超大型项目基础工程施工技术课件

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1、1,4.1 超大型项目基础施工特点 4.2 工程案例1广州塔项目基础施工技术 4.3 工程案例2广州国际金融中心项目基础施工技术,第4章 超大型项目基础工程施工技术,2,4.1 超大型项目基础施工特点,超大型项目尤其是超高层建筑形高、体重，基础工程不但要承受很大的垂直荷载，还要承受强大的水平荷载（风荷载和地震）作用下的倾覆力矩及剪力。为此，超高层建筑对地基和基础要求比较高，一方面要求基础承载力较大、沉降量较小；另一方面要求基础稳定、刚度大而变形小。既要防止基础倾覆和滑移，又要尽量避免由地基不均匀沉降引起建筑物的倾斜。 万丈高楼平地起，世上从来就没有空中楼阁，超高层建筑总是与深基础工程紧密联系在

2、一起。在超高层建筑基础工程中，桩基础占有相当重要的地位，桩基不但是荷载传递非常重要的环节，而且又是设计和施工难度比较大的基础部位。,3,4.1 超大型项目基础施工特点,由于超高层建筑结构超高，承受巨大的侧向荷载作用，故超高层建筑基础起到提高建筑物稳定性的作用，基础埋深需要比较大。设计在确定超高层建筑基础埋置深度时，还要考虑建筑物的高度、体形、地基土质、抗震设防烈度等因素，并应满足抗倾覆和抗滑移的要求。高层建筑箱形与筏形基础技术规程（JGJ62011）对基础埋深有相应规定：应满足地基承载力、变形和稳定性要求；在抗震设防区，除岩石地基外，天然地基上的箱形和筏形基础其埋置深度不宜小于建筑物高度的1/

3、15；当桩与箱基底板或筏基底板连接的构造符合规范有关规定时，桩箱或桩筏基础的埋置深度（不计桩长）不宜小于建筑物高度的1/18。 综合上述分析，在超大型项目尤其是超高层建筑施工中，基础工程施工已成为影响建筑施工总工期和总造价的重要因素，特别是在软土地基地区，通常基础工程造价占土建工程总造价的25%40%，施工工期约占总工期的1/3。同时，深基坑工程是为深基础工程施工服务的，深基础工程的风险大，而深基坑稳定和施工中环境保护的难度也大。,4,4.2 工程案例1广州塔项目基础施工技术,4.2.1 临江边大直径桩施工技术 1.大直径混凝土灌注桩概述 广州塔项目外框筒采用24条钢管混凝土柱，24条钢管柱分

4、别支承在24条3.8 m人工挖孔桩基础上，见图4-1，设计桩长为1624.5 m不等，桩扩大头直径为5 m。由于桩直径较大且有扩大头，在工艺上只能采用人工挖孔桩施工。桩端持力岩层为中、微风化岩层。,5,图4-1 大直径混凝土灌注桩平面图,6,4.2 工程案例1广州塔项目基础施工技术,3.8 m桩开挖施工前，共布置了54个钻孔，每根桩钻23个钻孔进行勘探。根据钻孔柱状图报告显示，桩岩芯较破碎、裂隙较发育的地层分别在8.9 m、14 m、23 m、24 m位置，破碎带、裂隙层厚平均达到2.7 m。根据地质资料反映，地下岩层裂隙发育，有较多的破碎带，而且该裂隙跟珠江水连通，属于承压水。虽然地下连续墙

5、阻挡了地表水渗入基坑，但桩开挖后仍有大量的岩层裂隙水涌出。而且随着相邻区域（A区）桩施工的逐步完成，岩层裂隙水将集中到最后的这24根大直径桩内，对桩混凝土的浇筑造成极大影响。实际施工时，最后几根3.8 m桩的底部也大量涌水，涌水量达到18.5 m3/h。施工过程中可以在确保安全的前提下通过设置钢筋混凝土护壁及其他排、堵涌水措施，以便成孔，但随着桩的深度加大，涌水量也越来越大。因此如何进行治理裂隙水成了这24根大直径桩施工成功的关键因素。,7,4.2 工程案例1广州塔项目基础施工技术,2.治理裂隙水施工技术 结合现场地质条件及实际的涌水情况，桩基础施工采用“同步施工，先排堵，后引流”的施工技术。

6、 （1）A区桩基础与24根3.8 m直径桩同步进行施工，A区桩施工进度略快过24根大直径桩。由于A区桩井覆盖面积大，通过及时排水可有效降低地下水位，减少大直径桩内的涌水量，保证大直径桩的正常施工；同时大直径桩施工时，通过采用钢筋混凝土护壁，进一步加强防水性能。 （2）A区人工挖孔桩桩径为12002200 mm，通过采用水下混凝土浇筑的方法进行浇筑。 （3）采用“桩外降水、桩内止水”的方案，沿桩周边施工降水井，采用抽水泵将地下水进行抽排，减少地下水对桩的压力。在一边排水减压，一边将部分确认为漏水的破碎带位置进行凿除，采用速凝水泥在涌水位置预埋灌浆管，见图4-2，待钢筋绑扎前进行化学灌浆封堵。该方

7、案实施后，桩内涌水得到有效控制，并为桩芯混凝土的浇筑提供了良好环境，保证了桩芯混凝土的浇筑质量。,8,9,4.2 工程案例1广州塔项目基础施工技术,（4） 到最后几根3.8 m桩浇筑时，由于周边环境的变化，令周边区域地下水压力集中在这些桩内，使涌水量及承压水压力增大。桩的底部也出现大量的涌水，并且涌水点更为分散，岩层更为疏松，难以实施桩内止水。针对这种情况，我们又制定了“桩内降水、涌水引排”的施工方案，将降水井钻进桩扩大头内，采用直径为220 mm、长1 800 mm的镀锌钢管将在扩大头内的降水井上端及下端连接起来，见图4-3，并采用速凝水泥将上下端头封堵，以防地下水外漏。最后，将降水井形成封

8、闭状态，形成了桩内降水井。,10,11,4.2 工程案例1广州塔项目基础施工技术,（5）护壁、扩大头涌水引排施工：将护壁及扩大头涌水点附近的破碎带凿除完毕后，采用速凝水泥进行封堵预留引水管，并与钢管预埋的接驳管进行接驳，使护壁及扩大头的地下水直接引流到降水井内，见图4-4。,12,4.2 工程案例1广州塔项目基础施工技术,（6）桩底部涌水引排施工：利用地下水属于承压型裂隙水且有一定水压力的特点，在处理桩底部涌水时，水量较大的涌水点先不予封堵，对分散的涌水量少的点逐一封堵。此时未封堵的涌水点涌水量及水压力随之增大，我们凿除该部分水点周边的破碎岩层，对该部分的岩层作换性处理。在封堵速凝水泥前预埋金

9、属导流管，再采用引水管将接驳管与导流管连通，顺利将桩底部地下水引流到降水井内，在不增加地下水对护壁的压力情况下，又可以降低地下水，降水效果稳定。为后续施工提供更多的施工时间，成功解决桩底涌水问题，见图4-5。,13,14,4.2 工程案例1广州塔项目基础施工技术,4.2.2 大体积筏板混凝土无缝施工技术 1.大体积筏板概况 广州塔筏板基础板面相对标高为-10.00 m，几何形状呈椭圆形，长轴为97m，短轴为77m，板厚度1500 mm。24根直径2m钢管柱的基础环梁截面尺寸bh=4500 mm4 350 mm，沿椭圆形筏板周边布置。环梁长236 m，筏板和环梁相连，混凝土的设计强度等级C40，

10、抗渗等级P8，混凝土浇筑量为9445m。浇筑时间为广州的秋季10月份。 施工中采取整体一次性浇筑，通过对温度应力进行有限元仿真分析，见图4-6，控制混凝土的入模温度和混凝土内外温差可以有效控制有害裂缝的出现，同时弥补了上述分仓浇筑的不足。一次连续浇筑混凝土的区域范围（C区），见图4-7。,15,图4-6 温度应力有限元仿真分析,16,图4-7 一次连续浇筑混凝土区域（C区）平面图,17,图4-7 一次连续浇筑混凝土区域（C区）平面图,AA剖面图,18,4.2 工程案例1广州塔项目基础施工技术,2.施工部署 基础采用泵送混凝土施工，在基坑周边同时布置10台混凝土泵，准备2台备用泵。其中6台为SY

11、5120HBC90型车载式混凝土泵，布置在基坑北面；4台为车载式带37 m长布料杆混凝土泵，先布置在基坑南面，然后随浇筑进度分别停放于基坑东、西两面。浇筑时从东南角开始，沿长轴方向浇筑至西北角。6台SY5120HBC90型车载式混凝土泵主要负责筏板混凝土的浇筑，其中3号泵车还负责核心筒体-10.00 m楼板混凝土的浇筑。4台车载式带37 m长布料杆混凝土泵主要负责环梁的混凝土浇筑。现场交通管理组负责混凝土车的指挥和调度，避免拥挤堵塞造成混凝土供应不连续。,19,4.2 工程案例1广州塔项目基础施工技术,3.裂缝控制措施 （1） 设计方面的措施 1） 为保证筏板及环梁有足够的刚度和抗裂性能，采用

12、32 mm、28 mm及25 mm三种大直径螺纹钢筋双向布置，环梁内设置了8200的抗裂拉筋。 2） 为尽量减少混凝土干缩裂缝，混凝土添加微膨胀剂。 3） 筏板底采用PVC塑料防水板，间接起到了滑动层的作用，减小了地基的水平阻力对底板的约束作用。 （2） 材料和混凝土配合比设计 1） 水泥采用42.5R低水化热水泥。 2） 砂采用广东西江产的河砂，细度模量2.6，含泥量0.3%。石采用破碎花岗石，规格531.5 mm，压碎指数7.6%。,20,4.2 工程案例1广州塔项目基础施工技术,3） 掺合料选用级粉煤灰和S95磨细矿粉，烧失量低，性能稳定，可以有效改善混凝土的和易性，减少水泥用量，降低水

13、化热。 4） 外加剂选用FDN-2高效减水剂和HE-O微膨胀剂。 5） 混凝土拌制时添加冰水，保证混凝土到场时的入模温度为302。 6） 混凝土坍落度120 mm20 mm，初凝时间810 h。 7） 含砂率控制在40%45%范围内，混凝土配合比见表4-1。,21,4.2 工程案例1广州塔项目基础施工技术,（3） 施工技术措施 1） 各浇筑段均采用“分层浇筑、分层振捣、一个斜面、一次到顶”的推移浇筑法，既有利于混凝土的振捣，又能够使混凝土的暴露面减少，分层厚度控制在500 mm以内，见图4-8。,图4-8 混凝土浇筑分层浇筑示意图,22,4.2 工程案例1广州塔项目基础施工技术,2）混凝土输送

14、泵管用一层麻包袋覆盖并在浇筑过程中经常洒水保持湿润。 3） 混凝土初凝前，表面用木抹子将混凝土表面压实抹平，待混凝土收水后，用木抹子搓平两次，闭合混凝土面层的收缩裂缝。 4） 混凝土在浇筑过程中，要求互相协调、兼顾，保持基本相同的浇筑速度，注意层与层间的相互搭接，摊铺上层混凝土时，保证在下层混凝土初凝之前进行。层间间隔时间控制在2 h左右，层间不允许出现混凝土“冷缝”等质量问题。 5） 采用沿椭圆长轴方向进行混凝土浇筑，有效避免施工冷缝的出现。图4-9为筏板一次浇筑混凝土泵管布置图。,23,图4-9 筏板混凝土泵管布置图,24,4.2 工程案例1广州塔项目基础施工技术,（4） 保温保湿养护 1

15、） 二次抹面压实后立即盖一层不透水、气的塑料薄膜和一层湿麻包袋，防止表面蒸发失水产生干裂。 2） 保温保湿养护至少15 d。 3） 养护期间严格做到控制混凝土内外温差小于25。 4.温度监控措施 （1） 测温设施 混凝土测温方法采用电子测温方法。测温仪选用北京建工生产的型号为JDC-2的混凝土电子测温仪和电子测温导线。,25,4.2 工程案例1广州塔项目基础施工技术,（2） 电子测温点布置 由于现场实际情况不确定因素较多，为更好地了解该底板大体积混凝土的温度和降温规律，防止大体积混凝土内外温差超过限值而产生温度裂缝，确保大体积混凝土施工质量，在混凝土内布置测温点，掌握基础内部实际温度变化情况，

16、监视温差波动，以指导养护工作。在筏板和环形梁内预埋电子测温点进行温度监测，见图4-10，浇筑混凝土后，通过测温点进行温度监控，根据混凝土内外温差值采取相应有效的保温降温措施。在底板和环梁中心位置各设两组测温点，每组设上、中、下共三个测点。,26,图4-10 测温点平面布置图,27,4.2 工程案例1广州塔项目基础施工技术,电子测温导线需埋入混凝土中，预埋时测温线按各自埋置深度与结构钢筋绑扎牢固，以免位移或损坏，但电子测温感应探头应距钢筋50 mm（用50 mm厚塑料垫块与钢筋隔离）。预埋前测温感应探头要进行检测，符合要求后，对探头作保护密封处理用胶黏剂密封，然后再进行一次检测，确保每支测温感应探头能正常测温。露出混凝土面的测温线用塑料带罩好，绑扎牢固，严禁测温端头受潮。各测温线要分别做好标识便于测温时查找，标识可用电工彩色胶布将测温线头包住，底层测温线用黑色标记，中层测温线用灰色实线标记，上层用灰色虚线标记，见图4-11，保证其标识与埋置深度相符。,2