廣州塔工程基礎(chǔ)施工研究

1、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：本文就超高層定筑的基段工程施工進行闡述，力證基0工程對于趣高層建筑的重要性.通過利析廣州塔工程基礎(chǔ)采用樁-筏基礎(chǔ)的形式，對克服大直徑宓秋土灌注樁在強裂隙水條斗下施工所出現(xiàn)的難題以及大體積筏板混凝土澆筑及聚維控制所采取的技術(shù)措施.關(guān)鍵詞：越高層建筑；基班施工；械-筏基融；泥凝土灌注樁；筏板栗縫控制的發(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)展和進步，中國目前第一高的468m的東方明珠電視塔和世界1.1研究的背景超高層建筑是社會生產(chǎn)力發(fā)展的產(chǎn)物，也是社會講步的象征.同時也是科技實力的體現(xiàn)和運用。超高層建筑

2、主要指40層以上，高度100米以上的建筑物。超高層建筑的興建不但具布顯著的經(jīng)濟效益第一高的加拿大553m的CN塔,就具有電視發(fā)射、餐飲和觀光等功能。而目前世界各地不斷涌現(xiàn)出越來越多的具有休閑、娛樂、商住等更多功能的超高層建筑，而這些從功能和形體上的變化，使得建造的難度也越來越高。而600m島的廣州塔則把諸多的功能和特異的形體結(jié)合在一起,使建造廣州塔工程位于廣州市海珠區(qū)閱江西路222號，總建筑面積約12.9萬平方米，建筑物高度為600米，項目總投資294838萬元。廣州塔主體結(jié)構(gòu)為鋼和混凝土組合結(jié)構(gòu)o該工程由一座高達454米的主塔體和一根高146米的天線桅桿構(gòu)成。主要分為五個功能區(qū)及兩層地下室。

3、滿足城市觀光、商業(yè)旅游、電視發(fā)射及城市應(yīng)急指揮等功能。對于一座超高層建筑施匚而言，地基與基礎(chǔ)圖1廣州塔部分施工至關(guān)重要，超高層建筑的基礎(chǔ)不但要承受很大的垂直荷載,還要承翌強大的水平荷載作用下產(chǎn)生的頸覆力矩及剪力.：因此對地基及基礎(chǔ)的要求高：其一，要求有承載力較大的、沉降最較小的、穩(wěn)定的地基；其二.有穩(wěn)定的、剛度大而變形小的基礎(chǔ)；其三，既要能防止傾覆和滑移.也要盡量避免由地基不均勻沉降引起的傾斜.廣州塔工程基礎(chǔ)施工主要采用樁-役基礎(chǔ).即主塔外筒結(jié)構(gòu)（24根塔柱）基礎(chǔ)采用直徑3800mm混凝土灌注班.班擴大頭立桂5000mm;外筒結(jié)構(gòu)與核芯筒之間采用筏板基礎(chǔ),筏板厚度為1500mm,環(huán)梁厚度為43

4、50mm,混凝土強度等級為C35。2.2課題講究的現(xiàn)狀目前超高層建筑中采用的基礎(chǔ)型式主要有箱形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)、樁基及樁-覆基礎(chǔ)、樁-箱基礎(chǔ)。箱形基礎(chǔ)和彼形基礎(chǔ)整體剛度比較大.結(jié)構(gòu)體系的適應(yīng)性強，但是對地基的要求高,因此較適合于地表淺部地基承載力比較高的地區(qū).樁-往基礎(chǔ)和樁-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(yīng)用非常廣泛°在超高層建筑基礎(chǔ)1：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)節(jié)，而且是設(shè)計和施工.難度比較大的結(jié)構(gòu)部位Q超高層建筑結(jié)

5、構(gòu)超高，需承受巨大的偏向荷載作用所以，在確定超高層建筑的基礎(chǔ)埋置深度時，除了應(yīng)考慮建筑物由于的高度、體型、地質(zhì)、抗震設(shè)防烈度等因素外，還應(yīng)滿足抗傾覆和抗滑移的要求口高層建筑被形和箱形基礎(chǔ)的埋置深度應(yīng)滿足地基承載力.變形和程定性要求,所以在超高層建筑施工中，基礎(chǔ)工程已經(jīng)成為影響建筑施工總工期和總造價的重要因素.深基礎(chǔ)工程施工技術(shù)已經(jīng)成為超高層建筑施工技術(shù)研究的重要內(nèi)容f2大直徑混凝土灌注樁施工技術(shù)研究廣州塔工程樁樁身混凝土強度等級為C35,鋼筋等級為HHB400,中風(fēng)化巖層天然單軸抗隹強度標(biāo)準(zhǔn)值為6N/mn?,微風(fēng)化巖層天然單軸抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值為直徑為王際的混凝土灌注機開挖施工前，建設(shè)單位委托地質(zhì)

6、勘探單位對槌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(lián)系密切，地下水位受漲潮影響較大.漲潮時,涌水量明顯贈大，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口圖2-1-10m標(biāo)高大直徑樁平面布置圖圖2-2班內(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2-5金屬導(dǎo)管埋設(shè)圖2.1 大直徑混靛士淡注樁施工順序按樁中引出十字限線，用定位木樁標(biāo)記。挖樁一節(jié)，校核模板位置，圖第一節(jié)護壁，護壁高出原地150200mm,并在井口預(yù)留爬梯掛鉤及護壁接駁鋼筋。挖孔樁成孔的施工順序是，每挖1m深的巖土成孔.安

7、裝護壁鋼筋,裝一節(jié)定型組合的樁護壁模板.搗一節(jié)護壁混凝土。隔天或混凝土強度=l.2MPa時可拆除護壁模板，重復(fù)上述的工序至設(shè)計指定的持力層,留取巖樣后按設(shè)計要求進擴底，清渣及排干積水，及時澆灌封底混凝土。2.2 裂隙水處理施匚24條直徑3.8m混凝土灌注樁樁與樁外降水井同時進行施匚,通過及時排水有效降低地下水位，減少大宜徑樁內(nèi)的涌水量.保證大宜徑樁的正常施工。在樁外降水井排水減壓同時將樁內(nèi)部分確認為漏水的破碎帶位置進行鑿除,涌水點埋設(shè)灌漿導(dǎo)管。在涌水址小、壓力小的部位埋設(shè)金屬導(dǎo)管，在涌水量大、壓力大的部位埋設(shè)橡膠導(dǎo)管。對于涌水量少的部位埋設(shè)金屬導(dǎo)管后，采用,折管”的方法封堵涌水,減少涌水點o而

8、涌水量大的部位埋設(shè)橡膠導(dǎo)管后.采用化學(xué)灌漿進行涌水點的封堵）o該方案實施后,樁內(nèi)涌水得到布效控制，并為樁芯碎的澆筑提供了良好環(huán)境,保證了樁芯混凝土的澆筑質(zhì)量0最后幾條直徑3.8m大直徑樁混凝上澆筑時，由于周邊環(huán)境的變化.令周邊區(qū)域地下水壓力集中在該幾條樁內(nèi),使涌水li及承壓水壓力增大。枇的底部也出現(xiàn)大員的涌水，并且涌水點更為分散，巖層更為硫松.難以實施樁內(nèi)止水。針對這種情況，重新制定了“樁內(nèi)降水、涌水引排”的施工方案,即：將降水井鉆進樁擴大頭內(nèi).采用直徑為220mm、長1800mm的鍍鋅鋼管將在擴大頭內(nèi)的降水井上端及下段連接起來,并采用速凝水泥將上下端頭封堵,以防地下水外漏最后，將降水井形成封

9、閉狀態(tài)，形成了樁內(nèi)降水井,在處理樁底部涌水時，水量較大的涌水點先不予封補，對分散的涌水量少的點逐一封補。此時未封補涌水點的涌水量及水樂力隨之增大，我們鑿除該部分水點周邊的破碎巖層，對該部分的巖層作換件處理。在封堵速凝水泥前預(yù)埋金屬導(dǎo)流管,再采用引水管將接駁管與導(dǎo)流管連通，順利將樁底部地下水引流到降水井內(nèi)，在不增加地下水對護壁的壓力情況下.又可以降低地下水，降水效果穩(wěn)定。為緊接的L序，提供更多的施工時間.成功解決樁底涌水問題°圖2-6樁底部涌水引排處理剖面圖2.3 小結(jié)通過對樁-筏基礎(chǔ)中的大白在混凝土灌注樁的施工分析，總結(jié)出在芯劣地質(zhì)條件F,大宜徑樁的排水技術(shù)難點的施工方法對日后同類超

10、高層建筑基礎(chǔ)施工有極強的借鑒作用©對治理橋內(nèi)涌現(xiàn)的強裂隙水，采用班外降水及樁內(nèi)止水聯(lián)合方案，在止水效果、經(jīng)濟性、工期等方面取得不錯的效果°在實施中，大多數(shù)樁的排水狀況都十分好，但是最后施工的幾條橋成了裂隙水的匯集區(qū)，原方案已經(jīng)不滿足其排水要求。在此情況F,將降水井鉆進樁內(nèi),連接鍍鋅鋼管，將降水井形成封閉狀態(tài)，形成了樁內(nèi)降水、涌水引排樁的涌水量由18Mb,降低至1.7m)h,符合了施匚要求為鋼筋綁孔及混凝土澆筑提供了良好條件。3大體積筏板施工技術(shù)研究3.1 役板施工概況廣州塔筏板基礎(chǔ)板面相對標(biāo)高為-10.00m,幾何形狀呈橢圓形，長軸長97m,短軸長77m,板厚度1500mm

11、。24根鋼管柱的基礎(chǔ)環(huán)梁截面尺寸bxh=4500mmx4350mm,沿桐圓型筏板周邊布黃。環(huán)梁長236m,筏板和環(huán)柒相連,混凝土的設(shè)計強度等級C40,抗海等級P孔混凝土澆筑量為9445m，澆筑時間為廣州的秋季10月份。由于環(huán)梁截面較大.鋼筋密集，進行酸振梅時，振動棒難免會碰到環(huán)梁，影響驗的密實度。為此，有慮在環(huán)梁鋼筋綁扎時，在兩端鋼筋密集處.各曲留一道100mm寬的振搗縫；在環(huán)梁中間預(yù)留200mm寬的澆筑健以便混凝土導(dǎo)管能伸入環(huán)梁內(nèi)進行混凝土澆筑。圖3-1分倉澆筑順序圖3.2 混旋七澆筑施工部署筏板混凝土澆筑采用泵送混凝土施工技術(shù),在基坑周邊同時布置10臺混凝土泵，并準(zhǔn)備2臺備用泉。具中6臺為

12、SY”20HBe90型，栽式混凝土柴油泵，布置在基坑北面,正常泵送后每臺W/h,共配16支6200高膝振動棒；4臺為車載式帶37m長布料桿柴油泵,先布置在基坑南面，然后隨澆筑進度分別停放于基坑?xùn)|、西兩面。澆筑時從東南角開始,沿長軸方向澆筑至西北角二助澆筑前24h提供混疑土的數(shù)量、供應(yīng)速度、混凝上強度等級、坍落度、骨料要求、澆灌方法、砂初凝時間等計劃送給熨拌站，以滿足施工的要求C混凝土澆筑采用分段分層的方法進行。漁筑時先澆筑該段外框篋基礎(chǔ)底板以下大型環(huán)梁，最后-同澆筑承臺和底板：環(huán)梁混凝土分五層進行澆筑，其中第一-四層澆筑厚度。.7米（直至底板底）,環(huán)梁最后一層混凝土連底板混凝上一同澆筑底板采用

13、“斜面分層”的澆筑方法，確保避免出現(xiàn)施T冷縫,由于汽車泵水平澆筑距離約為37米，核心筒附近底板混凝土要利用地案進行澆筑，擬采用兩邊向中間合攏的方法澆筑混凝土。3.3 混凝匕裂縫控制措施3.3.1 材料和混觥上配合比方面的措施加強與混靛士供應(yīng)單位的溝通，要求拌站在配合比設(shè)計中.適戰(zhàn)減少水泥用髭.提高粉煤灰、礦粉含量，參加合適的減水劑、外加劑,減小水化熱。采用42.5礦渣硅酸鹽水泥或42.5普通瓏酸鹽水泥、粗骨料選用粒徑為525mm連續(xù)級配.細骨料選用細度模數(shù)2.50左右的中砂。嚴(yán)格控制粗細骨料的含泥量,石子含泥會控制在1%以下.砂含泥量控制在2%以凡在保證混凝土強度的前提下.使用合適的緩凝減水劑

14、,減少水泥用量.延緩水泥水化放熱速率.以減少水化熱,摻加粉煤灰和礦渣粉活性混合材料，替代部分水泥，能在保證混凝土強度的前提卜有效地減小水化熱.延遲峰溫出現(xiàn)的時間。凝結(jié)時間要求初凝為9-10小時終凝為12-13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人模溫度，3.3 2版: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500mm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(xiàn)施工冷縫u每臺泵車進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入各泵位，其本做到澆據(jù)速度相同.齊頭并進。每臺泵車供應(yīng)的混凝土澆筑的圍內(nèi)應(yīng)布置46臺振動機進行振搗,每

15、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、下部鋼筋密集部位混凝土振實。3.3.3大體枳混凝土養(yǎng)護措施混凝土澆筑后，在二次抹面壓實后立即蓋一層不透水、氣的塑料薄膜和一層濕麻包袋,防止表面蒸發(fā)失水產(chǎn)生干裂.混凝土表面進行二次壓光后采用覆蓋一層塑料薄膜及二層麻包袋的方法保溫養(yǎng)護，覆蓋工作必須嚴(yán)格認真貼實.塑料薄膜幅與幅之間接縫處應(yīng)有50mm氫迭，每只麻包袋之間應(yīng)有100mm毆迭.養(yǎng)護期間澆水視具體情況而定,以防碎產(chǎn)生F縮裂縫.并使水泥水化順利進行；待驗終凝后,用灰砂房沿混凝土表面周邊砌成一個高2nomm高的養(yǎng)護K,在養(yǎng)

16、護區(qū)中注入50mm高以上的水進行蓄水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間一般不少于7天。外儲增派專人淋水養(yǎng)護不少于14天。3.4 大體積混凝土工況盥測根據(jù)大體積混凝土溫度及應(yīng)力的計算，理論上得出：大體積混凝土澆筑后蓄水30mm養(yǎng)護7天,基本上可滿足不因水化熱導(dǎo)致內(nèi)外溫差過大而產(chǎn)生裂縫,現(xiàn)擬在C區(qū)環(huán)形梁M埋測溫點進行溫度監(jiān)測，澆筑混凝土后.通過測溫點進行溫度監(jiān)控.根據(jù)混凝土內(nèi)外溫差值采取將應(yīng)杓效的保溫降溫措施。采用熱電偶法進行測溫測溫選取截面尺寸較大的C區(qū)環(huán)形承臺梁進行測溫。為了監(jiān)測每倉的內(nèi)外溫差,在每倉混凝土山預(yù)埋2組電子測溫點，分別布置在梁邊（錯開分內(nèi)邊和外邊）和梁中心部位，每組設(shè)上、中、下、表面各四個測點；大環(huán)

17、形梁共設(shè)置8組測溫點，32根電子測溫導(dǎo)線.測溫點在環(huán)梁中均勻分布。圖3-2測溫點平面示意圖3.5 小結(jié)廣州塔工程筏板與環(huán)梁大體積混凝土于2006年1。月1日7：30開始施工.2006年10月2tl17：30施工完成.共澆筑時間34h,澆筑混凝土員9445m，單泵平均澆筑混凝土址27.8mVh,最高澆筑量46mVh,格個澆筑過程模擬計算與實際澆筑工況極為相似。對大體積役板出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生原因進行分析，本工程整個底板淡筑厚度超過L5m,環(huán)梁位置其至達到了4.35m厚,澆筑面積超過“Wn?,總澆筑量超過9000nA屬大體積混凝土施工；且由于K軸達到80m,屬超長混凝土結(jié)構(gòu)施工°通過對混

18、凝土配合比的控制，很好的控制了化學(xué)收縮以及干收縮的現(xiàn)象；通過物料薄膜加麻包袋的方法保溫養(yǎng)護，很好地解決內(nèi)外溫差的情況,根據(jù)測溫結(jié)果分析，環(huán)梁中心部位實際最高溫度84.1芭，發(fā)生在混凝土澆筑后64h左右。筏板中心部位實際最高溫度78.7%,發(fā)生在混凝土澆筑后2432h之間。內(nèi)外溫差均沒有超過25七，證明采用一層塑料薄膜加麻包袋覆籃養(yǎng)護能有效保溫。1.5m厚筏板底部與中部之間溫差實際比較小，基本上在10t左右，而4.35m環(huán)梁底部與中部之間溫差就比較大，在今后類似工程施工時可區(qū)別對待。時根據(jù)澆筑三天后應(yīng)力監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，衣板應(yīng)力處于正常狀態(tài)，環(huán)梁處應(yīng)力精大;應(yīng)力在澆筑120個小時后.也就是澆筑五天后.應(yīng)力值最大.但隨后應(yīng)力逐步較少，并趨于穩(wěn)定。