超高层建筑桩基施工关键技术

项目通过对部分已建、在建超高层建筑桩基施工进行统计，总结施工经验，研究先进的施工技术，从设备选择、成孔工艺、混凝土灌注等方面重点探讨。 项目考虑旋挖钻进第四系地层优势和冲击反循环嵌岩钻进优势，提出了旋挖钻进和冲击反循环组合接力钻进方法，解决了超高层建筑的超深超大直径嵌岩桩的成桩难题。通过工程实例对旋挖嵌岩钻进研究，提出了不同岩层中的嵌岩钻进效率及不同岩层旋挖钻进方法。综合考虑钻孔桩持力层的可钻性、经济性、工效性等，对旋挖钻进工艺的选择有了理论依据。针对超深超大直径嵌岩钻孔灌注桩特点，对其后压浆技术进行了改进和优化，桩身强度得到补强、桩周和桩侧土体得到密实、桩与桩周土的粘结力得到提高，提高了钻孔桩承载力。研制成功钢格构柱和钢管柱调垂定位装置，解决了超高层建筑逆作法中超深超大直径桩上部钢格构柱和钢管柱的精确定位难题，并取得《逆作法钢管柱自动调垂装置》、《钢格构柱定位架》两项国家实用新型专利。采用桩孔垂直度、桩孔直径、孔底沉渣的检测技术，以及桩身混凝土面标高测定技术，控制了深嵌岩桩成桩质量。并取得《一种混凝土面标高测定装置》国家实用新型专利。,项目通过对部分已建、在建超高层建筑桩基施工进行统计，总结施工经验，研究先进的施工技术，从设备选择、成孔工艺、混凝土灌注等方面重点探讨。 项目考虑旋挖钻进第四系地层优势和冲击反循环嵌岩钻进优势，提出了旋挖钻进和冲击反循环组合接力钻进方法，解决了超高层建筑的超深超大直径嵌岩桩的成桩难题。通过工程实例对旋挖嵌岩钻进研究，提出了不同岩层中的嵌岩钻进效率及不同岩层旋挖钻进方法。综合考虑钻孔桩持力层的可钻性、经济性、工效性等，对旋挖钻进工艺的选择有了理论依据。针对超深超大直径嵌岩钻孔灌注桩特点，对其后压浆技术进行了改进和优化，桩身强度得到补强、桩周和桩侧土体得到密实、桩与桩周土的粘结力得到提高，提高了钻孔桩承载力。研制成功钢格构柱和钢管柱调垂定位装置，解决了超高层建筑逆作法中超深超大直径桩上部钢格构柱和钢管柱的精确定位难题，并取得《逆作法钢管柱自动调垂装置》、《钢格构柱定位架》两项国家实用新型专利。采用桩孔垂直度、桩孔直径、孔底沉渣的检测技术，以及桩身混凝土面标高测定技术，控制了深嵌岩桩成桩质量。并取得《一种混凝土面标高测定装置》国家实用新型专利。 2100433B

桩基施工，是指对建筑物基础施工过程。桩基由桩和桩承台组成。桩基施工方法有：锤击法、振动法、压入法和射水法。

中文名称

桩基施工

英文名称

pile foundation construction

定　　义

用钢筋混凝土、钢、木材等制成柱状桩体后，用沉桩机械打入或压入地层内直至坚实土壤，或先成孔后再浇筑成混凝土柱状桩体，借此加强桩承台承载力的工艺。

应用学科

电力（一级学科），火力发电（二级学科）

《桩基施工手册》共分十二篇，内容包括概论、桩基设计、施工准备与管理、测量定位、沉桩施工技术、灌注桩施工技术、柔性桩施工技术、质量检测和检验评定、桩的载荷试验、桩基防腐蚀、桩基修复加固和桩基拆除以及附录中列示了大量常用图表。全书以施工难度很大的水上桩基工程为切入点，全面、系统、完整地介绍代表当今水平的桩基施工技术。

横风向风振响应是超高层建筑设计中最常遇到的难题，已引起设计人员的极大关注。这一问题的解决可以从建筑外形与结构体系两方面寻求空气动力学和结构体系优化方法。虽然在这方面已获得了一些成功的经验，但是在工程实践中依然存在很大的难度。在空气动力学优化方面，主要问题在于空气动力学优化方法与建筑设计意图之间的内在冲突。主要由于这个原因，目前在超高层建筑概念设计阶段很少考虑建筑空气动力学问题。只有当设计后期发现严重的横风响应时，大多数超高层建筑才不得不必须采取补救措施。在结构优化方面，常规方法是增强结构刚度，但这可能导致成本的显著增加。近年来调谐质量阻尼器的应用受到工程界的关注。但是阻尼器所需要的大容纳空间以及费用仍是主要问题。这项研究的目的是在建筑和结构设计中探索如何让建筑物能够“适应”极端风效应，而不是 “抵抗”极端风效应，后者代表了传统的设计理念，而前者是课题研究的新概念。通过这一课题研究，提出在建筑与结构两方面实现适风设计的具体方法。建筑的适风设计可通过设置按需启动的导流装置，在极端气候时改善建筑物的气动特性。这样建筑物在绝大多数时间内能满足建筑意图，仅在少量时候才改变气动外形。为此建立了适风设计的两阶段方法与具体步骤。以一栋典型的270米超高层建筑为工程案例，通过采用与目前智能遮阳板外形类似的导流板技术，证实了采用建筑适风设计方法可以降低设计荷载近20%。这一方法的减载效率随着建筑高度的增加会进一步提高。结构适风设计主要通过优化结构的动力特性，使结构基本模态方向偏离建筑外形风敏感方向，这样在强风作用下将会诱发多模态响应，从而抑制单一模态的涡激共振。以一栋典型超高层建筑为例，理论分析与气动弹性模型试验均证实采用这一方法后，在不明显改变整体结构刚度的前提下，可以降低横风向风振响应近30%。上述成果已获得两项国家发明专利，在超高层建筑与长周期高耸结构设计中将有着重要的应用前景。 2100433B