桩基施工在移动枢纽大楼工程中的探讨

'四川大学本科生毕业论文（设计）题目：桩基施工在移动枢纽大楼工程中的探讨姓名：学号：专业：工程管理指导教师：2012年月18 目录摘要3前言4第一章桩基施工5（一）桩基的类型5（二）高层建筑桩基作用与选择5第二章移动枢纽大楼桩基施工概况6（一）桩基施工主要做什么准备6（二）桩基施工7（1）概况7（2）沉桩方法7（3）施工设备8（4）施打经过8（三）解决疑问10（1）移动大楼桩基施工质量的预控措施10（2）塌孔现象的处理11（四）关于移动大楼桩基施工的几点看法11第三章工程实例证明合理选择桩基施工的重要性12第四章结语14致谢词15参考文献1618 桩基施工在移动枢纽大楼工程中的探讨摘要当今世界科学技术不断进步，随着经济水平的不断提高，人们的生活水平也得到了很多改善。这时人们对物质要求也越来越高，特别是对住宅的要求也在不断追求，各地的高楼大厦拔地而起。而对建筑物来说地基的处理是非常关键，因为地基直接承载整个建筑物的重量，地基不牢很容易引起建筑物的倒塌。现在对高层建筑物的地基处理方式一般采用桩基础的形式，桩基的工艺是用静压桩机对高强度管桩进行一序列的施工工艺将管桩打入土层，将达到持力层的管桩在其桩位上做一个承台作为地基。而在这过程中会遇到许多问题，如：管桩遇到石头打不下去会爆桩，这时需要同设计单位联系共同解决问题，一般对刚打下去不是很深的桩采用用钩机把石头挖出，在用土回填回去，继续在该位置进行压桩；要是打到一定深度才遇到石头结果爆桩，这时可以才用在原桩位旁边进行补桩的处理方法。关键词：桩型;桩基;管桩;压桩;截桩;方案;措施18 前言桩基础是一种既古老又现代高层建筑物和重要建筑物工程中被广泛采用的基础形式。  桩基础的作用是将上部结构较大的荷载通过桩穿过软弱土层传递到较深的坚硬土层上，以解决浅基础承载力不足和变形较大的地基问题。桩基础具有承载力高，沉降量小而均匀，沉降速率缓慢等特点。它能承受垂直荷载、水平荷载、上拔力以及机器的振动或动力作用，已广泛用于房屋地基、桥梁、水利等工程中。工程中的桩基础，往往由数根桩组成，桩顶设置承台，把各桩连成整体，并将上部结构的荷载均匀传递给桩。18 第一章桩基施工桩基础是人类在软弱地基上建造建筑物的一种创造，是最古老、最基本的基础类型。随着经济发展，城市中各类高层建筑拔地而起，作为高层的基础部分往往在整个建筑物投资中占据了很大的比例。如何采取合适措施提高桩基础的质量，以及选择合理桩基的重要性值得探讨。（一）桩基的类型（1）根据持力情况分为端承桩和摩擦桩。穿过软土层而到达深层的坚实土层，其上部荷载主要由桩尖阻力来承受，主要以贯入度为主在施工的时侯，桩尖进入持力层的深度和标高可供参考，这是端承桩；摩擦桩只是打入软弱土层一定的深度将软弱土层挤密，目的是提高土壤的密实度和承载力，桩尖阻力和桩身侧面与土之间的摩擦力共同承受上部结构的荷载，施工时要以控制桩尖的标高为主，其贯入度可做参考。（2）根据施工方法可以分为预制桩和灌注桩。预制桩依据将桩沉入土中的方法不同又分为打入桩、静力压桩、振动沉桩和水冲桩等。灌入桩首先是在桩位处成孔，然后放入钢筋骨架，最后再浇筑混凝土而成的桩，灌注桩按照成孔方法的不同分为泥浆护壁成孔、干作业成孔、套管成孔及爆破成孔等几种灌注桩。（二）高层建筑桩基作用与选择对于高层建筑工程桩基要求的不同情况,我们可以选用以下桩基础的施工方案：地基有过大沉降和不均匀沉降的建筑物或其他重要建筑物是不允许的；重型的工业厂房和荷载很大的建筑物,如仓库、货仓等；对烟囱、电缆塔等比较高结构建筑物，通常采用桩基以承受较大的上拔力和水平力,或用以防止建筑物的倾斜；对大型或者比较精密的设备基础，需要减小震动基础、减弱基础振动对其结构的影响，或者控制基础沉降和沉降速率；比较软弱的地基或某些特殊性土上的各类永久性建筑物，或以桩基作为地震区结构抗震措施。18 当地基上部软弱时而下部深处埋藏有坚实物质时，最适合采用桩基。若软弱土层很厚，桩端到达不了良好的地层,就应该考虑桩基的沉降等问题了；通过较好的土层而将荷载传到下部软弱层，反而增加了桩基的沉降度。第二章移动枢纽大楼桩基施工概况作为世界上最大的手机供应商，中国移动通信公司在广泛地寻找一个有效的公司代言建筑。中国移动通信公司的一条哲学信条就是客户与公司的关系，这也在这座由Synarchitects打造的建筑外形中切实的体现出来。平顶山中国移动通信大厦将该公司的全球形象与当地的背景和历史意义融入其中，以当地的特点为重要依据，量身打造。平顶山的工业和历史背景在该大厦中若隐若现，也在这两座象征着过去、历史和当地传统的建筑中的一座上完美地体现出来。除此之外，办公室、公司周边的环境景观设计以及休闲娱乐设施的布置都是该大厦的重要组成元素。建筑师将这座建筑与平顶山的城市背景和居民生活习惯紧密的联系在一起。活性化的地板设计、热交换器和其它常用技术都融入了这座大厦的建造当中，帮助其实现成本节约和可持续性。面对这么有特色的建筑，我们不免有些疑问，这么大规模的建筑，它的桩基质量是怎么控制的，出现我们课本中学的塌孔现象又是怎么处理的呢等等，我们就带着这些疑问对移动大楼桩基施工进行探究。（一）桩基施工主要做什么准备在施工前，我们需要对桩基施工的现场进行全面勘察，为便于编制施工方案提供必要的资料，也为选择机械、选择桩基方法的确定及成桩质量控制提供了依据。施工现场及周边环境的勘察现场勘察调查的主要内容包括：了解施工现场的地形、气候及其它自然条件；阅读地质勘察报告，了解施工现场成桩深度范围内土层的分布情况、形成年代以及各层土的物理力学性能指标；了解邻近建筑物的位置、距离、结构性质、现状以及目前使用情况；了解施工现场范围内人为和自然地质现象，地震、洪水、风沙、古塘、暗滨以及地下构筑物、障碍物等。18 机械设备准备。施工前应根据设计的桩型及土层状况，选择好相应的机械设备，并进行工艺试桩。比如螺旋钻机适用于水位以上粘性土、粉土、沙土、膨胀土等，适用的直径大约为300~2000mm，而震动沉管钻机则适用于淤泥、一般粘土、松散砂土、素填土等，适用直径约为400~500mm。选好合适的机型才能正确的施工。现场准备。要使场地平整，高层建筑物的桩基基本为密布的群桩。另外，在桩机进入现场之前，必须对整个施工区进行平整，以保证桩机的垂直度，便于其稳定行走施工现场首先应清除现场障碍物，成桩前应清理现场妨碍施工的高空和地下障碍物，如施工范围内的电线杆、施工区上方的电线、旧建筑物的基础或遗留障碍物等，这对保证顺利成桩是十分重要的。技术准备。桩基础施工前应：编制施工方案，明确成桩的机械、成桩方法、施工顺序以及邻附近建筑物或地下管线的保护措施等；施工进度的计划，根据工程总进度计划确定桩基施工计划（含进度计划，材料需求计划、劳动力需求计划）；制定保证施工质量、技术合格及文明施工等措施；进行试桩的工艺，确定合理的施工工艺，确定好工艺参数。（二）桩基施工（1）概况500x500毫米的钢筋混凝土方桩，分为二节，长度分别为17.05和16.10米，电焊接桩。桩的纵向间距约2.45米，横向间距约2.30米。单桩设计承载力为210吨。由于地下室有三层，所以钢筋混凝土桩要送人地面以下10米，桩的入土深度达43.15米，桩尖支撑在sd层灰粘土上。混凝土桩中已有24根在试桩时打入，本文主要论述362根桩的施工情况。（2）沉桩方法该工程地处市中心，周围均是较差的居民住房，南面路段地下埋有上水、雨水、煤气和电力等管线，在距离60米处还有电影院需正常放映影片。若采用一般的锤击沉桩法，将会产生很大的挤土、振动等影响，危及周围房屋及管线。为了减少上述影响，采用了钻孔取土后，再锤击沉桩的新方祛，同时为了确保桩基施工的顺利进行，又布置了对周围建筑物及地面的变形监测。钻孔取土锤击沉桩工艺，是采用三点支撑型打桩机增设一个螺旋取土钻。螺旋钻杆直径为400毫米，钻孔操度为10米，由40千瓦电动机驱动，钻杆转速为80转/分，钻进速度约1米/分。取土成孔后，随即将预制桩插入孔内，并锤击至设计标高。采用此工艺后，效果较好。18 （3）施工设备桩机负责移动枢纽大楼的基础工程公司现有的日式桩机，能打桩又能钻孔取土，但桩架的起吊重量限制桩重不能超过10吨，且稳定性较差，而另一种船形轨道式桩机，最长可打30米的整桩，起吊总重量可达30吨，但又无法钻孔取土。为此，就对现有的桩架进行了改造，即将日式桩架的三点支撑导杆移装在船形轨道的桩架底盘上，配以螺旋钻和取土器，这样既解决了钻孔取土，又增加了桩机角稳定性。桩锤本工程桩断面较大，入土深度达43米，为此选用K.45柴油锤进行沉桩。K45柴油锤活塞重量为4.5吨，总重为10.5吨，冲击力约为450~480吨，在施打中锤的落距一般在1.6~2.2米间。拔送桩设备拔送桩选用日式TPD一90吊机，该机最大拔起力可达50吨，并能自动显示拔力大小。施工中，送桩后立即起拔，起拔力为15~18吨(经24小时后，拔力增至22~27吨)运桩架由于桩在现场密肋形制作，采用起桩架电动卷扬机起吊，并通过运桩轻轨平车将桩拖运到打桩架前进行施打。（4）施打经过施工日期施工日期:1982年9月27日~1983年1月7日，实际施工为77个台班。施工流水施工流水是施工组织中很重要的一环，本工程根据场地条件，为尽量减少打桩对周围建筑物的影响，并考虑桩位施工的正确，桩基施工流水考虑由中心向四周扩散，先打钢筋混凝土桩，后打钢管桩，并划分为6个流水区(图3)I区51根，11区60根，111区65根，IV区52根，V区60根，VI区74根。施打资料a.锤击数18 单根桩施打至设计标高最大的锤击总数为1732击，最少的为418击。362根混凝土桩的总锤击数分类如下：击数根数比例(%)1000击以上40(3)11.1(0.8)900~100046(3)12.7(0.8)800~89975(7)20.7(1.9)700~799103(12)28.5(3.3)600一69978(46)21.5(12.1)500~59919(107)5.2(29.6)400~4991(137)0.3(37.9)300~399(42)(11.6)200~299(5)(1.4)注:括号内为最后10米的送桩击致及比例数。b.贯入度桩在施打至接近设计标高时，10击的贯人度最大为38厘米，最小的为10厘米，一般为20~25厘米。c.桩的平面位移桩的平面位移的侧量是将桩打至接近地面时，在套送桩帽前进行测量，一般位移均小于10厘米，但也有个别的桩由于地下有石块等障碍物，位移达15~20厘米。d.桩的垂直度控制桩的垂直度是由两台经纬仪交会控制的，在施打前，先由经纬仪进行校正，因此桩的垂直度都能控制在1/100以内。（三）解决疑问通过对移动大楼的桩基施工过程的了解，我们的疑问得到了解答：（1）移动大楼桩基施工质量的预控措施18 桩基施工的质量直接关系到建筑物结构质量的安全，重要性是不可言喻的。所以在桩基施工前一定要制定有合理的施工方案，在实施过程中必须按照方案执行，一旦出现问题，需要马上解决，绝不可以拖延，千万不能等验桩不合格的时候再想弥补的方法。据施工实例证明，桩基施工中出现的很多问题是可以事先避免的，下面我们就在施工过程中容易出现的一些问题提出预防措施。施工过程中随时监测桩的定位。不论在灌注桩还是预制桩的施工中，施工地表会由于桩孔扩张挤压造成隆起，相应地就移动了原来的坐标控制点，如果不对桩位坐标点重新检测，仍按照原来桩位进行施工的话，成桩后就会产生桩位的偏移。所以在施工前，要对规划部门提供的控制桩点加以保护，确保桩点不受施工以及其他因素的影响。打桩过程中也应随时监测，以保证桩点的正确性。这种桩位偏移在许多工程中都出现过，最终还是采用了扩大承台法予以补救，这样既耽误了工期又增加了工程费用。桩成孔后，应检查桩孔嵌入持力层的深度，岩石强度、下沉厚度、桩孔垂直度等数据必须符合设计要求，凡是有一项不符合设计要求的，就应及时解决该问题，不能延误，以免为以后出现缩颈、断桩等现象埋下隐患。桩基在开挖前必须全面检查成桩记录和桩的测试数据，如果发现质量上有疑义的问题，必须经过各部门统一意见之后才能挖土，防止基桩开挖后再来处理，造成不必要的麻烦。正确的基坑开挖方案对于桩基施工的意义是非常重要的。对于地质情况复杂的地区，尤其是在滨水带，经常会出现地下的淤泥层，如果没有合理的开挖方式，引发淤泥涌动，情况轻的导致桩位移动，重的造成折桩。发生这类质量事故的主要原因就是因为在基坑开挖过程中没有采取必要的支护和防淤泥涌动措施。18 压桩施工前应该清除桩位下的障碍物，必要时应该对每个桩位进行勘察一遍。在检查桩的平直度时，如果发现桩身的弯曲度超出正常范围，或桩尖不在桩的纵轴线上，这种情况下不应使用，以避免压桩时出现折桩或桩顶移动。沉桩时应随时检查钻孔的质量、桩身垂直度、沉桩深度、最后是贯人度，观察孔隙水压力上升、土体隆起等对周围的影响等，若发现有疑问，应及时采取相应解决处理问题的措施。在接桩施工时，应该对连接部位上的杂质、油污、水分等清理干净；上下节桩应在同一直线上；使用硫磺胶泥严格按操作规程进行，以防接桩处出现开裂现象。送桩拔出后留下的桩孔，应及时的回填。在桩基施工过程中，会遇到各种突发的意外情况，应及时和监理与设计部门联系，按设计部门的设计修改通知进行施工。（2）塌孔现象的处理在泥浆护壁成孔施工过程中，经常会出现塌孔现象，这也是施工过程中经常出现的问题。主要是由于桩孔内水压不够或孔内的泥浆比重不合格造成的。解决此问题的方法是：a.在桩位处埋设防护筒，护筒顶面要高出地面0.4～0.6米；埋设深度在粘性土中不应小于1米，在砂土中不应小于1.5米，以固定桩孔的位置，保护孔口，防止塌孔，增高桩孔内水压。b.在钻孔过程中，向桩孔内注入泥浆，将孔壁土层中的空隙填满，避免孔壁渗水，保持护筒内的水压稳定，并加大护筒内水压，以防止塌孔。c.钻孔达到要求深度。在进行清孔时，当孔壁土质较好时，可以使用空气吸泥机清孔，并且注入清水；当孔壁土质较差时，可以使用泥浆循环清孔，施工及清孔过程中应该经常测定泥浆的比重。（四）关于移动大楼桩基施工的几点看法通过移动枢纽大楼桩基的施工，我从施工角度提出以下不成熟的看法供探讨。（1）根据打桩记录分析，该处地质均匀性较差，反映在锤击数变化较大(418~1732击)，根据最后10锤的贯人度，大部都在20厘米左右，所以预计大楼会有一定数量级的沉降。如设计桩长能增加6~7米，使桩尖进人亚砂土，则对大楼的沉降将大为有利，对于这样重要的高层建筑，桩长增加几米是可取的。（2）采用钻孔取土锤击工艺是减少浅层挤土，减轻邻近建筑物影响的有效措施之一。根据移动大楼的地质资料，将近3000立方米的混凝土桩挤人不大的40x60米范围的土中，土体将发生明显的隆起现象。由专业人士的测试资料表明，土体隆起约占混凝土桩体积的40%，由于本工程采用价400毫米钻孔取土10米，桩顶标高也在地面以下10米，在送桩拔起后，此深度范围的土体是空的，虽经及时回填，但回填量总是不足的。因此整个区域内出现了从周边向中心坍陷的情况，中间的坍陷达20多厘米。从而减少了打桩引起的挤土和振动影响。（3）18 打桩引起的对周围建筑物的影响范围是一个复杂的问题，它与许多因素有关，如工程地质情况，桩的长短，桩的硫密，施工流水的安排，施工速率的快慢等等。虽然本工程采用了钻孔取土锤击工艺，减少了对邻近建筑物的影响，但由于桩的人土深度为43米，因此除浅层挤土外，还存在着桩的深层挤土影响，根据测试资料，离本工程桩区约60米远的电影院楼顶的横梁上还发生0.1毫米的裂缝。因此，打桩对邻近建筑物的影响范围一般宜考虑桩入土深度的1~1.5倍为好。第三章工程实例证明合理选择桩基施工的重要性（1）以深圳火车站八十余根挖孔桩为例，其中70%以上是采用水下混凝土导管浇筑的，其余部分用直接投料法，极少几根采用串筒振捣干浇法筑桩，混凝土配比均按300号设计，从混凝土芯样试压结果看，最高的芯样试块达到400~500号以上，亦有低于300号的。其中用水下混凝上导管法浇筑的桩，质量最好，除有一根桩因导管不密封，多次进水造成混凝土严重离析外，其余全部合格。而干浇法中用串筒法质量最不可靠，一是强度不均匀，二是分层离析严重。可以这样认为，在有地下水的地区，用导管法浇筑水下混凝土是确保挖孔桩质量最可靠的方法。施工中，经钻探分析不合格的两根桩，分别采用在桩井四周打设2~4根价500毫米的钢管桩进行补强。对有些桩顶不合格的亦采用过爆破法处理。对有离析现象的桩井采用压浆法灌浆。（2）深圳某高层建筑位于深圳市福田中心区。大厦由52层塔楼、17层、6层附楼及3层地下室组成，主体结构(塔楼)地面以上高度183m，附楼高度60m，主楼单位荷重为820kN/耐，对差异沉降敏感。本工程士0.00为黄海高程6.90m，基本接近开挖前地坪标高。本工程北侧为深圳地铁一期工程地铁站，该地铁站采用天然地基(筏基)，基础埋深相当于本工程士。地铁站南侧墙距本工程西段17层附楼最北侧轴线地直线距离为31m，距南段6层附楼最北侧轴线的直线距离为61m。地铁站由外部因素引起的附加沉降要求不大于1cm。本场地东侧为市政道路，辅道下有煤气管线通过，6层附楼东侧轴线距金田路人行道约l0m。场地南、西侧现为开阔地。18 通过各个部门的探讨，该高层建筑塔楼和附楼最后确定同时采用了冲孔灌注桩基础，根据实际基础施工情况来看，冲孔灌注桩基础施工中没有对周围环境及建筑物造成较大的不利影响，在冲孔灌注桩施工时采取合理的质量保证及预防措施，使工程较为顺利完工并通过质量验收。由于人工挖孔灌注桩施工设备简单、造价低、消耗少、持力层可见、施工质量较易保证等有利因素，因而往往设计时较易推荐采用，但在基础选型时也应注意其施工时对周围环境及建筑物的不利影响及结合本场地的地质条件综合分析，以免造成安全事故和对建筑物及周围环境造成严重破坏。在选择使用冲孔灌注桩时，也要具体分析其施工过程中可能出现的不利因素，合理采用有效的预防和处理措施，保证施工安全和施工质量。（3）徐舍特大桥位于宜兴市徐舍镇西南方向，地段区域地质情况为低山丘陵之间连续分布冲湖积，湖沼积平原区。大桥跨越5342省道，全长18811.816m，中心里程为DK107+907.168。桥梁范围介于DK98+501.56~DK117+313.376之间。跨省道连续梁(48m+80m+48m)下部基础采用3排10根(565号墩)和4排12根直径2.0m(566号墩)的钢筋混凝土钻孔灌注桩，桩长分别为27.5m和56.0m。桥位处的地层主要有第四系全新统时代的冲积层、第四纪更新世洪积层和中三叠纪组成。徐舍特大桥的桥位地壳表层多半是沉积而成的石灰岩、白云质灰岩等岩层，由于地下水和地表水的长期作用，这些岩层产生溶蚀，以致沿岩层的构造形成各种岩溶现象。由于这些岩溶地带被其后来次生的风化或残积物所填充和覆盖，深埋于地下，因此这些岩溶现象对于铁路工程来说，成为隐蔽或半隐蔽式的病害，如果勘探不慎，未经查明，将工程建于其上，势必将造成潜伏危机，直接影响施工和结构安全。根据当地实际情况，该工程必须采用钻孔桩桩基施工方法。在施工中成功地处理了各种溶洞事故，顺利地完成了桩孔的施工。冲击钻进工艺在徐舍特大桥岩溶地层中成孔质量与效率统计如下:扩孔系数1.15，孔倾斜度0.01300，孔底沉渣2cm，纯钻率3500，时效50cm/h,其成孔质量良好，效率高。因此，在冲孔过程中可以根据钢丝绳与孔中心的偏差控制孔的垂直度，通过观察十字锤的冲击情况，及时避免卡锤和跑斜现象的出现，提高钻进效率，保证成孔质量。18 在岩溶地区施工必须意识到地质情况的复杂性，因此，必须对工程所处岩溶地区进行综合分析研究，因地制宜，采取合理的技术措施，才能保证工程质量的优良和经济效益的合理。该桥区岩溶层施工主要的经验是:a.岩溶地区成桩必须有详细的地质资料，针对岩溶情况采取逐桩钻探，探明溶洞发育和分布情况。b.及早发现斜孔，采用回填碎石和勃土处理。c.钢护筒跟进使用，能有效地防止强溶蚀破碎地层垮塌埋钻事故，基本上能解决强溶蚀破碎岩溶地层成孔难的问题。d.造浆和清渣在钻孔过程中要重视，要及时处理孔内漏浆，加快清孔速度，提高成孔效率。第四章结语我国桩基础施工技术相对于美日等发达国家相比还存在着一定的差距，主客观方面都存在着诸多差距。因此应加强对于桩基础施工技术的主观和客观两方面的改进，做好施工前期的准备工作，以及在具体施工时加强监管，防止不应有的偏差和失误产生，以提升桩基础施工管理水平。桩基施工质量关系到整个建筑物的工程质量，在桩基施工过程中，遇到各种意外情况，应及时通过业主、监理与设计部门联系，按设计部门的设计修改通知或会议纪要进行施工。18 致谢词值此论文完成之际，谨向所有关心和帮助过我的老师和朋友们致以最诚挚的谢意！衷心感谢尊敬的导师。在两年学习生活中，您不但为我提供了良好的学习环境，而且以高度的责任心，渊博的学识在诸多方面给我教导和培养，让我受益终生。感谢所有关心和帮助过我的老师和同学们。感谢抚育我成人的父母，他们的理解和支持是我前进的动力。最后感谢审阅本文的专家老师。由于本人水平有限，错误和不足之处在所难免，敬请批评指正。18 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