超高层建筑桩基础

超高层建筑桩基础摘要：上海中心技术人员研究采用绿色环保的钻孔灌注桩，并联合国内顶尖专家改进了桩型设计和施工工艺，最后采用了“大直径超深钻孔灌注桩工艺”。主楼桩基工程最后打下了955根桩，每根桩直径1米，深86米，单桩承载力达到2800吨。关键词：桩基础；上海中心大厦；群桩基础；钻孔灌注桩；施工技艺随着工业技术的飞速发展，使大型、超大型的桩基工程的出现成为可能。在有了机械化技术的保障后，绿色环保的“大直径超深钻孔灌注桩工艺”便得以在超过建筑使用。一工艺原理：1、正循环回转钻进成孔。2、泥浆护壁，必要时用化学处理剂改性。3、钢筋笼分段制作成型，孔口焊接，地面控制笼顶安装标高。4、终孔后进行第一次清孔，砼灌注前进行第二次导管正循环清孔浆。5、导管反顶法灌注水下砼。二适用范围：泥浆护壁钻孔灌注桩按成孔工艺和成孔机械的不同，可分为如下几种，其适用范围如下：1．冲击成孔灌注桩：适用于黄土、黏性土或粉质黏土和人工杂填土层中应用，特别适合于有孤石的砂砾石层、漂石层、坚硬土层、岩层中使用，对流砂层亦可克服，但对淤泥及淤泥质土，则应慎重使用。2．冲抓成孔灌注桩：适用于一般较松软黏土、粉质黏土、砂土、砂砾层以及软质岩层应用，孔深在20m内。3．回转钻成孔灌注桩：适用于地下水位较高的软、硬土层，如淤泥、黏性土、砂土、软质岩层。4．潜水钻成孔灌注桩：适用于地下水位较高的软、硬土层，如淤泥、淤泥质土、黏土、粉质黏土、砂土、砂夹卵石及风化页岩层中使用，不得用于漂石三主要施工工艺①成孔方式：上部黏土层(30m以上深度)正循环成孔，下部砂土层泵吸反循环成孔②泥浆制备：采用专用膨润土和外加剂人工拌制③泥浆除砂：ZX-250型泥浆净化装置(除砂机)除砂④清孔方式：泵吸反循环一清，气举反循环二清⑤钢筋安装：预加工成型，主筋直螺纹接驳器连接⑥浇灌方式：导管法水下混凝土浇灌⑦注浆：桩端后注浆四注意事项4.1垂直度要求高裙房逆作法钢管柱长度达２５ｍ。成孔垂直度控制要求需达到１／４００以上。由于成孔深度深、地层土质结构变化大，对保证成孔的垂直度带来了困难。特别是逆作法中对桩身垂直度的控制要求已大大超出现有规范标准，给成孔过程控制提出了更高的要求。4.2成孔难度大设计师根据多年桩基工程经验，上海地区超深钻孔灌注桩成桩质量离散性较大，而本工程场地⑦层砂性土埋深约２８ｍ，桩基直径约１ｍ，钻孔深度自±０．０００以下达９０ｍ，灌注桩将穿越密实的砂性土，直达密实的砂性土层；同时，密实的砂性土层和密实的砂性土层为上海典型的承压水层，在此层土中进行灌注桩施工成孔难度大，极易发生塌孔等现象。4.3桩端注浆控制难工程砂性土层厚度大，清渣困难，而主楼单桩承载力设计值为１０５６０ｋＮ。沉降控制要求高。根据实践经验，本工程灌注桩采用桩底注浆加固，以提高桩基承载力并控制桩基础沉降变形。主楼灌注桩长８６ｍ、裙房灌注桩长８０ｍ一柱一桩、注浆管埋设、注浆器选择、注浆压力与注浆量控制等要求严、难度大。此外，钻孔桩孔壁稳定性较差，桩底沉渣厚度和桩底注浆质量的控制困难。4.4钻进过程注意事项钻进过程中，须根据地质情况的变化调整转速和泥浆性能，切不可为抢工期加速进钻。钻具在钻进时，须采用先轻压、慢转并控制泵量，进入正常钻进后，再逐渐加大钻速和钻压。当钻进至设计标高后。应检查孔深、孔径和垂直度并验收合格后才能进行第一次清孔。清孔排渣时须注意保持孔内水位，清孔时不允许采用加深孔底深度来代替清孔。五主要工序施工技术5.1钻机就位和开孔上海中心大厦桩基工程钻机型号为ＧＰＳ一２０，如果钻机选位不合理，将可能导致钻机位置与桩位不一致。以ＢＭ０５号桩的检查数据为例，其钻机垂直度偏差小于１／３００，钻杆２８节，钻杆长度为８４．８７ｍ，钻具总长为８６．６２ｍ，相对±０．（ＤＯ该工程中Ｂ桩长为８２．８５０ｍ，就位时应满足以下要求：（Ｉ）机架应平稳、垂直，底座和顶端要平稳，钻进过程中不应产生位移和沉陷：（２）钻机天车，磨盘和护筒中心应形成同一铅垂线，其允许偏差不大于２０ｍｍ；（３）钻机定位和开孔必须准确，开钻时务，必慢速均匀、平稳钻进．待钻头钻至护筒刃脚以下１ｍ时方可正常进钻；（４）钻机钻头应保证达到设计直径并有保径装置，施工过程中应经常核查钻头直径尺寸；（５）钻机开钻前，应核查钻杆的分节长度及数量，以确保孔深达到设计要求；（６）在相邻刚浇筑完成的桩旁开孔施工时，其安全距离不得小于４ｄ（ｄ为钻孔桩直径）或时间间隔不少于３６ｈ。5．2泥浆性能成孔过程中，护壁泥浆性能，如密度、粘度、含砂量等需定期测试，成孔完毕后及钢筋笼和导管安放完毕后均应分别清孔。以对ＢＭ０５号桩施工的检查数据为例，３０ｍ以内正循环成孔，一次清孔注入口泥浆密度为１．１０９］ｃｍ３，排出Ｅｌ泥浆密度为１．１８９／ｃｍ３，粘度２０＃，二次清孔为３０ｍ深度以上采用反循环成孔，注入口泥浆密度为１．０８咖ｍ３，排出口泥浆密度为１．１４ｍ３，粘度２２。泥浆应满足下列要求：（１）正循环成孔注入口泥浆密度不大于１．１５酌ｍ３，漏斗粘度为１８～２２。（２）正循环成孔排出口泥浆密度不大＝Ｊ：：１３０９ｔｃｍ３，漏斗粘度“２０一２６”。（３）钻孔桩钻进过程中，孔内泥浆液面应保持稳定并不低于地面以下３００ｍｍ，应随时根据地层变化调整泥浆性能指标，确保孔内护壁。（４）泥浆循环中多余或废弃的泥浆应及时排除，采用专门运输工具运至规定弃卸地点。不得任意排放，保证环境不受污染。六桩基检测技术方法：①桩径小于2.0m的桩基础，桩长小于等于40m时，利用低应变反射波法进行检测，桩长大于40m时，利用桩基检测技术声波投射法进行。②对于桩径大于等于2.0m或复杂地质条件下的桩基础，利用桩基检测技术为声波透射法进行检测。目前上海中心主楼955根钻孔灌注桩均已完成施工，静载试验结果和超声波检测结果满足设计要求，其I类桩率超过96％，且无Ⅲ类桩。七对比其他桩基工程的优缺点在上海中心大厦的超长钻孔灌注桩较其他浅桩基础具有承载力大、沉降小、噪音低、对相邻建筑影响小等优点而倍受青睐，使用已相当普及。但对70m以上的超长桩而言还存在施工工艺复杂、质量难以控制差等缺陷。总结：目前随着沿海地带新一轮建设热潮的兴起和城市建设用地日趋紧张，将兴建越来越多的超高层建筑。在软土地基超高层建筑中，钻孔灌注桩可成为一种环保、经济、实用、可靠的桩型。参考文献刘子彤；地基与基础（第七章建筑物桩基础）；南京市康西路1号；河海大学出版社；2007年06月贺建清；地基处理；北京；机械工业出版社；2008年06月