软土地基高层建筑桩基的设计与施工探究

2018-03-26许中长

建材与装饰 2018年52期

许中长

（洪湖市鄂洪建设工程监理有限公司湖北省洪湖市 433200）

引言

软土地基普遍存在强度较低但压缩性较高，缺乏良好渗透性能等特点，因此导致软土地基上进行高层建筑的施工建设时，需要着重对桩基进行合理选型设计，并选用适宜的施工工艺。以便能够在保障软体地基高层建筑桩基具有较高使用性能的同时，尽可能延长其使用寿命，进而切实保障整体高层建筑施工质量。本文通过探究软土地基高层建筑桩基的设计与施工，可为实际软土地基高层建筑桩基设计施工工作的开展给予相应指导。

1 工程概况

为有效说明软体地基高层建筑桩基的设计与施工，本文选择以本地区某高层住宅小区项目为例。该建设项目中建筑总面积超过310000m2，拥有17栋高层建筑，建筑楼层在18～33层，层高统一为3m，同时拥有一层地下车库，车库层高度为4.2m。在高层住宅建筑中采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构，结构高度在54～99m之间。高层建筑周围土体较为软弱，其主要构成要素包括粉性土、粘性土以及砂土，使得建筑地基属于典型的软土地基。

2 软土地基高层建筑桩基设计分析

2.1 搜集各项重要数据

在开展软土地基高层建筑桩基设计之前，首先需要设计人员立足具体建筑项目设计与施工要求，主动开展现场勘测工作，运用各种现代化的测量仪器设备和勘查技术，采集大量有关软土地基高层建筑及其桩基的关键数据、重要参数。在与具体施工图纸、项目文件等进行相互整合下，全方位地获取各项重要信息数据，以便能够为软土地基高层建筑桩基设计及后续实际施工操作提供真实可靠的数据支持。

2.2 合理开展桩基选型

针对具体工程情况，在软土地基高层建筑桩基设计当中另一大核心内容便是合理进行桩基选型。目前常运用在软土地基高层建筑中的桩基类型主要有以下几种：

2.2.1 预制桩

在当前许多高层建筑中通常会选择使用截面为200mm×200mm微型桩作为沉降控制复合桩基。正常情况下，桩端持力层为⑤-2层，桩长控制在16～20m，相邻桩之间的距离则需至少高出桩身截面边长五到六倍。每一根预制桩的最大承载力基本在200～500kN。由于该种沉降控制复合桩基选择使用承台下地基土，分担桩的外荷载，通过根据具体施工要求控制用桩数量，还可以达到控制工程造价成本的效果。

2.2.2 预应力管桩

在软土地基高层建筑桩基设计当中另一种常见的桩基类型即为预应力灌装，其通过使用先张法预应力工艺以及离心工艺，在桩初步成型后再进行高压蒸养。一般运用在高层建筑中的预应力管外径在φ0.3～φ0.6m，预应力管壁厚度在0.05～0.07m之间。每一根预应力管桩的长度均在12m以内，由于该种桩型具有一定刚度与强度，拥有相对较好的抗裂性与抗弯性，施工速度较快且质量相对稳定，因而在高层建筑中得到了广泛使用。

2.2.3 沉管灌注桩

沉管灌注桩作为一种重要的软土地基高层建筑桩基类型，因其具有较大厚度，含水量较高且灵敏度良好[1]，因此将此类桩基运用在软土地基高层建筑中，可以有效避免出现断桩、缩颈等问题。本项目在软土地基高层建筑桩基设计选型中便采用了沉管灌注桩，桩直径设计为φ426mm，搭配使用6根直径为φ12mm的纵筋，圆箍直径为φ6mm，间距控制在250～400mm之间。桩基入土有效长度的1/3即为主筋长度。相比于上述两种桩型，沉管灌注桩具有更好的经济性，且能够有效适应持力层顶表面存在较大起伏的施工环境。设计人员只需结合具体持力层深度选择与之相对应长度的沉管灌注桩即可。

3 软土地基高层建筑桩基的施工方法

3.1 工艺流程

在严格按照国家相关规定要求规范完成制桩之后，本工程在实际开展桩基施工的过程中，首先需要进行点位施测，在桩机就位后将桩尖压入土中并进行沉管直至桩到达设计深度。随后需要规范进行钢筋笼的埋设，但在此之前需要对钢筋的质量进行全面检验，并严格依照国家相应技术规程规范完成钢筋笼的制作与检查。随后在对工程选用的石砂和水泥等材料的质量、使用性能等进行严格审核，并依次完成混凝土制作与运输后即可进行灌注混凝土的操作。在拔管后如果无需复打，即顺利完成成桩，此时施工人员只需进行移机下位即可。

3.2 操作工艺

在将打沉桩机规范放置在指定位置之后，需要将控制深度精准标记于桩架或是套管上，方便后续施工人员准确观测套管的具体深度。考虑到本项目采用的是预制混凝土桩尖，需要施工人员首先将桩尖预埋在桩基中心位置处，并将缓冲材料加垫在桩尖与套管下端的接触位置处。待桩机就位之后将套管吊起使之与桩尖相对，此时套管、桩尖以及桩锤完全处于同一条垂直线上，通过借助桩锤和套管的自重，使桩尖被压入土中。按照先中间而后逐渐向两侧边的顺序进行成桩施工，针对群桩基础不足3.5倍桩径的情况，需要采取间隔施打的方式。直到领桩混凝土达到至少50%的设计强度后，再施打中间空出的桩即可[2]。

本项目在使用锤击沉管灌注桩机进行沉管操作的过程中，施工人员始终秉持轻击慢振的原则，在锤击沉管时，为使得沉管效率得到有效提升，可依照实际施工情况采用收紧钢绳加压或是加配重的方式。工人员还需将1.5m封底混凝土灌入桩管内部，以有效防止桩管内部有水、泥浆等进入。一旦在沉管操作中出现沉不下等问题，则需要对具体原因进行分析，通常桩尖遇到硬土层或是顶住孤石时会出现此种情况。此时施工人员需将沉管速度放缓，轻锤低击直至完全越过障碍后再进行正常沉管操作即可，图1展示的就是锤击沉管灌注桩示意图，其中1、2、3分别代表的是桩尖、钢管以及钢筋。

图1 锤击沉管灌注桩

在吊放钢筋笼时，对于长钢筋笼，只需完成成孔后直接进行埋设即可。若钢筋笼较短，则需要在灌注混凝土直到达到设计标高之后再埋设短钢筋笼。在钢筋笼的埋设过程中，应保障钢筋笼与管孔相互对准，此后垂直下放钢筋笼，并尽量放慢钢筋笼下降速度，以便能够对钢筋笼的下放位置进行随时调整。在将混凝土灌注在套管当中时，应当一次灌足。由于本工程为软土地基高层建筑桩基施工，因而充盈系数需要控制在1.2～1.3，并以此为基础精准计算单桩混凝土需用量。桩顶混凝土应比设计标高至少高出200mm，在后续进行承台施工时再由施工人员按照规范要求将其凿除即可。在该桩基施工中，选择使用锤击沉管拔管法，当施工人员将混凝土灌入至套管当中后，需要将拔管速度控制在每分钟0.8m以内，匀速进行拔管。此外还可选择使用单打法进行沉管拔管，该种拔管方法要求施工人员在将混凝土灌入至套管当中后，反复进行振动、拔管直到将套管全部拔出。拔管速度需要控制在每分钟0.8～1m[3]。在实际拔管时，施工人员需要及时将桩管外壁以及地面上残留的淤泥等杂质完全清除干净，表1展示的就是在软土地基高层建筑桩基施工中需要格外注意的关键控制点。

表1 关键控制点的控制策略

3.3 质量检验

在完成软土地基高层建筑桩基施工后，施工人员与监理人员需要严格按照国家相关标准要求对桩基实际施工质量进行全面检验。例如使用钢尺测量钢筋笼的安装深度，确保其安装深度允许误差不超过±100mm；使用水准仪将桩顶浮浆层和劣质桩体扣除之后，检验桩顶标高，要求桩顶标高的最大允许偏差为+30和-50mm。除此之外，工作人员还需要采取静载荷实验的方式，对桩身强度进行精准检测，以便其能够与设计承载力要求相吻合。