高層建筑沖孔灌注樁基礎設計

【摘 要】現代建筑中的結構抵抗力完全與柱體樁的結構承受力相關，很多施工企業在選擇樁體的關注時，往往看重鉆孔灌注樁技術，因其對各種土層的適當性強、無擠土效應、無震害、無噪音、承載力高等優點.對此，筆者就該項目的運用略作淺述，以提高實際運用效果，具有一定的參考價值。

【關鍵詞】高層建筑；沖孔灌注樁；基礎設計

1. 前言

在現代建筑中，因土地資源和人們的生活理念等多方面因素的變化，人們對于高層建筑的穩固性也已經越來越重視，特別關注高層建筑應對特大自然災害的抵抗力。現代建筑中的結構抵抗力完全與柱體樁的結構承受力相關，很多施工企業在選擇樁體的關注時，往往看重鉆孔灌注樁技術，因其對各種土層的適當性強、無擠土效應、無震害、無噪音、承載力高等優點.對此，筆者就該項目的運用略作淺述，以提高實際運用效果。

2. 高層建筑沖孔灌注樁的現實意義

（1）高層建筑沖孔灌注樁能夠減少噪音污染。我們知道傳統的沖（鉆）孔灌注樁，往往采用振動棒運轉的形式進行，容易產生大量的噪聲污染，影響了居民們的日常生活。

（2）高層建筑沖孔灌注樁能夠減少工程造價。該技術能夠大縮短樁的長度，通過注漿可消除或擠密樁側泥皮和樁底沉渣并提高礫卵石層的樁端承載力，提高單樁承載力，減少工程造價。

（3）高層建筑沖孔灌注樁能夠提高單樁承載力。高層建筑沖孔灌注樁能夠減輕或消除樁側泥漿護壁和孔底沉渣對單樁極限承載力的影響，使得樁體的承受力更為堅固。

3. 我國高層建筑沖孔灌注樁應用現狀分析

在高層建筑、舊城改造的樁基礎中，沖孔灌注樁以其低噪音、對周圍環境影響較小、無擠土效應等特點被廣泛應用。傳統的沖（鉆）孔灌注樁的施工工藝在成孔中，為避免塌孔必須采用泥漿護壁，但由于泥漿護壁所形成的泥皮影響了樁側摩阻力的發揮；同時由于施工工藝上的原因，孔底沉渣不易清除，也影響了樁端阻力的發揮。因此目前較為常用的方法是在沖孔灌注樁上采用后壓漿技術，其主要目的就是減輕或消除樁側泥漿護壁和孔底沉渣對單樁極限承載力的影響，提高單樁承載力。采用沖（鉆）孔灌注樁，可穿越所有土層，但成孔時要采用泥漿護壁會影響樁的承載力，樁底沉渣也不易清除，如果樁端要進入風化巖層則造價較高。如果將樁端持力層選擇在礫卵石層上，同時采用后壓漿技術，則可大大縮短樁的長度，通過注漿可消除或擠密樁側泥皮和樁底沉渣并提高礫卵石層的樁端承載力，從而較大幅度地提高單樁承載力，減少工程造價。

4. 高層建筑沖孔灌注樁基礎設計

（1）澆灌水下混凝土。

灌注樁澆灌水下混凝土通常有兩種方法： 一種是用混凝土泵車， 將泵車導管深入孔底加壓混凝土。因泵車壓力較大不會堵管， 不易斷樁， 混凝土密實性好， 容易保證水下混凝土的質量； 另一種方法是采用導管法澆灌現場自制的混凝土。由于第一種方法成本較大且在商品混凝土發展較落后的地區， 未能采用， 只有采用第二種方法。但第二種方法存在較多的弊端， 如混凝土下落靠自身密度與泥漿密度之差驅動混凝土由導管外四周向上浮動， 浮動力小， 容易堵管， 很難保證質量， 若提升導管過快可能造成斷樁。因而現場監理人員必須督促施工單位做好以下幾方面的工作， 確保成樁的質量。第一、加強原材料進場驗收及復核工作， 粗骨料應采用質地堅硬、粒徑在20～40mm 之間并具有合理級配的碎石且含泥量不大于2%； 細骨料應選用質地堅硬且含泥量不大于3%的中粗砂； 使用的水泥、外加劑等必須提供合格證書且具有復試報告。第二、混凝土澆灌前必須量測泥漿比重， 并嚴格控制在1.20 范圍以內。第三、嚴格按混凝土配合比報告單的配比實際調整投料。在混凝土第一盤攪拌時， 石子用量可以減少一半， 相對增加水泥用量， 以加強混凝土與孔底巖面的接觸。第四、根據孔徑、導管距孔底的間距和導管埋置深度等控制好第一斗混凝土澆灌量（ 初灌量） ， 必須能保證導管端部能埋入混凝土面以下0.8m 以上。混凝土澆灌過程必須有專人測探導管埋深及管內外混凝土面的高差。導管提升過程必須保證導管埋入混凝土的深度在2～6m 之間， 嚴禁導管提出混凝土面。第五、混凝土澆灌過程加強混凝土的坍落度和攪拌時間的監控， 坍落度應控制在160～220mm 之間， 保證混凝土有足夠的和易性。第六、澆灌水下混凝土必須連續進行， 不得中途停頓。在某食品大廈和廣播電視中心主樓工程中， 嚴格按規范程序進行監控， 取得較好的效益， 通過取芯法、超聲波透射法進行樁身完整性的檢測均為合格， 得到業主等有關單位的認可。

（2）關于高層建筑沖孔灌注樁灌注設計分析

由于高層建筑沖孔灌注樁是整個工程質量的關鍵，因此針對混凝土的灌注也應在事前進行優良的設計，根據有關規定的相關要求，設計出適宜工程的混凝土混合比例、灌注量、混凝土攪拌時間等，根據不同的地質情況及工程情況進行合理的設計。設計良好的混合量，將灌注間歇時間控制在15min之內，最多不得超過30min，每根樁整個灌注過程應盡可能控制在4～6 h以內完成，以保證混凝土的均勻性。這就要求在施工前將單根樁及所用混凝土進行計算，通過前期的設計規劃及施工前的計算做好混凝土的混合工作。而且混凝土滯留空氣的時間對于混凝土的強度有一定的影響，因此根據混凝土應在1.5h內灌注完畢，夏季應在1.0 h內灌完的要求，要結合灌注樁的要求進行混凝土混合，否則應摻加緩凝劑。混凝土應灌注至設計樁頂標高以上規定的高度，以保證設計樁頂標高以下混凝土的質量。

（3）高層建筑沖孔灌注樁基礎設計

在進行高層建筑沖孔灌注樁基礎設計時，要通過對工程所在地地質進行勘探，確定建筑物地質情況。然后確定樁基的選用，對于建筑物所受荷載大、變形控制嚴格以及工程擬建地地質較差的情況，要通過多種灌注樁的復合使用來達到建筑目的。通過分析和調查確認沖孔灌注樁位置與根數，然后對其進行有效計算。首先對樁長進行確定，然后估算單樁極限承載力。通過標準公式計算樁的豎向極限承載力標準值。另外還要多注意對各分項系數進行考慮。隨著活載變異系數的增大，樁側阻、端阻和承臺底土反力分項系數均減少，恒載分項系數也相應減小，而活載分項系數則隨之增大。隨著承臺底土摩擦角或粘滯力的變異性增大，樁側阻、端阻、恒載效應、活載效應的分項系數均隨之減少，承臺底土反力分項系數相應增加。在高層建筑沖孔灌注樁設計完成后為確保樁基質量萬無一失，需從總數樁中按1%的比例且不應小于3根（工程總樁數在50根以內時不應少于2根）抽選工程樁作為試驗樁，待試樁靜載檢測合格后方可全面施工樁基。

參考文獻：

[1]張柳青. 關于高層建筑沖孔灌注樁基礎設計[J]. 今日科苑 ， 2008，（16）

[2]湯萬龍， 張小英， 史建華. 供暖系統設計施工中值得注意的幾個問題[J]. 新疆大學學報（自然科學版） ， 2002，（S1）

[3]王家鼎， 鄭維智， 唐貴富. 混凝土結構設計與施工中的幾個問題[J]. 新疆大學學報（自然科學版） ， 2002，（S1）

[4]劉濤. 淺談建筑中后澆帶的設計與施工[J]. 科技資訊 ， 2007，（07）

[5]廖瑛， 李靜， 夏海力. 從土耳其、臺灣地震談建筑物的抗震問題[J]. 科技進步與對策 ， 2000，（04）

[6]李峰. 現代城市高層建筑設計研究[J]. 科技促進發展 ， 2009，（03）