高层建筑基础施工(3)

高层建筑基础施工续（2）胡应华成都农业科技职业学院建筑园林工程分院1.高层建筑基础施工对邻近建筑和地下管道等的影响高层建筑一般建造在人口密集的城市中心。基础施工时，如发生支护结构变形或失稳；打桩产生挤土和振动影响；井点抽水过度或地下水大量渗漏等种种现象，均会引起邻近建筑的不均匀沉降，甚至开裂或倒塌；造成附近地下管道的位移、裂缝，乃至断裂。为了保护邻近的建筑物和地下管道不受破坏，必须采取相应的措施。在基础施工阶段，要对打桩、支护、挖土等施工过程实行现场监测，随时掌握上层、支护结构、相邻建筑物和地下管线的变化情况，根据测试的报告，及时调整施工顺序或采取必要的技术措施。目前的施工技术水平，在建筑物密集的闹市区进行基础施工时，对邻近建筑物和地下管线的影响还难以进行严密的分析和精确的计算。因而，高层基础施工对周围环境的影响和危害的情形时有发生。因此，为了保证高层建筑基础施工期间邻近建筑物和地下管等安全和正常使用，并能在出现险情前及时报警，把所造成的危害降低到最低程度，必须进行这方面的监测。监测作为高层建筑基础施工期间的一项技术和安全保证措施，其观测方案及实施办法应列入施工组织设计。1.1井点回灌技术基坑降水后，会对周围土体产生不同程度的影响，由于土的固结，会引起附近建筑物和管道等下沉、开裂，影响半径大约为五倍降水深度。为保护相邻建筑和地下管道，在基坑内降水时，基坑外水位要保持一定高度。目前，在高层建筑基础施工中，大量采用井点回灌技术。即在井点与已有建筑物之间打入回灌井，在降水同时将水注入回灌井中，使靠近建筑物一侧的地下水位减少下降，从而控制相邻建筑物和地下管道的沉降。采取这类措施后，沉降量约可减少三分之二。1.2防止土体挤压、振动的方法高层建筑的基础经常采用打入预制长桩的方法。这种施工方法对周围毗邻地段将产生较大影响，甚至破坏。造成这些损害的主要原因有：1.振动作用打桩时锤击一瞬间，桩身迅速下沉，随即又发生一些回弹，形成地层的振动，特别在打入困难时振动更为剧烈。这种振动，在深层处将很快被土层所吸收，而在地表却可传播一定距离，会使一些浅基础的建筑物下沉、裂缝，影响一些管道安全。2.桩对土体的挤压作用预制桩的大量打入，占据了一大部分体积，有时达1.5～4.0m3／m2，使土的挤压作用更为显著。引起土体隆起，波及周围环境。3.饱和土层中的“超静水压力”在饱和土层中打桩会产生孔隙水压力的急剧增大，形成“超静水压力”。它通过地层中的含水层迅速向四周传播，其影响的范围更大于单纯土体挤密的挤压应力。为了减少打桩所造成的影响和损害，可采用以下一些方法：1.合理安排打桩顺序，控制打桩速度合理安排打桩顺序，控制打桩速度，使得打桩所产生的挤压应力与孔隙水压力增量在发生后有一个消散的过程。避免连续将桩大量打入，使挤压应力积聚过多，增加影响的距离和程度。2.先钻孔、后打桩先在桩位上钻深度为4～10m的孔，然后再将桩打入。这样可以在一定程度上减少地表层团打桩引起的振动，减小挤压应力，促使打桩顺利进展。3.挖防振沟由于打桩的振动波主要经地表层传播，所以，与一般基础的防振措施一样，可在打桩的建筑基地周边开挖防振沟，一般深约1.5～2.0m，沟截面两边放坡。4.布置袋装砂井（或塑料排水板）在软土地基中打桩时，孔隙水出现超静水压力，由于粘土渗透系数小，不仅压力不易消散，而且这种挤压应力还将通过含水层传递到较远处。如在传递方向打一排袋装砂井（或塑料板桩），使孔隙水增压后可以流入砂井，从而加速压力的消散。5.钢板桩隔离措施在要保留的建筑与新建高层之间打一排钢板桩，最好是有相互咬口连接的拉森板桩。钢板桩能形成一道钢墙，使打桩时的振动力和挤压力扩散到大面积的外围土体中，大大减小了打桩点对局部的挤压作用。6.预钻应力消散孔在要保护的建筑物和管线一侧钻一排直径为20～40cm的深孔，间距为1～2m，深度根据沉桩的深度和被保护对象的距离决定钻孔后在孔内填粗砂和碎石。沉桩时土被挤压，孔隙水即沿深孔涌上排出，可以使深孔范围内的孔隙水压力不致升高。在实际施工中，常将各项技术综合运用，能取得更好效果。2.高层建筑基础混凝土施工高层建筑的基础支模、扎筋和浇筑混凝土的工作，除与钢筋混凝土工程有相同处以外，还有其自身的施工特点。2.1大体积钢筋混凝土基础结构施工高层建筑的箱形基础或片筏基础都有厚度较大的钢筋混凝土底板，高层建筑的桩基础则常有厚大的承台。这些基础底板和桩基承台等均属大体积钢筋混凝土结构，整体性要求高，如无特殊情况，一般都要整体浇筑。由于混凝土的浇筑体积大，积聚在内部的水泥水化热不易散发，混凝土内部温度将显著升高。而混凝土表面则散热较快，这样形成较大的内外温差，产生较大的温度应力，达到一定数值时，会在混凝土表面产生温度裂缝。这种裂缝多发生在混凝土浇筑后的升温阶段。当混凝土冷却时，由于逐渐散热冷却产生收缩，再加上混凝土硬化过程中混凝土自身的收缩，这两种收缩受到基底的约束，会产生很大的收缩应力，如果收缩应力超过当时混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土结构中产生裂缝，有时会贯通整个截面。这种结构裂缝，会造成严重危害。为了防止温度裂缝的产生，施工时宜采取以下的措施：（1）施工时宜选用发热量低、初凝时间较长的矿渣水泥。也可以采用60d或90d设计强度代替28d设计强度。（2）根据施工具体条件，尽量选用5～40mm的石子，增大骨料粒径，可减少用水量和水泥的用量。在浇筑混凝土时投入适量的毛石，以吸收热量并节约混凝土。同时必须严格控制砂、石料的含泥量。（3）选用适当的缓凝剂（如木质素磺酸钙）和外掺料（粉煤灰），减少水泥用量，降低水化热。（4）控制混凝土的温度。大体积混凝土内外温差不超过250C，温度陡降不超过100C。在高温季节，混凝土最高浇筑温度不得超过280C。故浇筑时，可在砂石堆场、搅拌机平台上搭设遮阳装置；用冷水浇石子；用冰水拌制混凝土等。（5）混凝土浇筑时应尽量扩大浇筑工作面，放慢浇筑速度和减少浇筑厚度，以保证混凝土在浇筑中有一定的散热机会。浇筑后的混凝土在初凝前，进行二次振捣，防止因混凝土沉落而出现的裂缝。（6）大体积混凝土在不同季节，应采取不同的养护措施。夏季浇筑大体积混凝土时，可采用积水养护的方法。在混凝土表面上用砖砌成浅水池，然后放入300mm深的水，起保护和养护双重作用。特殊情况下，还可以在基础内预埋冷却水管，用循环水降低混凝土的温度。冬期大体积混凝土浇筑时，为防止表面散热过快，造成过大的内外温差，应在外部覆盖保温材料或者进行短时加热，拆模后迅速回填土方以利保温。大体积混凝土浇筑时必须设置测温点，以便了解内外温差的数据，及时采取相应措施。为了防止结构性裂缝，在设计时尚需注意，基础的配筋要合理。大体积混凝土的整浇长度需计算确定。如基础长度过长，要留设后浇板带，以保证结构质量。为保证混凝土浇筑工作能连续进行，避免留设施工缝，应在下层混凝土初凝前，将上层混凝土浇筑并振捣完毕。因此在组织施工时，首先要按下式计算每小时浇筑混凝土的数量：Q=B·L·H/（t1-t2）式中：Q每小时混凝土浇筑量，即浇筑速度（m3/h）B、L、H分别为混凝土浇筑层的长度、宽度和厚度t1混凝土初凝时间t2混凝土运输时间根据混凝土的浇筑量，可以计算所需要的搅拌机和运输工具的数量。计算搅拌机台数或运输车辆数可用下式计算：n=Q/Pi式中：n搅拌机的台数或车数Q每小时混凝土浇筑量，即浇筑速度（m3/h）Pi搅拌机的生产率或车辆的运输量计算浇筑时间T=V/Q（h）式中：T大体积混凝土浇筑时间（h）Q每小时混凝土浇筑量，即浇筑速度（m3/h）V大体积混凝土的体积（m3）【例】某高层建筑基础长20m、宽15m、厚2m，使用C30混凝土，由搅拌站用汽车运至现场，运输时间为0.5h（包括装、运、卸），混凝土初凝时间为3h，采用全面分层浇筑，浇筑层厚度为0.3m，要求连续施工，不留设施工缝。已知搅拌站使用800L自落式搅拌机，每台实际生产能力为10m3/h。试计算每小时混凝土浇筑量？搅拌站所需搅拌机台数和浇筑完混凝土所需时间？【解】Q=B·L·H/（t1-t2）=20×15×0.3/（3-0.5）=36m3/hn=Q/Pi=36/10=3.6（台）取4台T=V/Q=20×15×2/（4×10）=15h答：该基础底板混凝土浇筑量应大于36m3/h，共需有4台搅拌机同时工作，连续浇筑15h完成。大体积混凝土的浇筑方案，除应满足每一处的混凝土在初凝以前就被上层新混凝土覆盖并振捣完毕外，还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋件和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响。大体积混凝土常用的浇筑方案有以下几种：1.全面分层即在第一层混凝土全部浇筑完毕后，回头浇筑第二层，此时第一层混凝土应尚未初凝，如此逐层连续浇筑，直至完工。采用这种方案时，结构平面尺寸一般不宜太大，施工时宜从短边开始，沿长边方向进行。必要时可分成两段，同时向中央相对地进行浇筑。2.分段分层即将基础划分为几个施工段，从底层开始浇筑，第一段浇筑一定距离后就回头浇第二层，再同样依次浇筑以上各层。由于总的层数不多，所以浇筑到顶后，第一层末端的混凝土还未初凝，又可以从第二段依次分层浇筑。这种方案，单位时间内要求供应的混凝土量较少。适用于厚度不大，而面积或长度较大的结构。3.斜面分层即混凝土由底一次浇筑到顶面，要求斜面坡度不大于l／3，振捣工作应从浇筑层斜面下端开始，逐渐上移，以保证混凝土的浇筑质量。这种方案适用于长度大大超过厚度的结构，大部分底板大体积混凝土均可采用此方案浇筑。2.2箱形基础外墙板施工缝的留置箱形基础的外墙板的支模和浇筑，可采用分次支模浇筑方法施工。其施工缝留设如右图示。处理外墙接缝应设接榫和止水带。施工缝的处理，应符合混凝土结构工程施工验收规范的有关要求。2.3后浇带的设置高层建筑基础的底板宜连续浇筑。当基础长度超过40m时，为了减少混凝土在硬化过程中的收缩应力，一般可设置一道贯通顶板、墙板和底板的施工后浇带，宽度为700～800mm（下图）后浇带设在柱距三等分的中间范围内，待基础底板混凝土浇筑后经过不小于14d，用比设计强度等级提高一级的无收缩水泥配制的混凝土将后浇缝浇筑密实，并加强养护，在后浇带处的板、梁钢筋贯通不断，以利于新旧混凝土粘结。当采用刚性防水时，在后浇缝处底板宜用附加卷材防水层防水。3.作业简述高层建筑基础施工时，基础混凝土后浇带的设置及处理。