□文/張海喬

超長徑比灌注樁工程施工技術(shù)

□文/張海喬

隨著國家城鎮(zhèn)化建設的不斷推進，城市空間的利用進一步向超深基坑和超高層摩天大樓方向發(fā)展，由此超長樁工程施工技術(shù)得以充分應用。文章以實際工程為例，介紹了超長徑比灌注樁工程施工要點、工序技術(shù)參數(shù)控制和過程質(zhì)量監(jiān)控的有效措施。

超長徑比；灌注樁；泥漿性能；雙護筒；后注漿；117大廈

1 工程概況

高銀117大廈工程是天津高新區(qū)軟件和服務外包基地綜合配套區(qū)的首個建設項目，由117層、高597m的主塔樓和37層、高197m的靠山樓以及2層裙樓組成，均設置3～4層地下室，基礎結(jié)構(gòu)形式為樁基-筏板基礎，總建筑面積100萬m2。

117大廈工程樁共941根，為泥漿護壁鉆孔灌注樁，樁徑1m，有效樁長76.6m，樁底標高均為-102.25 m，設計樁頂標高為-25.65m，成孔深度100m；鋼筋籠全長設置，混凝土設計強度等級為C50水下混凝土。其中有11根試樁，需進行抽芯檢測及靜載荷試驗。

場地淺層分布有③2、③3、④、⑤2等多層滲透性較強的粉土或粉砂層，與粉質(zhì)粘土層交替分布，尤其是③1局部位置厚度僅有1.0m左右，⑤1層在南北側(cè)分布較為普遍，在東西側(cè)大部分區(qū)域缺失，淺層粉土、粉砂層之間存在一定的水力聯(lián)系。見表1。

表1 場區(qū)地層分布

2 工程特點和難點

1）樁長 100m，直徑 1m，長徑比達到 100∶1，傾斜度控制在1/200。長徑比大，垂直度要求高，必須采取有效措施進行垂直度控制。

2）鋼筋籠主筋為40mm三級鋼，試驗樁主筋為50 mm三級鋼，鋼筋籠主筋直徑大，強度高，必須采取技術(shù)措施確保鋼筋籠主筋加工和連接質(zhì)量。

3）泥漿性能對護壁效果及承載力有直接影響，護壁泥漿形成的泥皮應具有薄而硬的特點。

4）試驗樁上部約23m范圍內(nèi)設置鋼制雙護筒，以消除試驗樁上部非有效樁長側(cè)摩阻力，確保靜載荷試驗數(shù)據(jù)準確性。

5）水下澆筑強度等級為C50的混凝土，混凝土在導管內(nèi)自由下落，混凝土性能及灌注操作方法直接影響混凝土澆筑質(zhì)量。

6）樁底、樁側(cè)采用后注水泥漿，單樁極限承載力為36000、40000kN兩種，注漿效果直接影響樁基承載力。

3 施工工藝流程

3.1 施工工藝確定

由于117大廈工程樁超長、數(shù)量眾多，為更好地檢驗擬選用的設備是否適應場區(qū)內(nèi)的地質(zhì)條件，以獲取相關(guān)施工參數(shù)，保證工程樁施工順利進行，同時為充分了解地下地質(zhì)水文條件并確定施工相關(guān)技術(shù)參數(shù)和施工工藝，工程樁施工前在場外進行2根樁的試成孔施工；試成孔施工時選用1臺GPS-20型氣舉反循環(huán)鉆機和1臺GZ-200型泵吸反循環(huán)鉆機，在試成孔時詳細記錄各種施工參數(shù)。

第1個試成孔施工完畢后，對現(xiàn)場記錄的情況進行分析，結(jié)合分析結(jié)果調(diào)整相關(guān)技術(shù)參數(shù)，根據(jù)調(diào)整后的參數(shù)進行第2個試成孔的施工，記錄相關(guān)參數(shù)。見表2。

表2 試成孔檢測頻率和檢測項

3.2 工藝流程

采用氣舉反循環(huán)和泵吸反循環(huán)2種施工工藝成孔，均采用氣舉反循環(huán)進行二次清孔。見圖2。

圖2 超長樁施工工藝流程

4 施工要點

4.1 總平面布置

為便于材料運輸，場內(nèi)設“兩橫兩縱”臨時施工道路，現(xiàn)場地面全部采用鋼筋混凝土硬化并預留出樁位、泥漿溝和泥漿池，采用鋼筋箅子對泥漿溝進行覆蓋。見圖3和圖4。

圖3 場地硬化

圖4 泥漿溝覆蓋

4.2 成孔

成孔施工是施工控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其質(zhì)量的優(yōu)劣直接決定著整個超長樁工程的成敗。

1）工藝和設備選定

鉆孔采用反循環(huán)工藝施工，鉆頭采用雙腰帶錐形梳齒狀鉆頭并輔助導正器，適當增加配重。采用219鉆桿，桿間由法蘭連接，選用12m3空壓機。

2）開孔準備

鉆機開孔前對樁位進行測量并預埋護筒。

3）泥漿制備

成孔過程中，為確?？妆诘姆€(wěn)定性，采用人工造漿方式制備護壁泥漿，選用低固相聚丙烯酰胺泥漿，以保證護壁效果與泥皮厚度，同時采用濾砂器對循環(huán)泥漿進行過濾。成孔過程中每6h對泥漿指標進行一次檢測并做好記錄，檢測位置為入孔泥漿。

4）鉆進過程控制

本工程地層分布主要為粉砂及粉質(zhì)粘土，為保證成孔的垂直度，鉆進過程中必須全程采用減壓鉆進。鉆進時仔細觀察進尺及排漿情況，排量少或出水含鉆渣較多時，控制鉆進速度。鉆進速度需按照表3進行控制。

表3 鉆進速度控制指標

根據(jù)地勘報告中顯示-87～-92m標高存在較硬的粉質(zhì)粘土，標準貫入平均值為112，為場地內(nèi)各地層中最大值；因此鉆進至此標高時，應嚴格控制鉆速且保證減壓慢鉆。

正常鉆進施工中，在粘性土層鉆進時要控制進尺，每鉆進一個回次的單根鉆桿要及時進行掃孔，以保證鉆孔直徑滿足要求。在砂層鉆進時，要控制泥漿性能滿足護壁要求，以保證孔壁的安全。

定時檢測鉆機底座的水平度（底座四角高差≯3 mm）及鉆塔的垂直度，發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整，以保證鉆孔的垂直度。

加接鉆桿時，應先將鉆具提離孔底，待泥漿循環(huán)3～5min后，再拆卸加接鉆桿。加接鉆桿時，法蘭圓盤的接觸面需清理干凈，防止因接縫處夾有殘留的污泥導致鉆桿連接質(zhì)量不佳，鉆桿法蘭的連接螺栓應擰緊上牢。

成孔過程中持續(xù)對孔內(nèi)注漿以保證孔內(nèi)泥漿液面穩(wěn)定，高出地下水位2m，以保證孔壁的穩(wěn)定性。

4.3 各項技術(shù)參數(shù)檢測和控制

鉆進到設計底標高后，進行第一次清孔，清孔完成后提取鉆桿及鉆頭并進行孔徑、孔深、垂直度、沉渣厚度、泥漿密度、含砂率、泥皮厚度等技術(shù)參數(shù)的檢測。

4.4 鋼筋加工和連接

鋼筋籠采用現(xiàn)場預拼裝，根據(jù)鋼筋籠長度，分4～5節(jié)進行吊裝，每節(jié)鋼筋籠長度控制在30m以內(nèi)。

工程樁鋼筋籠主筋采用鎖母型直螺紋套筒連接，試、錨樁采用分體式直螺紋液壓連接。

鋼筋籠起吊采用80t履帶吊與25t汽車吊雙機抬吊，至直立后由80t履帶吊吊運至樁孔內(nèi)。吊裝最后一節(jié)為空孔部分聲測管、注漿管、吊筋等組成的鋼骨架籠體。

孔口固定采用4根直徑40mm鋼筋扁擔固定在孔口。

4.5 注漿管安裝

注漿管采用套管焊接連接并與鋼筋籠同時預拼裝。

4.6 二次清孔

下放導管前，根據(jù)孔深配備所需導管，準確測量并記錄所用導管的長度與根數(shù)；導管下入孔內(nèi)后，底端宜距離孔底0.25～0.4m；導管應位于鉆孔中心位置；導管下放完畢，導管下放后進行二次清孔，二次清孔后需要達到表4所示參數(shù)。

表4 二次清孔后泥漿指標

4.7 水下混凝土灌注

強度等級為C50的混凝土采用導管水下灌注，灌注前對每車混凝土進行坍落度檢驗。根據(jù)計算，初灌量約為5m3，初灌混凝土時，在導管中設置一隔水球，必須確保第一車混凝土灌注的連續(xù)性，從而確?；炷恋某豕嗔繚M足要求，此項要求對成樁質(zhì)量尤為重要。

4.8 雙護筒設計及安裝

對于試驗樁，鉆進到樁頂標高后放入雙護筒。為保證雙護筒安裝的中心定位、標高控制及垂直度偏差控制，現(xiàn)場對試驗樁周邊場地重新進行混凝土硬化平整并鋪設鋼板，在鋼板上標記十字線以確定樁位中心；現(xiàn)場吊裝采用80t履帶吊作為主吊，50t履帶吊作為輔吊進行吊裝，在吊裝過程中，采用全站儀和靠尺進行垂直度檢測。見圖5。

圖5 雙護筒吊裝

4.9 超聲波檢測

混凝土達到強度后，隨機對20%工程樁進行超聲波檢測。

4.10 后注漿

樁身混凝土強度達到設計要求的條件后進行后注漿施工，注漿順序為先樁側(cè)后樁端，樁側(cè)注漿自上而下，注漿工序質(zhì)量管理按注漿量與注漿壓力進行雙控。

5 效果檢查

5.1 綜合情況

通過對超長樁施工現(xiàn)場整體部署、工藝質(zhì)量控制及技術(shù)措施進行嚴格的控制及管理，現(xiàn)場施工完成的941根工程樁整體施工質(zhì)量良好，成孔垂直度、孔徑、孔深、泥漿指標控制、孔壁穩(wěn)定性、鋼筋籠加工、混凝土灌注、后注漿等施工質(zhì)量均得到良好地控制，滿足設計及相關(guān)質(zhì)量驗收規(guī)范要求。

5.2 樁基檢測

單樁承載力和樁身完整性經(jīng)抽樣檢測，其結(jié)果均符合現(xiàn)行JGJ106—2003《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)程》和DB29-38—2002《天津市建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)程》有關(guān)灌注樁工程的檢測規(guī)定，工程質(zhì)量得到了質(zhì)監(jiān)站、業(yè)主、設計、勘察、檢測和監(jiān)理等單位的充分肯定和一致好評。

TU473.1

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1008-3197（2011）01-07-04

2011-01-06

張海喬/男，1974年出生，高級工程師，中建三局建設工程股份有限公司項目經(jīng)理，從事項目和技術(shù)管理工作。