廣州塔工程基礎施工研究

1、!=!廣東省第五次土木工程施工技術交流論文集廣州塔工程基礎施工研究朱駿(廣州建筑股份有限公司)摘要：本文就超高層建筑的基礎工程施工進行闡述，力證基礎工程對于超高層建筑的重要性。通過剖 析廣州塔工程基礎采用樁一筏基礎的形式，對克服大直徑混凝土灌注樁在強裂隙水條件下施工所出現 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措施。 關鍵詞：超高層建筑；基礎施工；樁一筏基礎；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用起步晚，1導論但發(fā)展迅速。而隨著社會生產力的發(fā)展和進步， 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力發(fā)展的產物，也是餐飲和觀光等功能。而目前世界各地不斷涌現出 社會進步的象征，同時也是科技實力的體現和運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濟效益把諸多的功能和特異的形體結合在一起，使建造和社會效益，而且可以極大地促進相關領域科技技術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，項目總投資294838萬元。廣州塔主體結商業(yè)旅游、電視發(fā)射及城市應急指揮等功能。 構為鋼和混凝土組合結構。該工程由一座高達454對于一座超高層建筑施工而言，地基與基礎一100廣東省第五次土木工程施工技術交流論文集、部分施工至關重要。超高層建筑的基礎不但要承 節(jié)，而且是設計和施工難度比較大的結構部位。 受很大的垂直荷載，還要承受強大的水平荷載作 超高層建筑結構超高，需承受巨大的側向荷載作 用下產生的傾覆力矩及剪力。因此對地基及基礎 用。所以，在確定超高層建筑的基礎埋置深度時， 的要求高：其一，要求有承載力較大的、沉降

4、量除了應考慮建筑物由于的高度、體型、地質、抗 較小的、穩(wěn)定的地基；其二，有穩(wěn)定的、剛度大震設防烈度等因素外，還應滿足抗傾覆和抗滑移 而變形小的基礎；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的埋置深度應 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施工主要采用樁一筏基礎，層建筑施工中，基礎工程已經成為影響建筑施工 即主塔外筒結構(24根塔柱)基礎采用直徑 總工期和總造價的重要因素，深基礎工程施工技 3800ram混凝土灌注樁，樁擴大頭直徑5000mm。 術已經成為超高層建筑施工技術研究的重要內容。 外筒結構與核芯筒之間采

5、用筏板基礎，筏板厚度為1500mm，環(huán)梁厚度為4350mm，混凝土強度等級2大直徑混凝土灌注樁施工技術為C35。研究廣州塔工程樁樁身混凝土強度等級為C35， 鋼筋等級為HRB400，中風化巖層天然單軸抗壓強 度標準值為6Nmm2，微風化巖層天然單軸抗壓強 度標準值為10Nmm2。直徑為38m的混凝土灌注樁開挖施工前，建 設單位委托地質勘探單位對樁位進行了超前鉆施 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課題研究的現狀。I翹j孳目前超高層建筑中采用的基礎型式主要有箱0童。擴 形基礎、筏形基礎、樁基及樁一筏基礎、樁一箱e栽。一。巡墮氍巧?；A。箱形基礎和筏形基礎整體剛度比較大，結。構體系的適應性強，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)。樁一筏基礎和樁一箱基礎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，結構 體系適應性強的優(yōu)點，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 工程中應用非常廣泛。在超高層建筑基礎工程中，樁基礎占有相當 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、木工程施工技術交流論文集21大直徑混凝土灌注樁施工順序同時進行施工，通過及時排水有效降低地下水位， 按樁中引出十字墨線，用定位木樁標記。挖減少大直徑樁內的涌水量，保證大直徑樁的正甫樁一節(jié)，校核模板位置，搗第一節(jié)護壁，護壁高施工。 出原地150200ram，并在井口預留爬梯掛鉤及護在樁外降水井排水減壓同時將樁內部分確動 壁接駁鋼筋。為漏水的破碎帶位置進行鑿除，涌水點埋設灌身挖孔樁成孔的施工順序是，每挖1m深的巖 導管。在涌水量小、壓力小的部位埋設金屬導管， 土成孔，安裝護壁鋼筋，裝一節(jié)定型組合的樁護 在涌水量大、壓力大的部位埋設橡膠導管。x寸t 壁模板，搗一節(jié)護壁混凝土。隔天或混凝土強度 涌水量

8、少的部位埋設金屬導管后，采用“折管”12MPa時可拆除護壁模板，重復上述的工序至的方法封堵涌水，減少涌水點。而涌水量大的音 設計指定的持力層，留取巖樣后按設計要求進擴位埋設橡膠導管后，采用化學灌漿進行涌水點自 底，清渣及排干積水，及時澆灌封底混凝土。 封堵。該方案實施后，樁內涌水得到有效控制， 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量。圖22樁內涌水圖圖2-3化學灌漿處理圖圖2-4破碎帶鑿除完成圖圖25金屬導管埋設圖一102廣東省第五次土木工程施工技術交流論文集 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，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 樁的底部也出現大量的涌水，并且涌水點更為分 了良好條件。 散，巖層更為疏松，難以實施樁內止水。針對這種情況，重新制定了“樁內降水、涌水引排”的3大體積筏板施工技術研究施工方案，即：將降水井鉆進樁擴大頭內，采用 直徑為220ram、長1800mm的鍍鋅鋼管將在擴大31筏板施工概況頭內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板面相對標高為一10OOm，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)，形成了樁內降水井。板厚度1500ram。24根鋼管柱的基礎環(huán)梁截面尺在處理樁底部涌水時，水量較大的涌水點先寸b×h=4500mm x 4350mm，沿橢圓型筏板周邊布 不予封補，對分散的涌水量少的點逐一封補。此置。環(huán)梁長236m，筏板和環(huán)梁相連，混凝土的設 時未封補涌水點的涌水量及永壓力隨之增大，我計強度等級C40，抗?jié)B等級P8?；炷翝仓繛?們鑿除該部分水點周邊的破碎巖層，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埋金屬導由于環(huán)梁截面較大，鋼筋

11、密集，進行砼振搗 流管，再采用引水管將接駁管與導流管連通，順時，振動棒難免會碰到環(huán)粱，影響砼的密實度。 利將樁底部地下水引流到降水井內，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， 下水對護壁的壓力情況下，又可以降低地下水，各預留一道lOOmm寬的振搗縫；在環(huán)梁中間預留 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管能伸人環(huán)梁內 時間，成功解決樁底涌水問題。進行混凝土澆筑。圖2-6樁底部涌水引排處理剖面圖 23小結通過對樁一筏基礎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，總結出在惡劣地質條件下，大直徑樁的排水技術難點的施工方法。對日后同

12、類超高32混凝土澆筑施工部署 層建筑基礎施工有極強的借鑒作用。筏板混凝土澆筑采用泵送混凝土施工技術。對治理樁內涌現的強裂隙水，采用樁外降水 在基坑周邊同時布置L0臺混凝土泵，并準備2臺 及樁內止水聯合方案，在止水效果、經濟性、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。在實施中，大多數樁 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，將降水井鉆進樁內，連接鍍鋅 然

13、后隨澆筑進度分別停放于基坑東、西兩面。澆103廣東省第五次土木工程旌工技術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)護措施 砼澆筑前24h提供混凝土的數量、供應速度、混凝混凝土澆筑后，在二次抹面壓實后立即蓋一 土強度等級、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)失水產生干裂?；炷帘砻孢M行二次壓混凝土澆筑采用分段分層的方法進行。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底板以下大型環(huán)梁，最 保溫養(yǎng)護，覆蓋工作必須嚴格認真貼實，塑料薄 后一同澆筑承臺和

14、底板。環(huán)梁混凝土分五層進行 膜幅與幅之間接縫處應有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 之間應有l(wèi)OOmm重迭，養(yǎng)護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 進行；待砼終凝后，用灰砂磚沿混凝土表面周邊 現施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)護區(qū)，在養(yǎng)護區(qū)中注人 核心筒附近底板混凝土要利用地泵進行澆筑，擬 50mm高以上的水進行蓄水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間一般不 采用兩邊向中間合攏的方法澆筑混凝土。少于7天。外側墻派專人淋水養(yǎng)

15、護不少于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大體積混凝土溫度及應力的計算，理論 加強與混凝土供應單位的溝通，要求拌站在上得出：大體積混凝土澆筑后蓄水30mm養(yǎng)護7天， 配合比設計中，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致內外溫差過大而產 礦粉含量，參加合適的減水劑、外加劑，減小水生裂縫?，F擬在C區(qū)環(huán)形梁預埋測溫點進行溫度化熱。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，通過測溫點進行溫度監(jiān)控，鹽水泥、粗骨料選用粒徑為525mm連續(xù)級配。 根據混凝土內外溫差值采取相應有效的保溫降溫 細骨料選用細度模數250

16、左右的中砂。嚴格控制 措施。 粗細骨料的含泥昔，石子含泥量控制在1以下，采用熱電偶法進行測溫。測溫選取截面尺寸 砂含泥量控制在2以下。在保證混凝土強度的前 較大的c區(qū)環(huán)形承臺梁進行測溫。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， 砼內外溫差，在每倉混凝土中預埋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，分別布置在梁邊(錯開分內邊和外邊)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，每組設上=、中、下、表面各四個測點； 在保證混凝土強度的前提下，有效地減小水化熱， 大環(huán)形梁共設置8組測溫點，32根電子測溫導線， 延遲峰溫出現的時間。凝結時間要求初凝為9

17、10 測溫點在環(huán)梁中均勻分布。小時，終凝為1213小時。在高溫季度，預冷卻骨料， 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、一個坡 度、薄層澆筑、循序推進、一次到頂”的方法確 保避免出現施工冷縫。每臺泵車進料量要及時反 映到調度室，按澆搗總量及時平衡攪拌車進入各 泵位，基本做到澆搗速度相同，齊頭并進。每臺 泵車供應的混凝土澆筑范圍內應布置46臺振動 機進行振搗，每臺泵車澆搗速度平均每小時不少 于30m3，要求不出現夾心層及冷施工縫，并應特 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。圖3-2測溫點平面示意圖一104一廣東省第五次土木工程施工技術交流論文集35小結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而根據澆筑三天后應力監(jiān)測發(fā)現，筏板應力 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)梁處應力稍大。應力在澆筑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，應力值最大，但 高澆筑量46m3h。整個澆筑過程模擬計算與實際 隨后應力逐步較少，并趨于穩(wěn)定。 澆筑工況極為相似。對大體積筏板出現的結構裂縫的產生原因進4結論與展望行分析，本工