高层建筑地基基础施工方法

【摘 要】在高层建筑结构体系中,地基基础是最重要的组成部份,它关系到高层建筑整个结构的安全问题.而且,高层建筑的地基基础属于地下隐蔽工程,在工程竣工后比较难检查,如果在使用后发生事故,很难补救,造成的后果比较严重,因此应当加强和提高高层建筑地基基础的施工方法,保证高层建筑的安全.

【关 键 词】高层建筑；地基基础；施工方法

地基基础的施工至关重要,它是高层建筑工程质量的最重要的保证.地基基础的施工,要根据工程地质、结构类型及其使用设备进行综合分析,采用最科学、最合理的施工方法,并在施工过程中采取各种有效的措施,确保工程的质量.

1.高层建筑地基基础概念及其特点

1.1高层建筑的地基基础概念

在高层建筑的建造过程中,所有的建筑负荷都由地层来承担,影响高层建筑物负荷的那部分地层被称之为地基,向地基传递负荷的下部结构被称为基础.

1.2高层建筑的地基基础的特点

跟一般中低层建筑相比,高层建筑的地基基础具有以下特点：一是工程造价更高.由于高层建筑的负载比中、小层建筑要大得多,对地基基础的要求也更高,需要更准确更深入地全面分析地基的地质情况,采用最科学的方案来建造,才能做到既安全可靠,又经济合理；二是对地基承载力的要求更高.高层建筑不仅要承受垂直方向的载荷,也要承受水平方向风力的影响和地底地质活动的影响,因此,它对地基基础的不均匀沉降很敏感,对地基基础的要求更高.三是地基基础处理的深度更大,需要使用更加先进的设备和方法,才能满足它的使用要求.

2.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.

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.

（2）钢桩

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.

3.结论

随着现代高层建筑的不断发展,建设高度越来越高,对高层建筑的施工质量的要求也越来越高.在高层建筑地基基础的施工过程中,对施工方法必须综合考虑,选用最合理、最科学的施工方法,并加强对施工现场的监管,切实保障高层建筑的安全性和稳定性.