專業(yè)知識(shí)(四)輔導(dǎo):樁基礎(chǔ)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(duì)變形要求較嚴(yán)的建筑物,大量采用樁基礎(chǔ)(摩擦樁)。新中國(guó)成立前建造的5層以上的房屋,大多采用木樁,長(zhǎng)度從幾米到幾十米不等。國(guó)際飯店下的洋松樁長(zhǎng)達(dá)39.8米。有些建筑物基礎(chǔ)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(zhǎng)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(chǔ)下采用單打沉管灌注樁。新中國(guó)建立后木材供應(yīng)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(chǎn)生的擠土作用,使未達(dá)到強(qiáng)度要求的鄰近樁受擠壓后產(chǎn)生樁身移位、折斷?;蛞蚴┕す芾聿簧?,樁身產(chǎn)生縮頸現(xiàn)象。因此,這種樁型到70年代時(shí)基本廢棄不用。  
    在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),上海地區(qū)的樁基礎(chǔ),以鋼筋混凝土預(yù)制樁占主導(dǎo)地位。預(yù)制樁成本較低,質(zhì)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(shì),至80~90年代,仍是廣泛應(yīng)用的樁型。由于高層建筑、大型廠房、高爐、大橋等的建造,對(duì)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(jìn)了鋼管樁,預(yù)應(yīng)力混凝土樁也普遍使用。市區(qū)密集建筑群中打樁產(chǎn)生的一系列問題,又使鉆孔灌注樁得到重視。1985年,三航局預(yù)制廠從日本引進(jìn)了高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(PHC樁)生產(chǎn)流水線以后,第20冶金工業(yè)公司預(yù)制廠又自行設(shè)計(jì)了同類型的生產(chǎn)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(yīng)用,并供應(yīng)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(hào)粉砂土、⑨號(hào)砂性土作為樁基持力層的工程已有不少。  
    鋼筋混凝土預(yù)制樁
    從50年代開始到1977年以前,鋼筋混凝土預(yù)制樁是樁基的一種主要形式。50~60年代,除上海重型機(jī)器廠的萬噸水壓機(jī)和鑄鋼車間曾用過43米的長(zhǎng)樁外,樁長(zhǎng)多數(shù)在24~26米之間,以暗綠色粘性土作為持力層,設(shè)計(jì)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(yù)制樁也有了很大發(fā)展。l980年起,鋼筋混凝土長(zhǎng)樁長(zhǎng)達(dá)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(hào)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(huì)經(jīng)濟(jì)效益,使上海樁基礎(chǔ)發(fā)展到一個(gè)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(zhǎng)樁的,如華東工業(yè)院設(shè)計(jì)的虹橋賓館和陸家宅滬辦大樓(聯(lián)合大廈),樁長(zhǎng)均達(dá)60米。90年代以來,超過100米的超高層的勘探,深度都要達(dá)到第⑨層粉細(xì)砂(上海的第2砂層)以內(nèi)一定深度,是研究第2砂層作為樁基持力層可能性的依據(jù)。  
    上海地區(qū)采用的預(yù)制方樁,截面邊長(zhǎng)為20~50厘米,也有少數(shù)采用邊長(zhǎng)60厘米的,長(zhǎng)度為5~60米,在工廠或施工現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制,運(yùn)輸、堆放均較方便,由于樁身質(zhì)量容易得到保證,承載力較高,耐久性較好,現(xiàn)有的沉樁機(jī)械型號(hào)齊全,施工便利,工期短,費(fèi)用較其他樁型便宜,尤其是多年實(shí)踐積累了較為成熟的經(jīng)驗(yàn),到1995年,預(yù)制樁仍在上海地區(qū)得到廣泛使用。
    預(yù)制樁的制作技術(shù),多年來有很大改進(jìn),初期木材和勞動(dòng)力消耗多,1956年,首先在江南造船廠1號(hào)萬噸級(jí)船臺(tái)工程中,改用重疊法密肋形澆筑,壓縮了制樁場(chǎng)地,節(jié)約了木模、人工,提高了制樁速度,這項(xiàng)制樁技術(shù),以后在全國(guó)推廣,成效顯著。
    預(yù)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(jīng)有關(guān)設(shè)計(jì)、施工單位合作研制,采用硫磺膠泥錨接法獲得成功。經(jīng)多年工程實(shí)踐,該項(xiàng)工藝在嚴(yán)格保證操作質(zhì)量前提下,能夠安全地承受錘擊施工應(yīng)力,從1975年開始,用于多節(jié)預(yù)制樁工程,比焊接費(fèi)用可節(jié)約70%左右。80年代后期起,由于對(duì)樁基承載力的要求有所提高,加之硫磺膠泥的質(zhì)量控制等因素,這種接頭已很少采用。 
    在打樁設(shè)備方面,新中國(guó)建立前,樁基施工設(shè)備十分落后,全市僅有2臺(tái)重7噸的蒸汽錘,大部分是蒸汽或電動(dòng)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(wù)增加,于是加工制造了一批蒸汽打樁機(jī)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(jìn)了3~7.2噸的柴油錘和履帶式樁機(jī)。以后發(fā)展到引進(jìn)日本的8噸錘和聯(lián)邦德國(guó)可調(diào)節(jié)沖擊能量的D60、D62等更為先進(jìn)的柴油錘。上海工程機(jī)械廠在引進(jìn)德國(guó)技術(shù)的基礎(chǔ)上,已能生產(chǎn)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(jìn)入90年代,上海第三航務(wù)工程局又引進(jìn)了英國(guó)的高能量液壓錘(ZHA-30型),已在金茂大廈工程中應(yīng)用。
    在港區(qū)改造中,1965年率先采用壓樁施工,設(shè)備能力為150噸和80噸兩種,到90年代,已經(jīng)發(fā)展到300噸到500噸。1972年開始,將壓樁使用于樁長(zhǎng)約20米的許多工業(yè)和民用建筑工程,1986年上海勘察院在金山水泥廠施工的71米長(zhǎng)靜壓樁達(dá)到1000~1200噸。近年來500噸的壓樁機(jī)可以壓入樁長(zhǎng)達(dá)38米,進(jìn)入⑦號(hào)粉性土,應(yīng)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(dòng)、對(duì)周圍環(huán)境影響較小等優(yōu)點(diǎn),但受到設(shè)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。