建筑桩基施工技术初探

胡 刚

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。文章从桩土的受力机理以及桩土沉降模型着手,对多层建筑桩基施工技术进行了分析研究。

关键词:桩基施工;基础设计;桩基工程;桩土受力;桩土沉降

中图分类号:U416文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)22-0123-02

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。打桩方法的选定,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。中国古代已有用石硪夯打木桩施工。其后桩长、桩径加大,石硪逐渐被拉动铸铁的落锤取代。17世纪80年代始蒸汽锤问世。至19世纪30年代已应用导杆式柴油锤。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。有的预制桩的施工以钻孔取土后沉桩的钻打(或钻压)结合工艺,取代原来单纯锤击挤土或压入挤土等方法。同时能量大、无公害的冲击体重达 60多吨的液压锤、125吨蒸汽锤和15吨柴油锤都已得到应用。灌注桩施工亦由原来泥浆护壁、套管成孔进展到无噪声、不排污、不挤土的全套管施工。

目前对软基处理,国内已有换土法、超载预压法、减少附加应力法、排水固结法、水泥深层搅拌和高压喷射注浆法、振动碎石桩法等处理方法,都是行之有效的。对厚度较大的软土地基一般采用各类钢筋混凝土桩进行处理,对含水量和孔隙比较大的软土地基一般采用砂桩、石灰桩、化学灌浆或堆载预压等方法处理。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。

一、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13×90.6m2,房子中间设一伸缩缝,该工程基础采用桩筏与土共同作用的复合桩基,桩基的锚杆静压桩采用逆作法施工工艺,底板为0.25×0.25×17.6m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。

二、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14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,桩端减小桩的刺入变形。锚杆桩桩长16.5m左右。

三、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。

四、施工工艺及特点

(一)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。

(二)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。

(三)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。

五、结语

桩基工程是隐蔽工程,影响因素很多,稍有不慎就有可能给工程留下隐患。大量工程实践表明,整个建筑物工程的成败,在很大程度上取决于桩基工程的质量和水平,建筑物事故的发生,很多与桩基工程问题有关,由此可见,桩基工程设计与施工质量的优劣直接关系到建筑物的安危。此外,桩基工程的造价通常在整个工程造价中占有相当大的比例,尤其是在地质条件复杂的地区更是如此,其节省建设资金的潜力很大,因此,桩基工程在整个建筑工程的重要性是显而易见的。

参考文献

[1]郑俊杰,彭小荣.桩土共同作用设计理论研究[J].岩土力学,2003,24(3).

[2]董建国,赵锡宏.高层建筑地基基础——共同作用理论与实际[M].上海:同济大学出版社,1997.

[3]罗晓辉.桩的荷载传递机理分析[J].岩土工程技术,1993,(3).

[4]王成,邓安福.水平荷载桩桩土共同作用过程分析[J].岩土工程学报,2001,23(4).