,打樁。剛開始打樁時,應該選用較小的落距,等樁打入一定深度,驗明樁身穩(wěn)定、樁尖不容易發(fā)生偏斜后,再按正常施工的落距打樁;
第六,接樁。在樁長不夠時,應采用焊接方法接樁,接樁時一般在距地面1m左右時進行。上下節(jié)樁的中心線偏差應控制在10mm以內,節(jié)點折曲矢高不得大于1‰樁長。樁接頭焊接好后,必須等焊接處冷卻后才能繼續(xù)錘樁;
第七,送樁。當沉樁達不到設計高程,或者樁錘的高度不夠無法沉樁時,可以采用送樁器來送樁,送樁時送樁器的中心線與樁身的中心線必須保持一致。若樁頂不平,應用麻袋或厚紙墊平。送樁留下的孔應立即進行回填密封;
第八,收錘。在停錘之前,施工人員必須要詳細記錄各種沉樁信息,只有確認已經達到停打控制條件,才能收錘停打;
第九,檢查驗收在每根樁在樁頂打到符合貫入度要求,樁尖標高進入了持力層,接近設計標高或打至設計標高時,都必須進行中間驗收。在施工時,一般應控制最后三次十錘的貫入度不大于規(guī)定的數值,或者控制樁尖打至接近或等于設計標高。驗收合格后,必須填好施工記錄。如發(fā)現樁位與要求相差較大時,應會同有關單位研究處理,然后移樁機到新樁位。
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(2)鋼樁施工方法如下:
第一,先在導向船上拼制好圍籠,然后拖運到墩位,接著將圍籠下沉、接高,待沉至設計標高時用定位船定位;
第二,先在圍籠內插打定位樁,接著將圍籠固定在定位樁上;
第三,在圍籠上搭設工作平臺,并安裝打樁設備;
第四,沿著圍籠插打鋼樁,組成防水圍堰;
第五,完成全部基樁的施工;
第六,用吸泥機吸泥,開挖基坑;
第七,灌注混凝土封底;
第八,待封底混凝土達到規(guī)定強度后,抽水,修筑承臺和墩身直至露出水面;
第九,拆除圍籠,拔除鋼樁。 鋼樁工程的費用比較昂貴,一般不建議采用。當場地的硬持力層特別深,只能采用超長摩擦樁時,如果采用混凝土預制樁或灌注樁難以保證工程質量,此時可考慮采用鋼樁。鋼樁一般應用在持力層較硬的土層或風化巖層。
(3)沉管混凝土灌柱樁
沉管灌注樁適用于以下地基中:持力層層面起伏較大,而且樁身穿越的土層主要為高、中壓縮性粘性土。樁群密集、靈敏度較高的軟土地基不能使用沉管灌注樁。
沉管混凝土灌柱樁施工方法:首先,將套管保持正確位置再打入土中,如果發(fā)生傾斜或者歪斜必須馬上糾正;其次,灌注混凝土;再次,拔管振動。拔管時應遵循“先振后拔,滿灌慢拔,邊振邊拔”的原則:在拔管前,必須先振動套管,在確認樁靴活瓣已經張開,并且鋼筋混凝土已脫離,混凝土已經從套管中流出時,方可進行拔管操作。拔管的速度要控制在每分鐘1.5米以內,在軟土中時控制在每分鐘0.8米以內,然后邊振邊拔,為了防止套在管內混凝土被吸往上拉而縮頸,每拔0.5米就應當停拔,待振動片刻后接著再拔,如此周而復始,反復進行,直到套管全部拔出;最后,放下鋼筋籠,灌注成功。
三、結語 地基基礎施工質量的高低決定了整體工程的質量,在控制高層建筑物的地基基礎施工時,要從多方面入手。在高層建筑地基基礎的施工過程中,為了確保地基基礎的安全性,就必須對它加以研究,并在工程施工中對施工方法和施工手段進行分析,論證、監(jiān)督。