肖弟康 盧本瓊

重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 重慶 402160

1 工程概況

“春之眼”工程位于昆明市盤龍區(qū)東風(fēng)廣場興仁街片區(qū)，其主樓77層，建筑高度為407 m，建筑面積逾200 000 m2，為云南第一高樓。

1.1 樁基設(shè)計參數(shù)

“春之眼”主樓樁基有503根樁，12種樁型，混凝土抗壓強度等級為C50。樁徑φ1 000 mm；設(shè)計樁頂絕對高程1 870.10～1 867.25 m；470根樁樁底絕對高程1 794.00 m，33根樁樁底絕對高程1 795.00 m；有效樁長73.25～76.10 m。樁基屬端承摩擦型樁，單樁豎向抗壓極限承載力30 000 kN，樁端持力層為粉砂、粉質(zhì)黏土層。

樁身分段配筋，上部26.6 m主筋為16φ32 mm，中部25 m主筋為8φ32 mm，下部24.50～22.65 m主筋為8φ20 mm；上部5.50～8.75 m螺旋箍筋為φ10 mm@100 mm，其余為φ10 mm@200 mm；鋼筋籠通長設(shè)置φ22 mm@1 500 mm加勁箍筋。

1.2 樁基施工難點分析

1）土方開挖問題。超長樁基穿越土層較多，需采取不同鉆機成孔方法保證施工正常進行[1]。

2）地質(zhì)問題。因工程地處青藏高原地震區(qū)，地質(zhì)條件復(fù)雜，需要采取泥漿護壁措施保證樁基孔壁穩(wěn)定。

3）樁鋼筋籠超長，鋼筋籠制安工藝要求高。

4）樁側(cè)樁端后注漿施工問題。因樁基超長，樁側(cè)注漿管閥常需多道且超規(guī)定間距設(shè)置；樁承載力大，樁端需注漿2次以滿足要求。

2 樁基施工工藝流程

施工前準(zhǔn)備→定位放線、樁位開孔→埋設(shè)護筒（含護筒加工）→鉆機成孔（上部旋挖、下部正循環(huán)鉆機成孔）→鋼筋籠制作、吊裝→二次清孔→混凝土澆灌→拔出護筒→樁孔回填→樁（側(cè)）端后注漿

3 施工控制要點

3.1 樁基土方開挖

本工程樁基有效樁長逾70 m，先后穿越填土、黏土、圓礫、粉砂、粉質(zhì)黏土、泥炭質(zhì)黏土等土層。不同土層采取不同鉆孔方法，以滿足質(zhì)量、成本、工期等要求。

1）上部鋼護筒段（絕對高程1 888.50 m至樁頂）：成孔采用干成孔工藝，即選用φ800 mm旋挖鉆機成孔。

2）下部有效樁長部分（樁頂至樁底）：施工現(xiàn)場試鉆發(fā)現(xiàn)⑥1層（粉質(zhì)黏土層）及以上土層粉質(zhì)黏土采用循環(huán)鉆機施工容易糊鉆，鉆孔困難且發(fā)生坍孔現(xiàn)象，為保證施工順利進行，先采用旋挖鉆機成孔穿透⑥1層粉質(zhì)黏土，再用正循環(huán)鉆機成孔至孔底。

3.2 樁基孔護壁措施

樁基穿越的圓礫層部分含卵石，粉質(zhì)黏土層中含鈣質(zhì)結(jié)核，部分粉砂層夾腐殖物，極易導(dǎo)致坍孔，在鉆機成孔過程中，需要采取相應(yīng)的護壁措施。根據(jù)工程現(xiàn)場的實際情況，絕對高程1 888.50 m以上采用護筒護壁，絕對高程1 888.50 m以下至樁底采用泥漿護壁。

3.2.1 護筒護壁

為增加循環(huán)利用次數(shù)，降低施工成本，鋼護筒的鋼材強度等級為Q345。單根護筒長度10 m，為保證連接可靠，其接頭處除采取對焊連接外，還采用同厚度、寬200 mm的鋼板沿護筒外壁等間距幫焊補強。鋼護筒埋設(shè)步驟如下。

1）堆放。將制作好的鋼護筒運至待成孔樁位附近且在履帶式起重機回轉(zhuǎn)半徑范圍內(nèi)。

2）吊運。將ICE（International Construction Equipment）振動錘固定于三軸攪拌樁機的樁架上，用ICE夾具夾住鋼護筒頂部，將鋼護筒吊離地面，運至樁位上方待埋設(shè)。

3）埋設(shè)。將鋼護筒吊運至樁位上方對中，開動ICE振動錘，緩慢將鋼護筒振動至絕對高程1 888.50 m。振動過程中，面對鋼護筒呈90°的不同方位架設(shè)2臺經(jīng)緯儀監(jiān)測鋼護筒垂直度，發(fā)現(xiàn)鋼護筒偏移及時糾正。

3.2.2 泥漿護壁

1）泥漿的主要性能指標(biāo)。泥漿采用清水、膨潤土和純堿羚甲基纖維素鈉（CMC）配制而成。設(shè)計泥漿質(zhì)量密度為1.06～1.10 g/cm3，鉆進過程中，泥漿質(zhì)量密度控制在1.10～1.25 g/cm3，使泥漿具有一定的液柱壓力，以平衡孔壁外圍地層壓力、穩(wěn)定孔壁。黏度控制在23～ 28 s之間，以滿足鉆進護壁和二次清孔的要求。pH維持在8～9（加堿量為膨潤土量的5%），使泥漿處于堿性狀態(tài)，提高黏土的分散度。泥漿含砂率≤4%，降低對鉆桿和鉆頭的磨損。

2）泥漿循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)置。為節(jié)約施工成本和提高施工效率，泥漿需循環(huán)利用，同時也可大大降低二次污染。根據(jù)工程特點和工藝要求，設(shè)計了泥漿循環(huán)系統(tǒng)。

3.3 鋼筋籠制安

為避免鋼筋籠吊放過程中箍筋擦刮孔壁，在鋼筋籠外設(shè)置耳環(huán)，以保證鋼筋保護層厚度，耳環(huán)采用φ25 mm主筋制作，間距3 m（2倍加勁箍間距）。

1）控制主筋間距。因鋼筋籠采用分段制作，需嚴(yán)格控制主筋間距以保證上下節(jié)鋼筋籠的主筋對接接長。

2）鋼筋籠吊裝。主樓樁設(shè)置有注漿管，為避免吊裝過程中對鋼筋籠及注漿管造成彎曲變形、損壞，分節(jié)鋼筋籠均采用雙機抬吊法起吊。

3）吊點位置確定。采用雙機抬吊法吊裝鋼筋籠，一字形鋼筋籠橫向擺放，鋼筋籠可認(rèn)為是均布荷載，其重心居中，吊點位置和數(shù)量根據(jù)鋼筋籠的長度確定，并應(yīng)符合起吊彎矩最小的原則，使正負(fù)彎矩平衡（相等）即可[2]。

4）鋼筋籠接長。鋼筋骨架對準(zhǔn)護筒中心緩慢下放至設(shè)計標(biāo)高，對分段制作的鋼筋骨架，當(dāng)前一段放入孔內(nèi)后，即用鋼管臨時固定在鉆機平臺上，再起吊另一段，對準(zhǔn)位置，連接合格后再次下放鋼筋籠。依此完成鋼筋籠接長。

5）鋼筋籠固定。最上面一段鋼筋籠用φ25 mm鋼筋臨時吊掛在護筒邊上，檢測鋼筋籠中心位置及標(biāo)高等符合設(shè)計要求后，將掛鉤與護筒內(nèi)壁焊接固定，避免在混凝土澆筑過程中整體上浮或位移。

3.4 樁側(cè)樁端后注漿

3.4.1 樁側(cè)后注漿

主樓東南角的地質(zhì)條件較差，為保證單樁垂直承載力滿足設(shè)計要求，此處的SYZB、YZ11、YZ12、YZ21及YZ31共5種樁型共計185根除了樁端后注漿外，尚需樁側(cè)后注漿。樁側(cè)注漿宜于成樁后2 d后開始。

1）注漿管閥多道且超規(guī)范規(guī)定間距設(shè)置。樁側(cè)后注漿管閥設(shè)置數(shù)量應(yīng)綜合地層情況、樁長和承載力增幅要求等因素確定，可離樁底5～15 m、樁頂8 m以下每隔6～12 m設(shè)置1道樁側(cè)注漿閥，截面間距宜在8 m左右[3]。本項目樁側(cè)后注漿的樁沿樁長設(shè)置3道注漿管閥（共3個注漿斷面），樁斷面位置分別為絕對高程1 819.00、1 834.00、1 849.00 m，截面間距15 m。樁側(cè)注漿管閥應(yīng)能承受1.0 MPa以上靜水壓力，管閥外部保護層應(yīng)能抵抗砂石等硬質(zhì)物的刮撞而不致使管閥受損。管閥應(yīng)具備逆止功能。

2）注漿孔布置。每道注漿管閥注漿孔數(shù)量不少于4孔，且應(yīng)沿樁周均勻分布。

3）注漿導(dǎo)管設(shè)置。每一道樁側(cè)注漿管閥設(shè)置1根注漿導(dǎo)管，注漿導(dǎo)管應(yīng)選用鋼管，其內(nèi)徑不宜小于25 mm，壁厚不應(yīng)小于3.0 mm。注漿導(dǎo)管采用機械連接，接頭處應(yīng)纏繞止水膠帶。

4）注漿水泥及用量。注漿采用P.O 42.5級新鮮水泥配制的漿液，受潮結(jié)塊水泥不得使用。每道樁側(cè)注漿的水泥用量不少于1.0 t，水灰比為0.55～0.60。

5）注漿壓力及速度。注漿壓力應(yīng)大于注漿深度處土層壓力，注漿流量不宜超過50 L/min。

6）注漿順序。樁側(cè)多斷面注漿由上而下進行，樁側(cè)每個斷面注漿間隔時間不宜小于1 h。

7）注漿結(jié)束條件。樁側(cè)后注漿結(jié)束控制采用注漿量和注漿壓力雙控方法，以水泥注入量控制為主，泵送終止壓力控制為輔：注漿總量達到設(shè)計要求；或者注漿總量已達到設(shè)計值的80%，泵送壓力超過2.0 MPa可停止注漿。

3.4.2 樁端后注漿

樁側(cè)注漿后，再進行樁端注漿，樁側(cè)樁端注漿間隔時間不宜少于2 h。樁基施工完畢并且樁身混凝土強度達到設(shè)計強度的70%或經(jīng)樁身超聲波檢測后進行。

1）注漿導(dǎo)管設(shè)置。鋼筋籠內(nèi)設(shè)置3根注漿管，注漿管應(yīng)沿鋼筋籠周邊均勻布置，管底位于樁底以下20～50 cm，以確保注漿管不受損壞。

2）注漿器設(shè)置。注漿器采用單向閥式注漿器且應(yīng)長于鋼筋籠底30cm。

3）開塞。樁身混凝土澆灌后7～8 h內(nèi)，須對注漿管進行開塞，采用清水開塞。開塞壓力0.8～1.2 MPa，開塞后立即停止注水。

4）注漿水泥及用量。注漿采用P.O 42.5新鮮水泥，每樁樁端注漿的水泥用量不少于6 t，水泥漿液水灰比為0.55～0.60，不得使用受潮結(jié)塊水泥。

5）增強可灌性?，F(xiàn)場配備與注漿器匹配的水泥漿液攪拌槽，注漿前對水泥漿充分?jǐn)嚢? min以上，再流經(jīng)攪拌槽內(nèi)設(shè)置的過濾網(wǎng)片，濾除可能存在的大顆粒水泥結(jié)塊，防止堵塞漿管。漿液配制中可根據(jù)不同的地層條件加入一定比例的外加劑，以提高漿液的可灌性。

6）注漿速度為32～47 L/min，樁底壓漿時，同一根樁中的全部壓漿管宜同時均勻壓入水泥漿，并隨時檢測樁頂位移和樁周土層的變化情況。

7）注漿。注漿過程中，控制好注漿壓力和注漿速度，注漿過程應(yīng)低壓慢速。首次注漿壓力0.6～1.0 MPa（宜為樁底靜水壓力的2～4倍），二次注漿壓力＞1.0 MPa。首次注漿量宜為總注漿量的60%，首次、二次高壓注漿間隔2～3 h（二次注漿在首次注漿的水泥初凝后）。

8）注漿結(jié)束條件。樁底注漿結(jié)束條件應(yīng)實行注漿量與注漿壓力雙控的原則，以注漿量（水泥用量）控制為主，注漿壓力控制為輔：當(dāng)注漿水泥用量達到設(shè)計要求的6 t時，可終止注漿；當(dāng)注漿壓力＞3 MPa并持荷3 min，且注漿量達到設(shè)計注漿量的80%時，可終止注漿。

4 相關(guān)施工措施

4.1 氣舉反循環(huán)清孔

工程所在地粉砂層較厚，多層分布且易風(fēng)化。安放鋼筋籠耗費較長時間，粉砂層風(fēng)化、剝落等致使孔底沉渣增多。當(dāng)沉渣厚度超過10 cm時，在鋼筋籠吊裝完畢后，采用氣舉設(shè)備對孔底進行二次清孔、除渣，使孔底沉渣厚度滿足要求。

4.2 混凝土灌注

為避免隨時間延長而使樁底沉渣增厚，樁孔清孔完畢并經(jīng)驗收合格后，應(yīng)立即進行澆筑工作。提前2 h與混凝土攪拌站取得聯(lián)系，做好混凝土供應(yīng)工作。

初灌量按照導(dǎo)管底端埋入混凝土面以下≥2.5 m控制，約為2 m3。終灌標(biāo)高為設(shè)計樁頂以上5%的樁長，即主樓為設(shè)計樁頂以上3.9 m。混凝土終灌標(biāo)高需用專用量具準(zhǔn)確控制，避免過高造成費料，過低不滿足設(shè)計要求。

4.3 樁孔回填

1）為保證人員、機械設(shè)備的安全，待樁內(nèi)混凝土終凝后，及時對設(shè)計樁頂以上的空樁段進行樁孔回填。對立柱樁及共用樁以外的樁基，回填料可采用場地內(nèi)的原土；對立柱樁及共用樁，回填料采用黃砂。

2）回填過程中注意對注漿管、聲測管的保護。

5 工程質(zhì)量問題處理

1）YZA5#樁基（澆筑前沉渣厚度50 cm）的注漿措施。樁端注漿壓力、單位時間注漿量與土的性質(zhì)、深度及注漿進程等有關(guān)，一般情況下，隨著注漿工作的推進，后期注漿的樁注漿壓力將有所增大，單位時間注漿量將有所降低。但該樁基存在雖注漿壓力增大，單位時間注漿量卻變化不大的異常情況。專家們論證分析認(rèn)為產(chǎn)生這一情況的原因可能與基礎(chǔ)地層裂隙大或地層中存在漏漿通道有關(guān)?？赏ㄟ^加大注漿量、增加注漿次數(shù)的方式進行處理。與此同時，注漿結(jié)束條件變更為：當(dāng)注漿壓力＞2 MPa，且注漿水泥用量不小于7 t時，可終止注漿。

2）SYZA1#樁基靜載檢驗達不到設(shè)計要求的處理。專家們論證分析認(rèn)為產(chǎn)生這一情況的原因可能與樁底沉渣清理不凈或注漿器的設(shè)置不合理有關(guān)?？刹捎玫刭|(zhì)鉆機在樁側(cè)對稱鉆2個φ90 mm的小孔，孔深超過樁底500 mm，然后在所成孔中重新放2套注漿管，并在距離樁底約2 m處用托盤封堵，并用水泥漿液封孔，待成孔5 d后重新注漿。

6 結(jié)語

通過采取以上各項工程措施，未出現(xiàn)開挖糊鉆、坍孔等質(zhì)量安全事故，也未出現(xiàn)鋼筋籠及注漿管彎曲變形、損壞等質(zhì)量問題[4]。樁底注漿的單樁極限承載力均大于未注漿的承載力，提高幅度在35%以上；樁側(cè)、樁底同時注漿，單樁垂直承載力提高幅度更大，達到了85%。

所有這些方面，既節(jié)約了施工工期、施工成本，又保證了施工質(zhì)量與施工安全，為主體工程提前施工創(chuàng)造了有利條件。