專業(yè)知識(四)輔導:樁基礎1

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上海地區(qū)由于淺部地層軟弱,承載力較低,天然地基變形量大,因此荷重較大,對變形要求較嚴的建筑物,大量采用樁基礎(摩擦樁)。新中國成立前建造的5層以上的房屋,大多采用木樁,長度從幾米到幾十米不等。國際飯店下的洋松樁長達39.8米。有些建筑物基礎下采用組合樁,通常的做法是地下水位以下打入木樁,頂部接一段混凝土灌注樁,如衡山賓館、電管局大樓、長江公寓、閘北電廠A站等均采用這種組樁。也有一些房屋基礎下采用單打沉管灌注樁。新中國建立后木材供應緊張,50年代曾大量采用單打沉管灌注樁,由于施工期間連續(xù)沉樁產生的擠土作用,使未達到強度要求的鄰近樁受擠壓后產生樁身移位、折斷。或因施工管理不善,樁身產生縮頸現象。因此,這種樁型到70年代時基本廢棄不用。  
    在較長一段時間內,上海地區(qū)的樁基礎,以鋼筋混凝土預制樁占主導地位。預制樁成本較低,質量控制較為可靠,施工周期較短,在各種不同的樁型中占有很大優(yōu)勢,至80~90年代,仍是廣泛應用的樁型。由于高層建筑、大型廠房、高爐、大橋等的建造,對樁基的承載能力和地基的變形提出了更高要求,于是很多工程引進了鋼管樁,預應力混凝土樁也普遍使用。市區(qū)密集建筑群中打樁產生的一系列問題,又使鉆孔灌注樁得到重視。1985年,三航局預制廠從日本引進了高強度預應力混凝土管樁(PHC樁)生產流水線以后,第20冶金工業(yè)公司預制廠又自行設計了同類型的生產流水線,這種樁能部分取代鋼管樁,已在上海大劇院等工程中得到應用,并供應香港、澳門地區(qū)。在樁基持力層選擇方面,80年代以前,由于錘擊能量的限制,大多以暗綠色粘性土層作為理想的樁基持力層。80年代后,柴油打樁錘的廣泛使用,給樁基持力層的選擇,提供了更大的余地,以⑦號粉砂土、⑨號砂性土作為樁基持力層的工程已有不少。  
    鋼筋混凝土預制樁
    從50年代開始到1977年以前,鋼筋混凝土預制樁是樁基的一種主要形式。50~60年代,除上海重型機器廠的萬噸水壓機和鑄鋼車間曾用過43米的長樁外,樁長多數在24~26米之間,以暗綠色粘性土作為持力層,設計單樁承載力為600~800千牛(60~80噸)。70年代后期開始,上海各類高層建筑不斷興建,預制樁也有了很大發(fā)展。l980年起,鋼筋混凝土長樁長達45米,開始用于上海賓館,后在電信大樓、華亭賓館工程相繼采用,利用⑦號粉土或粉砂作為樁基持力層,提高單樁承載力,減少建筑物沉降,取得顯著的社會經濟效益,使上海樁基礎發(fā)展到一個新的水平。在暗綠色粘性土層或第一砂層缺失或很薄,或下臥層較軟弱的區(qū)域,建造30層以上的高層建筑,為控制沉降量,也有采用更長樁的,如華東工業(yè)院設計的虹橋賓館和陸家宅滬辦大樓(聯合大廈),樁長均達60米。90年代以來,超過100米的超高層的勘探,深度都要達到第⑨層粉細砂(上海的第2砂層)以內一定深度,是研究第2砂層作為樁基持力層可能性的依據。  
    上海地區(qū)采用的預制方樁,截面邊長為20~50厘米,也有少數采用邊長60厘米的,長度為5~60米,在工廠或施工現場預制,運輸、堆放均較方便,由于樁身質量容易得到保證,承載力較高,耐久性較好,現有的沉樁機械型號齊全,施工便利,工期短,費用較其他樁型便宜,尤其是多年實踐積累了較為成熟的經驗,到1995年,預制樁仍在上海地區(qū)得到廣泛使用。
    預制樁的制作技術,多年來有很大改進,初期木材和勞動力消耗多,1956年,首先在江南造船廠1號萬噸級船臺工程中,改用重疊法密肋形澆筑,壓縮了制樁場地,節(jié)約了木模、人工,提高了制樁速度,這項制樁技術,以后在全國推廣,成效顯著。
    預制樁可以分節(jié)制造,分節(jié)施工,接樁原來采用鋼樁帽電焊辦法。1972年,經有關設計、施工單位合作研制,采用硫磺膠泥錨接法獲得成功。經多年工程實踐,該項工藝在嚴格保證操作質量前提下,能夠安全地承受錘擊施工應力,從1975年開始,用于多節(jié)預制樁工程,比焊接費用可節(jié)約70%左右。80年代后期起,由于對樁基承載力的要求有所提高,加之硫磺膠泥的質量控制等因素,這種接頭已很少采用?!?BR>    在打樁設備方面,新中國建立前,樁基施工設備十分落后,全市僅有2臺重7噸的蒸汽錘,大部分是蒸汽或電動落錘,甚至還有用原始的石硪或鑄鐵落錘,采用人工提升脫鉤打樁。1958年起,樁基任務增加,于是加工制造了一批蒸汽打樁機械,錘重為10噸。在1977年以前,基本上都是靠蒸汽錘打樁。1978年寶鋼工程開工后,引進了3~7.2噸的柴油錘和履帶式樁機。以后發(fā)展到引進日本的8噸錘和聯邦德國可調節(jié)沖擊能量的D60、D62等更為先進的柴油錘。上海工程機械廠在引進德國技術的基礎上,已能生產D型系列的柴油錘。80年代開始,蒸汽錘已被淘汰,柴油錘普遍使用。進入90年代,上海第三航務工程局又引進了英國的高能量液壓錘(ZHA-30型),已在金茂大廈工程中應用。
    在港區(qū)改造中,1965年率先采用壓樁施工,設備能力為150噸和80噸兩種,到90年代,已經發(fā)展到300噸到500噸。1972年開始,將壓樁使用于樁長約20米的許多工業(yè)和民用建筑工程,1986年上??辈煸涸诮鹕剿鄰S施工的71米長靜壓樁達到1000~1200噸。近年來500噸的壓樁機可以壓入樁長達38米,進入⑦號粉性土,應用在上海龍華鑫隆花園2幢24層的住宅樓。壓樁施工具有無噪音、無振動、對周圍環(huán)境影響較小等優(yōu)點,但受到設備能力的限制,存在不能穿透較厚的砂土或粉土層的局限性。