廣州塔工程基礎(chǔ)施工研究

1、!=!廣東省第五次土木工程施工技術(shù)交流論文集廣州塔工程基礎(chǔ)施工研究朱駿(廣州建筑股份有限公司)摘要：本文就超高層建筑的基礎(chǔ)工程施工進(jìn)行闡述，力證基礎(chǔ)工程對于超高層建筑的重要性。通過剖 析廣州塔工程基礎(chǔ)采用樁一筏基礎(chǔ)的形式，對克服大直徑混凝土灌注樁在強(qiáng)裂隙水條件下施工所出現(xiàn) 的難題以及大體積筏板混凝土澆筑及裂縫控制所采取的技術(shù)措施。 關(guān)鍵詞：超高層建筑；基礎(chǔ)施工；樁一筏基礎(chǔ)；混凝土灌注樁；筏板裂縫控制的發(fā)展。我國超高層建筑研究及工程應(yīng)用起步晚，1導(dǎo)論但發(fā)展迅速。而隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展和進(jìn)步， 中國目前第一高的468m的東方明珠電視塔和世界11研究的背景第一高的加拿大553m的cN塔，就具有電視發(fā)

2、射、 超高層建筑是社會生產(chǎn)力發(fā)展的產(chǎn)物，也是餐飲和觀光等功能。而目前世界各地不斷涌現(xiàn)出 社會進(jìn)步的象征，同時也是科技實(shí)力的體現(xiàn)和運(yùn)越來越多的具有休閑、娛樂、商住等更多功能的 用。超高層建筑主要指40層以上，高度100米以超高層建筑，而這些從功能和形體上的變化，使 上的建筑物。得建造的難度也越來越高。而600m高的廣州塔則 超高層建筑的興建不但具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益把諸多的功能和特異的形體結(jié)合在一起，使建造和社會效益，而且可以極大地促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域科技技術(shù)面臨前所未有的挑戰(zhàn)。圖11世界電視塔高度排名廣州塔工程位于廣州市海珠區(qū)閱江西路222米的主塔體和一根高146米的天線桅桿構(gòu)成。主 號，總建筑面積約12

3、9萬平方米，建筑物高度為要分為五個功能區(qū)及兩層地下室。滿足城市觀光、 600米，項(xiàng)目總投資294838萬元。廣州塔主體結(jié)商業(yè)旅游、電視發(fā)射及城市應(yīng)急指揮等功能。 構(gòu)為鋼和混凝土組合結(jié)構(gòu)。該工程由一座高達(dá)454對于一座超高層建筑施工而言，地基與基礎(chǔ)一100廣東省第五次土木工程施工技術(shù)交流論文集、部分施工至關(guān)重要。超高層建筑的基礎(chǔ)不但要承 節(jié)，而且是設(shè)計和施工難度比較大的結(jié)構(gòu)部位。 受很大的垂直荷載，還要承受強(qiáng)大的水平荷載作 超高層建筑結(jié)構(gòu)超高，需承受巨大的側(cè)向荷載作 用下產(chǎn)生的傾覆力矩及剪力。因此對地基及基礎(chǔ) 用。所以，在確定超高層建筑的基礎(chǔ)埋置深度時， 的要求高：其一，要求有承載力較大的、沉降

4、量除了應(yīng)考慮建筑物由于的高度、體型、地質(zhì)、抗 較小的、穩(wěn)定的地基；其二，有穩(wěn)定的、剛度大震設(shè)防烈度等因素外，還應(yīng)滿足抗傾覆和抗滑移 而變形小的基礎(chǔ)；其三，既要能防止傾覆和滑移， 的要求。高層建筑筏形和箱形基礎(chǔ)的埋置深度應(yīng) 也要盡量避免由地基不均勻沉降引起的傾斜。 滿足地基承載力、變形和穩(wěn)定性要求。所以在超高廣州塔工程基礎(chǔ)施工主要采用樁一筏基礎(chǔ)，層建筑施工中，基礎(chǔ)工程已經(jīng)成為影響建筑施工 即主塔外筒結(jié)構(gòu)(24根塔柱)基礎(chǔ)采用直徑 總工期和總造價的重要因素，深基礎(chǔ)工程施工技 3800ram混凝土灌注樁，樁擴(kuò)大頭直徑5000mm。 術(shù)已經(jīng)成為超高層建筑施工技術(shù)研究的重要內(nèi)容。 外筒結(jié)構(gòu)與核芯筒之間采

5、用筏板基礎(chǔ)，筏板厚度為1500mm，環(huán)梁厚度為4350mm，混凝土強(qiáng)度等級2大直徑混凝土灌注樁施工技術(shù)為C35。研究廣州塔工程樁樁身混凝土強(qiáng)度等級為C35， 鋼筋等級為HRB400，中風(fēng)化巖層天然單軸抗壓強(qiáng) 度標(biāo)準(zhǔn)值為6Nmm2，微風(fēng)化巖層天然單軸抗壓強(qiáng) 度標(biāo)準(zhǔn)值為10Nmm2。直徑為38m的混凝土灌注樁開挖施工前，建 設(shè)單位委托地質(zhì)勘探單位對樁位進(jìn)行了超前鉆施 工，共布置了54個鉆孔，由于場地毗鄰珠江，與 河道水力聯(lián)系密切，地下水位受漲潮影響較大， 漲潮時，涌水量明顯增大，且地下水從樁底涌出。 表明基巖裂隙水豐富，屬承壓裂隙水。受此影響， 加大了樁開挖的難度，成樁質(zhì)量需采取有效措施 才能保證

6、。圖1廣州塔 i22課題研究的現(xiàn)狀。I翹j孳目前超高層建筑中采用的基礎(chǔ)型式主要有箱0童。擴(kuò) 形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)、樁基及樁一筏基礎(chǔ)、樁一箱e栽。一。巡墮氍巧。基礎(chǔ)。箱形基礎(chǔ)和筏形基礎(chǔ)整體剛度比較大，結(jié)。構(gòu)體系的適應(yīng)性強(qiáng)，但是對地基的要求高，因此；一。*較適合于地表淺部地基承載力比較高的地區(qū)。樁一筏基礎(chǔ)和樁一箱基礎(chǔ)由于可以通過樁基將荷載傳 遞至地下深處，不但具有整體剛度比較大，結(jié)構(gòu) 體系適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，而且使用條件也比較寬松， 能適合各種地基條件的地區(qū)，因此在超高層建筑 工程中應(yīng)用非常廣泛。在超高層建筑基礎(chǔ)工程中，樁基礎(chǔ)占有相當(dāng) 重要的地位，樁基不但是荷載傳遞非常重要的環(huán)一 101 一廣東省第五次土

7、木工程施工技術(shù)交流論文集21大直徑混凝土灌注樁施工順序同時進(jìn)行施工，通過及時排水有效降低地下水位， 按樁中引出十字墨線，用定位木樁標(biāo)記。挖減少大直徑樁內(nèi)的涌水量，保證大直徑樁的正甫樁一節(jié)，校核模板位置，搗第一節(jié)護(hù)壁，護(hù)壁高施工。 出原地150200ram，并在井口預(yù)留爬梯掛鉤及護(hù)在樁外降水井排水減壓同時將樁內(nèi)部分確動 壁接駁鋼筋。為漏水的破碎帶位置進(jìn)行鑿除，涌水點(diǎn)埋設(shè)灌身挖孔樁成孔的施工順序是，每挖1m深的巖 導(dǎo)管。在涌水量小、壓力小的部位埋設(shè)金屬導(dǎo)管， 土成孔，安裝護(hù)壁鋼筋，裝一節(jié)定型組合的樁護(hù) 在涌水量大、壓力大的部位埋設(shè)橡膠導(dǎo)管。x寸t 壁模板，搗一節(jié)護(hù)壁混凝土。隔天或混凝土強(qiáng)度 涌水量

8、少的部位埋設(shè)金屬導(dǎo)管后，采用“折管”12MPa時可拆除護(hù)壁模板，重復(fù)上述的工序至的方法封堵涌水，減少涌水點(diǎn)。而涌水量大的音 設(shè)計指定的持力層，留取巖樣后按設(shè)計要求進(jìn)擴(kuò)位埋設(shè)橡膠導(dǎo)管后，采用化學(xué)灌漿進(jìn)行涌水點(diǎn)自 底，清渣及排干積水，及時澆灌封底混凝土。 封堵。該方案實(shí)施后，樁內(nèi)涌水得到有效控制， 22裂隙水處理施工并為樁芯砼的澆筑提供了良好環(huán)境，保證了樁蔗24條直徑38m混凝土灌注樁樁與樁外降水井混凝土的澆筑質(zhì)量。圖22樁內(nèi)涌水圖圖2-3化學(xué)灌漿處理圖圖2-4破碎帶鑿除完成圖圖25金屬導(dǎo)管埋設(shè)圖一102廣東省第五次土木工程施工技術(shù)交流論文集 最后幾條直徑38m大直徑樁混凝士澆筑時，鋼管，將降水井

9、形成封閉狀態(tài)，形成了樁內(nèi)降水、由于周邊環(huán)境的變化，令周邊區(qū)域地下水壓力集 涌水引排。樁的涌水量由185m3h，降低至17in3 中在該幾條樁內(nèi)，使涌水量及承壓水壓力增大。h，符合了旋工要求為鋼筋綁扎及混凝土澆筑提供 樁的底部也出現(xiàn)大量的涌水，并且涌水點(diǎn)更為分 了良好條件。 散，巖層更為疏松，難以實(shí)施樁內(nèi)止水。針對這種情況，重新制定了“樁內(nèi)降水、涌水引排”的3大體積筏板施工技術(shù)研究施工方案，即：將降水井鉆進(jìn)樁擴(kuò)大頭內(nèi)，采用 直徑為220ram、長1800mm的鍍鋅鋼管將在擴(kuò)大31筏板施工概況頭內(nèi)的降水井上端及下段連接起來，并采用速凝廣州塔筏板基礎(chǔ)板面相對標(biāo)高為一10OOm，水泥將上下端頭封堵，以

10、防地下水外漏。最后，幾何形狀呈橢圓形，長軸長97m，短軸長77m， 將降水井形成封閉狀態(tài)，形成了樁內(nèi)降水井。板厚度1500ram。24根鋼管柱的基礎(chǔ)環(huán)梁截面尺在處理樁底部涌水時，水量較大的涌水點(diǎn)先寸b×h=4500mm x 4350mm，沿橢圓型筏板周邊布 不予封補(bǔ)，對分散的涌水量少的點(diǎn)逐一封補(bǔ)。此置。環(huán)梁長236m，筏板和環(huán)梁相連，混凝土的設(shè) 時未封補(bǔ)涌水點(diǎn)的涌水量及永壓力隨之增大，我計強(qiáng)度等級C40，抗?jié)B等級P8?；炷翝仓繛?們鑿除該部分水點(diǎn)周邊的破碎巖層，對該部分的9445m3。澆筑時間為廣州的秋季10月份。 巖層作換性處理。在封堵速凝水泥前預(yù)埋金屬導(dǎo)由于環(huán)梁截面較大，鋼筋

11、密集，進(jìn)行砼振搗 流管，再采用引水管將接駁管與導(dǎo)流管連通，順時，振動棒難免會碰到環(huán)粱，影響砼的密實(shí)度。 利將樁底部地下水引流到降水井內(nèi)，在不增加地 為此，考慮在環(huán)梁鋼筋綁扎時，在兩端鋼筋密集處， 下水對護(hù)壁的壓力情況下，又可以降低地下水，各預(yù)留一道lOOmm寬的振搗縫；在環(huán)梁中間預(yù)留 降水效果穩(wěn)定。為緊接的工序，提供更多的施工200ram寬的澆筑縫以便混凝土導(dǎo)管能伸人環(huán)梁內(nèi) 時間，成功解決樁底涌水問題。進(jìn)行混凝土澆筑。圖2-6樁底部涌水引排處理剖面圖 23小結(jié)通過對樁一筏基礎(chǔ)中的大直徑混凝土灌注樁圖31分倉澆筑順序圈的施工分析，總結(jié)出在惡劣地質(zhì)條件下，大直徑樁的排水技術(shù)難點(diǎn)的施工方法。對日后同

12、類超高32混凝土澆筑施工部署 層建筑基礎(chǔ)施工有極強(qiáng)的借鑒作用。筏板混凝土澆筑采用泵送混凝土施工技術(shù)。對治理樁內(nèi)涌現(xiàn)的強(qiáng)裂隙水，采用樁外降水 在基坑周邊同時布置L0臺混凝土泵，并準(zhǔn)備2臺 及樁內(nèi)止水聯(lián)合方案，在止水效果、經(jīng)濟(jì)性、工 備用泵。其中6臺為SY5120HBC90型車載式混 期等方面取得不錯的效果。在實(shí)施中，大多數(shù)樁 凝土柴油泵，布置在基坑北面，正常泵送量每臺 的排水狀況都十分好，但是最后施工的幾條樁成30m3h，共配16支書200高頻振動棒；4臺為車 了裂隙水的匯集區(qū)，原方案已經(jīng)不滿足其排水要載式帶37m長布料桿柴油泵，先布置在基坑南面， 求。在此情況下，將降水井鉆進(jìn)樁內(nèi)，連接鍍鋅 然

13、后隨澆筑進(jìn)度分別停放于基坑?xùn)|、西兩面。澆103廣東省第五次土木工程旌工技術(shù)交流論文集筑時從東南角開始，沿長軸方向澆筑至西北角。333大體積混凝土養(yǎng)護(hù)措施 砼澆筑前24h提供混凝土的數(shù)量、供應(yīng)速度、混凝混凝土澆筑后，在二次抹面壓實(shí)后立即蓋一 土強(qiáng)度等級、坍落度、骨料要求、澆灌方法、砼層不透水、氣的塑料薄膜和一層濕麻包袋，防止 初凝時間等計劃送給攪拌站，以滿足施工的要求。表面蒸發(fā)失水產(chǎn)生干裂?；炷帘砻孢M(jìn)行二次壓混凝土澆筑采用分段分層的方法進(jìn)行。澆筑 光后采用覆蓋一層塑料薄膜及二層麻包袋的方法 時先澆筑該段外框筒基礎(chǔ)底板以下大型環(huán)梁，最 保溫養(yǎng)護(hù)，覆蓋工作必須嚴(yán)格認(rèn)真貼實(shí)，塑料薄 后一同澆筑承臺和

14、底板。環(huán)梁混凝土分五層進(jìn)行 膜幅與幅之間接縫處應(yīng)有50mm重迭，每只麻包袋 澆筑，其中第一四層澆筑厚度o7米(直至底板 之間應(yīng)有l(wèi)OOmm重迭，養(yǎng)護(hù)期間澆水視具體情況 底)，環(huán)梁最后一層混凝土連底板混凝土一同澆筑。 而定，以防砼產(chǎn)生干縮裂縫，并使水泥水化順利 底板采用“斜面分層”的澆筑方法，確保避免出 進(jìn)行；待砼終凝后，用灰砂磚沿混凝土表面周邊 現(xiàn)施T冷縫。由于汽車泵水平澆筑距離約為37米， 砌成一個高200mm高的養(yǎng)護(hù)區(qū)，在養(yǎng)護(hù)區(qū)中注人 核心筒附近底板混凝土要利用地泵進(jìn)行澆筑，擬 50mm高以上的水進(jìn)行蓄水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間一般不 采用兩邊向中間合攏的方法澆筑混凝土。少于7天。外側(cè)墻派專人淋水養(yǎng)

15、護(hù)不少于14天。33混凝土裂縫控制措施34大體積混凝土工況監(jiān)測331材料和混凝士配合比方面的措施根據(jù)大體積混凝土溫度及應(yīng)力的計算，理論 加強(qiáng)與混凝土供應(yīng)單位的溝通，要求拌站在上得出：大體積混凝土澆筑后蓄水30mm養(yǎng)護(hù)7天， 配合比設(shè)計中，適量減少水泥用量，提高粉煤灰、基本上可滿足不因水化熱導(dǎo)致內(nèi)外溫差過大而產(chǎn) 礦粉含量，參加合適的減水劑、外加劑，減小水生裂縫?，F(xiàn)擬在C區(qū)環(huán)形梁預(yù)埋測溫點(diǎn)進(jìn)行溫度化熱。采用425礦渣硅酸鹽水泥或425普通硅酸監(jiān)測，澆筑混凝土后，通過測溫點(diǎn)進(jìn)行溫度監(jiān)控，鹽水泥、粗骨料選用粒徑為525mm連續(xù)級配。 根據(jù)混凝土內(nèi)外溫差值采取相應(yīng)有效的保溫降溫 細(xì)骨料選用細(xì)度模數(shù)250

16、左右的中砂。嚴(yán)格控制 措施。 粗細(xì)骨料的含泥昔，石子含泥量控制在1以下，采用熱電偶法進(jìn)行測溫。測溫選取截面尺寸 砂含泥量控制在2以下。在保證混凝土強(qiáng)度的前 較大的c區(qū)環(huán)形承臺梁進(jìn)行測溫。為了監(jiān)測每倉 提下，使用合適的緩凝減水劑，減少水泥用量， 砼內(nèi)外溫差，在每倉混凝土中預(yù)埋2組電子測溫 延緩水泥水化放熱速率，以減少水化熱。摻加粉點(diǎn)，分別布置在梁邊(錯開分內(nèi)邊和外邊)和梁 煤灰和礦渣粉活性昆合材料，替代部分水泥，能 中心部位，每組設(shè)上=、中、下、表面各四個測點(diǎn)； 在保證混凝土強(qiáng)度的前提下，有效地減小水化熱， 大環(huán)形梁共設(shè)置8組測溫點(diǎn)，32根電子測溫導(dǎo)線， 延遲峰溫出現(xiàn)的時間。凝結(jié)時間要求初凝為9

17、10 測溫點(diǎn)在環(huán)梁中均勻分布。小時，終凝為1213小時。在高溫季度，預(yù)冷卻骨料， 使混凝土拌合物保持較低的入模溫度。332施工技術(shù)措施混凝土由大斜面分層下料，分層振搗，每層 厚度為500ram左右，采用“分段定點(diǎn)、一個坡 度、薄層澆筑、循序推進(jìn)、一次到頂”的方法確 保避免出現(xiàn)施工冷縫。每臺泵車進(jìn)料量要及時反 映到調(diào)度室，按澆搗總量及時平衡攪拌車進(jìn)入各 泵位，基本做到澆搗速度相同，齊頭并進(jìn)。每臺 泵車供應(yīng)的混凝土澆筑范圍內(nèi)應(yīng)布置46臺振動 機(jī)進(jìn)行振搗，每臺泵車澆搗速度平均每小時不少 于30m3，要求不出現(xiàn)夾心層及冷施工縫，并應(yīng)特 別重視每個澆筑帶坡頂和坡腳兩道振動器振動，確保上、下部鋼筋密集部位

18、混凝土振實(shí)。圖3-2測溫點(diǎn)平面示意圖一104一廣東省第五次土木工程施工技術(shù)交流論文集35小結(jié)部之間溫差就比較大，在今后類似工程施工時可 廣州塔工程筏板與環(huán)粱大體積昆凝土于2006 區(qū)別對待。年10月1日7：30開始施工2006年10月2 13而根據(jù)澆筑三天后應(yīng)力監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，筏板應(yīng)力 17：30施工完成，共澆筑時間34h，澆筑混凝土處于正常狀態(tài)，環(huán)梁處應(yīng)力稍大。應(yīng)力在澆筑120 量9445m3，單泵平均澆筑混凝土量278m3h，最個小時后，也就是澆筑五天后，應(yīng)力值最大，但 高澆筑量46m3h。整個澆筑過程模擬計算與實(shí)際 隨后應(yīng)力逐步較少，并趨于穩(wěn)定。 澆筑工況極為相似。對大體積筏板出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生原因進(jìn)4結(jié)論與展望行分析，本工