高层建筑冲孔灌注桩基础设计与施工

高层建筑冲孔灌注桩基础设计与施工

摘要:近年来我国城市快速发展使得可用城市土地越来越少，而城市人口的不断增加，使得原本不多的人均土地变得更少。为了缓解城市人口增加带来的人均土地减少，市政部门一方面扩大城市面积，将原有近郊开发，提高城市土地面积。另一方面积极进行老城区改造，通过高层建筑的建设将土地使用率提高。在进行高层建筑时冲孔灌注桩是高层建筑桩基工程中使用比较广泛的一种桩型。高层建筑物，因其对地基和基础的承载能力和变形的要求较高，大直径、深长或嵌岩灌注桩往往成为高层建筑地基处理的主选方案。文中就高层建筑冲孔灌注桩的设计与施工要点进行了简要的论述。 关键词:高层建筑 冲孔灌注桩 设计 施工

随着我国经济的快速发展，我国城市建筑土地也越来越少。高层建筑的开发使用大大提高了城市土地使用率，同时也对建筑施工企业提出了更高的要求。高层建筑冲孔灌注桩是高层建筑中的重要组成部分，针对不同的地质情况进行合理有效的设计及施工是保障高层建筑质量的重点。

1 高层建筑冲孔灌注桩基础设计

在进行高层建筑冲孔灌注桩的设计前，要根据当地施工经验和可选的基础形式结合场地地质情况，并对工程要求进行设计。 1.1 高层建筑冲孔灌注桩基础设计 在进行高层建筑冲孔灌注桩基础设计时，要通过对工程所在地地质进行勘探，确定建筑物地质情况。然后确定桩基的选用，对于建筑物所受荷载大、变形控制

严格以及工程拟建地地质较差的情况，要通过多种灌注桩的复合使用来达到建筑目的。通过分析和调查确认冲孔灌注桩位置与根数，然后对其进行有效计算。首先对桩长进行确定，然后估算单桩极限承载力。通过标准公式quk=qsk+qpk=u∑qsikli+qpkap（d＜800mm），(d≥800mm)计算桩的竖向极限承载力标准值。另外还要多注意对各分项系数进行考虑。随着活载变异系数的增大，桩侧阻、端阻和承台底土反力分项系数均减少，恒载分项系数也相应减小，而活载分项系数则随之增大。随着承台底土摩擦角或粘滞力的变异性增大，桩侧阻、端阻、恒载效应、活载效应的分项系数均随之减少，承台底土反力分项系数相应增加。

在高层建筑冲孔灌注桩设计完成后为确保桩基质量万无一失，需从总数桩中按1％的比例且不应小于3根（工程总桩数在50根以内时不应少于2根）抽选工程桩作为试验桩，待试桩静载检测合格后方可全面施工桩基。

1.2 高层建筑冲孔灌注桩设计中关于质量控制的注意事项 高层建筑冲孔灌注桩质量控制的注意事项，首先要对造孔进行质量控制。造孔质量包括:孔位偏差、桩孔垂直度偏差、孔径偏差及孔深与孔底沉渣厚度问题等。根据相关规范中的允许值对设计要求进行规定，在实际工程施工过程严格按照规定进行控制。对于冲孔灌注桩质量影响的另一个因素是清孔质量，在钻孔达到设计深度后，在灌注混凝土之前，孔底沉渣厚度应符合下列规定:端承桩≤50mm；摩擦端承、端承摩擦桩≤100mm；摩擦桩≤300mm。为此，在清孔过

程中应不间断地置换泥浆，直至浇注水下混凝土，并保持孔底500mm以内的泥浆比重<1.25，含砂率≤8%，粘度≤28s。这些数据及要求在进行灌注桩设计的时候都要考虑进去，以此来确定孔深等数据。另外对于混凝土拌制质量在设计时也应考虑进去，由于灌注混凝土工艺的特殊性，其对混凝土的性质及拌制质量有如下一些特定要求:①混凝土的强度应比设计强度提高5mpa；②混凝土的坍落度宜为18~22cm，并有一定的流动保持率，坍落度降至15cm的时间不宜小于1h，扩散度宜为34~38cm；③混凝土的初凝时间应满足整个灌注过程(从搅拌第一斗混凝土开始至灌完最后一斗混凝土并拔出导管为止)，一般为3~4h，如运输距离较远，一般宜在混凝土中掺加缓凝剂。

1.3 关于高层建筑冲孔灌注桩灌注设计分析 由于高层建筑冲孔灌注桩是整个工程质量的关键，因此针对混凝土的灌注也应在事前进行优良的设计，根据有关规定的相关要求，设计出适宜工程的混凝土混合比例、灌注量、混凝土搅拌时间等，根据不同的地质情况及工程情况进行合理的设计。设计良好的混合量，将灌注间歇时间控制在15min之内，最多不得超过30min，每根桩整个灌注过程应尽可能控制在4~6h以内完成，以保证混凝土的均匀性。这就要求在施工前将单根桩及所用混凝土进行计算，通过前期的设计规划及施工前的计算做好混凝土的混合工作。而且混凝土滞留空气的时间对于混凝土的强度有一定的影响，因此根据混凝土应在1.5h内灌注完毕，夏季应在1.0h内灌完的要求，要结合灌注桩的要求进

行混凝土混合，否则应掺加缓凝剂。混凝土应灌注至设计桩顶标高以上规定的高度，以保证设计桩顶标高以下混凝土的质量。 2 施工工艺流程及相应技术措施

冲孔灌注桩的主要施工工艺流程如下：测量放线→桩机就位→护筒埋设→冲击至设计深度→清孔→钢筋笼制作及安装→混凝土导管安装→二次清孔→水下混凝土浇灌。

2.1 测量放线 用经纬仪放出桩位后，于桩中心插一钢筋，然后报业主和监理复核合格后，方可开工。

2.2 桩机就位 桩机应放平放稳，机底应垫木，避免因机身倾斜而造成的桩孔偏斜。

2.3 护筒埋设 护筒采用4-8mm厚的钢板加工制成，高度1.5m，内径为d（桩径）+20cm，护筒上部开设1-2个溢浆孔；复核桩位中心后，在护筒四周用粘土回填夯实，护筒埋设深度一般为1.2-1.5m。 2.4 冲击成孔 冲击成孔是冲孔灌注桩施工过程的重要环节，大部份质量事故往往出现在这一环节。

2.5 清孔（二次清孔） 冲孔结束至钢筋笼放下这段时间内，应采用橡胶管进行一次清孔。一次清孔的目的是降低泥浆比重，防止二次清孔因沉淤过厚而难以清理，以及保证钢筋笼下放顺利。二次清孔利用浇砼用的导管进行，二次清孔泥浆比重应控制在1.25以下，粘度≤28s，含砂率≤8%。而由于基坑支护桩主要承受侧向土压力，孔底沉渣厚度小于200mm即可。

2.6 钢筋笼制作安装 预先按设计要求制作好钢筋笼。为确保主

筋保护层厚度，应在钢筋外侧每隔2m焊接70厚钢筋垫圈。为使起吊过程中钢筋垫圈不损坏，可在钢筋笼放入孔中时，边沉放边焊接垫圈。为确保钢筋笼位置符合设计标高，可在钢筋笼顶部焊接两根一定长度的吊筋，吊筋长度=护筒标高－钢筋笼设计标高。吊筋应通过可靠措施固定在护筒上，以防止钢筋笼下沉至孔底，或浇砼时钢筋笼上浮。

2.7 浇灌水下混凝土 浇灌水下混凝土也是成桩过程中的关键工艺，如若管理不善，容易造成断桩、裹泥等质量事故。因此，施工人员应严格控制整个浇灌过程。

桩混凝土应具有良好的和易性，坍落度控制在180-220mm之间。在进行第一斗混凝土灌注时，应计算料斗砼灌注量，以确保第一斗混凝土灌注后，导管埋入砼中不少于1m。

高层建筑冲孔灌注桩是整个工程设计与施工的重点，其对于整个工程质量有着重要的影响。因此在进行高层建筑冲孔灌注桩的设计时，要充分考虑建筑拟建地的地质情况与建筑施工地区的气候特点，将灌注中的各个环节充分考虑进去，以保障工程施工的质量。