第五章第二节桩基

第二节桩基

上海地区浅部地层软弱,承载力低,天然地基变形大,荷载重。对于变形要求严格的建筑物,大量采用桩基础(摩擦桩)。新中国成立前,五层以上的房子大多用木桩搭建,长度从几米到几十米不等。国际饭店下面的松木堆长39.8米。有些建筑在地基下使用复合桩。通常将桩打入地下水位以下,顶部接一段混凝土灌注桩,如衡山宾馆、电管局大楼、长江公寓、闸北电厂a站等。还有一些房子地基下有单根灌注桩。中华人民共和国成立后,木材供应紧张。20世纪50年代,大量使用单沉灌注桩。由于施工过程中连续沉桩造成的挤土效应,使不满足强度要求的相邻桩受到挤压,发生位移和断桩。或由于施工管理不善,桩身出现缩颈现象。所以这种桩型在70年代基本被废弃。

长期以来,钢筋混凝土预制桩是上海地区的主要桩基础。预制桩具有成本低、质量控制可靠、工期短等优点,直到上世纪八九十年代仍广泛应用于各种桩型。由于高层建筑、大型工厂、高炉、桥梁等的建设。,对桩基的承载力和地基变形提出了更高的要求,因此钢管桩被引入到许多工程中,预应力混凝土桩也被广泛应用。在城市密集建筑中打桩引发的一系列问题,使得钻孔灌注桩备受关注。1985年,三航局预制厂从日本引进高强度预应力混凝土管桩(PHC桩)生产线后,二十冶公司预制厂自行设计了同类生产线。这种桩可部分替代钢管桩,已在上海大剧院等工程中应用,并供应港澳。在桩基持力层的选择上,20世纪80年代以前,由于锤击能量的限制,多采用深绿色粘性土作为桩基的理想持力层。20世纪80年代以后,柴油打桩锤的广泛使用为桩基持力层的选择提供了更大的空间。用7号粉砂和9号砂土作为桩基持力层的工程已有很多。

一、钢筋混凝土预制桩

从20世纪50年代到1977以前,预制钢筋混凝土桩是桩基的主要形式。上世纪五六十年代,除了上海重型机器厂万吨水压机铸钢车间使用的43m长桩外,大部分桩长在24m-26m之间。持力层采用深绿色粘性土,设计单桩承载力600-800kN (60-80t)。从70年代末开始,上海各种高层建筑不断兴建,预制桩也有了很大发展。自1980年起,上海宾馆开始采用45m长的钢筋混凝土长桩,随后电信大楼和华亭宾馆也相继采用。7号淤泥或淤泥作为桩基持力层,提高了单桩承载力,减少了建筑物沉降,取得了显著的社会效益和经济效益,使上海桩基发展到了一个新的水平。在深绿色粘性土层或第一砂层缺失或薄,或下卧层软弱的地区,建30层以上的高层建筑。为了控制沉降,还采用了更长的桩,如东华理工设计的虹桥宾馆和陆家寨上海写字楼(联合大厦),桩长60米。20世纪90年代以来,100米以上超高层建筑的勘探,必须在第一层粉细砂(上海第二层砂层)内达到一定深度,这是研究第二层砂层作为桩基持力层可能性的基础。

上海用的预制方桩,截面20-50 cm,少数边长60 cm,长度5-60米。便于在工厂或工地预制、运输和堆放。由于桩身质量容易保证,所以承载力高,耐久性好。现有的沉桩机械型号齐全,施工方便,工期短,造价比其他桩型低,特别是经过多年的实践。

多年来,预制桩的制造技术已经有了很大的改进,并且木材和劳动力的初始消耗很高。1956首先在江南造船厂万吨船台工程中,采用搭接法进行多肋浇筑,减少了造桩场地,节省了木模具和人工,提高了造桩速度。这种成桩技术在全国推广,取得了显著的效果。

预制桩可以分段制造和施工,钢桩帽焊接法最初用于接桩。1972,通过相关设计和施工单位的配合,成功采用硫磺水泥锚固法。经过多年的工程实践,该技术在严格保证作业质量的前提下,能够安全承受锤击施工的应力。从1975开始,用于多节预制桩工程,比焊接费用节省70%左右。自20世纪80年代后期以来,由于桩基承载力的提高和硫磺水泥的质量控制,这种接头已很少使用。

在打桩设备方面,新中国成立前,桩基施工设备非常落后。城市里只有两把重7吨的蒸汽锤,大部分是蒸汽或电动落锤,甚至用原石或铸铁落锤进行人工提升和脱钩打桩。从1958开始,桩基任务增加,所以加工制造了一批蒸汽打桩机械,锤重10吨。1977之前打桩基本都是用蒸汽锤。宝钢1978开工后,引进了3 ~ 7.2吨柴油锤和履带式打桩机。后来,它发展成为更先进的柴油锤,如日本的8吨锤和联邦德国的冲击能量可调的D60和D62。上海工程机械厂在引进德国技术的基础上,已能生产D系列柴油锤。自20世纪80年代以来,蒸汽锤被淘汰,柴油锤被广泛使用。上世纪90年代,上海市第三航务工程局从英国引进了高能液压锤(ZHA-30),并在金茂大厦工程中得到应用。

港区改造中,1965首次采用打桩施工,设备能力为150吨和80吨。到了20世纪90年代,已经增长到300到500吨。自1972以来,许多工业和民用建筑工程采用了压桩,桩长约20米。1986年,上海勘察院在金山水泥厂施工的71米长静压桩达到1000 ~ 1200吨。近年来,一台500吨的打桩机最大可压桩38米,进入7号淤泥质土,应用于上海海龙华鑫龙花园两栋24层住宅楼。压桩施工具有无噪音、无振动、对周围环境影响小的优点。但由于设备能力的限制,无法穿透较厚的沙土或粉土。