超高层建筑深基础施工技术及其在工程中的实践应用

2013年中国中西部地区土木建筑学术年会报告华东建筑设计研究院有限公司EASTCHINAARCHITECTURALDESIGN&RESEARCHINSTITUTECO.,LTD.王卫东华东建筑设计研究院有限公司地基基础与地下工程设计研究所1地基基础与地下工程设计研究所湖北宜昌2013.5.9引言华东建筑设计研究院有限公司EASTCHINAARCHITECTURALDESIGN&RESEARCHINSTITUTECO.,LTD.„世界已建及在建超高层建筑850900850900„世界已建及在建超高层建筑700750800850700750800850500550600650500550600650350400450350400450高度（m）150200250300150200250300050100050100广州国际金融中心103层南京紫峰大厦89层苏州九龙仓国际金融中心92层香港环球贸易广场108层上海环球金融中心101层台北101大厦101层迪拜Pentominium122层广州周大福中心112层纽约世贸中心1号楼105层天津高银117大厦117层武汉绿地中心119层上海上海中心121层深圳平安国际金融中心118层迪拜哈利法塔163层层437.5m2010建成450m2009建成层450m2010开建层484m2010建成层492m2008建成层509m2004建成层515m2009开建层539m2009开建105层541m2012建成117层600m2011开建119层606m2011开建121层632m2008开建646m2009开建层828m2010建成2引言华东建筑设计研究院有限公司EASTCHINAARCHITECTURALDESIGN&RESEARCHINSTITUTECO.,LTD.„国内已建„国内已建金茂大厦（420.5m）广州金融中心（432m）上海环球中心（492m）（）南京紫峰大厦（450m）（432m）天津津塔（336.9m）3引言华东建筑设计研究院有限公司EASTCHINAARCHITECTURALDESIGN&RESEARCHINSTITUTECO.,LTD.„国内在建„国内在建武汉绿地中心（606m）深圳平安金融中心（588m）苏州中南中心（658m）上海中心（632m）（606m）天津117大厦（600m）（588m）（658m）4提纲华东建筑设计研究院有限公司EASTCHINAARCHITECTURALDESIGN&RESEARCHINSTITUTECO.,LTD.1.大直径超长灌注桩技术2.裙楼抗浮技术3.超深地下连续墙技术超深地下连续墙技术4逆作法技术4.逆作法技术5提纲华东建筑设计研究院有限公司EASTCHINAARCHITECTURALDESIGN&RESEARCHINSTITUTECO.,LTD.1.大直径超长灌注桩技术‡上海中心大厦桩基工程‡天津117大厦桩基工程‡武汉中心大厦桩基工程‡武汉绿地中心大厦桩基工程6大直径超长灌注桩技术华东建筑设计研究院有限公司EASTCHINAARCHITECTURALDESIGN&RESEARCHINSTITUTECO.,LTD.z超高层建筑的建设使得基底荷载越来越大，往往要求桩基穿越深厚的土层进入相对较好的持力层大直径超长灌注桩的应用成为种趋势层进入相对较好的持力层，大直径超长灌注桩的应用成为一种趋势。7大直径超长灌注桩技术华东建筑设计研究院有限公司EASTCHINAARCHITECTURALDESIGN&RESEARCHINSTITUTECO.,LTD.华东院设计的部分超高层建筑超长桩工程华东院设计的部分超高层建筑超长桩工程建筑名称始建时间高度(m)层数桩型桩径(mm)桩端埋深(m)桩端持力层()()()CCTV新主楼200423451钻孔灌注桩120051.7砂卵石天津津塔2006336.975钻孔灌注桩100085.0粉砂天津117大厦2008597117钻孔灌注桩100098.0粉砂上海中心大厦2008632121钻孔灌注桩100088.0粉砂夹中粗砂上海白玉兰广场200932066钻孔灌注桩1000850含砾中粗砂上海白玉兰广场200932066钻孔灌注桩100085.0含砾中粗砂武汉中心200943888钻孔灌注桩100065.0微风化泥岩苏州国际金融中心201045092钻孔灌注桩100090.0细砂苏州国际金融中心钻孔灌注桩细砂武汉绿地中心大厦2011606119钻孔灌注桩120060.0微风化泥岩、砂岩苏州中南中心2013658138钻孔灌注桩1100110.0粉细砂z中国超高层建筑多建设于沿江、沿海软土地区，为使基础满足承载要求，超长灌注桩的应用越来越普遍8超长灌注桩的应用越来越普遍。上海中心大厦华东建筑设计研究院有限公司EASTCHINAARCHITECTURALDESIGN&RESEARCHINSTITUTECO.,LTD.桩基概况z桩型：后注浆钻孔灌注桩桩基概况桩型：后注浆钻孔灌注桩z桩径：1000mm桩端埋深88z桩端埋深：88mz持力层：⑨2层粉砂夹中粗砂z桩身混凝土强度等级：C50z昀大加载：30000kNz昀大加载：30000kNz桩数：共995根9上海中心大厦华东建筑设计研究院有限公司EASTCHINAARCHITECTURALDESIGN&RESEARCHINSTITUTECO.,LTD.桩筏基础桩筏基础z工程桩共约995根，桩径1000mm，桩长约88m。工程桩共约995根，桩径000，桩长约88。z基础底板厚约6m。10塔楼桩基布置图底板沉降计算结果上海中心大厦华东建筑设计研究院有限公司EASTCHINAARCHITECTURALDESIGN&RESEARCHINSTITUTECO.,LTD.成孔工艺z采用回转钻机结合泵吸反循环泥浆工艺成孔工艺z采用回转钻机结合泵吸反循环泥浆工艺GPS20型回转钻机双腰带三翼切削钻头11上海中心大厦华东建筑设计研究院有限公司EASTCHINAARCHITECTURALDESIGN&RESEARCHINSTITUTECO.,LTD.泥浆工艺z泥浆制备泥浆工艺泥浆制备膨润土和外加剂人工制浆新浆指标z新浆指标比重：1.10～1.20g/cm3黏度1620膨润土拌浆池黏度：16~20sPH值：8~10z含砂率小于4%z泥浆净化除砂器除砂ZX250型泥浆净化装置12除砂器除砂ZX-250型泥浆净化装置天津117大厦华东建筑设计研究院有限公司EASTCHINAARCHITECTURALDESIGN&RESEARCHINSTITUTECO.,LTD.桩基概况z桩型：桩端、桩侧联合后注浆灌注桩桩基概况z桩型：桩端、桩侧联合后注浆灌注桩z桩径：1000mmz桩端埋深：100mz持力层：⑩5粉砂层z桩身混凝土强度等级：C50z昀大加载：42000kNz昀大加载：42000kNz桩数：94113天津117大厦华东建筑设计研究院有限公司EASTCHINAARCHITECTURALDESIGN&RESEARCHINSTITUTECO.,LTD.桩筏基础桩筏基础z工程桩共约941根，桩径1000mm，桩长约100m。程桩共约根，桩径，桩长约。z基础底板厚约6.5m。塔楼桩基布置图筏板沉降计算结果14塔楼桩基布置图筏板沉降计算结果天津117大厦华东建筑设计研究院有限公司EASTCHINAARCHITECTURALDESIGN&RESEARCHINSTITUTECO.,LTD.成孔工艺z采用回转钻机结合气举反循环泥浆工艺成孔工艺z采用回转钻机结合气举反循环泥浆工艺双腰带三翼切削钻头ZSD-200气举反循环钻机15天津117大厦华东建筑设计研究院有限公司EASTCHINAARCHITECTURALDESIGN&RESEARCHINSTITUTECO.,LTD.泥浆工艺z原浆制作：1立方泥浆中膨润土的含量为6～8%泥浆工艺z原浆制作：1立方泥浆中膨润土的含量为68%zPHP泥浆制作：每立方基浆中加入PHP胶体0.4～0.6公斤z新浆比重1.05～1.10，含砂率2%粘度(s)比重(g/cm3)含沙率(%)PH值胶体率(%)失水量(ml/30min)泥皮厚度(mm)18~201.05~1.1028~1098≤15≤216武汉中心大厦华东建筑设计研究院有限公司EASTCHINAARCHITECTURALDESIGN&RESEARCHINSTITUTECO.,LTD.桩基概况z桩型：后注浆钻孔灌注桩桩基概况z桩型：后注浆钻孔灌注桩z桩径：1000mmz桩端埋深：65mz持力层：微风化泥岩z桩身混凝土强度等级：C50z昀大加载：32000kNz昀大加载：32000kNz桩数：448根17武汉中心大厦华东建筑设计研究院有限公司EASTCHINAARCHITECTURALDESIGN&RESEARCHINSTITUTECO.,LTD.桩筏基础桩筏基础z工程桩共约448根桩径1000mm桩长约65mz工程桩共约448根，桩径1000mm，桩长约65m。z基础底板厚约4m。程桩布置底板沉降计算结果18工程桩布置图底板沉降计算结果武汉中心大厦华东建筑设计研究院有限公司EASTCHINAARCHITECTURALDESIGN&RESEARCHINSTITUTECO.,LTD.成孔工艺z试桩施工成孔工艺z试桩施工GPS20型回转钻机气举反循环清孔气举反循环清孔工程桩施工z工程桩施工YT260型旋挖钻机针对土层与岩层选针对土层与岩层选择不同的钻头YT260型旋挖钻机GPS20型回转钻机19YT260型旋挖钻机GPS20型回转钻机武汉绿地中心大厦华东建筑设计研究院有限公司EASTCHINAARCHITECTURALDESIGN&RESEARCHINSTITUTECO.,LTD.桩基概况②①z桩型：桩端后注浆钻孔灌注桩桩基概况③-2③-1②-2②-1z桩型：桩端后注浆钻孔灌注桩z桩径：1200mm④④-1z桩端埋深：55~64mz持力层：微风化泥岩、砂岩④-2z桩身混凝土强度等级：C50z昀大加载：45000kN⑤④-3z昀大加载：45000kNz桩数：505⑤⑥b-1⑥b-220武汉绿地中心大厦华东建筑设计研究院有限公司EASTCHINAARCHITECTURALDESIGN&RESEARCHINSTITUTECO.,LTD.桩筏基础桩筏基础z工程桩共约550根，桩径1200mm，桩长约60m。z工程桩共约550根，桩径1200mm，桩长约60m。z基础底板厚约5m。筏板沉降计算结果21桩基布置图筏板沉降计算结果武汉绿地中心大厦华东建筑设计研究院有限公司EASTCHINAARCHITECTURALDESIGN&RESEARCHINSTITUTECO.,LTD.基施工工艺基岩以上z综合考虑成孔效率成孔质量及成本施工工艺上旋挖z综合考虑成孔效率、成孔质量及成本等因素，采用旋挖钻机+冲击钻机的成孔方式z旋挖钻机负责在粘土层、砂层和泥岩层成孔z冲击钻机负责在微风化泥岩(强度较高）层、中/微风化砂岩层成孔基岩反循高）层、中/微风化砂岩层成孔岩冲击循环成孔22孔提纲华东建筑设计研究院有限公司EASTCHINAARCHITECTURALDESIGN&RESEARCHINSTITUTECO.,LTD.2.裙楼抗浮技术‡扩底抗拔桩技术‡桩侧后注浆抗拔桩技术‡释放水浮力法23华东建筑设计研究院有限公司EASTCHINAARCHITECTURALDESIGN&RESEARCHINSTITUTECO.,LTD.抗拔桩技术的发展z常规等截面抗拔桩抗抗拔桩技术的发展z常规等截面抗拔桩抗拔承载力有限抗较z扩底抗拔桩以较小的材料增加获取显著的抗拔承载力提高z桩侧后注浆抗拔桩改变桩身与桩周土的接触界面特性，从而提常规等截面抗拔桩扩底抗拔桩桩侧后注浆抗拔桩触界面特性，从而提高承载力24常规等截面抗拔桩扩底抗拔桩桩侧后注浆抗拔桩扩底抗拔桩技术华东建筑设计研究院有限公司EASTCHINAARCHITECTURALDESIGN&RESEARCH