高层公寓（共5篇）
高层公寓 篇1
0 引言
随着我国高校扩招工作的开展, 高校录取人数进一步增加, 校内人口密度成倍加大, 对高校消防安全带来了新的考验, 近年来高校学生公寓火灾事故频发, 见表1[1]。
纵观上述高校火灾事故例子, 可见高校防火工作迫在眉睫, 而近年来随着高层宿舍楼越来越多, 其居住人员集中, 数量较大, 使得其火灾特性变得更加复杂, 而目前高校对学生在防火安全和逃生知识的教育及培训并不足以让其很好的应对突发状况, 所以一旦发生火灾, 更易造成重大人员伤亡和重大经济损失, 也会使学校正常教学、科研及师生生活受到很大影响, 更会给社会造成巨大、深远的影响。
近年来, 众多学者利用不同方法分析了高校火灾起因, 对此类火灾危险性进行评价, 建立了一些评价体系, 也提出了相关的防火对策。如:刘红卫[2]对学校防火现状, 原因进行了细致的分析, 归纳出造成学校灾的主要原因并提出了对应防火措施;李克建, 毛鹏举[3]浅析了高校火灾发生的原因及对其对策进行了研究;秦毅, 贾瑜欢, 蓝美娟[4]基于层次分析法的高校宿舍火灾安全评估及其预防;贾水库, 田斌[5]运用层次分析法对高层学生公寓火灾危险性进行了评价;贾瑜欢, 秦毅, 金侃, 蓝美娟[6]基于事故树分析的宿舍火灾事故预防措施等。而对于高校高层学生公寓火灾防火体系研究相对缺乏, 基于此本文将利用事故树分析法结合事故致因理论的“瑟利模型”对高层学生公寓发生火灾事故起因进行分析, 并构建防火体系及提出对应防火措施。
2 学生高层公寓火灾伤亡事故致因因素分析
2.1 导致火灾伤亡事故的直接原因
2.1.1 人的不安全行为引发火灾事故
学生高层公寓居住学生集中, 数量大, 用电负荷大, 配线交杂, 学生个人不良行为对火灾发生概率影响较大, 而且学生为年轻人族群, 对引发火灾事故存在更多的不确定因素。通过分析和总结近年来引发高校火灾事故的原因, 导致此类火灾的直接人为原因有:
(1) 违章使用电器
由于高校学生多, 安全用电知识参差不齐, 学生违章用电现象十分普遍。如在寝室乱拉乱接电线、插座;使用电炉、电吹风、电熨斗、电脑、充电器、热得快等, 人走不断电;电线和台灯直接安装在蚊帐内等, 都容易诱发火灾事故[3]。
(2) 未及时熄灭使用的明火源
由于学生宿舍存在明火源, 如熄灯后点蜡烛, 夏天点蚊香, 或抽烟等现象, 而宿舍内存放的都是易燃物质, 如书本, 木质桌椅, 棉被, 甚至其他塑料制品, 若学生未及时熄灭火源, 很容易疏忽造成火灾事故。
2.1.2 物的不安全状态导致火灾事故
(1) 电气设备的不安全状态
学生高层公寓相比普通学生公寓建筑结构复杂, 功能复杂, 内部使用的电气设备种类繁多, 电线布局繁杂, 而这些内部电气设备长期处在用电状态, 若没有安排专人定期对其进行安全检查, 及时对有隐患的设备进行维修或者更新, 就很可能产生电火, 从而导致火灾事故的发生。
(2) 建筑物的不安全状态
学生高层公寓内部空间复杂, 且层层相同, 有的缺乏防火分隔、墙壁。同时建筑内竖向管井多, 如电梯井、通风管道井、电缆井等, 当火灾发生后, 烟囱效应明显, 火焰、烟雾和热气流很快通过这些途径向上蔓延, 倾刻间形成多层立体火灾[5]。针对此特点, 若建筑物在防火能力、灭火能力及疏散能力等硬件方面存在缺失, 将会引发火灾事故的扩大, 加重伤亡事故。
2.2 导致火灾伤亡事故的间接因素
2.2.1 环境控制及安全管理的缺失
(1) 扑救不及时
目前, 一些高校对消防安全的工作重视程度仍然不够, 消防安全责任制落实不到位, 基本上是束之高阁, 流于形式, 学校忽略了对管理人员的消防安全教育, 导致一些管理人员对消防工作的认识仅仅局限在灭火器的使用, 而对安全出口、用火、用电管理、自动报警灭火设施、防火检查等方面的规定和要求不懂不会, 一旦着火, 建筑物消防设计的灭火能力无法正常使用, 从而导致火势扩大;另外由于学生缺乏基本的初期火灾扑救常识, 发生火灾惊慌失措, 盲目逃生, 也不会报警, 失去了灭火的最佳时机。
(2) 人员疏散不及时
现在高层每栋学生公寓居住1000多名学生, 多者居住3000-4000名[5], 密度较大, 发生火灾时, 疏散通道有限, 加上人员心理慌张, 使得疏散速度降低, 导致疏散不利;目前许多高校对学生消防安全教育方式有限、次数较少, 没有形成体系, 消防演练更是寥寥无几, 甚至只是做做表面工作, 所以面对火灾发生, 缺乏防火、灭火及自救能力, 导致疏散混乱;另外公寓管理人员和舍务人员缺乏消防知识的培训和防火意识, 发生火灾时, 不能做到及时报警, 沉着冷静地组织疏散, 导致人员无法及时逃离, 伤亡扩大。
2.3 建立学生高层公寓火灾伤亡事故树
通过以上火灾致因因素分析, 建立高层学生公寓火灾伤亡事故树如图1。
对火灾致因因素进行重要度分析, 根据布尔代数法对事故树进行计算, 将事故树转换成对应的成功树, 求出最小径集, 共有4个, 分别为:
P1={X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8, X9, X10, X25, X26, X27, X28, X29};
P2={X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8, X9, X10, X30, X31, X32, X33};
P3={X11, X12, X13, X14, …, X24, X25, X26, X27, X28, X29};
P4={X11, X12, X13, X14, …, X24, X30, X31, X32, X33}。
事故树中基本事件有33个, 而最小割集有165个, 说明导致高层学生公寓发生火灾伤亡的因素很多, 此系统的危险性相比一般高层或者多层的学生公寓高很多。而由最小割集分析, 事件X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8, X9, X10各出现14次, X11, X12, X13, X14, X15, X16, X17, X18, X19, X20, X21, X22, X23, X24各出现10次, X30, X31, X32, X33各出现5次, X25, X26, X27, X28, X29各出现4次, 故Iψ (1) =Iψ (2) =…=Iψ (10) >Iψ (11) =…=Iψ (24) >Iψ (30) =Iψ (31) =Iψ (32) =Iψ (33) >Iψ (25) =Iψ (26) =Iψ (27) =Iψ (28) =Iψ (29) 。
2.4 火灾致因因素分析结果
(1) 从结构重要度分析的结果可知, 高层学生公寓发生火灾伤亡事故的途径较多, 其中最主要的是直接原因-人的不安全因素和物的不安全状态, 即人为疏忽造成的起火因素和电气设备不安全的状态, 其次是建筑物自身在设计上存在的缺陷也导致其处于不安全状态。
(2) 通过求得的最小径集可知, 避免此类事故的发生途径有四种, 即P1, P2, P3, P4, 若控制其中任何一种途径, 都可以避免顶上事件的发生, 按照由易到难的原则, 控制P4途径最容易, 事实上, 为了避免顶上事件的发生, 通常采取全面控制, 以确保安全。
3 建立学生高层公寓防火安全体系
由事故树分析结果可知, 要避免事故发生, 先要控制直接原因即人为疏忽造成的起火因素和电气设备不安全的状态;如果在发生初期火灾时如果能及时灭火、及时疏散也能避免火势扩大引发伤亡事故。据此, 构建高层学生公寓火灾瑟利模型图, 如图2所示。
通过上述模型, 编制学生高层公寓火灾事故防控措施图, 如图3所示。
4 结论
本文运用事故树分析高层学生公寓火灾致因因素, 并求得最小径集得出防火途径, 运用“瑟利模型”对此类火灾事故建立防火体系, 进而提出对应防火措施, 得出学生高层公寓防火工作可以从以下两方面着手:
(1) 控制人的不安全行为。
加强学生日常防火教育, 增强防火意识, 禁止其违章用电行为;定期进行消防演练, 使人员掌握防火的基本知识和灭火的基本技能, 能及时发现火险并报警;建立公寓消防安全小组, 培训楼管人员应急引导能力, 培养自救疏散能力。
(2) 控制物的不安全状态。
首先保证建筑物足够的耐火稳定性, 增加灭火手段, 加强防排烟措施;加强建筑物内电器设备, 电线等安全检查, 防止由于电源、电器等物的不安全因素引发火灾事故;定期对建筑物内灭火系统, 如自动喷淋系统, 防排烟系统等进行试运行检查, 确保发生火灾时能及时启动, 遏制火灾扩大势头;定期对室内消火栓, 手提灭火器等灭火设施进行检查, 及时更换过期灭火器;合理安排人员居住密度, 避免因为密度过大疏散缓慢;禁止在疏散通道对方障碍物, 确保疏散通道时刻保持畅通。
参考文献
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高层公寓 篇2
狄坤 高乐 张强
（内蒙古医科大学学生工作处 内蒙古 呼和浩特 010059）
【摘要】：学生公寓是学生安全教育管理的重要平台，同时也是素质教育、思想政治教育及心理健康教育的主阵地。近年来，随着教育改革的不断深入，全国高校通过自身的发展与进步，高层学生公寓的出现，已经是高校持续发展的必然产物。【关键词】：高校 高层学生公寓 安全管理
随着市场经济发展、社会进步改革,全国髙校因发展需要和自身需求,新建或重建学生公寓多数为高层学生公寓。学生公寓的安全工作是高校发展的首要基础保障，并且，教育部有关部门要求进一步改善学生住宿条件，提高学生日常生活与学习环境的质量。本文基于我校高层学生公寓管理模式，通过高层学生公寓概况、安全管理问题、对策措施及高层学生公寓的发展方向等几个方面进行浅析。
一、高层学生公寓概况 1．1高层学生公寓分类
（1）第一类高层建筑：9～16 层(高度到 50 m)；（2）第二类高层建筑：17～25 层(高度到 75 m)；（3）第三类高层建筑：26～40 层(最高到 100 m)；（4）超高层建筑：40 层以上(高度 100 m 以上)。
中国《民用建筑设计通则》（GB 50352～2005）将住宅建筑依层数划分为：一层至三层为低层住宅，四层至六层为多层住宅，七层至九层为中高层住宅，十层及十层以上为高层住宅。根据国际国内对高层建筑的定义，学生公寓的层数超过九层就可以称之为高层学生公寓。现我校共有高层学生公寓四栋：其中1号楼14层、2号楼20层、3号楼17层、4号楼11层，按照高层建筑分类我校高层学生公寓现属于一、二类高层建筑。1.2高层学生公寓消防安全概况
根据国家标准《建筑设计防火规范》（GB50016—2014）文件相关要求，高层学生公寓应具备以下条件：首先，高层建筑耐火等级根据其使用性质如火灾危险性、疏散和扑救难度等分为一、二两级，其中耐火设备包括裙房、柱、梁、楼板、防火门等；其次，高层建筑每个防火分区的安全通道出口不应少于两个，十一层及十一层以下的单元式住宅可不设封闭楼梯间，但开向楼梯间的户门应为乙级防火门（注：防火门等级划分，甲级防火时间不小于1.5小时门厚度5公分，乙级防火时间不小于1小时门厚度4.5公分，丙级防火时间不小于0.5小时门厚度4公分。），且楼梯间应靠外墙，并应直接天然采光和自然通风，十二层及十八层的单元式住宅应设封闭楼梯间，十九层及十九层以上的单元式住宅应设防烟楼梯间，十一层及十一层以下的通廊式住宅应设封闭楼梯间，超过十一层的通廊式住宅应设防烟楼梯间；再次，应设自动喷水灭火系统、防烟、排烟、通风和空气调节等设施、设备，确保在人员密集的场所能够做到自救互救、安全逃生；最后，高层建筑应设消防电梯，消防电梯可与客梯或工作电梯兼用，但应符合消防电梯的要求。
1.3高层学生公寓电梯安全概况 根据《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）规定：消防电梯的载重量不应小于800kg，消防电梯的行驶速度，应按从首层到顶层的运行时间不超过60s计算确定。
二、安全管理问题 1.1体系设置不健全
作为高校高层学生公寓的管理服务人员，在工作中存在以下几点困难：一是管理人员较少，学生公寓管理者相对于其他职能部门，管理学生人数较多，人员情况较为混杂。按照《全国高校标准化学生公寓建设指导性标准（讨论稿）》，管理服务人员不低于住宿学生数1%的标准，而我校现有管理人员不足0.3%，人数比例相差0.7%，管理人员严重不足，这样造成管理过程中难免存在疏漏之处；二是学生公寓从事服务管理人员一般聘请退休、下岗人员担任，专业管理人员较少，整体人员素质偏低，管理方式与现阶段学生成长模式不吻合；三是各学院学工办不重视学生公寓工作，职能部门所在工作是在服务、管理学生，很多辅导员不重视学生在公寓的生活、学习及教育问题，不配合职能部门开展工作，从而对公寓管理人员造成了很大的管理难度。
1.2 学生安全管理问题
当今在校大学生还处于人生成长的阶段，接触社会较少，对一些事物的理解和认知还缺乏判断能力，欠缺自我保护意识，对于突发事件的处置能力、应变能力及自救等能力较差。学生在宿舍内使用大功率电器，乱拉、私接电源线和网线等，晚归、夜不归宿、留宿他人等，已经对学生公寓构成了安全隐患。1.3消防安全管理问题
高层学生公寓内学生在宿舍存放易燃易爆物品、吸烟、使用大功率电器等行为，造成了极大的火灾隐患，如果发生火灾，由于消防通道设置不合理，消防器材及设备等配备不齐全，在逃生救援中，一是对疏散增加很大的难度，二是对灭火和扑救造成了困难，三是学生对逃生技能不够熟悉，都会构成消防安全隐患。1.4电梯安全管理问题
学生在高层公寓使用电梯的频率较高，在使用过程中，一是公寓楼内电梯数量较少、电梯区间运行分配不足，容易发生踩踏、拥挤、超员等现象；二是学生在电梯内存在打闹、玩耍现象；三是电梯无专业人员管理、操作。
三、对策措施
1.1健全学生公寓管理体制
围绕学生成长发展服务体系，配备专业高素质管理人员，达到国家标准人员配置比例；建立健全大学生自我管理委员会和公寓楼管理委员会，利用两支队伍全面配合开展高层公寓楼服务管理工作；党团学干部进驻公寓楼，方便开展学生管理工作，同时也便于与学生交流沟通。
1.2强化学生安全意识
定期、不定期在学生之间开展各类法律、法规、校纪、校规安全宣传教育，通过举办专题讲座、宣传橱窗、张贴宣传画、影音播放等形式，进行安全宣传教育，将安全教育宣传的主题内容和主导思想潜移默化的传达给学生；严查严防，并完善、改进学生公寓手册等制度，杜绝学生在公寓内的一切违规行为，查处违规行为后，将制度严格落实，按照学生公寓手册等制度，严厉处分违规学生。1.3针对性开展消防安全培训
定期组织学生进行消防安全疏散逃生演练，联合地方消防部门，指派专业人员开展宣传、教育、培训等多种形式，使学生掌握并熟悉逃生技巧、消防器材的使用，营造良好的校园安全环境，确保在人员密集场所发生事故时，学校有关部门及指挥者能正确的引导学生安全逃生，确保学校师生生命财产安全，把火灾损失控制在最低限度。1.4设立电梯管理小组
针对高层学生公寓楼，电梯管理应成立电梯管理小组，具体负责电梯操作、维修等事项，对电梯采取完善化、制度化管理，专人专员负责，责任落实到个人。对电梯进行调控分配，合理有效的在电梯使用高峰得到充分利用。
四、高层学生公寓的发展方向
高层学生公寓楼现阶段乃至今后都是高校发展的一个主要标志，结合我校实际情况，个人认为高层学生公寓的发展方向：第一，围绕一个体系：学生成长发展服务体系；第二，建设二支队伍：大学生自我管理委员会和公寓楼管理委员会；第三，构建三进模式：党团学干部进公寓、思想政治教育进公寓、文化艺术进公寓；第四，开展四项活动：星级文明寝室评比活动、党员示范寝室挂牌活动、学生安全教育活动、宿舍文化艺术节活动；第五，实现五个成为：学生公寓成为学生教育管理的重要平台、成为和谐平安校园创建的主要阵地、成为学生素质教育的重要基地、成为学生党团建设的主要阵地、成为心理健康教育的重要场所。参考文献：
【1】国家标准《建筑设计防火规范》GB50016—2014 【2】《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95 【3】王华.学生公寓社区化管理模式初探.西南农业大学学报（社会科学版）2011（11）Ｖｏｌ．９，Ｎｏ．１１
高层公寓楼的给水和消防设计 篇3
广东省深圳市某高层住宅小区,地下一层占地面积为18 115m2,地上由6栋高层建筑组成(2栋建筑为27层,4栋建筑为21层,总占地面积为86 250 m2),总建筑面积为10 4635 m2。地下一层为车库、人防及设备用房,地上建筑为纯住宅楼,建筑高度为78.3 m (27层)和60.9 m (21层)。
2 给水设计
2.1 设计概况
给水系统分为4个区,一区为地下1层至地上5层,由市政管网直接供给;二区为6至13层;三区为15至21层;四区为22至27层。最高日用水量为788 m3。
2.2 供水系统
2.2.1 供水系统方案的选择
(1)传统的供水方式:市政水→地下水池→水泵加压→屋顶水池→用水点。这种供水方式的缺点是增加了屋顶水池,增加荷载和造价。而且,这种供水方式的地下水池和屋顶水池由于没有被纳入市政水的管理系统,由小区的业主委员会和物业公司共同管理,未经卫生监督部门的预防性卫生监督,如果不能对水池进行定期清洗、消毒和卫生防护,水质就有可能被污染。
(2)无负压供水:考虑采用电脑控制配合变频调速器对水泵电机无级调速、恒压给水(即无负压供水)。这种技术具有水压稳定、设备体积小、节能等优点,但价格昂贵,性价比低,而且变频调速器的容量越大,造价越高。要降低造价,提高性价比,必须减小变频调速器的容量。
(3)二进制变流量水泵组合稳压给水方法:该系统共有4台水泵M1、M2、M3、M4并联运行,组合给水,各台水泵的额定扬程相同,额定流量呈2倍递变,M1→M4的额定流量分别为Q、2 Q、4 Q、8 Q。利用这种技术,在稳压精度不高、用水负荷波动不太频繁情况下,不使用变频调速器亦可稳压供水。但当稳压精度较高时,如不使用变频调速器,就必须配备较多的水泵,对优化工程设计与方便施工十分不利。而且,用户负荷变化较大时,不使用变频调速器会造成水泵组合频繁切换,使系统的动态稳压精度大为下降,电机的不断启停使能耗加剧(见图1)。
由于以上3种方法都有各自的优缺点,经综合评价,理想的方案是把变频恒压给水技术与二进制变流量水泵组合稳压给水技术结合使用,即采用水泵组合优化变频调速恒压供水技术。
2.2.2 水泵组合优化变频调速恒压供水
如图2所示,该系统共有3台水泵P1、P2、P3,其中P1、P2的额定流量为Q,P3的额定流量为2Q,3台水泵的额定扬程相同,P1采用变频器连续控制转速,P2、P3直接用工频电源开关控制。要达到同样的供水效果,典型的变频恒压给水系统采取的是2台水泵P,流量均为2Q,一台变频调速控制,一台工频开关控制。由于变频器控制的水泵流量增大一倍,变频器的容量也增大一倍,造价增加。水泵组合优化变频调速恒压供水方案兼具二进制变流量水泵组合方案和典型变频调速恒压给水方案的优点,既保留了变频调速方案的优点,可在全流量范围内实现高精度的恒压给水,又利用水泵组合技术大大降低了变频器选用容量,提高了系统的性能价格比。
3 消防设计
3.1 消火栓给水系统
室内消防最大用水量:20 L/s,室外消防最大用水量:15L/s,火灾延续时间按2 h设计。系统基本流程为:消防专用储水池→双出口消防泵→总分配管和环状干管→各栋塔楼的消防环状管网。
地下室消防水池储存360 m3消防用水(其中消火栓用水252 m3,自喷用水108 m3),平时由屋面消防水箱(18 m3)保持常高压。地下车库采用减压稳压型室内消火栓。室外消火栓采用常高压给水系统,利用市政管网压力直接供水;室内消火栓采用临时高压给水系统,平时由设在1#楼天面的消防水箱供水,火灾时,由设在各室内消火栓箱处的按钮直接启动系统加压泵,从地下消防水池中抽水灭火。消火栓系统加压泵为整个小区共用,并与自动喷水灭火系统合用天面消防水箱和地下消防水池。
地下1层至11层为低区,12层至27层为高区。高、低两区的管道均各自连成环状,双出口消防泵(一用一备)的4根输水管分别与两区的管网相连,其开启由消防箱上的玻璃按钮或消防中心控制,以此来保证在火警时能使任何一个消火栓有足够的水压和水量。
3.2 自动喷水灭火系统
本工程地下一层车库设置自动喷水灭火系统,其中地下一层车库按中危险II级设计,喷水强度为8 L/min.m2,作用面积为160 m2。设计系统设计流量为30 L/s,火灾延续时间lh,系统加压泵(2台双出口喷淋主泵,一用一备)设于地下一层泵房内。消防储水池存有自动喷淋系统,lh用水量为108 m3,室外设2套水泵接合器(SQS100-A)与系统连接。地下室停车库按无吊顶考虑,采用直立型68℃玻璃球喷头,垂直朝上安装。自动喷水系统由3个供水区组成,平时管网压力由屋顶消防水箱维持,自动喷淋水泵启动lh后自动停泵。
3.3 气体灭火系统
发电机房、储油间、配电房采用全淹没CO2气体自动灭火系统,系统具有自动、手动及机械应急操作3种操作启动方式。自动状态下,当防护区发生火警时,气体灭火控制器接到防护区第一回路探测火灾信号时,控制器启动防护区门口上方的消防警铃,发出铃声,通知值班人员马上赶到现场处理。如果火情继续蔓延,控制器收到第二回路火灾信号时,启动防护区的声光报警器,使其发出尖锐的警报声和闪烁的白光,通知工作人员马上撤离,同时发出联动信号关闭排风机及防火窗,为灭火作好准备。经过30 s时间延时,气体灭火器输出24 V直流电,启动灭火系统,CO2经管网施放到防护区,控制器面板喷放指示灯亮,同时灭火控制器接收压力信号器反馈信号,防护区内门灯显亮,避免人员误入。
3.4 灭火器系统
灭火器按A类中危险级布置,采用磷酸铵盐干粉灭火器(ABC类,MFZLA),吊挂安装,下部距地0.15m,在每个设置点设置2具,一共1 178具。
4 结语
该小区在进行给水和消防设计时,经多方调查研究,采用了较为理想的方案设计:①采用水泵组合优化变频调速给水方案,既避免了二次污染,减少了屋顶水箱及结构荷载,又降低了变频器的工程预算价格,提高了整个给水系统的性价比;②在消防给水系统中,采用了多出口泵供水方式,与常规的水泵并联系统相比,减少了水泵的数量,节省了用电负荷及泵房面积,提高了消防给水系统的可靠性;③气体灭火系统有自动、手动及机械应急操作3种操作启动方式,具有节约能源、操作简单、安全方便等特点。
参考文献
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高层公寓 篇4
CFG桩复合地基是由CFG桩、桩间土和褥垫层共同构成一种复合地基,通过铺设一定厚度碎石褥垫层而使得CFG桩和桩间土共同承担来自上部基础荷载,是目前岩土工程中常采用的一种地基处理方式。
1 建设项目概况
本建设项目为某高层公寓,总建筑面积50 000 m2,设计为地上20层,地下2层,采用筏板基础。设计要求地基承载力特征值不小于400 kPa,而本工程基地位于②层粉质粘土,地基承载力特征值fak=130 kPa,不能满足设计要求,地基必须进行处理,处理采用CFG桩复合地基,处理后的复合地基承载力特征值不小于400 kPa,褥垫层厚度为20 cm,材料采用级配砂石,最大粒径不大于30 mm。
CFG桩设计桩径400 mm,桩长18.0 m,有效桩长17.5 m(自桩顶设计标高起算),桩端为⑦层粉质粘土,CFG桩体强度为C20,按正方形满堂布桩,桩间距1.27 m×1.27 m,局部桩间距进行了调整,总桩数1 504根。
2 CFG桩复合地基施工前的准备
2.1 施工方案调整
1)本工程+0.00相当于绝对标高996.400 m,基础埋置深度为-9.10 m,相当于绝对标高987.30 m,考虑到本工程基础埋置深度较大,地下水位深度为-2.1 m,CFG桩顶设计标高在现场地面以下7 m处左右,为保证桩间土开挖和地下基础施工,保证后续施工正常进行,在CFG桩施工同时,对基坑进行土钉支护和水泥土搅拌桩处理,并施工17口井,13口降水井,4口观测井。
2)考虑地基土壤的挤压情况,为降低施工中对已施工桩体扰动产生的影响,采用隔桩施工的方式。
2.2 施工现场开工前的准备
1)对施工现场首先进行“四通一平”,将地上、地下障碍物进行清除或移位。
2)按照设计图纸要求采用全站仪进行测量放线,设置好控制桩,定出桩位,用木桩或白灰划线标点标识,施工时按设计桩位逐排逐个进行桩位控制。
3)将长螺旋钻机、混凝土搅拌机和泵车运至现场并安装到位。
2.3 材料质量要求
CFG桩的主要材料为水泥、粉煤灰、石子、砂和水,与一般混凝土桩相比,是在配料中加入了一定量的粉煤灰,一方面是可以替代部分水泥的用量,另一方面是增加了混凝土的和易性。材料质量控制要求:
1)粉煤灰:采用不大于45%的Ⅲ级或Ⅲ级以上的粉煤灰。2)碎石:碎石粒径为16 mm～31.5 mm。3)砂:采用中粗砂,含泥量不超过3%。4)水泥:采用32.5矿渣硅酸盐水泥(因本工程同时考虑水泥土搅拌桩的施工)。5)以上材料进入现场后必须在监理工程师和建设方的共同监督下进行取样送检,检验合格后方可使用。
3 CFG桩的施工工艺
施工流程:测量放线→桩机就位→钻孔至桩端设计深度→泵送桩身混凝土→混凝土注满钻杆后,按规定速度(严格执行施工组织设计的要求)边泵送边提升钻杆升至地表→桩机移位,施工下一根桩→全部施工完成→清桩间土,凿桩头→桩基验收。
4 CFG桩施工过程控制
1)按设计要求在施工前应由实验室进行配合比试验,施工时严格按配比的计量配制混凝土,坍落度控制在160 mm～200 mm之间,采用强制性搅拌机。
2)当长螺旋钻机钻杆施工至CFG桩设计标高后,必须得准确掌握拔杆时间,保证提杆时间与泵送混凝土的速度相配,在不同土层的拔杆速度不一样,通常控制在1.2 m/min～1.5 m/min,避免出现桩体超灌或少灌的现象。
5 清桩间土及凿桩头
当桩身混凝土强度标养试块强度达到设计强度的80%时,进行桩间土的清除。土方清除采用人工配合小型作业机械,分三层开挖,第一,第二层开挖深度每次2.5 m,第三层开挖至桩顶设计标高。在开挖土方的同时,配合进行基坑土钉的施工,在桩体周围保留40 cm的保护层,采用人工清除。因本工程是中长螺旋钻机在地表施工,距桩顶设计标高7 m,为避免桩体少灌造成桩体不合格,在实际施工中,几乎所有桩体超灌率较大,在开挖至第二层时就可见部分桩体,完全见桩体是在开挖第三层桩间土时,所以,所有桩头必须严格采用人工凿除,严格禁止采用机械对桩体进行碰撞,避免造成对桩体的破坏。
当保护土层和桩头清除后,应立即对桩间土和桩头采取保护措施,防止基槽受水浸泡。
6 成桩检测
当桩头凿除完毕,按照试验要求采用打磨机将桩顶打磨平整,按设计及规范要求选取进行桩身质量、完整性检测,检测采用低应变方法;选取桩总数的1%进行复合地基承载力、变形模量检测,采用静载试验。
本工程低应变桩身完整性检测,共检测154根桩,其中Ⅰ,Ⅱ类桩126根,符合设计要求;Ⅲ,Ⅳ类桩28根,占所检桩数的18%。经工程设计人员核算决定,对Ⅲ,Ⅳ类桩中的浅部断桩去除后采用高标号混凝土进行了接桩处理。
静载试验(承压板1 270×1 270,分八级,每级162 kN,最大加载压力为1 296 kN)共检验15根桩,其结果:其中15根桩加至最大荷载1 296 kN时,沉降未超出规范要求,复合承载力特征值符合设计要求(见表1)。
注:桩长度数据参考各桩实测曲线图(见图1)
69号桩实测曲线图见图1。
7 CFG桩的质量问题及采取的控制措施
CFG桩复合地基是由CFG桩、桩间土和碎石褥垫层共同构成,其中,碎石褥垫层的质量是比较容易控制的,因此,直接影响复合地基承载力的就在于CFG桩的质量。在CFG桩的施工过程中,主要会出现的质量问题有:窜孔、缩颈断桩、桩头空心等问题。在本工程中,主要采取以下措施进行控制:
1)为避免施工造成CFG桩窜孔,本工程采取隔桩施工的方式,减小打桩的扰动;同时,在具体施工过程中合理地提高了钻头钻进速度。
2)为防止缩颈和断桩,浇筑混凝土时必须使管内混合料略高于地面,保持有足够压力,并严格控制拔管速度,确保混凝土出管扩散正常。在桩间土开挖采用机械配合人工时一定要保证人工清土厚度,否则极易造成对桩体的挤压,产生断桩。当施工完成后,检测出为浅部断桩时,工程设计人员根据工程实际情况,可以将部分桩体的断桩处理掉,采用高标号混凝土灌注至设计标高。
3)桩头空芯主要是施工过程中,排气阀不能正常工作造成的,因此,施工中应经常检查排气阀的工作状态,发现堵塞及时清洗。
8 CFG桩复合地基的应用和前景
随着我国经济建设的发展,工程建设领域日渐繁荣,大量高层建筑涌现。高层建筑物的荷载大、重心高,对地基的强度和变形都有极高的要求,在天然地基无法满足设计要求时,通常采取打桩的方式,对原地基进行置换处理,让桩体承受来自建筑物的荷载。当采用钢筋混凝土桩时,因其需用大量的钢筋、水泥,造价较高。CFG桩复合地基的出现为工程设计、施工人员提供了一个新的选择,因其投资较低,便于施工,容易控制,地基强度高,具有很高的社会和经济效益,特别是在近几年的发展中,CFG桩复合地基已经成为一种相对成熟的工艺在全国范围内大量使用。
CFG桩是充分发挥桩间土的承载力,加快了施工速度、缩短了施工工期,施工质量也较容易控制,同时还利用工业的废料粉煤灰,比传统的桩基具有显而易见的优势。因此,CFG桩复合地基作为一种值得推广的基础处理方法,在工程设计和施工领域具有广阔的应用发展前景。
9 结语
本工程采用长螺旋钻机施工CFG桩,对原地基土体结构进行了改变,改善了其力学性质,增强了其整体性和水密性,也提高了CFG桩桩体的端部阻力和侧摩擦力,与CFG桩共同作用构成复合地基,一起承载来自上部的荷载,极大地提高了地基承载力,满足了工程设计要求。
摘要：详细介绍了CFG桩复合地基在某高层公寓地基处理中的应用,分别阐述了CFG桩复合地基施工前准备工艺、施工工艺、质量控制措施等内容,并对CFG桩复合地基的应用前景作了简要分析,以期指导实践。
关键词：CFG桩复合地基,施工工艺,过程控制,成桩检测
参考文献
[1]JG179-2002,建筑地基处理技术规范[S].
[2]JGJ106-2003,建筑桩基检测技术规范[S].
高层公寓 篇5
在当前我国大力提倡节能环保、绿色建筑的背景下,如何切实提高可再生资源在建筑中的有效利用,是建筑领域不可回避的关键问题之一。具有储量巨大、清洁廉价、适用性广等特点的太阳能资源,是可再生资源中最易于获得并可有效利用的资源之一。因此,针对太阳能热水系统与住宅建筑的一体化,进行设计及构造方面的技术研究具有重要的现实意义。针对这一课题,研究的关键需要在住宅建筑设计布局之初就开始介入,同步设计,同步施工,使太阳能热水系统与建筑的基本构造形成整体,真正达到一体化的程度。常州采菱公寓的设计、建造过程严格遵循这一原则,以下对其进行详细阐述。
1 项目概况
常州采菱公寓位于常州市天宁区凤凰路东侧、青洋路西侧、离宫路南侧,整个小区规划用地25公顷,容积率1.47,建筑密度21%,总建筑面积36.8万m2,其中住宅建筑面积30.7万m2,配套公建建筑面积6.1万m2,绿地率35%,日照系数1:1.29。
采菱公寓的住宅产品比较多样化,从使用性质上包含商品房、拆迁房、经济适用房等;从建筑层数上是多层、小高层、高层等多种类型并存。所有住宅都在建筑立面上使用了太阳能热水系统,并保证每家每户都有一个独立的太阳能热水系统。因此,采菱公寓可以说是目前常州对太阳能热水系统利用率最高的小区。
2 规划布局研究
在建筑策划、规划之初,积极响应国家节能减排的政策,确定了每家每户都能利用太阳能的规划目标,并将太阳能热水系统与建筑一体化作为满足这一规划目标的必要条件和硬性要求。
在传统的规划设计中,太阳能热水系统通常被布局于建筑屋面之上,这样的布局对低层住宅有一定优势,例如屋顶的阳光相对比立面更为充沛且不受建筑朝向的限制不易被周围的其他建筑遮挡、不破坏建筑的整体美观性等。但对于高层住宅则存在诸多缺点,例如低楼层的住户管线过长不利于节水、不利于维修、管线暴露在外影响立面美观等。
因此,要使高层住宅的每家每户都能同等地享有太阳能热水系统带来的节能实惠,布局重心应放在建筑立面上,这是太阳能热水系统应用于高层住宅的必然趋势。对于高层住宅来说,建筑的外立面受太阳光照射时间最长、面积最大,太阳能热水系统只有与建筑立面进行有机结合,才能得到最大化的利用。
根据这一思路,规划布局时充分考虑基地所处区域的太阳能辐射量与气候特征,严格执行当地规定的日照系数要求。所有住宅尽量朝正南布置,东侧区域住宅为了与东侧的高架、道路相协调,采取了小角度南偏西的布局,并通过建筑的错落布置等避免建筑之间的阳光遮挡。在户型设计上,客厅及主卧均为南向,且极力避免同一栋住宅不同户型之间的相互遮挡。由此保证了每栋住宅的每家住户都能享受足够的阳光,为太阳能与住宅立面的一体化创造出必要条件(见图1)。
3 单体设计研究
确定了太阳能热水系统与住宅的一体化主要以建筑的立面为载体后,接下来要解决的关键问题是如何让太阳能热水系统与建筑立面建构成一个有机整体。这里主要涉及两个问题:一是太阳能供水选型;二是太阳能与建筑立面的组合选型。
3.1 太阳能的供水选型
1)安装一个集中的储水式太阳能热水系统,热水通过管道被输送到每户人家,这种方式通常在酒店式公寓、青年公寓中比较常用。
2)采用“分户集热—分户储水—分户使用”的太阳能热水系统,这种方式在普通住宅中比较常见。
考虑到第一种供水方式中,不同楼层住户的供水管道长度各不相同,热水资源的分配差异性会比较大,且楼层越多差异性越大,这对高层住宅显然是不利的。通过综合对比分析,采菱公寓最终选择了分户安装分户使用的分离式太阳能热水系统,即集热器与储水器分开连接,每家住户独立使用,既方便整体管理也利于单独检修。
3.2 太阳能热水系统与建筑立面的组合选型
1)与建筑外墙一体化组合,将太阳能集热器置于南向的外墙之上,例如窗间墙、窗台墙等。
2)与建筑阳台一体化组合,将太阳能集热器置于阳台栏板之外,储水箱置于阳台吊顶之下。
3)与建筑空调外机一体化组合,将太阳能集热器结合空调室外机的百叶统一设计,将储水箱置于空调外机之上。
采菱公寓结合住宅立面的设计风格,最终选用了第二种组合方式,太阳能集热器与阳台护栏整体设计、有机结合,既满足了建筑立面美观大方的审美要求,又符合模块化设计、组装的施工工艺。最终形成建筑本身的模式化“语言”,在建筑立面上形成一定的韵律,成为建筑立面的个性化元素(见图2)。
4 细部构造研究
采菱公寓采用分离式太阳能热水系统,此系统的集热器类型有3种:平板式、热管式、全玻璃真空管型。其中全玻璃真空管型集热器相比较而言具有较大的优势,例如热膨胀系数低、热稳定性高、透光性好、集热效率高、结垢沉入管底不影响集热效果等。而且,其对于日照时数在1400h以上、环境温度高于10℃的区域尤为适用,因此在我国除北方外的大部分区域普遍采用。
常州正处于这一区域范围,通过综合考虑后该项目采用了全玻璃真空管型集热器。这种集热器也有一定的缺点,例如当受到外力冲击或温度过低时容易引发真空管破裂。因此在具体的构造中,采菱公寓的所有阳台都采用实体砌筑而不是常见的栏杆或玻璃,使集热器与阳台栏板紧密结合,最大限度减少其受冲击的可能。而环境低温冻害多发的情况,利用双回路、二次循环换热的原理加以避免,即使在寒冷的冬天,太阳能热水系统仍能高效利用(见图3)。太阳能热水系统的储水箱放置于阳台空间内的吊顶之下,按照阳台的设计尺寸定做,最大限度地节省室内空间,也避免了所有管线外露(见图4)。
5 结语
近年来,我国对建筑节能和环境保护的要求越来越高,在高层住宅中纳入太阳能热水系统构建一体化,将成为很长一段时期内的发展趋势。采菱公寓在规划设计之初,就将太阳能的运用确定为总体设计目标之一,并通过相应的技术手段付诸实施,验证了太阳能热水系统与高层住宅一体化的可行性。
采菱公寓现已全部交付,小区入住率达80%以上。通过调研也发现了一些不足之处,如在使用过程中,不少住户反映了局部水管漏水、连接部位螺栓松动或生锈、室内管线过长等问题,导致了太阳能热水器系统的报修率很高。因此,要正真地做好一体化,应在设计与施工中做好以下工作。
1)美观方面在建筑设计最开始阶段就将太阳能热水系统的外露构件作为建筑立面本身有机组成的元素加以考虑,南面的墙面、阳台、雨篷、遮阳板、设置空调的百叶位置等,都是太阳能构件与建筑立面有机结合的备选部位,可根据建筑立面的特色酌情考虑、有机整合。与此同时,太阳能热水系统的生产企业需根据建筑师的要求,将系统构件化、模数化,使系统成为建筑立面上的新式“语言”,巧妙地融入建筑之中,而非只成为简单的附加构件。
2)使用方面建筑结构工程师需联合生产厂商共同研讨太阳能热水系统的固定及安装问题,以确保两者相结合之后,建筑的承重、防水、防火等本体功能不受影响,而太阳能构件也安全稳固;设备工程师需合理布置太阳能循环管路及冷热水的供应管路问题;而太阳能热水系统的生产企业则确保集热器、储水箱、各连接管线及零部件可高效、持久使用。
参考文献
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[3]靳建华.“零能耗”建筑实践——尚德太阳能电力有限公司研发楼设计实践[J].建筑学报.2011(9):17-19.
[4]叶晓莉.端木琳.齐杰.零能耗建筑中太阳能的应用[J].太阳能学报.2012(S1):86-90.