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【摘 要】 在建筑工程施工中,基础部分的施工尤为重要,特别是遭遇软土地基的时候,如果处理不当,将会对建筑工程的整体质量产生严重的影响,而桩基础可以有效的提高软土地基的承载能力,并且施工速度快,效果良好。本文作者结合多年来的工作经验,对软土地基上的桩基础施工技术进行了研究,具有重要的参考意义。
【关键词】 建筑工程;桩基础;桩承载力;基础施工
目前桩基的结构形式主要分为两种类型:一种是称之为钢筋混凝土预制桩的桩基类型,另一种是称之为钢筋混凝土灌注桩的桩基类型。这两种类型的桩基结构主要区别在于:钢筋混凝土预制桩桩基,主要是在混凝土预制厂内按照设计尺寸进行预制,桩基的外形、规格以及强度都是按照设计参数执行的,强度和质量有足够的保障。
而在建筑施工过程中,有些时候受到施工地点和施工条件的制约,无法使用预制桩桩基,这时候要达到桩基的强度和耐久度,就需要采用钢筋混凝土灌注桩的桩基形式。钢筋混凝土灌注桩是指在施工现场,先利用钻头将桩孔钻好,然后向桩孔内插入钢筋作为骨架,最后向桩孔中灌入混凝土。这种桩基施工技术的好处在于,可以适应特殊地形的桩基地点,并且能够根据建筑工程的实际,及时调整桩基的数量和深度,实现桩基的强度和耐久度,满足建筑工程的需要。
1.工程概况
天津某工程存在软土地基。上部软弱粘性土层约20m厚,上部分布有约4m冲填土,其下部以浅海相为主要沉积类型,主要由粉质粘土,淤泥质粉质粘土和淤泥质粘土组成。该层土含水量高、孔隙比大、压缩性高、滲透性差,属典型软土。中间过渡层,以湖沼相为主要沉积类型,由粘土和粉质粘土沉积形成,厚约5m左右。下部以河床~河漫滩相沉积类型为主,厚约10m左右。该层为本工程钢管长桩的持力层。由于本工程地质条件表明上部存在厚层软土,采用天然地基或浅层处理地基,其容许承裁力和沉降量均不能满足设计要求,故大都采用桩基。对于本工程的桩基础施工,桩的承载力是经过荷载试验后,利用试桩结果根据规范确定的。
2.打桩施工技术
2.1先打桩后挖土施工法
在对本工程软土地基的桩基施工中,消化、吸收国内外打桩技术经验根据工程特点和地基条件,采取“先打桩后挖土”施工法。对于本工程采取先挖土而后打桩施工方式,不仅施工难度大,而且造价高。其原因是:本工程地基土含水量高,孔隙比大,压缩性高,渗透性差,处于软塑一流塑状态,承载力极低;基坑深(通常为10一14m),开挖面积大,坑底标高变化复杂;工程规模大,施工工期长,基坑长时间暴露,不仅增加了人工降水的费用,而且井点也容易因长时间工作而堵塞或磨损失效;尤其是对于遇雨季,基坑容易被水浸泡,造成基坑边按失稳塌方。因此桩机很难到坑下作业;若非下坑作业不可,则需铺垫很厚的块石,碎石,桩机下还要采用路基箱,以满足桩机接地压力要求,不仅费工费料,也影响打桩施工效率;由于地基松软,桩机下陷,导杆倾斜,很难保证打桩质量,还容易发生安全事故;软土边坡受打桩振动,容易塌方,给工程施工带来威胁。鉴于此,本工程的打桩施工,均采用“先打桩后挖土”施工法,充分利用地表硬壳层,让桩机在原地面行走作业,工作条件好,打桩效率高,成桩质员容易保证,施工费用亦可大大降低。
但通过结合本工程实践经验,值得注意的是,对于采取“先打桩后挖土”施工法的关键,是解决钢管桩的地下切割的问题。实践证明割桩深度越过6m时,可用“等离子切割机”切割;割桩深度浅于6m时,可用氧乙炔进行切割。如同一切事物都具两重性—样,“先打桩后挖土”施工法,虽然具有明显的优点,但也存在不容忽视的缺点。这就是,在基坑开挖过程中,容易造成先打入桩的弯曲变形,具体反映在桩顶产生水平价移,严重时还会影响桩的承载力和基础的施工。为了减小桩的变形,挖土过程中,要采取相应的防治措施,首先应制定合理的施工程序,尽量对称挖土,缩短基坑暴露时间;当基坑较大时,须采用分段挖土、分段施工的方法,即挖一段,施工一段,回填一段,尽量缩短基坑的暴露面积和暴露时间,基坑开挖时,挖出的土要随挖随运,不得在边被顶缘堆土。从本工程的实践效果表明,这样可以有效地减小因基坑开挖造成的桩的变形和桩顶位移。
2.2锤击沉桩施工中,桩锤的选择
锤击沉桩施工,通常可采用柴油锤、蒸汽锤和落锤等。其中柴油锤具有灵活机动、操作客易、维修简便等特点,被起来越广泛地应用于打桩施工中。柴伯锤适用于较坚硬土层中的沉桩施工,桩锤连续起爆,锤芯弹跳高,沉桩能力强;蒸汽锤适用于较软土层牛的沉桩施工;落锤只适用于工程规模较小的短桩的沉桩施工。桩锤的选定,必须根据下列因素综合考虑确定:桩的种类,构造型式,桩的长度,直径,重量以及入土深度等桩自身的特性。沉桩深度范围内土层的力学性质,其中最重要的指标是土层的标准贯入试验N值和静力触探比贯入阻力值Ps。施工场地周围的环境条件,诸如动力,能源的供应;噪声污染的控制等。
选择桩锤应进循重锤低打的原则,在不超过桩身极限强度的情况下,宜尽量采用大桩锤,实践经验证明,这样做,不仅桩头不易损环,而且沉桩效率也商。
根据上述原则,本工程对于400x400mmx30m的钢筋混凝土方桩和钢管桩的沉桩施工,可优先选用3.5t级柴油锤;当调配确有困难时,亦可选用4.5t级柴油锤,但应限制锤跳高度,不应超过2m;φ550x100mmx40—45m的预应力钢筋混凝土管桩和钢管桩的施工,宜选4.5t级柴油锤。
2.3停打标准的确定
停打标准的确定,是桩基施工中一项极其重要的技术工作。停打标准确定得是否合理,将直接影响到桩的承载能力和桩的沉降量,甚而进一步影响到上部建(构)筑物的安全和正常使用,另一方面,它还将影响到打桩的施工进度和油料的消耗以及桩锤的使用寿命。因此,停打标准的确定,历来为设计、施工单位所重视。停打标准要根据场地的工程地质条件,桩的种类和尺寸以及桩锤的性能等各种因素,综合考虑确定。对于受力状态不同的桩,应分别情况,确定不同的停打标准。
2.4施工中管桩挠曲变形
工程实践证明,开挖在软土地基中的深基坑,其边坡要产生蛹变变形。软土边坡位移的结果,产生巨大水平推力,能使数万立方米大型混凝土基础产生侧向位移,给工程带来巨大危害,工程实践发现,位于边坡变形范围内的预先打入的钢管桩,也随边坡位移而弯曲变形。由于钢桩上部弯曲,造成桩顶的水平位移,其水平位移的规律与软土边坡位移规律基本相同。
本工程试验结果表明,钢管桩当位移量分别为361和376mm,桩顶分别施加220kN和2452kN垂直荷载,桩身应力分别达到177.2MPa和196.9MPa,相当于单桩长期设计允许桩身应力137.3MPa的1.29和1.43倍时,该二根位移钢桩均未达到屈服点,表明位移桩的承或能力仍能满足设计要求。
3.结语
在我国经济快速发展的背景下,高建筑规模愈来愈大,但是堆土软土地基,这给工程带来了巨大的挑战,基础工作的好坏直接关系着整栋建筑的质量。因此文章通过结合某高层商住楼为对象,对桩基在软土地基中的施工进行了具体分析,为软土地基处理工程提供一定的帮助和借鉴。
参考文献:
[1]杨爱武,杜东菊.软土桩基础工程探讨与实践[J].天津城市建设学院学报,2009(27):30-31.
[2]陈龙生.高层建筑软土地基桩基础施工处理措施[J].中华建设,2008(10):28-34.
【关键词】 建筑工程;桩基础;桩承载力;基础施工
目前桩基的结构形式主要分为两种类型:一种是称之为钢筋混凝土预制桩的桩基类型,另一种是称之为钢筋混凝土灌注桩的桩基类型。这两种类型的桩基结构主要区别在于:钢筋混凝土预制桩桩基,主要是在混凝土预制厂内按照设计尺寸进行预制,桩基的外形、规格以及强度都是按照设计参数执行的,强度和质量有足够的保障。
而在建筑施工过程中,有些时候受到施工地点和施工条件的制约,无法使用预制桩桩基,这时候要达到桩基的强度和耐久度,就需要采用钢筋混凝土灌注桩的桩基形式。钢筋混凝土灌注桩是指在施工现场,先利用钻头将桩孔钻好,然后向桩孔内插入钢筋作为骨架,最后向桩孔中灌入混凝土。这种桩基施工技术的好处在于,可以适应特殊地形的桩基地点,并且能够根据建筑工程的实际,及时调整桩基的数量和深度,实现桩基的强度和耐久度,满足建筑工程的需要。
1.工程概况
天津某工程存在软土地基。上部软弱粘性土层约20m厚,上部分布有约4m冲填土,其下部以浅海相为主要沉积类型,主要由粉质粘土,淤泥质粉质粘土和淤泥质粘土组成。该层土含水量高、孔隙比大、压缩性高、滲透性差,属典型软土。中间过渡层,以湖沼相为主要沉积类型,由粘土和粉质粘土沉积形成,厚约5m左右。下部以河床~河漫滩相沉积类型为主,厚约10m左右。该层为本工程钢管长桩的持力层。由于本工程地质条件表明上部存在厚层软土,采用天然地基或浅层处理地基,其容许承裁力和沉降量均不能满足设计要求,故大都采用桩基。对于本工程的桩基础施工,桩的承载力是经过荷载试验后,利用试桩结果根据规范确定的。
2.打桩施工技术
2.1先打桩后挖土施工法
在对本工程软土地基的桩基施工中,消化、吸收国内外打桩技术经验根据工程特点和地基条件,采取“先打桩后挖土”施工法。对于本工程采取先挖土而后打桩施工方式,不仅施工难度大,而且造价高。其原因是:本工程地基土含水量高,孔隙比大,压缩性高,渗透性差,处于软塑一流塑状态,承载力极低;基坑深(通常为10一14m),开挖面积大,坑底标高变化复杂;工程规模大,施工工期长,基坑长时间暴露,不仅增加了人工降水的费用,而且井点也容易因长时间工作而堵塞或磨损失效;尤其是对于遇雨季,基坑容易被水浸泡,造成基坑边按失稳塌方。因此桩机很难到坑下作业;若非下坑作业不可,则需铺垫很厚的块石,碎石,桩机下还要采用路基箱,以满足桩机接地压力要求,不仅费工费料,也影响打桩施工效率;由于地基松软,桩机下陷,导杆倾斜,很难保证打桩质量,还容易发生安全事故;软土边坡受打桩振动,容易塌方,给工程施工带来威胁。鉴于此,本工程的打桩施工,均采用“先打桩后挖土”施工法,充分利用地表硬壳层,让桩机在原地面行走作业,工作条件好,打桩效率高,成桩质员容易保证,施工费用亦可大大降低。
但通过结合本工程实践经验,值得注意的是,对于采取“先打桩后挖土”施工法的关键,是解决钢管桩的地下切割的问题。实践证明割桩深度越过6m时,可用“等离子切割机”切割;割桩深度浅于6m时,可用氧乙炔进行切割。如同一切事物都具两重性—样,“先打桩后挖土”施工法,虽然具有明显的优点,但也存在不容忽视的缺点。这就是,在基坑开挖过程中,容易造成先打入桩的弯曲变形,具体反映在桩顶产生水平价移,严重时还会影响桩的承载力和基础的施工。为了减小桩的变形,挖土过程中,要采取相应的防治措施,首先应制定合理的施工程序,尽量对称挖土,缩短基坑暴露时间;当基坑较大时,须采用分段挖土、分段施工的方法,即挖一段,施工一段,回填一段,尽量缩短基坑的暴露面积和暴露时间,基坑开挖时,挖出的土要随挖随运,不得在边被顶缘堆土。从本工程的实践效果表明,这样可以有效地减小因基坑开挖造成的桩的变形和桩顶位移。
2.2锤击沉桩施工中,桩锤的选择
锤击沉桩施工,通常可采用柴油锤、蒸汽锤和落锤等。其中柴油锤具有灵活机动、操作客易、维修简便等特点,被起来越广泛地应用于打桩施工中。柴伯锤适用于较坚硬土层中的沉桩施工,桩锤连续起爆,锤芯弹跳高,沉桩能力强;蒸汽锤适用于较软土层牛的沉桩施工;落锤只适用于工程规模较小的短桩的沉桩施工。桩锤的选定,必须根据下列因素综合考虑确定:桩的种类,构造型式,桩的长度,直径,重量以及入土深度等桩自身的特性。沉桩深度范围内土层的力学性质,其中最重要的指标是土层的标准贯入试验N值和静力触探比贯入阻力值Ps。施工场地周围的环境条件,诸如动力,能源的供应;噪声污染的控制等。
选择桩锤应进循重锤低打的原则,在不超过桩身极限强度的情况下,宜尽量采用大桩锤,实践经验证明,这样做,不仅桩头不易损环,而且沉桩效率也商。
根据上述原则,本工程对于400x400mmx30m的钢筋混凝土方桩和钢管桩的沉桩施工,可优先选用3.5t级柴油锤;当调配确有困难时,亦可选用4.5t级柴油锤,但应限制锤跳高度,不应超过2m;φ550x100mmx40—45m的预应力钢筋混凝土管桩和钢管桩的施工,宜选4.5t级柴油锤。
2.3停打标准的确定
停打标准的确定,是桩基施工中一项极其重要的技术工作。停打标准确定得是否合理,将直接影响到桩的承载能力和桩的沉降量,甚而进一步影响到上部建(构)筑物的安全和正常使用,另一方面,它还将影响到打桩的施工进度和油料的消耗以及桩锤的使用寿命。因此,停打标准的确定,历来为设计、施工单位所重视。停打标准要根据场地的工程地质条件,桩的种类和尺寸以及桩锤的性能等各种因素,综合考虑确定。对于受力状态不同的桩,应分别情况,确定不同的停打标准。
2.4施工中管桩挠曲变形
工程实践证明,开挖在软土地基中的深基坑,其边坡要产生蛹变变形。软土边坡位移的结果,产生巨大水平推力,能使数万立方米大型混凝土基础产生侧向位移,给工程带来巨大危害,工程实践发现,位于边坡变形范围内的预先打入的钢管桩,也随边坡位移而弯曲变形。由于钢桩上部弯曲,造成桩顶的水平位移,其水平位移的规律与软土边坡位移规律基本相同。
本工程试验结果表明,钢管桩当位移量分别为361和376mm,桩顶分别施加220kN和2452kN垂直荷载,桩身应力分别达到177.2MPa和196.9MPa,相当于单桩长期设计允许桩身应力137.3MPa的1.29和1.43倍时,该二根位移钢桩均未达到屈服点,表明位移桩的承或能力仍能满足设计要求。
3.结语
在我国经济快速发展的背景下,高建筑规模愈来愈大,但是堆土软土地基,这给工程带来了巨大的挑战,基础工作的好坏直接关系着整栋建筑的质量。因此文章通过结合某高层商住楼为对象,对桩基在软土地基中的施工进行了具体分析,为软土地基处理工程提供一定的帮助和借鉴。
参考文献:
[1]杨爱武,杜东菊.软土桩基础工程探讨与实践[J].天津城市建设学院学报,2009(27):30-31.
[2]陈龙生.高层建筑软土地基桩基础施工处理措施[J].中华建设,2008(10):28-34.