解析:高层建筑冲孔灌注桩基础

一、高层建筑冲孔灌注桩的现实意义

(1)高层建筑冲孔灌注桩能够减少噪音污染。我们知道传统的冲(钻)孔灌注桩,往往采用振动棒运转的形式进行,容易产生大量的噪声污染,影响了居民们的日常生活。

(2)高层建筑冲孔灌注桩能够减少工程造价。该技术能够大缩短桩的长度,通过注浆可消除或挤密桩侧泥皮和桩底沉渣并提高砾卵石层的桩端承载力,提高单桩承载力,减少工程造价。

(3)高层建筑冲孔灌注桩能够提高单桩承载力。高层建筑冲孔灌注桩能够减轻或消除桩侧泥浆护壁和孔底沉渣对单桩极限承载力的影响,使得桩体的承受力更为坚固。

二、我国高层建筑冲孔灌注桩应用现状分析

在高层建筑、旧城改造的桩基础中,冲孔灌注桩以其低噪音、对周围环境影响较小、无挤土效应等特点被广泛应用。传统的冲(钻)孔灌注桩的施工工艺在成孔中,为避免塌孔必须采用泥浆护壁,但由于泥浆护壁所形成的泥皮影响了桩侧摩阻力的发挥;同时由于施工工艺上的原因,孔底沉渣不易清除,也影响了桩端阻力的发挥。因此目前较为常用的方法是在冲孔灌注桩上采用后压浆技术,其主要目的就是减轻或消除桩侧泥浆护壁和孔底沉渣对单桩极限承载力的影响,提高单桩承载力。采用冲(钻)孔灌注桩,可穿越所有土层,但成孔时要采用泥浆护壁会影响桩的承载力,桩底沉渣也不易清除,如果桩端要进入风化岩层则造价较高。如果将桩端持力层选择在砾卵石层上,同时采用后压浆技术,则可大大缩短桩的长度,通过注浆可消除或挤密桩侧泥皮和桩底沉渣并提高砾卵石层的桩端承载力,从而较大幅度地提高单桩承载力,减少工程造价。

三、高层建筑冲孔灌注桩基础设计

(1)浇灌水下混凝土

灌注桩浇灌水下混凝土通常有两种方法:

一种是用混凝土泵车,将泵车导管深入孔底加压混凝土。因泵车压力较大不会堵管,不易断桩,混凝土密实性好,容易保证水下混凝土的质量;

另一种方法是采用导管法浇灌现场自制的混凝土。由于第一种方法成本较大且在商品混凝土发展较落后的地区,未能采用,只有采用第二种方法。但第二种方法存在较多的弊端,如混凝土下落靠自身密度与泥浆密度之差驱动混凝土由导管外四周向上浮动,浮动力小,容易堵管,很难保证质量,若提升导管过快可能造成断桩。

因此现场监理人员必须督促施工单位做好以下几方面的工作,确保成桩的质量:

1)、加强原材料进场验收及复核工作, 粗骨料应采用质地坚硬、粒径在20~40mm 之间并具有合理级配的碎石且含泥量不大于2%; 细骨料应选用质地坚硬且含泥量不大于3%的中粗砂; 使用的水泥、外加剂等必须提供合格证书且具有复试报告;

2)、混凝土浇灌前必须量测泥浆比重, 并严格控制在1.20 范围以内;

3)、严格按混凝土配合比报告单的配比实际调整投料。在混凝土第一盘搅拌时, 石子用量可以减少一半, 相对增加水泥用量, 以加强混凝土与孔底岩面的接触;

4)、根据孔径、导管距孔底的间距和导管埋置深度等控制好第一斗混凝土浇灌量(初灌量),必须能保证导管端部能埋入混凝土面以下0.8m以上。混凝土浇灌过程必须有专人测探导管埋深及管内外混凝土面的高差。导管提升过程必须保证导管埋入混凝土的深度在2~6m之间,严禁导管提出混凝土面;

5)、混凝土浇灌过程加强混凝土的坍落度和搅拌时间的监控,坍落度应控制在160~220mm之间,保证混凝土有足够的和易性;

6)、浇灌水下混凝土必须连续进行,不得中途停顿。在某食品大厦和广播电视中心主楼工程中,严格按规范程序进行监控,取得较好的效益,通过取芯法、超声波透射法进行桩身完整性的检测均为合格,得到业主等有关单位的认可;

(2)关于高层建筑冲孔灌注桩灌注设计分析

由于高层建筑冲孔灌注桩是整个工程质量的关键,因此针对混凝土的灌注也应在事前进行优良的设计,根据有关规定的相关要求,设计出适宜工程的混凝土混合比例、灌注量、混凝土搅拌时间等,根据不同的地质情况及工程情况进行合理的设计。设计良好的混合量,将灌注间歇时间控制在15min之内,最多不得超过30min,每根桩整个灌注过程应尽可能控制在4~6 h以内完成,以保证混凝土的均匀性。这就要求在施工前将单根桩及所用混凝土进行计算,通过前期的设计规划及施工前的计算做好混凝土的混合工作。而且混凝土滞留空气的时间对于混凝土的强度有一定的影响,因此根据混凝土应在1.5h内灌注完毕,夏季应在1.0 h内灌完的要求,要结合灌注桩的要求进行混凝土混合,否则应掺加缓凝剂。混凝土应灌注至设计桩顶标高以上规定的高度,以保证设计桩顶标高以下混凝土的质量。

(3)高层建筑冲孔灌注桩基础设计

在进行高层建筑冲孔灌注桩基础设计时,要通过对工程所在地地质进行勘探,确定建筑物地质情况。然后确定桩基的选用,对于建筑物所受荷载大、变形控制严格以及工程拟建地地质较差的情况,要通过多种灌注桩的复合使用来达到建筑目的。通过分析和调查确认冲孔灌注桩位置与根数,然后对其进行有效计算。首先对桩长进行确定,然后估算单桩极限承载力。通过标准公式计算桩的竖向极限承载力标准值。另外还要多注意对各分项系数进行考虑。随着活载变异系数的增大,桩侧阻、端阻和承台底土反力分项系数均减少,恒载分项系数也相应减小,而活载分项系数则随之增大。随着承台底土摩擦角或粘滞力的变异性增大,桩侧阻、端阻、恒载效应、活载效应的分项系数均随之减少,承台底土反力分项系数相应增加。在高层建筑冲孔灌注桩设计完成后为确保桩基质量万无一失,需从总数桩中按1%的比例且不应小于3根(工程总桩数在50根以内时不应少于2根)抽选工程桩作为试验桩,待试桩静载检测合格后方可全面施工桩基。

【来源:由基础工程微信公众平台整理编辑/参考文献作者:张柳青、]汤万龙, 张小英, 史建华、王家鼎, 郑维智, 唐贵富等;转载请注明出处!】

一、高层建筑冲孔灌注桩的现实意义

(1)高层建筑冲孔灌注桩能够减少噪音污染。我们知道传统的冲(钻)孔灌注桩,往往采用振动棒运转的形式进行,容易产生大量的噪声污染,影响了居民们的日常生活。

(2)高层建筑冲孔灌注桩能够减少工程造价。该技术能够大缩短桩的长度,通过注浆可消除或挤密桩侧泥皮和桩底沉渣并提高砾卵石层的桩端承载力,提高单桩承载力,减少工程造价。

(3)高层建筑冲孔灌注桩能够提高单桩承载力。高层建筑冲孔灌注桩能够减轻或消除桩侧泥浆护壁和孔底沉渣对单桩极限承载力的影响,使得桩体的承受力更为坚固。

二、我国高层建筑冲孔灌注桩应用现状分析

在高层建筑、旧城改造的桩基础中,冲孔灌注桩以其低噪音、对周围环境影响较小、无挤土效应等特点被广泛应用。传统的冲(钻)孔灌注桩的施工工艺在成孔中,为避免塌孔必须采用泥浆护壁,但由于泥浆护壁所形成的泥皮影响了桩侧摩阻力的发挥;同时由于施工工艺上的原因,孔底沉渣不易清除,也影响了桩端阻力的发挥。因此目前较为常用的方法是在冲孔灌注桩上采用后压浆技术,其主要目的就是减轻或消除桩侧泥浆护壁和孔底沉渣对单桩极限承载力的影响,提高单桩承载力。采用冲(钻)孔灌注桩,可穿越所有土层,但成孔时要采用泥浆护壁会影响桩的承载力,桩底沉渣也不易清除,如果桩端要进入风化岩层则造价较高。如果将桩端持力层选择在砾卵石层上,同时采用后压浆技术,则可大大缩短桩的长度,通过注浆可消除或挤密桩侧泥皮和桩底沉渣并提高砾卵石层的桩端承载力,从而较大幅度地提高单桩承载力,减少工程造价。

三、高层建筑冲孔灌注桩基础设计

(1)浇灌水下混凝土

灌注桩浇灌水下混凝土通常有两种方法:

一种是用混凝土泵车,将泵车导管深入孔底加压混凝土。因泵车压力较大不会堵管,不易断桩,混凝土密实性好,容易保证水下混凝土的质量;

另一种方法是采用导管法浇灌现场自制的混凝土。由于第一种方法成本较大且在商品混凝土发展较落后的地区,未能采用,只有采用第二种方法。但第二种方法存在较多的弊端,如混凝土下落靠自身密度与泥浆密度之差驱动混凝土由导管外四周向上浮动,浮动力小,容易堵管,很难保证质量,若提升导管过快可能造成断桩。

因此现场监理人员必须督促施工单位做好以下几方面的工作,确保成桩的质量:

1)、加强原材料进场验收及复核工作, 粗骨料应采用质地坚硬、粒径在20~40mm 之间并具有合理级配的碎石且含泥量不大于2%; 细骨料应选用质地坚硬且含泥量不大于3%的中粗砂; 使用的水泥、外加剂等必须提供合格证书且具有复试报告;

2)、混凝土浇灌前必须量测泥浆比重, 并严格控制在1.20 范围以内;

3)、严格按混凝土配合比报告单的配比实际调整投料。在混凝土第一盘搅拌时, 石子用量可以减少一半, 相对增加水泥用量, 以加强混凝土与孔底岩面的接触;

4)、根据孔径、导管距孔底的间距和导管埋置深度等控制好第一斗混凝土浇灌量(初灌量),必须能保证导管端部能埋入混凝土面以下0.8m以上。混凝土浇灌过程必须有专人测探导管埋深及管内外混凝土面的高差。导管提升过程必须保证导管埋入混凝土的深度在2~6m之间,严禁导管提出混凝土面;

5)、混凝土浇灌过程加强混凝土的坍落度和搅拌时间的监控,坍落度应控制在160~220mm之间,保证混凝土有足够的和易性;

6)、浇灌水下混凝土必须连续进行,不得中途停顿。在某食品大厦和广播电视中心主楼工程中,严格按规范程序进行监控,取得较好的效益,通过取芯法、超声波透射法进行桩身完整性的检测均为合格,得到业主等有关单位的认可;

(2)关于高层建筑冲孔灌注桩灌注设计分析

由于高层建筑冲孔灌注桩是整个工程质量的关键,因此针对混凝土的灌注也应在事前进行优良的设计,根据有关规定的相关要求,设计出适宜工程的混凝土混合比例、灌注量、混凝土搅拌时间等,根据不同的地质情况及工程情况进行合理的设计。设计良好的混合量,将灌注间歇时间控制在15min之内,最多不得超过30min,每根桩整个灌注过程应尽可能控制在4~6 h以内完成,以保证混凝土的均匀性。这就要求在施工前将单根桩及所用混凝土进行计算,通过前期的设计规划及施工前的计算做好混凝土的混合工作。而且混凝土滞留空气的时间对于混凝土的强度有一定的影响,因此根据混凝土应在1.5h内灌注完毕,夏季应在1.0 h内灌完的要求,要结合灌注桩的要求进行混凝土混合,否则应掺加缓凝剂。混凝土应灌注至设计桩顶标高以上规定的高度,以保证设计桩顶标高以下混凝土的质量。

(3)高层建筑冲孔灌注桩基础设计

在进行高层建筑冲孔灌注桩基础设计时,要通过对工程所在地地质进行勘探,确定建筑物地质情况。然后确定桩基的选用,对于建筑物所受荷载大、变形控制严格以及工程拟建地地质较差的情况,要通过多种灌注桩的复合使用来达到建筑目的。通过分析和调查确认冲孔灌注桩位置与根数,然后对其进行有效计算。首先对桩长进行确定,然后估算单桩极限承载力。通过标准公式计算桩的竖向极限承载力标准值。另外还要多注意对各分项系数进行考虑。随着活载变异系数的增大,桩侧阻、端阻和承台底土反力分项系数均减少,恒载分项系数也相应减小,而活载分项系数则随之增大。随着承台底土摩擦角或粘滞力的变异性增大,桩侧阻、端阻、恒载效应、活载效应的分项系数均随之减少,承台底土反力分项系数相应增加。在高层建筑冲孔灌注桩设计完成后为确保桩基质量万无一失,需从总数桩中按1%的比例且不应小于3根(工程总桩数在50根以内时不应少于2根)抽选工程桩作为试验桩,待试桩静载检测合格后方可全面施工桩基。

【来源:由基础工程微信公众平台整理编辑/参考文献作者:张柳青、]汤万龙, 张小英, 史建华、王家鼎, 郑维智, 唐贵富等;转载请注明出处!】


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