建筑施工中地桩基与基础施工

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摘要:本文主要针对建筑工程施工中地桩基与基础施工的方案进行分析讨论，仅供参考。

关键词：基础方案、PHC管桩、桩基检测

Abstract: this paper mainly for construction of pile foundation and foundation construction of have slipped into the scheme and discussed, is only for reference.

Keywords: foundation scheme, PHC pipe pile, pile foundation inspection

中图分类号：TU473.1 文献标识码：A文章编号：

1前言

尽管预应力高强砼管桩具有诸多优点,被广泛地应用于多层民用建筑、路桥、港口、水工建筑以及工业厂房和设备基础,但设计与施工中仍存在许多问题,甚至有些地质并不适用。如土层中含有不宜作为持力层而且管桩又难以贯穿的坚硬土层,如较厚的砂层;土层中含有较多影响沉桩施工的孤石或其他障碍物,如上层回填土中含有块石或条石;结构工程师的职责,就是面对这些不良地质时,就要进行多方案比选,选择最优的桩基方案穿透这些硬壳层,保证成桩质量,顺利进入持力层。

2工程概述

2.1结构简介

某工程为大型钢结构厂房。1#主装车间建筑跨度46.4m,柱距16.0m,厂房高度32.0m,分别在标高14.0m和24.225m设有2台1200kN中级吊车,吊车轨距40.4m和42.4m。抗震设防烈度7度,地震加速度0.15g,场地类别Ⅲ。该厂房具有厂房高度高,跨度大,吊车吨位重的特点。根据业主的要求结合工程实际,设计采用格构式变阶柱,格构柱由钢板和型钢焊接组成,屋架由H钢、型钢和钢板焊接组成,吊车梁由钢板焊接组成。由于厂房跨度大,柱距大,荷载重,格构柱单柱最大竖向荷载10000kN,而且要承受水平荷载作用产生的向上抗拔力。

2.2地基及岩土特性

根据勘察钻探揭示,该场地为滩涂地貌,开发区建设时被山坡土石回填,现场地为填方区,填方至今已七年,除表层① - 1素填土、① - 2填石外,主要由②淤泥质粘土、③粉质粘土、④中砂(含泥) 、⑤残积砂质粘性土、⑥强风化花岗岩、⑦中风化花岗岩组成。各土层的岩土特性见岩土特征表表1,勘察报告提供的各土层承载力参数见表2。

表1岩土体特征表

表2各土层承载力参数表

3基础方案及分析

本工程有下列几种可供选择的桩基础方案:人工挖孔桩、冲钻孔灌注桩、PHC管桩基础。现比较分析如下:

3.1人工挖孔桩基础

人工挖孔桩具有因地制宜,可大面积施工的优点,施工进度快,针对本工程素填土下即为填石层粒径30～200cm与粘土混合堆填的特殊地层,容易引孔穿透填石层,采用此法存在问题有: 1.人工挖孔桩的降水问题,该地下水与海水相连,受潮夕变化影响大,增加施工周期和难度。2.当遇到④中砂(含泥)层时极易塌孔,特别在地下水作用下很难成孔。3.遇到大块填石需要采取爆破措施。

3.2冲钻孔灌注桩

冲钻孔灌注桩可根据工期,多安排桩基设备进场施工,对周边建筑影响小,但易造成泥浆污染环境,而且要穿透填石层,造价高、工期长。

3.3PHC静压管桩基础

静压管桩具有噪音低、工期短、承载力高、质量可靠、造价低廉的优点,但也存在明显的缺点,对于本场地的填石层,这种坚硬的较厚隔层无法穿越,不能直接采用,也无法实施压桩。

经比较分析,由于人工挖孔桩遇到④中砂(含泥)层,处在地下水位以下,且地下水与海水相通,无法降水,遇水即塌孔,无法成桩,即被排除。剩下两种桩基均要穿透填石层,穿透填石层最优办法就是人工挖孔引孔,一旦穿透填石层,一切问题均可化解。经综合分析对比,确定采用人工挖孔引孔,穿透填石层,经探孔确定其下无大块填石后,就地回填粘性土,然后施压PHC管桩,此方案的优点在于发挥了人工挖孔桩穿越填石层较容易的特点,工期短,造价低可全面铺开施工,同时又充分利用PHC管桩,承载力高,质量可靠,检测方便,施工周期短的优点,综合性价比最优。两种地基处理方案的可行性及经济性对比见表3。

表3

经过对比分析,人工引孔(含遇大块填石需人工爆破)需相当的人力、物力、财力工程费用360万元,不论采用PHC管桩或冲钻孔桩,其费用均无太大变化,采用Φ500 PHC管桩,可依据需要选择100mm和125mm厚管壁的桩,仅需桩基费用240万,而选择冲钻孔桩不但工期长,造价增加200万,同比增加83% ,其中还不包括由于桩径加大产生的承

台等费用的增加。

4PHC管桩的施工

本工程场地回填土(石) 已经七年, 地面承载力已达100kPa,故桩基进场无需再行处理地面,本工程施工关键难点在于清障、引孔、孔内回填土及压桩控制过程。

4.1跳孔清障

施工中采取二孔或三孔以上的跳孔清障,因为在填石层中包含有0.3～2.0m不等的填石,引孔施工遇到大块石时,需人工爆破,可能产生振动而影响周边护壁的安全。

4.2抽水引孔

引孔深度5～10m,工人工作强度大,护壁施工中采取闭水、抽水施工,个别孔较深,充分利用潮差时间引孔清障,确保护壁初凝强度,防止侧壁塌孔、跨孔。

4.3孔内探孔

人工引孔局限于上部填石层,若障碍物埋藏深度不在引孔范围内,势必对PHC管桩施工造成影响,因此,引孔工序完成作用后,应用钢管进行探孔,确定其下无大块填石卧藏后,再就地取纯粘性土回填孔内,并不得混杂10cm以上的石块,保证后道工序PHC管桩压桩顺利。

4.4孔内土层预压

为提高桩侧摩阻力,在填土中需采用孔内预压,保证填土密实,选择闭口十字桩尖,通过PHC管桩压入持力层过程中提高PHC桩的承载力,对土体产生的侧向挤压,提高PHC管桩的侧阻力。

4.5PHC管桩施工

PHC管桩的施工均按常规作业程序进行,选择6500kN的压桩机2台,采取桩长和压力双控,以压力控制为主,桩长控制为辅, 20天内PHC管桩施工完毕,压桩过程顺利。

5桩基检测

本工程桩数量总共528根,由业主、监理、设计、质监部门共同抽取7根进行静载试验,设计要求最大试验荷载分别达到5200kN和4600kN,试验加荷方式为慢速维持荷载法,静载试验按国家行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ106 - 2003的有关规定进行,试验静荷载由安装在桩顶的油压千斤顶进行逐级加荷,千斤顶所需的反力由混凝土预制块堆重平台承担。

对单桩承载力特征值为2700kN 的PHC 桩(壁厚125mm) ,每级荷载增量为520kN,最大试验荷载5200kN,对单桩承载力特征值为2300kN的PHC桩(壁厚100mm) ,每级荷载增量为460kN,静载试验未出现异常情况,桩顶沉降量均小于40mm,沉降没有明显增大现象, 7根试桩均未达到极限承载状态。静载试验结果见表4。

表4

检测桩身完整性时,按总桩数的30%抽取,做小应变检测,除3根为Ⅲ类桩外,其余均为Ⅰ类、Ⅱ类桩。

6结束语

综上所述,在填石层不良地质存在的情况下,选择人工挖孔进行引孔,对个别遇到大块石采取人工爆破,然后回填粘土,并压入PHC管桩的设计和施工是成功的,上文介绍了其工艺特点、施工要点和注意事项,可供同行借鉴、参考。

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