【免費奉獻(xiàn)!】高層建筑樁基礎(chǔ)若干問題的探討

1、高層建筑樁基礎(chǔ)若干問題的探討摘要：在高層建筑基礎(chǔ)施工中，由于上部傳來的荷載非常巨大，少則幾百噸，多則上萬噸，要承擔(dān)如此巨大的荷載，一般的地基是難以承擔(dān)的，而對于軟弱地基就更不可能了。因此，對地基進(jìn)行加固處理，以達(dá)到設(shè)計地基承載力及沉降的要求，就顯得非常重要。文章就對地基的加固處理進(jìn)行研究，通過細(xì)致的理論分析，提出合理的施工方案。關(guān)鍵詞：高層建筑；地基加固；分析；方案 我國地形地貌復(fù)雜，人口眾多，人口密集程度不一。在人口過于密集的地區(qū)，不得不在承載力不能達(dá)到要求的地方建設(shè)住宅，興建廠房，于是就必須對地基進(jìn)行加固處理。同時，我國現(xiàn)存大量21世紀(jì)7080年代甚至更早時期建成的房屋。目前，這些房屋多已

2、陳舊過時，其中部分還因房屋自身原因和外部自然環(huán)境作用，出現(xiàn)了一些影響安全和使用的質(zhì)量問題。這類房屋的處理涉及社會效益、經(jīng)濟效益、環(huán)境效益，關(guān)系工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活的重要問題，這就需要對其進(jìn)行加固改造。對舊有建筑物采用加固改造的方法，可以節(jié)儉經(jīng)費，與新建建筑相比，加固改造的施工量不大，施工工期短，對生產(chǎn)影響也小，一般情況下不需要長時間停產(chǎn)，必要是也可以調(diào)整施工方法，實現(xiàn)不停產(chǎn)施工。建筑物的加固改造有許多優(yōu)點和優(yōu)勢，特別是生產(chǎn)中的工廠可以用很短時間甚至不用停產(chǎn)就能進(jìn)行加固，其經(jīng)濟效益和社會效益十分明顯。綜上所述，隨著我國建筑事業(yè)的突飛猛進(jìn)發(fā)展，防滲加固技術(shù)在土木工程、水利工程的應(yīng)用將越來越廣泛。1

3、樁基礎(chǔ)在地基加固中的作用 當(dāng)天然地基不足以滿足工程要求而考慮采取地基加固處理措施時，往往會同時采取某種基礎(chǔ)工程方案的適宜性，并在對各個方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟對比，選擇最優(yōu)的一種。 在地基加固處理方案中，用振沖法形成的碎石樁（墩），以及采用樁墩支撐基礎(chǔ)以取代天然地基的方案是極為常見的現(xiàn)象。所以，基礎(chǔ)方案的論證常是地基評價的自然延伸和必然結(jié)果。地基與基礎(chǔ)兩者從結(jié)構(gòu)工程角度來說是可以截然化分的，但從巖土工程角度來說，經(jīng)常是不可分的。在英語術(shù)語中，“地基”與“基礎(chǔ)”均用”foundation”一詞，也可以說明在實用習(xí)慣上兩者的一體性。 樁基礎(chǔ)是表明地基與基礎(chǔ)一體性最突出的實例。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，通常是把“樁

4、”作為基礎(chǔ)分離的獨立構(gòu)件，并且必須設(shè)置樁承臺，以便處理基礎(chǔ)與樁身的連接問題，所以，從結(jié)構(gòu)設(shè)計角度來看，不論什么形式的樁基（包括石灰樁等）均應(yīng)屬承托基礎(chǔ)的物質(zhì)。但是，從土力學(xué)角度來看，樁基又把上部建筑物的荷載全部傳遞給巖土地基，使地基強度與變形經(jīng)受著考驗。因此，樁基又可看成是基礎(chǔ)。在實際工程中，上述兩種觀點的矛盾就在具體設(shè)計中通過樁與土的協(xié)同作用、樁基與基礎(chǔ)的協(xié)同作用，而統(tǒng)一起來了。2 主要技術(shù)要求 在目前技術(shù)條件下，可供選擇的方案很多，如打樁（鋼板樁、混凝土預(yù)置樁、沉管混凝土灌注樁等）、基礎(chǔ)換填土、整體式基礎(chǔ)等，究竟選擇哪種方式，要根據(jù)工程地質(zhì)特征、業(yè)主經(jīng)濟能力、設(shè)計部門的能力經(jīng)驗、工程所在地

5、區(qū)的經(jīng)驗習(xí)慣、施工單位能力（施工單位往往對某一專業(yè)實力較強）等進(jìn)行選擇。而在諸多方案中預(yù)制樁和混凝土灌注樁方案被較多采用。但不論采用何種方案，必須考慮技術(shù)與經(jīng)濟的最佳組合，也就是既要講究技術(shù)方案的可靠性，又要力求技術(shù)方案的經(jīng)濟合理性。 表1 預(yù)制樁制作允許偏差樁型項目允許偏差項目允許偏差 鋼筋混凝土實心樁1、 橫截面邊長2、 樁頂對角線之差3、 保護層的厚度4、 樁身彎曲矢高5、 樁尖中心線6、 樁頂平面對樁中心線的傾斜7、 錨筋預(yù)留孔深8、 漿錨預(yù)留孔位置9、 漿錨預(yù)留孔徑10、錨筋孔的垂直度510 5 不小于1樁長且不大于20 10=3 020 5 5 =1%1、 直徑2、 管壁厚度3、

6、抽心圓孔中心線對樁中心線4、 樁尖中心線5、 下節(jié)或上節(jié)樁的法蘭對中樁中心的傾斜6、 中節(jié)樁兩個法蘭對樁中心線傾斜之和555 102 3 表2 混凝土灌注樁施工允許偏差 序號 成孔方法樁徑偏差（mm）垂直度允許偏差（mm）樁位允許偏差（mm）單樁、條形樁基沿垂直軸線方向和群樁基礎(chǔ)中的邊樁條形樁基礎(chǔ)沿軸線方向和群樁基礎(chǔ)中間樁 1泥漿護壁沖（鉆）孔樁d=1000mm0.1d且1000mm501000.01H150+0.01H2捶擊（振動）沉管、振動沖擊沉管成孔d500mm1001503螺旋鉆、機動洛陽鏟鉆孔擴底20170100 4人工挖孔樁現(xiàn)澆混凝土護壁500.550150長鋼套管護壁201100

7、200 2.1樁的特點和適用條件 2.1.1 預(yù)制樁的特點（1） 樁的單位面積承載力較高。由于其屬擠土樁，樁打入后其周圍的涂層被擠密，從而提高地基承載力。（2） 樁身質(zhì)量易于保證和檢查；適用于水下施工；樁身混凝土的密度大，抗腐蝕性能強；施工功效高。因其打入樁的施工工序較灌注樁簡單，工效也高。（3） 預(yù)制樁單價較灌注樁高。預(yù)制樁的配筋是根據(jù)搬運、吊裝和壓入樁時的應(yīng)力設(shè)計的，遠(yuǎn)超過正常工作荷載的要求，用鋼量大。接樁事，還需增加相關(guān)費用。（4） 捶擊和振動法下沉的預(yù)制樁施工時，震動噪音大，影響周圍環(huán)境，不宜在城市建筑物密集地區(qū)使用，一般需改為靜壓樁機進(jìn)行施工。（5） 預(yù)制樁是擠土樁，施工時易引起周圍

8、地面隆起，有時還會引起已就位鄰樁上浮。（6） 受起吊設(shè)備能力的限制，單節(jié)樁的長度不宜過長，一般為10余米。長樁需接樁時，接頭處形成薄弱環(huán)節(jié)，如不能確保全樁長的垂直度，則將降低樁的承載能力，甚至還會在打樁時出現(xiàn)斷樁。（7） 不宜穿透較厚的堅硬地層，當(dāng)堅硬地層下仍存在需穿過的較軟弱層時，則需輔以其他施工措施，如采用預(yù)鉆孔（常用的引孔方法）等2.1.2 預(yù)制樁適用條件（1） 持力層上覆蓋為松軟土層，沒有堅硬的夾層。（2） 持力層頂面的土質(zhì)變化不大，樁長易于控制，減少截樁或多次接樁（3） 水下樁基工程大面積打樁工程。由于此樁工序簡單，工效高，在樁數(shù)較多的前提下，可抵消預(yù)制價格較高的缺點，節(jié)省基建投資。

9、 （5）工期比較緊的工程，因已在工廠預(yù)制，縮短工期。樁在現(xiàn)場預(yù)制時，應(yīng)對原材料，鋼筋骨架，混凝土的強度進(jìn)行檢驗；采用工廠生產(chǎn)的 成品樁時，樁進(jìn)場后應(yīng)進(jìn)行外觀及尺寸檢查，也可以在現(xiàn)場支模預(yù)制。施工中應(yīng)對樁體垂直度，沉樁情況，樁頂完整狀況，接樁質(zhì)量進(jìn)行檢查。對電焊接樁，重大工程應(yīng)做10的焊縫探傷檢查，施工結(jié)束后，應(yīng)對樁體質(zhì)量作檢驗。2.2 灌注樁的特點及適用條件2.2.1灌注樁的特點（1） 適用于不同土層（2） 樁長可因地改變，沒有接頭。目前鉆孔灌注樁的直徑已達(dá)2.0米，有的樁長可達(dá)88米，如上世紀(jì)80年代修建的濟南黃河斜張橋的鉆孔灌注樁直徑為1.5米，長達(dá)8288米。（3） 僅承受軸向壓力時，只

10、需要裝置少量構(gòu)造鋼筋。需配置鋼筋籠時按工作荷載進(jìn)行布置，節(jié)約了鋼材（相對于預(yù)制樁是按吊裝，搬運和壓樁應(yīng)力來設(shè)計鋼筋）（4） 單樁承載力大（采用大直徑鉆孔和控孔灌注樁時）（5） 正常情況下比預(yù)制樁經(jīng)濟（6） 樁身質(zhì)量不易控制，容易出現(xiàn)斷樁，縮頸，露筋和夾泥的現(xiàn)象（7） 樁身直徑較大，孔底沉積物不易清除干凈（除人工挖孔灌注樁外），因而單樁承載力變化較大（8） 一般不易用于水下樁基，容易出現(xiàn)不良現(xiàn)象。但在橋樁（大橋）施工中，有采用鋼圍堰（大型橋梁）中進(jìn)行水鉆灌注樁施工，如南京長江二橋樁施工時，采用大直徑圍堰，然后再圍堰中進(jìn)行水鉆灌注樁施工工藝，確保樁基施工的質(zhì)量。 2.2.2灌注樁的使用條件（1）

11、沉管灌注樁 此類樁的適用條件基本同于預(yù)制樁?，F(xiàn)已廣泛用于南京的多層住宅中，有時采用單打，有時采用復(fù)打工藝，主要依據(jù)土層的松軟程度和單樁承載力來決定。（2） 水鉆孔灌注樁 此類樁除了在碎石土，自重濕陷性土，礫石層中不宜使用，其余土層基本都使用目前，對單樁承載力較大的高層建筑，大跨度工業(yè)廠房，大型橋梁等工程中，基本使用了水鉆孔灌注樁（3） 螺旋鉆孔灌注樁適用于基本無地下水，且樁長有一定限制，一般不能穿過礫石層，這種樁型屬于非擠土型干鉆孔樁，不需要泥漿護壁，因此施工周期比水鉆孔樁要短，現(xiàn)場無泥漿污染，如南京地鐵指揮中心工程，使用這種樁型，還有機動洛陽鏟成孔灌注樁，其適用條件基本同螺旋鉆孔灌注樁，此樁

12、在中小建筑中使用較廣。（4） 人工控孔灌注樁 此樁適用于地下水較少，對安全的要求較高，如有害氣體，易燃?xì)怏w，孔內(nèi)氣體稀薄等，尤其在有地下水時需邊抽邊控，因此對漏電保護等也有特殊要求。人工鉆孔灌注樁不適用于砂土。碎石土和較厚的淤泥質(zhì)土層等。2.3 預(yù)制樁灌注樁技術(shù)性分析 從實驗表明，無論采用預(yù)制樁還是灌注樁都能滿足建筑物承載力要求，但是究竟采用預(yù)制樁還是采用灌注樁的情況又各有不同采用預(yù)制樁，可以在樁頂做承臺，承臺頂面再做地下室板，這樣地下室板僅考慮承擔(dān)地下水的壓力，所以板厚變薄，配筋減少；同時，還可以把上部結(jié)構(gòu)重量通過框架柱直接傳到樁上，這樣建筑受力很好；此外，預(yù)制樁長度比灌注樁大，樁端承載力更

13、優(yōu)越，可保證建筑的安全穩(wěn)固性。采用灌注樁，從直觀上看，有造價低，施工相對容易（一般在-30米內(nèi)如此）的特性。但是在相同斷面及相同樁長的情況下其樁端承載力往往低于預(yù)制樁。這是因為在灌了混凝土后拔管過程中擠壓力有了一定的釋放，相應(yīng)樁摩擦力減弱，同時，樁端阻力也因擠壓力的釋放而沉管灌注樁有所遞減，這已經(jīng)在大量的工程實踐中得到了證明2.4預(yù)制樁，灌注樁經(jīng)濟性分析技術(shù)上的可靠性只有與經(jīng)濟上的合理性有機結(jié)合起來才可談項目的可行性。從一般的樁基礎(chǔ)處理來看（地基較差，但上部建筑重量不是很大的情況下），灌注樁的價格要比預(yù)制樁的低，這已經(jīng)是不爭的事實，但對于建筑物上部荷載很大，地基承載力要求很高的樁基礎(chǔ)，是選擇預(yù)

14、制樁還是選擇灌注樁要結(jié)合各種情況來決定，還要考慮建筑物的傳力方式，基體結(jié)構(gòu)類型等因素。同時，預(yù)制樁和灌注樁的比較，不僅僅是樁身本身的比較，還要比較因選擇不同的樁基形式導(dǎo)致上部基礎(chǔ)形狀不同所產(chǎn)生的費用差異，因此要綜合考慮全其經(jīng)濟性。3 結(jié)束語經(jīng)過分析及預(yù)算，預(yù)制樁或灌注樁的使用，不是簡單的說那哪個好哪個不好，而是要必須以尊重科學(xué)尊重設(shè)計為原則，從工程的特性出發(fā)，根據(jù)工程地質(zhì)資料，工程規(guī)范大小。工程結(jié)構(gòu)特征，設(shè)計及施工狀況，業(yè)主要求，地方特征等綜合分析，力求達(dá)到目標(biāo)利益最大化，真正做到技術(shù)與經(jīng)濟的有機結(jié)合 在城市化進(jìn)程不斷加快的過程中，城市建設(shè)步伐也不斷加快而作為人類生活主主體部分的建筑地位也日益突出，建筑的安全性也日益重要，要求越來越高。本文系統(tǒng)的提供了 對于高層建筑，如何對