时间:2023-01-06 12:24:32
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇桩基工程论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
1桩基础技术的实际应用
桩基础在重要的建筑和高层建筑物的建造中的应用比较广泛,下面主要介绍常用的桩基础进行分析,从而提高桩基础的施工技术。一是人工挖孔桩基础。人工挖孔桩基础是依靠人工完成的,这种桩基础技术具有施工难度小、成本低、承载力低、操作简单等特点,因此被广泛的应用到实际的建筑中。二是静力压桩技术。居民区和高层建筑中对施工环境有较高的要求,而静压力桩技术在施工中对环境的影响比较小,施工中没有噪音、无冲击力、操作简单,因此被广泛的应用到建筑工程的施工中。静力压桩基础是对预制桩施工的技术之一,这种技术是利用静力压桩机的自重和桩架上的配重对预制桩施加力的作用,从而可以把预制桩压入土里。静力压桩的过程中会破坏土层的结构,在施工中尽量的避免中途停止施工,这样可以确保施工的质量。三是预制桩技术。预制桩适用于要求高的建筑中,原因在于预制桩具有强度高、节省材料的特点。预制桩的施工是利用沉桩设备把预制桩压入振土中,在具体的施工中需要注意预制桩顶部的高度以及方向,一旦方向没有确定,在沉桩的施工中就会出现方向的问题。需要对每个桩基础的间距进行控制,防止锤击的时候振幅过大而造成桩基础周围的土变形。四是灌注桩技术。对于灌注桩的施工可以采用冲击法和沉管法。冲击法适应于土质松软的土地,施工的操作简单,但是需要做好防坍塌的工作,而沉管法在施工会将土体挤压变形。在灌浆施工中,需要不仅保证混凝土的施工质量,而且要准确的确定管桩埋入土层的深度,这样才能够延长桩基础的使用寿命。
2建筑工程施工中桩基础技术应用的要点
2.1桩基础技术应用的分析在建筑工程的施工中,桩基础的选择对于确保建筑工程的施工质量具有重要的作用。桩基础的选择面依据建筑环境的变化而变化,确定桩基础的类型需要遵循下列的原则:一是依据土层条件因地制宜。在建筑工程桩基础的施工中,需要考虑土壤的成分、桩端持力层的深度以及地下水的水位等因素,这些因素影响着桩基础的施工质量,因此具体的施工中依据各种桩基础的结构和技术指标来选择合适的桩基础类型。二是基础荷载量的有效控制。基础荷载量是影响单桩的承载力的最主要因素,因此在建筑工程桩基础的施工前需要对建筑上层和基础荷载量进行详细的计算,并且设计出合适的桩基础。三是工程进度的控制。建筑工程的进度是影响建筑工程质量的重要因素,在建筑工程的施工中需要采取措施准确的把握工程的施工进度。如果施工的工期比较短,采用施工速度快的静压力桩的方法进行施工。如果施工的工期比较长,可以利用应用范围比较广泛的人工挖孔桩进行施工。
2.2桩基础技术施工的质量控制桩基础工程是建筑工程重要的部分,桩基础的质量关系到建筑工程整体的质量。桩基础的施工工序复杂,对施工工艺的要求逐渐的提高。在桩基础的施工中出现一些质量问题。例如桩基础的倾斜角比较大、桩位偏差、单桩的承载力低于设计要求值等问题。针对这些问题,建筑施工中需要采取一些提高质量的措施:一是补桩法和纠偏法。补桩法可以利用承台以及地下室的结构承载静压力桩的施工的反力,这样的措施操作简单,而且能够确保施工的质量。纠偏法适用于桩体发生倾斜而没有断裂的情况下,可以利用局部开挖之后使用千斤顶进行纠偏复位。二是扩大承台的方法。在建筑工程桩基础的施工中如果出现桩基础承台平面尺寸不够的情况,就需要扩大桩基础承台的面积。如果设计中单桩的承载力达不到设计的要求,需要考虑桩基础和地荃共同的分担荷载。
3结语
随着经济和技术的发展,建筑工程中高层建筑数量逐渐的增多,建筑工程的质量引起人们更多的关注,因此桩基础技术在建筑工程的施工中广泛的应用。桩基础施工是建筑工程施工过程中的重要组成部分,对于建筑工程的施工效率和质量都有重要的影响。桩基础技术是建筑工程施工中必不可缺少的步骤,施工的好坏关系到整个工程的施工质量,因此施工单位和相关部门需要充分的认识到桩基础技术的重要性,不断的对其进行改进和创新,进一步的推广桩基础技术在建筑工程中的应用。
作者:黄昆赖辉
桩基础是高层建筑施工中使用的工程基础之一,桩基础一般是由连接桩顶的承台与基桩一起组成的。如果施工时将桩身全部都埋在土地下,只留下承台在地面上,则称其为低承台桩基础。如果桩身部分露在地面以上,承台高于地面,则说明该桩基础为高承台桩基础。而在高层建筑中,桩基础可以说得到了很广泛的应用。桩基础作为高层建筑的重要组成部分,其特点主要有以下几点:
(一)高层建筑的桩基础具有很大强度的承载能力,可以承担整个高层建筑的竖线荷载。
(二)高层建筑的桩基础具有一定的平衡能力,能够有效地保证建筑的稳定性,不倾覆。
(三)高层建筑的桩基础具有很大的刚度,能够有效地控制高层建筑的不均匀沉降,抑制高层建筑的倾斜。
(四)高层建筑的桩基础具有很强的稳定性,在一些自然灾害下能有效保证建筑的稳定性与安全性。
二、高层建筑桩基础工程施工中的质量问题
高层建筑的桩基础是高层建筑质量保证的基础,但是,由于材料、技术等诸多因素的影响,桩基础工程在具体的实施过程中还是存在着不少的问题。经过调查研究,高层建筑桩基础工程施工中的质量问题主要有以下几点:
(一)施工前的工程勘察出现误差。在进行桩基础的具体施工前,我们必须先对其进行一定的勘察。勘察不仅是桩基础施工前的准备活动,也是桩基础工程施工方案制定的基础。而勘察的数据不准确、对土地性质的分析有误差、持力层的选择错误以及则摩擦力等数据的计算错误都可能会影响桩基础施工方案的设计,从而影响到整个工程的进度与质量。
(二)高层建筑桩基础的设计问题。桩基础工程的施工设计必须经过全面的现场勘查和数据分析才能确定。如果仅仅只是依据片面进行桩基础类型的选择与设计,就很容易使得桩基础的施工变得复杂,并埋下一些难以克制的安全隐患,直接影响到高层建筑的整体质量。另外,桩基础设计上的问题还可能会浪费大量的施工材料,造成成本过高的现象。
(三)高层建筑桩基础施工上的问题。高层建筑桩基础的施工技术是桩基础质量的保证.首先是桩基础施工人员专业素质方面的问题,由于桩基础的设计施工都需要严格的保证,而施工人员专业素质的缺失,会直接影响到桩基础施工的设计、桩基础施工的方法以及桩基础施工的进度与经济效益等。其次是桩基础施工材料的质量问题,再好的工程设计,如果离开了优质原材料的支持,也无法建设出高质量的工程。因此,桩基础施工材料原材料的选择也是造成桩基础施工问题的重要原因之一。
(四)外部的环境对桩基础质量的影响。桩基础的施工设计和方法与施工地的外部环境有很大的关系。例如,在软土地上进行桩基础施工,在施工完成后外部的环境就很容易发生变化,造成大范围的桩基础施工质量问题。因此,在进行施工前,我们就应该先对施工地址有一个全面彻底的调查,并对此进行详细的分析,制定出符合施工地环境的施工方案,以便节约施工的成本,保证桩基础施工的质量,提高整个高层建筑的江济效益。
三、控制高层建筑桩基础工程施工质量的有效措施
在高层建筑的施工中,我们经常会采用桩基础作为施工的基础工程。而桩基础质量的好坏将直接在高层建筑上得到体现。虽然,就目前看来,我国高层建筑桩基础的实施中还存在着不少的问题,但是只要我们采取有效的措施,其问题还是能得到一定的解决。经调查研究,控制高层建筑桩基础工程施工质量的有效措施主要有以下几点:
(一)做好高层建筑桩基础施工前的勘查工作,并进行严格的研究分析,制定合理的施工计划。施工计划是桩基础工程的指导标准,因此,我们必须在施工前就做好合理有效的桩基础施工计划。而施工计划的制定离不开现场情况的勘察,我们在施工前,首先,应该到施工地,对施工地的土地性质、大小、形状等都有详细的了解。其次,我们应该对勘察到的所有数据进行统一的计算统计,以过去的成功案例为依据,制定出合理的施工计划。
(二)根据实际情况选择施工材料,并严格按照施工计划进行工程施工。材料的选择得当与否对整个桩基础的施工来说是至关重要的。因此,我们应该根据工程的资金状况与施工地的具体情况来选择合适的有质量保证的材料。其次,工程的施工必须严格按照施工计划,循序渐进,保证整个施工过程的科学性和秩序性,提高高层建筑施工的工作进度与经济效益。
(三)加强高层建筑桩基础施工人员专业素质的培养。任何一个工程的实施都离不开专业施工人员的参与。桩基础施工同样也需要具有专业素质的施工人员。因此,我们的工程队伍必须严格要求我们的队员学习新的施工技术和理念,加强施工队伍之间的交流,并通过实践不断的充实和提升自己。只有这样我们才能保证桩基础施工计划的科学性与整个施工过程的高效性。
四、总结
关键词:灌注桩,质量控制,验收
前言:混凝土钻孔灌注桩由于对各种地质条件的适应性、施工简单易操作且设备投入一般不是很大,因此在各类房屋及民用建筑中都得到了广泛的应用。钻孔灌注桩的施工大部分是在地下进行的,其施工过程无法观察,成桩后也不能进行开挖验收。所以在施工过程中任何一个环节出现问题,都将直接影响到整个工程的质量和进度。因此,加强混凝土灌注桩在施工阶段的质量控制和成桩后的质量验收,就变的尤为必要。
1.测量质量控制
建筑工程桩基础施工测量的主要任务有:①把设计总图上的建筑物基础桩位按设计和施工的要求,准确地测到拟建区地面上,为桩基础工程施工提供标志,作为按图施工、指导施工的依据;②进行桩基础施工监测;③在桩基础施工完成后,为检验施工质量和为地面建筑工程施工提供桩基础资料,需要进行桩基础竣工测量。
在进行质量控制时,应注意一下两点:
1)建筑物定位矩形网点需要埋设直径 8cm、 长35cm的大木桩,桩位既要便于作业,又要便于保存,并在木桩上钉小铁钉作为中心标志,对木桩要用水泥加固,在施工中要注意保护,使用前应进行检查。对于大型或较复杂、工期较长的工程应埋设顶部为 10cm ×10cm,底部为 12cm × 12cm,长为 80cm的水泥桩为长期控制点。
2)必须加强检查工作,对桩位测量放线图的所有计算数据,必须经第二个人进行 100%的检查,确认无误后才能到现场测设。在建筑物定位测量成果经检查满足要求后,才能测设建筑物桩位轴线进行建筑物的定位测量。
2.成孔质量的控制
在成孔的施工技术和施工质量控制方面应着重做好以下几项工作。
2.1确保桩身成孔垂直精度
这是灌注桩顺利施工的一个重要条件,否则钢筋笼和导管将无法沉放。为了保证成孔垂直精度满足设计要求,应采取扩大桩机支承面积使桩机稳固,经常校核钻架及钻杆的垂直度等措施,并于成孔后下放钢筋前作井径、井斜超声波测试。
2.2 进行严格钻进控制。
钻进时须严格控制泥浆的比重、粘度、砂率等指标。特别象本桥淤质砂层较厚的地层,控制适当的钻时速度,不可急进;并采用适当增大泥浆泵的单位小时循环量等措施,以减轻钻机钻进时的负荷。钻进时,泥浆比重可适当大点,泥浆池要设2~3级的沉淀池,使粉砂、 碎岩等物充分沉淀,并经常清理泥浆池,以保证泥浆具有良好的悬浮功能。在土层变化处应经常捞取碴样,判明土层,详细记录并和地质剖面图核对,及时反馈调整施工工艺。
2.3保证钢筋笼制作质量和吊放准确
钢筋笼制作前首先要检查钢材的质保资料,检查合格后再按设计和施工规范验收钢筋的规格、数量和制作质量。论文参考。在验收中还要特别注意钢筋笼吊环长度能否使钢筋准确地吊放在设计标高上,这是由于钢筋吊笼放后是暂时固定在钻架底梁上的,因,吊环长度是根据底梁标高的变化而改变,所以应根据底梁标高逐根复核吊环长度,以确保钢筋的埋入标高满足设计要求。同时,要注意钢筋笼能否顺利下放,沉放时不能碰撞孔壁;当吊放受阻时,不能加压强行下放,因为这将会造成坍孔、钢筋笼变形等现象,应停止吊放并寻找原因,如因钢筋笼没有垂直吊放而造成的,应提出后重新垂直吊放,如果是成孔偏斜而造成的,则要求进行复钻纠偏,并在重新验收成孔质量后再吊放钢筋笼。
2.4保证清孔质量
清孔的主要目的是清除孔底沉渣。论文参考。清孔是利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣,使沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态,再利用泥浆胶体的粘结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔,最终将桩孔内的沉渣清干净。灌注桩成孔至设计标高,应充分利用钻杆在原位进行第一次清孔,直到孔口返浆比重持续小于 1.10-1.20 ,测得孔底沉渣厚度小于50mm ,即抓紧吊放钢筋笼和沉放砼导管。由于孔内原土泥浆在吊放钢筋笼和沉放导管这段时间内使处于悬浮状态的沉渣再次沉到桩孔底部,最终不能被砼冲击反起而成为永久性沉渣,从而影响桩基工程的质量。因此,必须在砼灌注前利用导管进行第二次清孔。当孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求后,应立即进行水下砼的灌注工作。
3.成桩质量控制
混凝土灌注质量是影响成桩质量最重要的因素。
(1)在灌注前, 首先要严格检查验收进场原材料的质保书 (水泥出厂合格证、化验报告、砂石化验报告) 和配合比试验报告, 核对进场材料是否与抽检样品一致, 拌合及计量设备能否能正常工作,并根据理论配合比和现场实际情况计算施工配合比。其次,水下混凝土主要采用导管灌注,由于落差较大,很可能出现混凝土离析现象,但良好的混凝土配合比可降低离析程度。因此,配合比要随水泥品种、砂、石料规格及含水率的变化进行调整。在混凝土搅拌前复核配合比并严格计量和测试管理。为防止发生断桩、夹泥、堵管等现象,在混凝土灌注时应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。
(2) 在灌注过程中, 随时注意每米桩的混凝土用量,并对每根桩的用量进行记录, 以及时判断是否发生塌孔及缩孔, 并以此确定每段桩体的充盈系数,要求充盈系数 > 1。灌注混凝土应连续施工, 否则导管内产生气囊高压; 容易将两节导管间的封水橡皮垫挤出,致使接口漏空而进水。如果中断灌注超过半小时或确认发生塌孔、缩孔, 则必须立即采取补救措施或重新钻孔。每根桩至少应作混凝土试件一组, 以其28 d试压强度作为质量评定的依据。论文参考。
(3) 注意:在施工过程中,要控制好灌注工艺和操作方法。抽动导管的力度应适中,保证有序的拔管和连续灌注,升降幅度不能过大,否则容易造成混凝土冲刷孔壁,导致缩颈或坍落、桩身夹泥、夹砂。
4.工程验收阶段的成桩检测和质量评价
(1) 成桩检测: 包括桩位偏差、 桩身质量、桩的承载力检测等。可以采用超声无损检测法检测桩体质量,有未发现严重的缩颈、夹层和混凝土不密实等缺陷。桩的承载力检测包括静载试验、动力测试两项。规范要求:作静载试验的桩数不少于总桩数的 1% ,且不少于 3根;检验桩体竖向承载力的动力测试取桩总数的 10%~15%。
(2) 质量评价: 完工后应根据桩基施工过程记录、成桩检测及试块试验结果对施工质量做出评定质量结果。
结语
由于灌注桩基的特殊性和隐蔽性,施工人员要根据实际情况采取合理的施工组织设计和施工工艺,精心施工,加强管理,并充分考虑施工中可能出现的意外,提前提出质量控制和检验标准,施工过程中严格遵守和执行,同时充分重视工程验收阶段的检测结果,并认真分析总结,从而不断提高施工水平。
参考文献
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[5]蒋路华,罗宇光,姚若荣.软弱地基桩基础施工质量检测分析[J].中南公路工程,2003,28(1):57-59
关键词:灰岩地区,桩基施工,相应措施
1. 石灰岩地区特殊地质状况
1.1地层:石灰岩地区地层大致分布有:a.残积层,为湿—饱和,流塑至可塑状态;b.岩层:石灰岩、硅质灰岩。免费论文。
1.2石灰岩地区的岩溶发育特征
1)基岩面上分布着溶沟、溶槽,浅部基岩岩溶发育较强,有的甚至呈串珠状自上而下分布,深部为古老溶洞,分布较少、暗河为古老溶洞连通而成。
2)充填物呈全充填一半充填一无充填,一般呈流塑—软塑状态:
3)沿构造裂隙走向方向,溶洞较发育,且与地表连通易形成地表沉陷。
1.3地下水特征
石灰岩地区残积层的孔隙水,渗透性强;岩溶裂隙水,连通性好,水量丰富;
2.对桩基础施工的影响及措施
2.1 人工挖孔桩基础
2.1.1人工挖孔桩基础在灰岩地区施工中存在以下困难:
1)第四系的冲洪积层及残积层在富含孔隙水的情况下易形成流砂、流泥、涌水,严重影响开挖和护壁施工安全。
2)岩溶水、裂隙水易形成涌水;岩溶内呈流塑状态的泥质、沙质充填物严重影响护壁的稳定性和施工安全;
3)由于地下水大,在混凝土浇捣过程中易引致水灰比变化或砂浆流失,造成桩身松散、离析等问题。
2.1.2人工挖孔桩可采取以下措施:
1)最好在每个孔位都施工1个以上的勘察钻孔,充分了解施工区的岩溶分布情况及地下水的情况等。
2)采取有效的降水措施。可采用超前注浆或惟幕注浆法阻挡施工孔周围的泥砂流动和大量裂隙水的导通,采用C20钢筋砼向下连续护壁。
3)准备钢护筒,在遇到流砂、流泥和涌水较大,采用钢筒护壁。
4)在孔内地下水大的情况下,采用水下灌注等措施:
2.2 钻孔灌注桩基础
2.2.1从实际工程项目的施工情况来看,岩溶地区成孔有以下几大难关:
1)软弱地层易引起塌孔、埋钻。
2)溶洞裂隙与老硐、暗河连通,成孔过程中突然漏水、漏浆导致孔内水头迅速下降,护筒挤压变形或塌孔、埋钻,甚至地面大范围沉降等重大安全事故。
3)施工过程中可能会遇到大溶洞、多层溶洞或孔内有石笋、溶沟、孤石、岩面呈斜面、陡坎、异形等复杂情况,在成孔过程中塌孔、埋钻、卡钻、掉钻、钻孔偏斜、移位、弯孔等事故较为普遍。
4)石灰岩溶洞内,混凝土灌注难度大。易引起孔壁坍塌造成混凝土流失或断桩。
5)穿透岩溶顶板较困难;特别是钻进过程中,钻头易沿溶沟、溶槽的基岩面倾斜,或钻头卡在溶沟、溶槽里,有时甚至掉到溶洞偏离了桩位。
6)孔底沉渣难于控制,清孔难度大。
2.2.2石灰岩地区选择钻机类型,对不同类型溶洞成孔至关重要。
1)覆盖层主要是砂层和粘土层时,为保证钻进成孔,最好选用反循环回转钻机,可采用全护筒跟进的施工方法,以保证钻进中覆盖层不塌落。
2)过渡段施工钻机选型。
(1)岩面起伏、倾斜较大。可采用冲击钻进行施钻。
(2)岩面倾斜较小,但破碎严重。采用冲击钻进行施钻,并抛填粘土和块石,用冲击钻反复冲钻,挤压破碎岩石,使其在护筒刃脚下形成稳固桩孔护壁。
(3)岩面倾斜较小,且表面较完整。选用回旋钻机是最为适宜的,并可在回旋钻头上加设长的导向钻具,保证成孔的质量。
(4)岩石表面破碎,且有溶蚀沟槽时,选用冲击钻机进行施工,用块石、粘土回填溶蚀沟槽,多次回填、冲钻,以冲过破碎层和溶蚀沟槽,又可达到加固护筒刃脚和造壁的效果。
3)为避免冲击钻破除顶板时,造成卡钻、掉钻事故,可选用回旋钻机。选用前导式长钻具钻头,安装钻进自动跟踪仪,根据溶洞顶板的岩石硬度,发育特点,选择钻进参数。
4)进入溶洞后钻机选型
(1)洞为空间大溶洞时,选用回旋钻机并加设前导式长钻具进行施钻,效果较好。
(2)溶洞内为陡坎或半边溶洞,或有石柱、石笋、溶沟槽时,选用冲击钻进行施钻较好。
5)单桩穿越几层溶洞时的钻机选型
(1)桩内几层溶洞较近,顶底板面基本平行,可选回转钻机,并配置长钻具钻头进行施钻。
(2)当单桩内几层溶洞层距较大时,可适宜的选择冲击钻或回转钻进行施工。
2.2.3石灰岩地区桩基施工技术要点
1) 成孔方案选择
(1)灰岩地区采用人工挖孔桩方案:钻孔灌注桩在岩溶地层的特殊地质构造施工中,经常会造成偏孔、弯孔、卡钻、掉钻等重大事故,严重时还可能形成埋钻、钻机倾覆、钻孔报废等恶性事故。而人工挖孔只要解决降水的问题,是完全可以预防以上那些事故,所以挖孔桩已经成为岩溶地区一项极为重要的灌注桩形式。
(2)冲击钻孔使用冲击锥这种有挤压侧壁作用的钻机,能广泛适应各种复杂的地质构造,尤其是在处理斜面开孔、半边岩、石笋、溶槽、溶沟及裂隙漏水、漏浆等情况时比较容易,并且施工成本较低;只要操作熟练也是很好的方案。免费论文。
2) 根据现场实际情况,制定相应的处理措施进行溶洞处理。
(1) 体积较小的溶洞。若洞内有填充物且裂隙不发育,钻穿溶洞时,如水头无太大变化,可加大泥浆比重,按正常成孔方法施工。若为空洞,钻穿后孔内水头突然下降,可采用抛填片石、粘土、袋装水泥混合料等挤密填筑溶洞,直至停止漏浆。
(2) 洞体较大的空洞或半填充溶洞。施工前应尽可能充分了解溶洞的发育情况、构造、填充物等,有裂隙穿过的空洞时,应将钢护筒埋至风化岩层,以防止覆盖土层的坍塌,并准备好片石、水泥包、粘土包等填塞物。
(3) 埋藏较深、地下水丰富的溶洞。可打入全程钢护筒到溶洞底层以隔绝溶洞,采用静压化学灌浆法或喷射灌浆法,固结填充物,然后再钻孔施工。免费论文。若洞内无填充物或填充物不满时,则采取先填充碎石或干砂,然后注浆。
4) 施工要点
(1) 钻进要点 冲钻要视岩石硬度情况确定冲程,若岩石强度低,冲程可略低;反之,则冲程可略高。对于岩溶地区地层中的大块石、漂石等,宜采用高锤猛击或高低冲程交替冲击,务必将大石块捣碎挤入孔壁,并通过粘稠的泥浆和钻渣将孔壁石缝堵严,避免孔壁漏水,防止发生斜孔、坍孔事故。
(2) 确定稳定基岩的要点 岩溶地区嵌岩桩设计对基岩厚度有明确要求,为确保桩基位于稳定基岩上,“逐桩钻探”钻探深度必须大于设计桩长。在整个冲进施工过程中,必须严格管理,加强观察,尤其是在最后几米的冲进过程中,一旦发现进尺有异常,必须联系地质设计代表,探明情况方可进行下一步施工。
(3) 掌握桩基的施工次序 在一般地区灌注桩施工,尤其是人工挖孔施工中,同排桩往往同时施工,护壁和开挖交替施工,可提高工效,同时可以使水头均匀下降,平衡压力,保障安全。但在岩溶发育区,溶洞往往具有联通性强的特点,这时需要特别注意桩基的施工次序,尽量避免相邻桩基同时施工,以免造成清孔困难,甚至串浆、坍孔。
3.结论
综上所述,在石灰岩地区进行桩基础施工确实存在较大困难。必须充分了解场地的地质和水文条件、全面分析各种复杂地质条件对工程施工的影响,合理地选择施工技术方案和施工机具是石灰岩地区桩基础施工的重要环节;在降水成功的条件下,石灰岩地区桩基础的施工,“人工挖孔桩”的施工方案是较快速经济的;若降水不成功,则钻、冲结合的成孔的钻孔灌注桩在充分掌握地质和水文条件的情况下,严格按技术操作要点进行施工,还是安全可靠的。
参考文献
[1]张忠亭等.钻孔灌注桩设计与施工.中国建筑工业出版社,2007,2.
[2]郭纯青等.岩溶多重介质环境与岩溶地下水系统.化学工业出版社,2006,9.
关键词:钻孔灌注桩;工程质量;质量控制;重点
中图分类号:O213.1 文献标识码:A文章编号:
中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:
一、引言
这些年,伴随着一大批的高楼建筑及高速公路的创建,作为根本承力广泛选用的一种方式——钻孔灌注桩,在目前的工程作用中获得了大范围的使用。但是在施工中由于工艺落后、地下施工,状况不明确等因素仍然有很多的问题,文章重点从工程实践的角度,对钻孔灌注桩的重点进行探讨。
二、施工重点
1、泥浆
在钻孔灌注桩的施工中,无论对于成孔质量还是最终对桩的承载能力的发挥,泥浆质量都是相当重要的因素。目前桩基施工队伍绝大多数缺乏对泥浆质量和泥浆管理的重视,泥浆质量差,其后果是:(1)形成不了护壁泥膜或形成的泥皮粘附力差,易于脱落,导致孔壁稳定性差,在砂性土地层易于塌壁,在流塑状粘土层则易于缩孔。(2)泥浆稠度大、比重大,含砂率高,形成的泥皮质量差、厚度大,大大降低桩的侧摩阻力。(3)稠浆在钢筋笼钢筋上沉积粘附,导数钢筋与砼握裹力降低。泥浆比重过大,使得砼水下灌注阻力增大,降低砼的流动半径,使砼骨料大部分堆积在桩芯部位,而钢筋笼外几乎无骨料,不仅桩身质量不好而且桩的侧摩阻力也难以发挥。因此,对泥浆质量的管理决不是个小问题,监理一定要严格要求施工单位按规范要求严格控制。
2、砼灌注
砼灌注是最后一道也是最关键的一道工序。首先必须严格按设计强度配制砼。许多施工单位都是现场搅拌砼,其常见问题是:a)砂石的含泥量偏大;b)配料的计量不准确;c)水泥保管不善受潮。水下砼灌注由于阻力大不易流畅灌入,于是施工单位常随意加大水灰比,增大塌落度便于砼灌注,结果砼的强度等级严重降低。质检和设计人员应加强现场质量监理,决不能轻易相信试块的试验结果。在保证砼质量合格的前提下,导管法水下灌注砼质量难以控制的主要原因是:a)不能象上部结构施工那样逐层振捣.b)由于导管埋在泥浆和砼中,砼的灌入阻力是相当大的,灌入阻力可按下式估算:R=n(m--d2)(1lrw+12击),4(1)式中,D为桩直径;d为导管直径;刑w为泥浆重度;rh为砼重度;要克服很大的灌入阻力保证砼桩身质量,必须有相当大的冲击力,冲击力越大,完成每一斗砼灌注的时间越短,砼桩身越均匀。由于砼是由水泥、砂、石子配制的混合料,不同材料、不同粒径则摩擦系数不一样,因此仅靠静力平衡产生的超压力缓慢流淌,则易造成砼粗骨料在桩芯堆积,随半径增大而递减。桩身不匀,则影响桩的抗压强度。
三、施工准备阶段的工作
1、认真参与图纸会审及设计交底工作。参与图纸会审主要要重点研究工程地质勘测报告,对地质剖面图有一个清晰的印象。并对桩位图、施工图,桩长、桩径、乃至对桩设计承载力等进行复核。
2、审核施工组织设计和施工方案施工组织设计及施工方案涉及的内容非常多,关系到施工安全、施工质量控制、环保及消防等必须符合现行法律法规、施工技术标准及现场条件。要从施工准备阶段从严控制,对不符合要求的方面要及时建议并给出审批意见。
3、检查三通一平是否满足施工要求对施工现场三通一平的施工条件进行考察,以及必须处理架空线(高压线)和地下障碍物,排水应通畅,并且路面及工作面满足机械设备地面承载力。
4、审查进场原材料
在开工前应对施工单位报验的建筑材料,如钢筋、水泥、石子、砂等主要原材料根据规范要求进行质量检查,符合要求后同意进场使用。
四、施工阶段的工作
1、钻孔及清孔
(1)在开钻前要检查护筒埋置情况并复核桩位轴线。护筒中心允许偏差≤2Cl-n,筒顶高出地面10--20cm,筒底应埋人原状20cm以上,筒的用素土分层填实。钻进时护筒直径应为20~40cm,工程技术人员应会同施工单位一起复核桩位轴线,其允许偏差≤±2cm。
(2)成孔后立即清孔,终孔后立即清孔称为第一次清孔,第一次清孔是否彻底是成桩质量的关键,要求清孔后泥浆中不含小泥块,孔底沉渣厚度≤10cm,泥浆密度1.15左右,粘度18~22s,含砂量≤40%。放钢筋笼和导管以后的再次清孔称为第二次清孔。按技术规范要求对桩位、孑L径、倾斜度、孔深、孔底沉渣厚度及泥浆指标等进行全面检查记录。
2、钢筋笼的制作与安装
(1)制作钢筋笼前,工程技术人员要复查所用钢材及焊条的型号,并对焊工进行实地焊接考核,合格后方可上岗,主筋每200个焊接点需做钢筋焊接拉伸试验和焊接冷弯试验各1组(3根为1组)。工程技术人员必须审核原材料及其焊件的检测结果。
(2)加工制作钢筋笼的材料必须是合格品,施工工程技术人员要对钢筋笼进行全面自检,工程技术人员应及时进行相应项目的抽检,抽检合格后签认。
(3)在验收合格的钻孔中吊放钢筋笼,并正确就位。工程技术人员要检查钢筋笼的就位情况,检查钢筋笼是否变形以及确保混凝土保护层厚度的措施等,检查合格后方可下导管灌注混凝土。
3、灌注混凝土
(1)工程技术人员对灌注混凝土实施旁站监控,详细记录混凝土的加料拌和情况,抽检混凝土的坍落度,按要求每台班或每100m3的混凝土试块不得少于1组。
(2)在灌注混凝土的过程中要随时测量和记录孔内混凝土灌注标高和导管插入混凝土深度,工程技术人员实施旁站监控,全面掌握混凝土的浇注情况,督促承包商做好灌注记录,填写“钻孔灌注桩水下混凝土灌注记录表。
五、验收阶段
桩基的质量检测包括桩身的无破损检测和混凝土的抗压强度试验等。
(1)受检桩位的确定。受检桩位由工程技术人员根据施工情况和约定的检测桩数确定,尽量选择有代表性的桩、对施工质量有怀疑的桩以及因施工故障处理过的桩。
(2)测桩单位的选择。选择测桩单位是一项很重要的工作,因为测桩单位工作的好坏不仅影响检测工作的质量,而且波及后续工程的施工。因此工程技术人员应根据工程的要求,对测桩单位的资质、信誉、测桩史、检测方案及报告样本等进行全面的考察,并提出测试的要求,选择有资质、信誉好,有技术实力的测桩单位。否则就有可能因桩基检测而延误工期。
(3)无破损检测。在桩身混凝土强度达到28d设计强度的75%以上,或浇灌混凝土14d后,即可通过检测。检测的桩如有严重缺陷时,应由工程技术人员指定加倍复检。施工单位安排施工进度时,必须对此加以考虑,以免影响桩的复检。
(4)混凝土的强度试验,混凝土试件养护期满后,应按规范规定的要求进行试验,试验报告必须归档。
六、结束语
桩基工程施工因为施工科学技术比较复杂、隐蔽工程较多,工程质量主要凭借事前控制机事中控制,事后检验及有关补救措施较难达到有关规划准求。为此,工程技术工作者定要非常熟知整个工程的详细进程,之前提出质量控制及检测标准,监管施工方遵循及有效执行,确保整个工程的质量。
参考文献:
1.吴成海桥梁钻孔灌注桩施工过程中质量控制[期刊论文]-科协论坛(下半月)2008(9)
关键词:岩溶层地区;冲孔桩基础;冲孔桩施工;溶洞;漏浆;斜桩;卡钻
Abstract: Punching pile a pile foundation construction operation which widespread used in the construction of the building in recent construction projects, it is less susceptible to the limitations of the construction field, operating flexibility, environmental pollution, such as penetrating power is widely used, this papers combined construction experience, and listed some frequently asked questions and made a number of preventive measures and treatment methods.Key words: karst layer region; punching pile foundation; punching pile; cave; slurry leakage; raking pile; sticking
中图分类号:TU761文献标识码: A 文章编号:
冲孔桩一般适用于工业和大小建筑中,一般在填土层、粘土层、粉土层、淤泥层、砂土层、碎石土层、岩溶地层、裂隙发育地层施工。冲孔桩桩孔直径一般为600~1500mm,而最大直径可达2500mm,冲孔桩的深度最大大约可达50m。
建筑工程离不开冲孔桩的施工作业,但在施工过程中也出现各种施工问题,由于地质不同、环境各异也影响着冲孔桩质量,例如;在岩溶地区冲孔桩施工难度较大,质量隐患出现的概率较高,岩溶地层难以控制极易出现卡钻、漏浆、塌孔、偏孔、斜桩、混凝土流失等问题。
一、冲孔桩基础
冲孔桩基础是由冲孔桩机下桩成孔后构成的一种常用的地基形式,由冲孔桩构成,在土建工程方面广泛用到,桩基础在工艺上可分为预制桩和冲孔桩灌注桩,是一种挤土挤石成孔的桩深埋入地下作为建筑地基、桥梁基座所用,可保证建筑物的牢稳性。在建筑工程中冲孔桩基础是重要环节。
二、岩溶地质的情况
岩溶地区地质形成主要由于在灰岩中碳酸钙类溶解于含有二氧化碳的水中,经过一系列水解、电离等化学反应,灰岩特质改变,形成独特的岩溶地貌。在熔岩地区易形成溶洞、也有地下暗河的交错、而且溶洞内的内充填物复杂,不易估测;也有一部分空溶洞,不利于冲孔桩操作。
三、冲孔桩的施工
1、冲孔桩施工前的桩位检测
施工前要严格按照静压管桩的定位轴线并参照图纸进行测量放线,确定桩位中心,确定桩位,在每个桩位打入小木桩,并测出桩位的实际标高,在场地外设2-3个水准点,便于日后检测。
2、施工的主要流程
冲孔桩位的测量、冲孔桩平台的的搭建、冲孔桩护筒的制作、桩位的复测检查、冲孔机钻进、检测冲孔桩孔的深度、冲孔钻头钻到终孔处、第一次清孔、检测孔底沉渣;制作钢筋笼、钢筋笼吊装焊接、吊放导管、第二次清理冲孔桩孔、检测冲孔桩孔中沉渣的厚度、检测泥浆比重、灌注混凝土、拔出冲孔桩护筒、检测成品。
3、在冲孔桩基础的施工控制技术
冲孔桩基础中在埋设护筒时,要采用外“十”字的方法,在施工时先挖好护筒坑,要把护筒坑的底面整理平整,再放入护筒并检查护筒的正确位置,用粘土填充护筒的周围,保证坚实牢固,在冲孔桩基础建造中要随时检测护筒的位置,防止护筒的偏位,在操作过程中护筒的偏移不得超过50mm。冲孔桩基础中要避免护筒及桩锤的不良工作状态,要调试好机位平衡,正常施工中冲孔桩核心的偏差要根据冲孔桩桩长定。
4、冲孔桩的成孔
在岩溶地区,要根据溶洞分布及成分类型,施工过程按照冲孔施工的先易后难、先短后长、先内后外的原则确定施工顺序,要避免同时下桩;在单护筒时要注意泥浆的护壁,及早把冲孔中的土石破碎或挤入孔壁中,最好用高压泥浆泵清除悬浮渣。
5、清洁冲孔
完孔后,用掏渣筒掏渣,之后投入水泥、泥浆、黄土混合物按比例反复掏渣,为使冲孔桩混凝土与孔壁岩体接触良好,在灌入混凝土之前要用高压泵冲水冲洗排除残渣。
6、钢筋笼的吊装
钢筋骨架需要现场制作,在接头数清后,起钻、用吊车吊放钢筋骨架,钢筋骨架在井口处分段焊接,焊接时注意,在同一截面不大于50%,钢筋骨架型号,安放位置必须测量准确。
7、注入混凝土
清空后,吊装钢筋笼,钢筋笼要分段装入孔中,钢筋笼的接口用搭接焊焊接;根据冲孔桩的深度计算扎入导管的节数,清除桩顶附着的泥浆。
8、砼浇灌桩施工
(1)砼浇筑前,首先检查桩孔内沉渣清理干净,要符合监理要求,检查浇筑砼的支架是符合格,在申请砼浇筑的批注。
(2)浇筑砼是要分段分层进行,砼要自由倾落高度不超过2m,浇筑高度若超过3m时必须采取措施,利用串桶或槽管等。浇筑混凝土应连续进行,在间歇时,间歇时间必需要短,必须在混凝土凝结时浇筑完毕。
(3)素砼桩地基检测应在桩身强度满足试验荷载条件时,再28天后检测。试验次数在总桩数的0.5-1%,每个单体工程时点数不少于3点。
五、冲孔桩常见问题
1、漏浆
冲孔桩过程中若出现冲孔钻的进入尺度突然加快并导致漏浆现象,可根据现象判断,施工过程遇到了溶洞、裂岩地区产生的沟壑、裂隙和空洞,极易架空,在溶洞地区,由于岩溶水侵蚀、机械的坍塌,造成近地水平方向延伸的洞穴。在这种多孔地区由于不明溶洞范围易发生漏浆,此时应减少冲孔桩的冲程,或者选择悬距慢慢穿过,在情况严重时,往孔中回填粘土块、碎石至桩位以上2~3米,再进行冲孔,使粘土或碎石挤进溶洞或土洞、裂缝处充当填充物做骨架。再根据冲孔桩基础中,在特殊岩层和环境地域中,在施工前要预先准备充足的泥浆,做好泥浆的回填工作,并在灌注的过程中向孔中投入粘土或碎石,来加强泥浆的浓度。
2、塌孔:在岩溶地区和流沙中要控制冲孔桩尺寸,要选用比重较大、优质的泥浆,避免碎石挤入冲孔壁中,也要控制好冲孔的高度;经常检查冲孔桩机的转向设备的灵活性能,应尽量选用浓度、粘度和比重较大的泥浆,适时掏渣、冲洗孔桩;在用低冲程时,要有时间间断的更换冲程,冲孔机保持在最佳的工作状态,有足够时间避免斜桩。,
3、偏孔
岩溶地带,遇到空洞,溶洞,不知内填充物时,要采用低冲程冲孔机,减缓冲击的频率;在发生斜桩时,应在冲孔中填充碎石纠正桩位,重新钻孔,再检测冲孔桩桩位,施工过程中,要经常检查冲孔桩机底座是否水平安装,是否存在不均匀的衡沉降现象,如存在应及时调整机位,在遇到孤石或块状石造成的偏位斜孔时,应及时填充优质量的粘土快、碎石块或碎砖块,将偏斜的孔径部分填平,根据冲孔桩基础中的要求改变冲孔机下钻速度,采用密击法调控,反复扫孔纠正。
五、卡钻
在施工中,在地貌处溶洞不知内填充物的情况下,流沙地区,没掌握好冲孔桩机下钻的速度,冲程较大或较小容易卡钻;在施工时桩锤遇见块石、沉渣也会出现卡钻现象,依据冲孔桩基础中,在此情况下:(1)应通过仪器检测核对出现的碎石来判断,该施工地的地质情况,一般先采用低冲程施钻,渐变为高冲程,在此过程中随时注意冲孔桩机的工作状态。
(2)再遇块石时,桩锤容易被施工过程中震下的块石卡住,在冲孔桩基础中必须用泥浆清孔,反复提拉钢丝绳,让桩锤保持松动,提起桩锤。如果桩锤无法提出,用冲孔桩基础中的水下爆破法解决,震动卡桩锤的地面使之松动取出桩锤。若桩锤被沉渣砂层埋住,冲孔桩基础中要利用导管把桩锤以上的沉渣砂层清理去,提出桩锤。
六、个人总结
在建筑过程中很好的掌握冲孔桩基础,有利于施工队伍在恶劣的地貌环境中施工减少施工过程出现的不利因素,更好更快的完成建筑工程。在建筑过程中,所面临重大问题莫过在岩溶地区施工,例如;我所在的广西壮族自治区属于喀斯特地貌是在其建筑过程中对施工质量最大的威胁,在冲孔桩基础中易出现漏浆、偏孔、卡钻等现象。在此篇论文中有关于在岩溶地区施工过程中出现的一些难题疑点;也阐述了对冲孔桩施工过程出现的漏浆、偏孔、斜桩等一系列问题的解决处理措施。
七、参考文献
关键词:沉降;桩基础;承载力
中图分类号:TU74文献标识码: A
随着高层建筑和体型复杂建筑的发展,地基基础的不均匀沉降问题越来越凸现出来,传统的桩基础设计理念受到了前所未有的挑战,近年来随着一些相关学科的发展,桩基础设计思想有了很大突破。这些思想首先源于研究在减少天然地基的总体沉降问题,认为群桩和承台下同承担建筑物荷载。在此基础上进一步发展出所谓减沉桩、疏桩、复合桩、塑性支承桩等桩基础设计理论,这些理论是以总体沉降为主要控制因素,采用少量桩来协助天然地基以减少其沉降或弥补其承载力的不足。
1977年英国的Burland教授在日本东京召开的第9届国际土力学与基础工程会议上,做了《结构物和基础的性状》的专题报告,指出在天然地基强度能满足设计荷载的要求但沉降却过大的情况下,可以采用少量发挥极限承载力的桩以减少基础沉降,并将其称为“减少沉降量桩基础”。一年后Hain和Lee等人采用Poulos的弹性理论及理想弹塑性模型也得出了建立竖向刚度较大的桩―土复合桩基并不需要很大的桩数,桩数的进一步增加对减少最大沉降和差异沉降的作用非常小的结论。但目前为止将这一设计思想还仅仅停留在理论阶段,很少在工程上得以应用。
Poulos在屈服桩基础的方法上提出了可以考虑让桩完全发挥极限承载能力,桩仅是作为减少沉降所采用的构件,并称其为“piled raft foundation”,以示与传统的“pile groups”的区别。他认为由于筏下土体过于软弱时,使筏板能提供的承载力十分有限,不适合采用这种设计方法。
相比于国外桩基础研究的发展,我国的桩基础理论发展也在快速的发展。1979年,我国岩士工程界前辈童翊湘在探讨上海软土地区桩基础设计经验时就提出了基于群桩基础工作机理的分析理论,形成了分不同情况按沉降设计桩基的初步想法,指出桩土相互作用的应力对计算桩基下沉量的影响。
上世纪八十年代初开始同济大学开展了桩土相互作用课题的研究,杨敏等在1988年研究了在桩基础设计中减少桩数节约造价的问题。研究中指出了如果桩数是受沉降控制的,则在地基强度满足荷载条件下,减少用桩数量只会对基础沉降有影响,不会引起建筑物的使用,并于1989年开始在上海的多层和小商层建筑物的基础设计中应用沉降控制概念进行工程实践,实践表明根据该理论能够有效地减少工程造价。此后杨敏等人经过10多年的对桩土相互作用、软土地基变形控制等有关课题的研究,于1998年提出了减少沉降桩基础的设计理论,其只要思想是基础中的桩除承担部分荷载外主要还是起减少和控制沉降的作用,进而提出了将控制设计值确定桩数和桩长的设计方法。1983年华东电力设计院在桩和承台共同作用的报告中再次指出,在软土中进行基础设计时充分利用桩和承台板的共同作用,可以有效提高桩基础的承载能力和减少沉降,并给出了相应的设计计算式。上海民用建筑设计研究院黄绍铭、裴捷等在上世纪80年代中后期开始探索软土地区沉降控制复合桩基设计方法,根据在上海康健新村原位观测得到的实测数据,提出了基于Mindlin解的Geddes应力公式计算土中应力,再用分层总和法计算沉降的设计理论。
宰金珉提出了复合桩基的设计方法,综合分析了沉降控制复合桩基非线性工作性状的基础,指出应用复合桩基设计方法的前提条件是天然地基承载力满足率指标大于0.5,如果小于0.5则还是沿用常规桩基础设计方法,同时提出在整体承载力和沉降量双重控制下按单桩极限承载力设计复合桩基的方法,其设计原则为:在总体安全度K大于2和总沉降小于允许沉降的双重控制下,单桩近似取用极限承载力。另外将“复合桩基”定义为以大桩距(5~6倍桩径长以上)布置的底承台摩擦群桩或端承作用较小的端承摩擦桩与承台底同承载的桩基础。1994年上海市地方地基处理技术规范DBJ240294将减少沉降桩基础的桩基础设计方法收录在规范中,并取名为“沉降控制复合桩基”。1993年蔡杉龄对深厚饱和软黏土中薄硬夹层作桩基持力层做了研究,引用了板带强度计算理论,经过计算分析,得出了薄硬夹层可以作为扩底桩的桩端持力层的结论。
温州建筑设计院管自立工程师在上个世纪九十年代初期提出了基于充分利用浅埋硬土层良好承载力的设计方法,建立了疏桩基础设计思想。指出饱和软土地基中存在一个“最佳容桩量”,在这个容桩量进行设计时建筑的沉降最小,从而对由传统桩基设计确定的桩数和间距进行精简和疏布。
在高层建筑超长大直径灌注桩的研究上,张忠苗、汤展飞等对杭州某长45m的试桩的进行了实测,认为桩端沉降量对桩侧极限阻力有很大的影响,并定义桩端沉降量达到约2mm所对应的桩顶荷载为极限阻力值。通过分析指出按各层摩阻力平均值用一般静力经验公式来计算桩侧阻力是不正确的。楼晓明、洪毓康、陈强华对群桩基础地基中的竖向附加应力性状进行了研究,指出等代深基础法Boussinesq公式确定的附加应力要比桩端以下附加应力大得多。并且随着桩长度的增加,基础面积随之减小,下卧层中的附加应力系数也逐渐变小。
在当前的高层建筑桩基设计中,多数采用“等桩长、等桩径、等桩距”的设计方法,实测表明,虽然采用的桩数不少,但碟形沉降仍然时有发生,框剪、框筒、筒中筒结构中这种情况尤为突出。这种碟形沉降对建筑结构内力影响很大,是基础和上部结构的受力都有所增加,从而板厚和配筋增多,使得工程造价升高.因此,宰金珉、刘金砺等提出对基础刚度进行调节的变刚度调平设计方法,目标是尽可能地减少材料消耗和差异沉降。
管桩的工期较短,质量控制容易,场地污染及噪声很小,具有很多优点。但在高层建筑中,管桩接头太多,容易在下压的过程中破坏焊接;而钻孔灌注桩却不受土层的限制,可以打到任意的设计深度。而沉管灌注桩一般只能在20米以内;其次,管桩只是桩头桩帽的短筋锚入承台,而灌注桩直接是桩身钢筋锚入承台,因此管桩相对灌注桩的抗拔能力较弱。
同时灌注桩由于混凝土自身强度形成的过程存在有充盈效应。因此灌注桩的承载力随着时间的推移及桩周土的的恢复,桩周摩擦系数会越来越大。抗拔能力及抗震能力也越来越强。
H型钢桩的力学性能优良,性柔、强度高,震不断,抗震能力强。利用液压振动锤可轻松地将H型钢桩振入卵石层中10米以上,最深可达30多米。从振动减振的角度来分析,基础的柔性结构更重要,大地是激振源,桩是减振器,上部建筑物即使是刚性体也无所谓,因为刚性体的振动烈度完全取决于减振器。
在地震爆发时,强大的地震水平往复冲击波,完全改变了管桩和灌注桩上述状态,使端承桩在地震冲击波中发生水平往复运动,对桩身构成了往复水平冲击,使摩擦桩桩身四周土层与桩基松开,并且土层对桩身构成水平冲击力,其结果:无论端承桩还是摩擦桩不是破坏,就是失稳。
桩基础结构破坏、地基土失效以及桩基整体失稳,常常引起上部结构的整体性破坏;地震引发桩基沉降、倾斜、桩基结构轻度受损,将影响建筑物的正常使用和使用寿命。因此桩基础的抗震,应从建筑物整体抗震的角度出发,确定相应的抗震设计原则,采取相应的抗震构造措施,进行相应的抗震计算,以达到抗震设防目标。从桩基抗震设计角度,选择桩基类型应优选H型钢桩,其次是钻孔灌注桩,沉管灌注桩,再次是预应力高强管桩。
参考文献:
关键词:钻孔灌注桩,沉降,侧阻力,端阻力
中图分类号:U443.15+4文献标识码: A 文章编号:
1前言
随着国民经济的快速增长,我国的建筑事业繁荣发展,特别是公路事业正处于空前的高速增长时期,建筑物的基础质量也有了显著的提高,尤其在桩基承载力方面,对具有较高单桩承载力的大直径钻孔灌注桩的使用变得更为普遍。但对于该类型桩的承载特性,到目前为止还不是很清楚,至今仍没有合理的计算方法。现行规范的设计方法不能充分反映大直径桩的承载机理,理论与实际之间存在着矛盾,因此,开展大直径桩承载性能研究不仅是桩基理论自身发展的需要,更是工程界的迫切要求[1]。
2桩沉降因素分析
对于桩基础竖向承载力研究,由于涉及到承台—桩—土三者的相互作用,所以承载力性状十分复杂。影响桩基础竖向承载力的因素很多,主要受到桩侧和桩端土层性质的影响及钻孔孔壁性状的影响,同时也要受到施工工艺和技术的影响。
上覆土层良好的大直径钻孔灌注长桩,桩端持力层为砂砾石、强风化、中风化或微风化基岩,只要沉渣厚度不是非常厚,都可认为是摩擦端承桩。大直径钻孔灌注桩由于桩较长,桩侧摩阻力的发挥段较长。不同桩身处、不同强度土的屈服发展进程是不一致的,且相互制约。桩周土摩阻力的部分恢复和进一步屈服是同时发生的,没有明确界限。桩端阻力开始发展的初期实质上是孔底沉渣和扰动土的压实[2,3]。
3力学模型和数学推导
宏观上看,桩基础竖向承载力由桩身材料强度和土两方面因素控制。由桩、土的荷载传递机理可知,桩基竖向承载力由桩侧阻力和桩端阻力组成,若忽略二者的相互影响,则基桩竖向极限承载力可表示为:
(1)
式中——桩侧土体极限侧阻力
——桩侧土体极限端阻力
图1计算模型图
取土体一微段(如图1所示),进行分析。列平衡方程如下:
(2)
整理上式,可得
(3)
式中——Z深度处桩身轴力,
——桩身断面周长,
——桩侧分布摩擦力,
桩身材料相对与土体的受荷载变形小得多,故对其一般按照弹性材料计算。微段桩的轴向压缩变形及的关系为
(4)
式中——桩身压缩沉降,
——桩身弹性模量,
——桩身断面积,
将(3)式代入(4)式得单桩轴向荷载传递的基本微分方程:
(5)
采用理想弹塑性关系的传递函数【4】(如图2所示),即
图2线弹性全塑性传递曲线图
(6)
式中,—土的抗剪刚度变形系数,
—桩土界面相对位移,
—桩侧摩阻力充分发挥时的桩土界面相对位移,
—桩侧极限摩阻力,
运用文克尔地基模型,文克尔地基模型假定地基土表面上任一点处的变形与该点所承受的压力强度成正比,而与其他点上的压力无关,即其中,称为地基抗力系数()。
在弹性剪切阶段,桩周土未达到极限摩阻力,即,将此式代入(3.1),得
(7)
桩土相对位移=桩身混凝土的压缩量+桩端沉降量—桩周土的沉降量。在这里,未考虑桩周土的沉降量[5,6]。
(8)
令得:
(9)
(10)
引入边界条件得,
(11)
(12)
将(11)式,(12)式代入(9)式,(10)式得到桩的沉降位移和轴力的计算公式:
(13)
(14)
4工程实例分析
以济南至乐陵高速公路LQSG-5标德惠新河大桥3#墩为例,其基础采用钻孔灌注桩,选取部分桩基,基坑开挖深度为4.3m,桩直径为1500mm,桩长44m,桩的极限承载力为5099kN,桩端持力层为粘土,桩端土承载力极限值为200 kPa。地基土按土质可分为11层,桩身砼为C25,平均弹性模量取为28 GPa。
采用自编程序计算,按前述方法输入所需原始数据,可算得桩身的总压缩量为3.23 mm。同样由程序计算可知,桩端平面处岩层附加应力为29153 kPa,而此处岩层的自重应力就达356kPa。由此可知,此处岩层的附加应力已小于自重应力的20%,这样即可认为桩基的沉降量主要是桩身的压缩量,而忽略桩端平面以下岩层的压缩量。实测此工程桩基沉降为2.15 mm,与计算结果基本吻合[7,8,9]。
5结论
本文在现有桩轴向荷载-沉降计算方法在理论上仍存在各自的缺陷、在应用上又难以满足各方面的要求的情况下,根据钻孔灌注桩的具体特性,考虑影响其沉降的一些主要因素,在常用的计算理论上予以简化,为钻孔灌注桩的沉降计算提供了一种实用的方法,方便设计人员运用,桩基沉降计算结果与实际结果基本吻合。
参考文献
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关键词:建筑工程;钻孔灌注桩基础;施工方法
Abstract: The pile foundation is the important part of construction projects, the construction quality of the pile based on a direct impact on the quality of the building, therefore, the construction unit must pay attention to the construction of pile foundation and master the reasonable means of construction. The article will bored pile foundation construction elements related to the discussion.
Keywords: construction; bored pile foundation; construction methods
中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:
在建筑工程中,桩基础是基础工程的核心组成部分,基于其重要性,其对施工人员有着较高的要求,而桩基础工程量较大,由许多工序组成,同时又随着地形、地质、水文、交通、工期等条件的不同,而对施工人员有着不同的要求,这就意味这施工单位需要根据工程的实际情况制定相应的施工顺序、施工方法、运输方法、设备机具配套等。而这一系列的工作中,施工方法的掌握又是重中之重。本文将就钻孔灌注桩基础的施工要点进行相关的探讨
一、桩孔的施工技术
钻孔是钻孔灌注桩基础施工的第一步,其施工的质量直接影响到后续工程的施工效果,因此,在此环节必须要严格按照相关的施工顺序进行。在具体的施工过程中,应根据地质条件、入土(岩)深度、桩径大小和设备条件选用适当钻具,并选择合理的钻孔方法,这样才能够保证钻孔的深度符合相关的要求。
在桩孔施工的过程中,需要注意以下问题:
1、如果是在建筑物旧址或杂填土区域施工,第一步要先探明桩位处的地下情况,可以用钎探或其他方法。如果发现有浅埋旧基础、大石块、废铁等障碍物,就需要先挖除或者是根据实际情况了采取其他处理措施。
2、在施工的过程中,一定要保证回转钻机钻架天车滑轮槽缘、回转器中心和桩孔中心三者同处在垂线上,这样才可以保证钻孔垂直度,而且要注意回转器中心同桩孔中心位置偏差不能超过20 mm。
3、确保冲击或冲抓钻机钻架天车滑轮槽缘的铅直线,时刻对准桩孔中心,将偏差控制在20 mm左右。
4、确保桩孔施工一次不间断完成,避免中途无故停钻,各岗位操作人员必须认真履行岗位职责,换班时必须要详细交代钻进情况,以及下一班应注意的事项。
当桩孔施工到设计深度后,需要联合相关技术和管理部门对孔深、孔径、孔的垂直度、孔位以及其他情况进行检查,各方最终确认施工达到技术标准后,应填写终孔验收单。此外,在桩孔竣工搬移钻机后,还要对孔口进行相应的保护,防止人员或杂物不慎掉落孔内。
二、清孔步骤及方法
这一步骤多用于采用泥浆护壁的桩孔,其主要清目的有三个,即清除孔底沉渣,以便能够提高桩端承载力;清除孔壁泥皮,进一步增强桩身摩擦阻力;减少孔内泥浆相对密度,以助于导管法灌注水下混凝土。
清孔的相关要求如下:
1、清孔是通过循环冲洗液,携带孔底沉渣,以便能够达到相关的要求。对于干作业施工的桩孔,不能使用冲洗液清除孔底虚土,而是需要选用专门的掏土工具,或者是加碎石夯实的方法完成清理。
2、桩孔终孔后必须马上清孔,这样才能防止沉渣增多而增加清孔工作量和难度。在清孔过程中,工作人员需要随时观测孔底沉渣厚度和冲洗液含渣量,如果发现冲洗液含渣量小于4%,孔底沉渣达到相关要求,就马上停止清孔,而且一定要保持孔内水头高度,以避免塌孔事故的发生。
在清孔结束,需要在2h内开始灌注混凝土,而且需要在灌注混凝土前探测孔底沉渣厚度,如果超出规定就需要马上重新清孔。
3、根据钻头决定沉渣厚度的测量方法。①用冲击钻头、平底钻头,冲抓锥施工的桩孔,沉渣厚度应以钻头或冲抓锥底部所到达的孔底平面,作为测量的起点。②用锥底形的钻头施工,孔底为圆锥体形,沉渣厚度应该以圆锥体形的中点标高为测量起点。③沉渣厚度应使用圆锥形测锤测定,锤底直径在130~150mm之间,高度在180~200mm之间,需要用钢板焊制,在中间灌钢砂配重,当然也口语根据需要用圆钢加工制作,至于重量的掌握,应该以所系绳索种类、测探深度和泥浆相对密度等来最终确定。
基本的清孔方法如下:
1、压风机清孔
压风机清孔的主要原理是运用压缩空气抽吸出含钻渣的泥浆,最终达到清孔的目的。由风管把压缩空气输进排泥管,将泥浆转换成为密度较小的泥浆空气混合物,然后借助管外液柱压力下沿排泥管向外排出泥浆和孔底沉渣,与此同时还需要用水泵往孔内注水,在达到设计标准之前保持水位不变直,这种方法在孔壁稳定、孔深较大的各种直径的桩孔施工中使用较为普遍。
在使用此方法时,需要控制要压风机技术参数,通常情况下风量为6~9m3/min,风压0.7MPa,出水管直径之上要108mm,送风管直径必须维持在10~25mm之间。设备机具的选择,需要根据工程的具体情况,如孔深、孔径等综合考虑。管路系统的连接必须密封良好,没有漏气、漏水等现象出现。
控制好出浆管的下入深度,一般标准是出浆管底距沉渣面300—400mm,出浆管底端需要加工成齿状。在风管的下入深度的控制上,要以混合器至水位高度与孔深之比为参考标准,一般是在0.55~0.65之间。
此外,需要注意的是在开始送风之前,需要先向孔内供水,停止清孔时,应先关气后断水,以防止水头损失塌孔。送风量需要遵循从小到大的原则。
2.换浆清孔
这种方法是利用正、反循环回转钻机,在钻孔完成后不停钻,也不进尺,持续进行循环清渣。
(1)正循环泥浆清孔
在淤泥层、砂土层、基岩施工的桩孔,适合使用正循环泥浆清孔,孔径要控制在80mm以内。在进行清孔时,需先把钻头提离孔底80-100mm,然后在根据需要导入相对密度在1.05~1.08之间的新泥浆进行循环。这个过程会把桩孔内悬浮大量钻渣的泥浆替换出来。当然,假如孔底沉渣物粒径较大,正循环泥浆清孔是没有办法将其携带上来的,这个时候就需要改换清孔方式,或者是在清孔时间长,孔底沉渣厚度时,也需要考虑其他清孔方法。而且在清孔的过程中,孔内泥浆上返流速至少要0.25m/s,返回孔内泥浆相对密度要控制在1.08以内。
(2)泵吸反循环清孔
在孔径为600mm以上的桩孔,且孔底沉淀物的块度小于钻杆内径。应该使用反循环泥浆清孔。利用泵吸反循环钻进施工的桩孔,在钻进到达相应的孔深位置后,需要停止回转钻具,同时把钻头提离孔底50~80mm,然后进行持续的泵吸反循环。在清孔的整个过程中,送入孔内的冲洗液要大于砂石泵的排量,这样才能避免冲洗液补给量不足,造成孔内水位下降最终可能就会导致塌孔。砂石泵出水阀的开口,需要根据清孔的情况进行不断的调整,防止泵吸量过大吸塌孔壁的情况出现,而且需要将返回孔内冲洗液的相对密度控制在1.05以内。
三、混凝土的灌注工艺
1.混凝土灌注分干孔灌注和水下灌注
通常来说,干孔灌注可以考虑直接由孔口倾倒,通过混凝土自重捣实,如果有必要也可利用捣振工具捣实。如果是水下灌注,那就需要通过灌注导管连续灌入混凝土成桩。
2.水下导管灌注混凝土的工艺过程
在桩孔内完成钢筋笼下入,而且完成二次清孔之后,把底口敞开的导管下入充满水的桩孔内,在导管的上端用铁丝悬挂一个用混凝土制成的隔水塞,然后在塞上面的漏斗内装相应量的混凝土,接着剪断铁丝,让隔水塞和混凝土拌和物顺管而下,把管内的水向下挤出管口,混凝土下到桩孔底部后,埋住导管下端一定深度,避免桩孔内的水进入导管内。此时,随着后续混凝土拌和物的不断灌入,桩孔内的混凝土也会相应的不断升高,此时需要逐渐拆卸导管,直到灌入的混凝土达到设计标高,形成连续的混凝土桩身为止。
四、结语
总而言之,钻孔灌注桩基础施工是一项复杂的工程,有许多部分组成,施工单位需要根据地质情况和工程情况的差异,选择合理的施工手段,并在施工的过程中,严格执行相关的标准,确保整个施工过程达到行业的要求,确保建筑工程基础的稳定性。
参考文献:
[1] 黄理兴.锤击法动测桩基完整性的理论与实践[A].第二届全国岩石动力学学术会议论文选集[C],2010年.
[2]王武林.用动力法测定桩基质量和承载力[A].第四届全国岩石动力学学术会议论文选集[C],2011年.
[3] 林天健.沉桩施工控制的理论与工艺[A].中国土木工程学会土力学及基础工程学会地基处理学术委员会第四届地基处理学术讨论会论文集[C],2011年.
关 键 词 :近海风机基础;动力响应;环境荷载;
1.前言
根据"十二五"可再生能源规划,未来5年我国海上风电将进入加速发展期。与内陆风电相比,海上风电具有不占用耕地以及高风速、高产出等优势。为了承受上部平台结构巨大自重及其设备所引起的竖向荷载、强风荷载和波浪冲击等,海上风电机组的基础远比陆上的结构复杂、技术难度高。根据资料显示,海上风电基础成本约占整个工程成本的15%-25%,被公认为是造成海上风电成本较高的主要因素之一。因此,设计和建设安全、合理且经济的近海风机基础成为开发近海风电资源的关键问题之一。
由于海上风机受到的作用荷载复杂,在对风机基础的强度设计时不仅要考虑多荷载组合后的极大值,而且应考虑动荷载下风机的动力响应特性。当今国内外结构设计的发展趋势是应用可靠性理论、推行结构概率设计方法以取代传统的安全系数设计法。在结构可靠性研究领域,经过世界各国学者的努力,已取得了非常多的研究成果。因此有必要引入可靠度理论对风电基础的失效概率进行分析,这对保证其安全性有着极其重要的工程价值。
2针对风机本构关系的动力响应研究
2.1针对不同基础形式的研究
近海风机采用的桩基础广泛用于各个工程领域,其动力响应的研究要求对风机所处环境的荷载和本构关系进行等效模拟。近年来专家学者针对风机不同的基础形式进行了一系列的研究。
对于不同的基础结构形式,其在荷载下的承载特性均会出现一定的差异,因此有必要针对不同基础形式选用合适的有限元模型。刘琳[1]讨论了特定海区1.5MW风机单桩基础结构的动力和静力特性。考虑海洋环境荷载,以及风机不同工况下的不同荷载,选择SESAM软件来建立有限元模型,计算结构在极端环境荷载下的静强度和屈曲,运用API规范中的工作应力法来校核结构的刚度、强度和稳定性。郇彩云[2]选用四桩风机基础结构进行研究,采用软件ANSYS,考虑波流荷载和地震荷载,对结构进行静力分析、动力分析计算。沈玉光[3]建立了海上风电同型基础结构体系的模型,把筒型基础和塔架连接的过渡段等效为大直径圆筒,针对风浪荷载,对该模型进行了动力响应分析,并对不同工况的荷载进行了组合。
2.2针对桩土相互作用机理的研究
就桩基础而言,上部结构承受的荷载由桩基传递到下部土层,因此桩土相互作用机制是结构分析的另一要点。
王国粹、王伟[4]以我国某海上风电场为例,对风机基础进行了单桩基础形式的基础方案设计,并在设计计算中就文章采用的理想弹塑性桩土相互作用计算模型与国际上其他单桩分析方法的对比分析。张卫平,孙昭晨[5]以一离岸深水桩柱为例,依据JTJ 2132―1998《海港水文规范》的环境条件和环境荷载规范,考虑流固耦合效应,计算了在海洋极端规则波以及不规则波条件下桩柱的运动响应,并对比分析了在考虑桩土耦合相互作用下桩柱的响应与基岩面固结解下的响应;考虑到海洋地基为两相饱和土介质,对比了在不同简化阻抗处理下的运动响应结果。此外,对海上风机基础与土层相互作用以及桩基承载性能在理论和实验中的研究还很多,在海上风机基础可靠性研究建立模型时具有参考价值。
3针对风机环境荷载的研究
在多荷载的共同作用下,风机不仅由于产生振动放大作用,而且其竖向位移也会收到影响。任文渊采[6]用数值分析的手段,利用大型通用软件ADINA进行模拟,建立了风机、基础、水、海床的三维计算模型。分别对单桩基础以及四桩基础的风机结构进行了模态分析,得到结构的自振频率和振型。同时,作者还对上述两种基础形式的风机整体结构进行了静力分析以及考虑流固耦合的动力响应的分析,得到了结构的沉降特性、水平位移、应力分布以及塑性区的分布情况。其研究结果表明,风荷载是影响风机水平位移的主要响应源,对结构沉降影响不大;风荷载与水流力荷载耦合会导致桩体、塔身均不发生沉降,相反会向上抬升;四桩基础的应力分布较单桩基础小,有利于结构稳定。丁明华[7]在其硕士论文中,重点研究了1.5MW海上风机的动力特性,基于ANSYS的参数化设计语言(APDL)开发了风机叶片的几何建模模块,分别对风机叶片、涡轮机、塔架和基础、集中质量模型以及风机整体进行了模态分析,计算得到了结构的振动特性。王鹏[8]主要对特定海区3MW风电单立柱三桩基础结构的动力特性及在环境荷载作用下的响应和基础结构优化等问题进行研究。利用ANSYS建立了满足动力特性要求的有限元模型。
3结论与展望
目前,近海风机基础的动力响应研究已经比较系统和全面。但其研究多停留在理论分析和数值模拟层面,缺乏实地的、专门的模型试验,并且在多
荷载的互相耦合方面还缺少深入研究。研究中近海风电基础的型式多停留在桩式和导管架式,对吸力式和悬浮式的研究存在空白。随着海上资源的利用发展,海上风机的安装的水深必然逐渐增大,因而对新型式基础的研究势在必行。
参 考 文 献
[1] 刘琳,特定海区海上风电单立柱结构动力耦合特性研究[D].中国海洋大学,2008.
[2] 郇彩云,海上桩式风机基础结构设计与研究[D].大连理工大学,2009.
[3] 沈玉光,海上风电筒型基础风机结构体系动力响应分析[D].天津大学,2011.
[4] 王国粹,王伟等,3.6 MW 海上风机单桩基础设计与分析[J].岩土工程学报,2011,32(增2):95-100.
[5] 张卫平,孙昭晨,波浪作用下考虑桩土相互作用的桩柱响应[J].水运工程,2012,3:55-59.
[6] 任文渊,近海风电基础流固耦合三维动力响应分析[D].西北农林科技大学,2011.
论文摘要:随着改革开放,我国经济社会的快速发展,有力地推动了我国的城市化进程,而且建筑规模越来越大,在建筑工程的整体施工过程中,各种施工技术与方式及设计对整体建筑都产生重要的影响,因此采取合理有效的建筑技术及施工形式能够很大程度上提高建筑物的整体质量和有效缩短工期。
现代建筑技术的开发和应用,给我国的建筑业得发展注入了新的生机和活力。本文对建筑技术中的土方工程施工技术、混凝土预制桩的建筑技术以及低碳建筑的高科技技术等方面进行了详细的阐述和分析。
1 建筑工程中的土方工程施工技术
在建筑工程中土方工程包括一切土的挖掘、填筑和运输等过程以及排水、降水、土壁支撑等准备工作和辅助工程。最常见的土方工程包括场地平整、基坑(槽)开挖、地坪填土、路基填筑及基坑回填土等。设计标高一般要求:大型工程项目通常都要确定场地设计平面,进行场地平整。场地平整就是将自然地面改造成人们所要求的平面。场地设计标高应满足规划、生产工艺及运输、排水及最高洪水水位等要求,并力求使场地内土方挖填平衡且土方量最小。设计标高确定方法:一般方法如场地比较平缓,对场地设计标高无特殊要求,可按照挖填土方量相等的原则确定场地设计标高。实际工程中,对计算所得的设计标高,还应考虑下述因素进行调整,此工作在完成土方量计算后进行。考虑土的最终可松性,需相应提高设计标高,以达到土方量的实际平衡;考虑工程余土或工程用土,相应提高或降低设计标高;根据经济比较结果,如采用场外取土或弃土的施工方案,则应考虑因此引起的土方量的变化,需将设计标高进行调整。场地设计平面的调整工作也是繁重的,如修改设计标高,则须重新计算土方工程量。
2 混凝土预制桩的建筑施工技术
在现代的建筑工程中,一般多层建筑物当地基较好时多采用天然浅基础,它造价低、施工简便。如果天然浅土层较弱,可采用机械压实、强夯、堆载预压、深层搅拌、化学加固等方法进行人工加固,形成人工地基。打桩前的准备工作:打桩前应做好下列准备工作:清除妨碍施工的地上和地下的障碍物;平整施工场地;定位放线;设置供电、供水系统;安装打桩机等。桩基轴线的定位点及水准点,应设置在不受打桩影响的地点,水准点设置不少于2个。在施工过程中可据此检查桩位的偏差以及桩的入土深度。打桩技术要点如下。
打桩机就位后,将桩锤和桩帽吊起,然后吊桩并送至导杆内,垂直对准桩位缓缓送下插入土中,垂直度偏差不得超过0.5%,然后固定桩帽和桩锤,使桩、桩帽、桩锤在同一铅垂线上,确保桩能垂直下沉。在桩锤和桩帽之间应加弹性衬垫,桩帽和桩顶周围四周应有5~10mm的间隙,以防损伤桩顶;打桩开始时,锤的落距应较小,待桩入土至一定深度且稳定后,再按要求的落距锤击。用落锤或单动汽锤打桩时,最大落距不宜大于1m,用柴油锤时,应使锤跳动正常。在打桩过程中,遇有贯入度剧变、桩身突然发生倾斜、移位或有严重回弹、桩顶或桩身出现严重裂缝或破碎等异常情况时,应暂停打桩,及时研究处理;如桩顶标高低于自然土面,则需用送桩管将桩送入土中时,桩与送桩管的纵轴线应在同一直线上,拔出送桩管后,桩孔应及时回填或加盖;多节桩的接桩,可用焊接或法兰锚接。目前焊接接桩应用最多。接桩的预埋铁件表面应清洁,上、下节桩之间如有间隙应用铁片填实焊牢,焊接时焊缝应连续饱满,并采取措施减少焊接变形。接桩时,上、下节桩的中心线偏差不得大于10mm,节点弯曲矢高不得大于1‰桩长。打桩的质量控制:打桩的质量检查包括桩的偏差、最后贯入度与沉桩标高,桩顶、桩身是否打坏以及对周围环境有无造成严重危害。桩的垂直偏差应控制在1%之内,平面位置的允许偏差,对于建筑物桩基,单排或双排桩的条形桩基,垂直于条形桩基纵轴线方向为100mm,平行于条形桩基纵轴线方向为150mm;桩数为1~3根桩基中的桩为100mm;桩数为4~16根桩基中的桩为1/3桩径或1/3边长;桩数大于16根桩基中的桩最外边的桩为1/3桩径或1/3边长,中间桩为1/2桩径或边长。
3 低碳建筑中的施工技术
低碳建筑是指在建筑材料与设备制造、施工建造和建筑物使用的整个生命周期内,减少化石能源的使用,提高能效,降低二氧化碳排放量。目前低碳建筑已逐渐成为国际建筑界的主流趋势。“低碳建筑”低碳建筑采用结构体系、地能热泵系统、智能布线配电系统、太阳能综合利用、节能门窗、雨水收集中水利用及其他低碳使用技术。低碳建筑技术不仅可以大幅度降低能耗,同时可使建筑碳排放水平降低50%左右。低碳建筑主要有以下几种技术形式,外墙节能技术:墙体的复合技术有内附保温层、外附保温层和夹心保温层三种。我国采用夹心保温作法的较多;在欧洲各国,大多采用外附发泡聚苯板的作法,在德国,外保温建筑占建筑总量的80%,而其中70%均采用泡沫聚苯板;门窗节能技术:中空玻璃,镀膜玻璃(包括反射玻璃、吸热玻璃)高强度LOW2E防火玻璃、采用磁控真空溅射方法镀制含金属银层的玻璃以及最特别的智能玻璃;屋顶节能技术:利用智能技术、生态技术来实现建筑节能的愿望,如太阳能集热屋顶和可控制的通风屋顶等。制冷和照明是建筑能耗的主要部分,如使用地(水)源热泵系统、置换式新风系统、地面辐射采暖;新能源的开发利用:太阳能热水器、光电屋面板、光电外墙板、光电遮阳板、光电窗间墙、光电天窗以及光电玻璃幕墙等。
4 结语
总之,随着科学技术的迅猛发展,将会有更多优良的建筑材料和先进的建筑技术被运用到现代建筑施工工程当中。在新形势下,我们要坚持科技创新,实现更好的建筑技术开发,为我国的建筑事业做出应有的贡献,此外还有更加注重研究开发和推广应用低碳建筑。
参考文献
[关键词]桩基工程 教学改革 数值计算
[中图分类号]TU317 [文献标识码]A
一、前言
随着我国交通建设的大力发展和现代科学技术的进步,桥梁建设数量大幅提高,截至2012年底,我国公路桥梁数量高达71.34万座、3662.78万米,至2020年还将新建桥梁近15万座,而桩基础作为桥梁工程主要的基础类型,全球每年使用桩基1.5亿根,全国每年桩基使用越千万根,因此桩基计算理论得到了完善和发展,同时也带来了大量的桩土问题及经验教训。急要解决桩基工程中遇到的问题,需要一批具有理论扎实、实践结合和一定科研能力的桩基工程专业技术人才,这对目前高等院校岩土工程专业教学提出更严格要求,因此为保证桩基工程课程的教学建设及人才培养能适应新形势,突出工程背景,教学模式亟待改革。
桩基工程是隧道及岩土工程方向专业最重要的专业课程之一,旨在培养具备桩基工程建设一定科研能力和实验实践技能的高级工程技术人才。该课程需要先修课程高等数学、土力学与地基基础、材料力学、结构力学、弹性力学和工程地质学等基础课程后才能开课,因此课程一般在第七学期开设,而此时学生面临双选会和考研复习等事情,往往出勤率较低和听课积极性不高,导致学习效果较差,因此改变传统的教学方式以提高教学质量和增强学生学习效果是非常必要的。
二、教学改革思索
(一)积极调动学生学习兴趣
该课程由于在大四开设,学生面临的工作和考研等压力,能否积极主动调动学生学习兴趣,改变传统的被动学习为主动引导式学习,对教学效果具有重要的影响性。以往专业课学习前,学生对课程的主要内容结构及其应用前景不够了解,容易导致学习上的盲目性,以及学好该课程对以后工作或读研的重要意义,因此在第一次课程时使学生了解到桩基工程与自己未来职业规划密切相关,从而引导提高学生的学习氛围。如在为学生介绍桩基工程的发展前景时,作者引用了国家公路网建设规划“十一五末全国公路总里程400.8万公里,比十五末增66.3万公里;高速公路7.4万公里,世界第二,等级公路330.5万公里,比十五增19%;全国公路桥梁65.8万座,30483km,比十五末增32.15万座15736km,增51%;特大桥2051座3470km,大桥49489座11670km”,而桩基础作为桥梁的主要的基础类型,从事桩基工程工作和学好该课程将大有作为。
(二)结合专业发展精选教材
首先,应结合桩基工程的发展需求,以及学生对桩基工程知识接触很少甚至从未接触等特点,选取的教材要使学生通俗易懂,教学内容不仅应包括桩基工程的基本理论知识,同时要符合桩基发展需求,充分体现长桩、超长桩的研究成果,重点突出实验实践性教学,要在知识覆盖面体现全、深、广,不断完善桩基工程的教学内容,保证学生在桩基工程的专业技能和获取最新研究成果;其次,应结合国内不同行业最新规范,如《公路桥涵地基与基础设计规范JTGD63-2007》、《建筑桩基技术规范 JGJ94-2008》、《地基基础设计规范GB50007-2002》等行业规范,体现各规范的异同点,做到理论知识与具体行业接轨,培养出直接适应工作和科研能力的优秀人才。
(三)加强实验、实践性教学
在教学过程中,联络相关施工单位组织学生参观施工现场和认识实习,并独立提交较高水平的时间和认识报告,是目前桩基工程教学与实践紧密结合的主要途径。由于桩基施工过程复杂、工序多(包括开挖、钢筋笼制作、混凝土浇筑等)、施工方法多等特点,简单通过几次实习仅能看到工程的某个局部或某道工序,很难整体了解各施工方法和施工工序,因此,有必要通过模型实验扩展学生对桩基工程的整体了解。如重庆交通大学在结构实验室制作了模型桩试验,见图1~2。充分利用实践认识和实验教学,使学生的实践能力和工程认知能力才能充分提高,实践教学真正达到预期效果。
图1:模型桩布置图
图2:4.5D桩距模型群桩成桩图
(四)引入数值计算可视化教学
桩基工程的承载力确定是桩基工程设计和施工最为关注的问题。理解桩基工程竖向荷载、水平荷载作用下单桩和群桩承载力计算及其荷载传递机理等问题是需要学生对所学的基础理论知识有深刻的理解,然而仅靠教师口头教授和解释其承载力确定方法和荷载传递机理将难以让学生掌握相关理论由于影响桩基承载力和荷载传递机理因素较多,包括土质情况、桩径、桩长、桩土刚度比和群桩布置形式等,为了让学生更加深刻理解各因素的影响规律,利用数值模拟计算对桩基承载力和荷载传递机理进行研究,不仅简单易懂、适用性强、操作简单和可重复性,而且能弥补实验的不足和观察到更多的信息。
(五)课程考核形式的多元化
为考查学生一学期对桩基工程所学知识的掌握程度,课程教学过程中和结束后需以一定方式对每位学生考核。由于桩基工程课程隶属工程科学且极富应用实践性的特点,考核不应简单以期末试卷为单一评判形式。结合实际教学体会与经验,作者认为综合考核应由3部分组成:(1)课堂表现和平时作业(占30%)。主要考查学生出勤率、听课表现(提问与回答问题),及课后作业完成情况;(2)期末理论考试(占40%)。传统的期末笔试形式仍占考核的主体,建议在试题的设计上,既考查学生对桩基基本原理与知识点的掌握,又考查其对工程实际问题的分析、解决能力;(3)综合技能考核(占30%)。主要目的是对学生创新能力、思考能力、学习技能和动手能力等方面的考查,如要求学生查阅最新研究成果;学习相应行业规范及技术标准;具体设计图纸的分析、计算及报告编写;论文写作及实习心得等。
(六)实行课程设计“一人一题”
由于桩基工程属于工程科学,具有实践性强、理论要求高等特点,要使学生对桩基有整体了解和知识梳理,课程设计是可行和有效的方法。目前课程设计往往是采用小组讨论或多人一题的形式,不乏大致很多学生相互抄袭的现象,因此推行课程设计改革,实行1人1题,题目覆盖了设计、研究、实验等;设计内容紧密结合科研生产,结构分析与计算,实行手工与计算机辅助相结合;实行了课程设计题目和教师资格审查制度、中期质量检查制度,解决了多人1题、内容雷同互相抄袭等问题,加强了课程设计过程管理问题,完善了课程设计质量保障体系,使学生的综合能力大大提高.
三、结论
为了适应我国桥梁、高层建筑等基础工程的发展,急需培养具备桩基工程建设一定科研能力和实验实践技能的高级工程技术人才,结合工程试桩、室内模型试验、数值模拟和有关工程设计与施工规范,对桩基工程课程讲授方式进行改革,主要包括:教材选取必须符合国家现行行业规范,以适应行业发展需要;充分体现现场试验和室内试验的研究成果,以培养具有一定科研能力和实践实践技能的人才;引入数值模拟教学方法,培养学生独立通过数值模拟软件进行分析问题、解决问题的能力。通过桩基工程课程的教学改革,培养出适应行业发展需求、科研能力和工程应用能力等多方面发展的卓越工程师。
[参考文献]
[1]JGJ94-2008,建筑桩基技术规范[S].
[2]JTGD63-2007,公路桥涵地基与基础设计规范[S].
[3]GB50007-2002,地基基础设计规范[S].
[4]王成.桩基计算理论及实例[M].成都:西南交通大学出版社,2011.