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桩基施工技术在建筑施工中的应用

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[摘要]桩基由桩和桩承台组成,桩的施工法分为预制桩和灌注桩两大类。除了根据工程地质条件外,还要考虑桩的类型、断面、长度、场地环境及设计要求。为了保证建筑物的稳定性,将建筑物的沉降控制在较低范围内,往往要采用桩基础。

[关键词]桩基施工技术;工民建筑施工;应用

随着科技的快速发展,桩基形式和桩的种类、施工工艺和设备以及桩基理论和设计方法,都有很大的进步。桩基已成为在土质不良地区修建各种建筑物所广泛采用的基础形式,尤其是得到高层建筑、重型厂房和具有特殊要求建筑物的青睐。

1.桩基施工技术在工民建筑施工中应用的必要性

大量工程实践证实,桩基施工技术的质量和水平,在很大程度上决定了整个建筑物工程的成败。发生的建筑物事故,很多是由于桩基施工出现了问题,所以建筑物的安危直接受到桩基工程设计与施工质量优劣的影响。还有,在整个工程造价中桩基施工的造价往往占有相当大的一部分,尤其是在地质条件复杂的地区更是如此,桩基施工在节省建设资金上有很大的潜力。由此可见,桩基施工技术在整个建筑工程的重要性是十分明显的。

2.桩基技术在具体的工民建筑施工中应用的实例分析

2.1工程概况

某工程为某六层商住楼,一层为框架结构,二层以上为砖混结构,底面积为13m×90.6m,房子中间设一伸缩缝,该工程基础采用桩筏与同作用的复合桩基,桩基的锚杆静压桩采用逆作法施工工艺,底板为0.25m×0.25m×l7.6m的锚桩,锚桩持力层为较薄的粉砂层(约1m左右)。拟建场地自地表以下45.7m范围内,场地地层可为6大层,细分为11亚层,自上而下依次描述见表1,各地层物理力学性质指标及设计参数见表2:

如采用沉管灌注桩的话,桩长达40m,桩架高度45m,由于拟建场地有高压线通过,桩架可能碰到高压线,所以仅可采用钻孔灌注桩或其他桩型施工。设计上对复合桩基与钻孔灌注桩方案,按经济指标进行对比分析,分析结果如表3,表明采用复合桩基方案在经济上是非常节省的,能较大程度地降低基础的工程造价,节省工程投资。因而,采用复合桩基方案是优化设计方案。

本工程所采用的锚杆静压桩,工艺上采用逆作法施工,即先浇注底板,预留出锚桩孔,造至三层楼时再打锚桩,然后再造剩下的三层。

2.2基础设计

(1)按变形控制的复合桩基,桩截面为250×250mm×2.8m,混凝土标号为C30,钢筋为l4螺纹钢。

(2)桩基持力层为地勘报告中第5层,属于粉细砂层,进入持力层大于0.2m,小于0.4m,为此桩端采用平底形的单桩承载力特征值175kN。单桩承载力设计值为210kN的静压锚杆桩,每节桩长为由于层厚为0.8-1.3m,桩端减小桩的刺人变形。锚杆桩桩长16.5m左右。

2.3施工要求

(1)底板下的地基土为粉质粘性土层,铺100mm厚塘渣垫层,轻型碾压,基础垫层为70mm厚的C10砼。(2)基础底板及地梁施工时需预埋锚杆桩孔与预留锚杆。(3)当基础梁板施工后进行底层及二层框架后,方可进行锚杆桩施工,此时上部结构与桩基可同时施工,锚杆桩施工后及时用膨胀硅封桩孔。自底板硅施工后,可开始沉降观测,每施工一层观测二次,测点布置每隔5根框架柱埋设一个测点,转角必须有测点。(4)施工方法为锚杆静压桩逆作法施工。

2.4施工工艺及特点

2.4.1施工工艺

锚杆静压桩是锚杆和静压桩二项技术的巧妙结合形成的一种桩基施工新工艺,也是一项地基加固处理新技术。锚杆静压桩是先在新建的建筑物基础上预留压桩孔位并预埋好锚杆,或在已建结构)筑物基础上开凿压桩孔和锚杆孔,用粘结剂埋好锚杆,然后安装压杆架,用锚杆做媒介,把压杆架与建筑物基础连为一体,并利用建筑物自重作反力(必要时可加配重)用千斤顶将预制桩段压入土中,当压杆力及压入深度达到设计要求后,将桩与基础浇注在一起,桩即可受力。从而达到提高地基承载力和控制沉降的目的。

2.4.2施工顺序

压桩施工标准按《锚杆静压桩技术规程》(YBJ227―91)进行,按桩位在底层底板上预留压桩孔,预埋锚固钢筋安装反力架从第一节桩段起,桩段就位,压桩,接桩,再压桩,直到所需压桩力送桩到所需标高,焊接连接桩顶与预埋锚固钢筋,浇捣微膨胀混凝土,封桩。

2.4.3施工特点

逆作法改变了常规先打桩后建房的施工顺序,而是先建房后压桩,且压桩是可与上部建筑同步施工,成为立体交叉作业。因此,采用锚杆静压桩逆作法施工就可不占工期,这对加快投资效益的周转极为有利。

3.桩基施工中出现的问题与解决策略

3.1桩基达到其极限承载力而无法压至设计标高

当前,时间往往约束了桩基础设计过程。首先单桩承载力设计值根据地质报告提供的参数来确定,依据这个估算的单桩承载力直接进行桩基础设计并施工,静载荷试验在工程桩施工结束后再挑选试桩进行。这个过程是相当不科学的,结果满足估算要求,则很好。否则在工程施工完毕后补桩是相当困难的,且有时因地质报告有出入会给施工中带来许多麻烦。所以我们应该先做试桩以确定其合理的桩长及承载力,从施工措施上去解决。首先是必须制定合理的施工顺序。譬如说跳打,使先期施工的桩产生的水压力消散后再施工下一根桩;其次对静力压桩来说必须选择有足够压桩力的施工机械,要防止抬机等现象出现;另外可以采取引孔,设置排水孔等措施尽量减少空隙水压力。当然压桩时必须注意压桩力应控制在桩身极限强度范围以内,且应注意压桩挤土作用对周边建筑物的影响。

3.2桩的长细比

在桩基础设计中,基础设计很大程度上会受到桩型及桩长的影响,选择合理的桩型、桩长将产生巨大的经济效益。一些设计者在工程设计中的不合理会造成工程桩的不必要的浪费,比如仍以长细比来控制桩长或桩径,长细比限值主要是为了解决桩身产生压屈失稳的问题,还有就是考虑施工条件的要求,因端承桩有一较坚硬的不变形的持力层,在桩顶竖向荷载的作用下,如果桩身过于细长,就会像压杆一样出现失稳破坏的可能。而对于摩擦型桩,桩身应力向下衰减,且桩会因荷载加大而产生沉降,不会出现压屈失稳的情况,若再考虑长细比的限制就多余了。随着高层建筑的发展,超长桩及长桩应用广泛,而长细比限值制约了长桩的使用。根据多处工地的实际情况,迄今为止尚未发现质量正常的低承台桩在使用过程中出现压屈失稳的例子,所以两本规范不再提长细比的要求了。但具体应用中如遇到桩周土软弱或可液化,或8度以上地震区的情况,当桩身强度控制没计时,仍应慎重对待,可按相关规范验算桩身压屈。

3.3桩间距

为了防止挤土效应对成桩质量的影响,设计中应把桩间距控制在允许范围之内。设计中存在的问题如:某工程有部分桩间距不符合JGJ94―2008第3.3.3.条要求;某工程01栋与05栋间二排桩之间桩间距不够;某工程项目大部分预应力管桩桩距不符合DB32/112―95第9.6.8条,尤其02栋B-D/2-5轴问桩距太小,根据施工的实际情况,采用跳打方式不是解决问题的最好的办法,首先应考虑调整布桩。某项目采用的“A”型压桩,根据97G3611图集说明,应用“B”型,相邻挖孔桩扩大头净距小于lm,违反GB50007-2002第8.5.2.1条等。

3.4关于桩基竖向偏差的控制和处理

在桩基规范中,控制桩顶标高允许偏差为-50--+100mm,但实际施工中偏差这么大将引起繁重的施工任务及损失。当桩顶标高高于设计标高,则需要劈桩,尤其对预应力管桩等空心桩来说,桩顶有桩帽劈桩既困难又不经济;而当桩顶标高低于设计标高时,又需要补桩头,这既影响工期又浪费金钱。这就要求施工单位在施工过程中必须严格控制桩顶标高,尽可能地使工程桩标高同设计一致,特别是施工过程中必须考虑到桩在卸载后的回降量,否则不加考虑则每根桩都将高于设计标高。而我们设计人员在设计过程中对施工误差亦应有所考虑,建议针对目前的施工质量,设计中可以考虑2mm左右的偏差容许,这样就可以免除大量小偏差桩的劈桩,这在实践工程中具有相当的可操作性,避免了大量不必要的工作。

4. 结束语

随着建筑工业的发展,为了适应大型桩基工程的需要,桩基础施工技术既要增加锤重和改进起重、吊装操作工艺,又要减少震动噪声和对环境的污染。各种处理方法都有较强的针对性,处理方法选择是否合理,直接影响到建筑物的设计是否安全和节约。

参考文献

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