溫國鑫

山西建筑工程集團(tuán)有限公司（030000）

1 工程概況

山西省某綜合樓建設(shè)項目，該建筑建成后A座用于基礎(chǔ)辦公，總高22層。B座用于科研項目，總高16層。項目建筑面積為75 300 m2，其中包括8 640 m2的地下建筑面積。為保證建筑整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，項目樁基施工工藝確定為旋挖灌注樁施工。

在項目開展前首先對地質(zhì)情況予以勘查，地質(zhì)勘查結(jié)果如下。①填土:混合黏土、碎石、砂礫、塊石，粒徑在5～25 cm，少數(shù)粒徑在30 cm以上，厚度在3.60～8.00 m。②粉土:粉砂含量40%以上，厚度1.50～2.70 m。淤泥質(zhì)土:粉細(xì)砂、有機(jī)質(zhì)。厚度4.1～11.0 m。粉質(zhì)黏土:石英、腐木、有機(jī)質(zhì)；厚度0.60～3.00 m。砂礫:石英砂礫及黏性土，厚度0.50 m。花崗巖:石英、長石、黑云母，層面標(biāo)高-19.14～28.98 m。上層土層多以淤泥質(zhì)土和黏土為主，并不具備持力層的條件。場地范圍內(nèi)巖土層力學(xué)指標(biāo)由現(xiàn)場貫入試驗、室內(nèi)土工試驗并結(jié)合勘測結(jié)果分析確定。對比物理力學(xué)性能指標(biāo)，中等風(fēng)化花崗巖較上層黏土有很大程度提升。經(jīng)計算，中等風(fēng)化花崗巖層可作為該項目樁基持力層。

分析這些土層特性，均具有較大的壓縮性、密實度差。這些軟弱土層不能位為地上建筑物的持力層，因此可采用樁基礎(chǔ)。由于上層填土包括混合黏土、碎石、砂礫、塊石，粒徑在5～25 cm，少數(shù)粒徑在30 cm以上，可采用旋挖灌注樁、鉆孔樁等非擠土類型樁，將花崗巖層作為樁基端部受力層[1]。

2 項目工程設(shè)計及樁基施工工藝

2.1 工程設(shè)計要求

案例工程具有如下特點(diǎn):樁基數(shù)量較多，工程量大；總工期僅有60 d，工期較緊張；施工場地地質(zhì)情況復(fù)雜，施工難度大；施工場地內(nèi)禁止搭設(shè)臨時設(shè)施，施工管理難度大。綜合分析案例工程施工特點(diǎn)，樁基施工工藝決定采取旋挖灌注樁施工。

將中風(fēng)化花崗巖或微風(fēng)化花崗巖作為斷樁持力層，由于其物理力學(xué)特性不同，設(shè)計樁端分別進(jìn)入中風(fēng)化巖和微風(fēng)化巖，深度為0.80 m和0.50 m，有效樁長控制在25 m以上，單樁承載力為2 000 kN。經(jīng)檢測，施工范圍內(nèi)地下水呈現(xiàn)一定腐蝕性，因此，樁身所用混凝土需具有一定抗腐蝕性能[2]。水下澆筑混凝土強(qiáng)度確定為C30，膨脹劑用量占比混凝土中水泥用量的10%，抗?jié)B性能達(dá)到W8。鋼筋分別選擇fy=210 N/mm2的一級鋼筋（HPB 235）和fy=310 N/mm2的二級鋼筋（HPB 335）。

在樁基施工驗收時嚴(yán)格遵循JGJ 94-94《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》、GB 5007—2002《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》以及《地基與基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》。

2.2 樁基設(shè)計計算

2.2.1 選樁

綜合分析施工現(xiàn)場地質(zhì)資料，案例工程最終確定采取旋挖灌注樁施工工藝，端樁持力層為中風(fēng)化或微風(fēng)化花崗巖,根據(jù)建筑物上部荷載計算值，確定樁身直徑為800 mm。

2.2.2 計算樁身強(qiáng)度

案例工程單樁承載力理論值Q為2 000 kN，單樁承載力Q應(yīng)滿足軸心受壓值，即:Q≤Ap×fc×ψc。其中fc為混凝土軸心抗壓設(shè)計值，C30混凝土取值為14.3 N/mm2，Ap為樁身面積，ψc為工作條件系數(shù)，取值0.6。經(jīng)計算Ap×fc×ψc=4 310.6 kN＞Q，因此樁身強(qiáng)度符合設(shè)計要求。

2.2.3 計算配筋率

設(shè)計規(guī)范中要求樁筋的配筋率應(yīng)在0.2%～0.65%。案例工程實際配筋率經(jīng)計算公式為:n×π×（d/2）2/A。其中n為單樁鋼筋數(shù)量，d為樁身鋼筋直徑，A為樁身截面積。經(jīng)計算實際配筋率為0.64%＜0.65%，配筋率符合要求。

2.3 樁基施工工藝

2.3.1 護(hù)筒埋設(shè)

在案例工程旋挖灌注樁施工過程中，護(hù)筒埋設(shè)能夠?qū)卓谄鸬揭欢ūＷo(hù)作用。所使用的鋼護(hù)筒由厚度為4 mm的鋼板卷制而成，護(hù)筒直徑為850 mm。將護(hù)筒埋設(shè)至土下至少2 m，從而避免在鉆進(jìn)過程中護(hù)筒外圈返漿而出現(xiàn)塌孔事故[3]。案例工程在護(hù)筒埋設(shè)過程中將護(hù)筒中心和樁位中心的誤差控制在20 mm以內(nèi)，同時保證護(hù)筒埋設(shè)的垂直度。

2.3.2 開孔鉆進(jìn)

在對不同土層結(jié)構(gòu)鉆進(jìn)時，為保證鉆孔施工安全性，采取泥漿護(hù)壁,保證鉆進(jìn)工作正常進(jìn)行。表1為案例工程泥漿性能參數(shù)。由表1可知，對松散且易塌陷的地層，泥漿的黏度、密度、靜切力均有著較高要求。在案例工程中，每臺鉆進(jìn)樁機(jī)分別配置了一個循環(huán)池和一個沉淀池。

表1 泥漿性能參數(shù)

2.3.3 清孔

案例工程清孔時將正循環(huán)清孔和反循環(huán)清孔相結(jié)合。在正循環(huán)不能將孔底泥渣清除干凈時，采取反循環(huán)清孔，直至孔底泥渣厚度在50 mm以下[4]。此外，灌注水下混凝土前將孔內(nèi)泥漿參數(shù)控制在以下范圍內(nèi)：相對密度控制在1.05～1.20 kg/m3，含砂率控制在4%以內(nèi)，黏度控制在20～28 s，保證膠體率在95%以上。

2.3.4 灌注水下混凝土

水下混凝土灌注過程中，若直接將混凝土向泥漿中澆筑，在重力作用下，水泥、粗細(xì)骨料會分離，并沉淀于孔底，因此，在水下混凝土澆筑過程中借助于直徑為220 mm的導(dǎo)管將混凝土澆筑于孔底，隨著澆筑過程進(jìn)行，逐步提升導(dǎo)管高度。為保證混凝土澆筑質(zhì)量，這一環(huán)節(jié)需連續(xù)進(jìn)行，不可中斷。

3 工程施工難點(diǎn)及質(zhì)量保證對策

3.1 施工難點(diǎn)

案例工程施工過程中，地質(zhì)結(jié)構(gòu)存在孤石區(qū)域，在終孔操作時若根據(jù)被鉆碎的巖石屑評估持力層，其結(jié)果并不具備科學(xué)性，存在偏差風(fēng)險。因此，案例工程面臨難點(diǎn)之一是所選擇的持力層能夠滿足樁基承載力要求。依據(jù)地質(zhì)勘查信息，并分析鉆機(jī)受力、鉆桿抖動情況判斷樁端持力層，針對不能確定的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，采取原位取芯的方式進(jìn)行。

工程樁基施工另一難點(diǎn)在于，工程設(shè)計主要以單樁為主，因此，樁身定位后需再次進(jìn)行復(fù)核，確保定位準(zhǔn)確。本工程樁基直徑為800 mm，同時施工現(xiàn)場地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，應(yīng)對樁身垂直度予以重視，若垂直度不滿足設(shè)計要求將很大程度上增加卡鉆或鋼筋籠上浮風(fēng)險。

3.2 質(zhì)量保證對策

在判斷樁身是否入巖時綜合考慮設(shè)計持力層埋深、樁長、樁機(jī)鉆進(jìn)速度以及現(xiàn)場孔底返渣情況等。在入巖時鉆進(jìn)速度會變慢，且觀察巖渣特性將從強(qiáng)風(fēng)化向中風(fēng)化轉(zhuǎn)變，確認(rèn)入巖后，持續(xù)鉆進(jìn)直至設(shè)計深度。施工過程中為便于后期驗收，每孔均取樣備查。

鉆孔施工為避免在開孔時出現(xiàn)孔壁塌陷，應(yīng)遵循鉆進(jìn)過程循序漸進(jìn)的原則。在鉆進(jìn)過程中，定期對泥漿性能進(jìn)行檢測，特別是在含水層鉆進(jìn)施工階段，鉆機(jī)每鉆進(jìn)3 m左右，安排專業(yè)人員對鉆孔垂直度進(jìn)行檢測，及時糾偏，保證鉆孔質(zhì)量。

4 樁基施工質(zhì)量檢驗

案例工程樁基施工結(jié)束后，要檢驗樁基施工質(zhì)量，試驗樁單樁承載力在4 000 kN以上，入土樁長28.45 m，滿足設(shè)計質(zhì)量要求。

5 結(jié)語

對于建筑工程項目而言，樁基施工工藝對建筑物穩(wěn)定性起著關(guān)鍵性作用。在選擇樁基施工技術(shù)時應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合現(xiàn)場實際，根據(jù)工程設(shè)計要求及地質(zhì)勘查資料，落實樁基施工工藝及質(zhì)量控制對策，經(jīng)檢驗，質(zhì)量符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。