某高层建筑基础施工.doc

高层建筑基础施工摘 要：高层建筑结构基础要有较好的整体性、能够满足地基承载力和建筑物允许变形要求，并能调节基础的不均匀沉降。高层建筑常用的基础形式有箱形基础、筏形基础、交叉梁式基础、桩基础（包括预制桩和灌注桩）或复合地基以及联合基础（桩基础与箱形基础联合使用、桩基础与筏形基础联合使用等）。本文就应用最广泛的箱型基础和桩基础加以举例介绍。关键词：高层建筑结构；箱形基础；桩基础Foundation construction of high-rise buildingAbstract: Structural basis for high-rise buildings has good integrity, bearing capacity and to meet the requirements of the building to allow deformation, and can adjust the basic differential settlement. Foundation Forms commonly used in high-rise buildings includes: box-shaped foundation, raft foundation, cross-beam foundation, pile foundation (including precast piles and piles) or composite foundation and joint foundation (box foundation pile foundation and joint use, pile foundation and raft shaped base combination, etc.). This paper introduces the most widely used type of foundation( the pile foundation box and the box-shaped foundation)with some examples.Key words: c igh-rise buildings, box-shaped foundation, pile foundation 引 言高层建筑结构基础要有较好的整体性、能够满足地基承载力和建筑物允许变形要求，并能调节基础的不均匀沉降。高层建筑常用的基础形式有箱形基础、筏形基础、交叉梁式基础、桩基础（包括预制桩和灌注桩）或复合地基以及联合基础（桩基础与箱形基础联合使用、桩基础与筏形基础联合使用等）。本文就应用最广泛的箱型基础和桩基础加以举例介绍。一.高层建筑基础埋深基础埋深指有效埋深一般自室外地坪起算，天然地基算至箱形基础、筏形基础的底板下皮标高；桩基算至承台的下皮标高。当室外地坪不等高时，应按较低的一侧起计。如图 1 为有效基础埋深。图1. 基础埋深 Fig.1 Foundation depth当高层部分基础一侧有连续地下室采光井时，土体与采光井的挡土墙接触，不能对基础形成有效的侧限，起不到有效埋深的作用，因此，应用短墙将地下室侧壁与挡土墙连接，以保证水平力传递。如图 2连续采光井示意图。图2. 连续采光井示意图Fig.2 The schematic of continuous light wells二.箱型基础箱形基础是高层建筑结构中常采用的基础形式，它由钢筋混凝土底板、顶板和纵向、横向墙体组成刚度很大箱形空间结构。箱形基础的整体性好、刚度大，能将上部结构的荷载较均匀地传递给地基或桩基；能利用自身的刚度调整沉降差异，减少由于沉降差产生的结构内力；箱形基础有利于抗震，在地震区采用箱形基础的高层建筑震害较轻。箱形基础的平面尺寸应根据地基土承载力和上部结构布置以及荷载大小等因素确定。外墙宜沿建筑物周边布置，内墙一般沿上部结构的柱网或剪力墙位置纵横均匀布置，墙体水平截面总面积不宜小于箱形基础外墙外包尺寸的水平投影面积的1/10。箱形基础的高度应满足结构的承载力和刚度要求，并根据建筑使用要求确定。一般不宜小于箱基长度的1/20，且不宜小于3m，此处箱基长度不计墙外悬挑板部分。在进行基础施工时，技术上的关键在于大体积混凝土的施工。高层建筑基础大体积混凝土（箱形基础和筏式底板），有以下特点：（1）均为地下或半地下建筑，有防水要求，钢筋混凝土必须控制裂缝开展，一般不存在承载力不足问题。（2）结构形式常采用现浇钢筋混凝土超静定结构，温差和收缩变化复杂约束作用较大，容易引起开裂。（3）超静定的地下建筑结构，一般都能满足承载力要求，有较大的安全度，控制温度收缩作用是控制裂缝的主要因素。（4）混凝土标号高，水泥用量多，水灰比大，收缩变形较大，经常会出现收缩裂缝。（5）这些结 构一 般均为配筋结 构，其构造配筋率约为0.2%0.5%，控制裂缝必须考虑钢筋作用。（6）水化热升温较高，降温散热较快，收缩和降温共同作用是引起混凝土裂缝的主要原因。（7）控制裂缝的方法主要是靠改进构造设计，合理配筋及改进浇筑方案，加强养护等方法提高结构的抗裂性能。大体积钢筋混凝土施工的关键是控制裂缝的产生，而裂缝控制涉及到施工、设计、环境等多方面因素。首先是控制材料的质量和混凝土配比，而重点是控制施工各阶段的温度。为了验算由温差和混凝土收缩所产生的温度应力，是否超过当时的基础混凝土的极限抗拉强度，我们进行了防裂的理论计算，以便制定有效防裂措施。假设选取平面尺寸及厚度较大的B2区进行验算，其短边长54.78m，厚度2.5m，2.5/54.78=0.0481.15，能够满足要求，但富余量不大，虽然设计中钢筋布置较密，且配有抗裂筋，但还是应该采取防裂措施。底板混凝土内部的最高温度为：3d后的实际温度30.6+混凝土入模温度30=60.6；混凝土表面温度可达到30-40。基于夏季日平均温度在25-28，因此这表明混凝土整体浇筑后不会产生表面裂缝。从上海的金茂大厦（图3），到苏州工业园区的“东方之门”（图4）和天津的117大厦（图5），我国的大体积混凝土浇筑水平不断发展，保持先进水平。 图4东方之门 图3 金茂大厦 Fig.4 Gate of the Orient Fig.5 Jin Mao Tower 图5 117大厦 Fig.5 Tianjin 117 Building 三.桩基础很多情况下建筑场地浅层的土质并不能满足建筑物对地基承载力和基础沉降变形的要求，而又不适宜采取地基处理措施来提高地基承载力和稳定性要求，这时就要考虑桩基础方案。桩基础是由若干基桩通过承台将其联成整体共同承担荷载的一种基础形式。桩基础具有承载力高、稳定性好、抗震性能强，沉降量小而均匀，对各种地质条件具有良好适应性、机械化程度和生产效率高、耗用材料少、施工简便等特点，因此成为高层建筑基础的主要形式。设计原则:基桩根据施工工艺不同，分为预制桩和灌注桩；按排土分类分为挤土桩（打入、静压、振动、沉管等）和非挤土桩（钻孔、挖孔）。常用的桩型主要有预制钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩、钻（冲）孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、钢管桩等。桩基础设计时，应根据以下工程资料合理选择桩基础类型：岩土工程勘探资料：岩土力学参数、地下水位、土层液化判别及特殊地质情况；建筑场地：抗震设防烈度及场地类别、建筑场地现状及该区域施工经验等；拟建建筑物的平面布置、安全等级、结构类型、荷载大小等；施工工艺对地质条件和周边环境的适应性、施工周期要求等。依据收集的建筑场地及岩土勘探数据、建筑物情况及施工条件等资料，我们可以合理确定建筑基础桩型及其单桩承载力特征值。按结构荷载条件选择各种规格的桩（多层与小高层建筑可用预应力管桩、沉管灌注桩，而超高层建筑宜优先选用大直径灌注桩、嵌岩桩等）；施工周期紧时可优先选用预制桩，但市区应避免使用锤击和振动沉桩施工工艺；挤土效应敏感区域不应使用挤土桩；打入桩则需要根据土层地质情况选择不同穿透能力的桩，对存在孤石及地下障碍物的地基、有不能作为持力层的坚硬夹层的地基、从软土层直接进入中（微）风化基岩的地基、石灰岩及溶岩地区，不宜使用或应慎用预制管桩基础，否则应根据详细勘探结果，组织专家论证会，综合各方意见后确定基础方案；若基岩埋置很深时考虑摩擦桩和端承摩擦桩，基岩埋置较浅时优先考虑扩底桩以减少基础工程造价。除桩型选择要点外，桩基础设计还应满足以下原则：同一结构单元宜采用桩长相近的桩，相邻桩底标高差应在合理范围内；尽量选择较硬土层作为桩端持力层，根据地质情况确定桩端入持力层深度（粘性土、粉土2d，砂土1.5d，碎石类土1d），并尽量达到桩端阻力的临界深度；对端承桩采用较大桩径或入基岩扩底，对摩擦桩宜采用细长桩；对于裙桩基础，宜根据变刚度调平原则，疏密结合，使各桩受力较均匀，并应尽量使上部荷载中心与桩群的横截面形心重合或接近。162层，高度为818米，的“迪拜塔”需要一个坚实的基础，以支持重量可能超过500，000吨的地面以上建筑。“迪拜塔”建造在一个3.7米厚的三角形结构的基座上，这个三角形基座由192根直径为1.5米的钢管桩或支柱缸体支持。这些钢管桩或支柱缸体深入地下50米。图6 迪拜塔 Fig.6 Burj Khalifa Tower参考文献：1 贾伟凡.探究大体积混凝土在高层建筑基础施工技术的要点贾伟凡Explore the massive concrete foundation construction technology in high-rise buildings point 3 沈益锋.超高层建筑基础结构设计High-rise building infrastructure design4 杨承析.高层超高层建筑基础施工中的几个问题Foundation construction of high-rise buildings in several issues5 曹天霞.上海金茂大厦混凝土工程施