北京CBD核心區某高層建筑試驗樁施工技術

程金霞，張貴秀，黃鑫峰，郁河坤，陳 輝

(1.北京建材地質工程公司，北京100102;2.山東電力工程咨詢院有限公司，山東 濟南250013)

0 引言

擬建的某超高層建筑高度超過550 m，位于高層建筑密集的北京市朝陽區東三環中路CBD核心區，對周邊環境影響控制要求極高。該工程基礎樁施工采用鉆孔灌注樁后壓漿工藝。在進行鉆孔灌注樁工程樁施工前，擬通過試樁確定樁基的選型是否合適，樁基的承載力和沉降是否滿足要求。本文對該工程鉆孔灌注樁試驗樁施工技術進行了總結，以期能為后續的鉆孔灌注樁工程樁施工中起到指導作用，對今后類似工程施工也具有參考意義。

1 工程概況

北京市CBD核心區擬建項目為超高層建筑，基礎底板埋深約38 m。本工程采用后注漿鉆孔灌注樁，±0.000=38.200 m(絕對標高)，本次施工包括3根試驗樁及8根錨樁，本工程試樁有效樁長約從絕對標高0.200 m算起，成樁作業面為絕對標高約20.500 m處，有效樁長42.200 mm，設計樁底標高為－42.00 m。混凝土設計強度為C50，水下混凝土灌注;樁直徑均為1.0 m，單樁豎向承載力極限值36000 kN，采用樁端、樁側復式注漿工藝。

擬建場地地基土層主要為永定河多次沖洪積形成的沖洪積層，在勘探深度111 m范圍內，除人工堆積層外，主要為第四紀沉積層粉質粘土、粉土、細中砂及卵石、礫石等，在垂直方向上形成多次沉積韻律。本場區深度25 m范圍內的土對混凝土結構及鋼筋混凝土結構中的鋼筋均無腐蝕性。在本工程擬建場地范圍內，不存在影響擬建場地整體穩定性的不良地質作用。

根據初勘報告，擬選用?卵石層做為樁端持力層，保證樁端進入持力層深度不少于5.0 m，相關土層狀況詳見表1。

2 試樁施工重點和難點

2.1 樁成孔質量控制

孔深約63 m，需穿越④、⑥、⑧層共3層卵石層并進入持力層?層卵石層內，地層復雜，如何順利成孔、控制樁孔垂直度及護壁質量、控制孔底沉渣厚度是確保成樁質量的前提。

2.2 消摩阻套筒的設計、制作、安裝

根據設計要求，成樁地面至設計有效樁長樁頂標高0.200 m約20.300 m范圍采用雙套管法消除該段土體的側摩阻力，消摩阻套筒靜載試驗時有效分離、切實起到消摩阻作用是本次試樁能否成功的最關鍵一環。套筒的構造、制作、底部密封、安裝垂直度及固壁措施等環節均需嚴格控制。

表1 試樁地層情況

2.3 超長樁的鋼筋籠加工、起吊和對接難度較大

包括樁頂預留錨盤連接長度，樁鋼筋籠長度接近65 m，鋼筋直徑大，加工難度大，上部主筋分內外兩層進行加工，分兩段入孔，施工難度較大。

2.4 樁身混凝土質量控制

必須保證灌注一次成樁，避免樁身缺陷，否則將影響整體試樁進展，試樁必須在承受40000 kN荷載情況下不得有任何破壞。

2.5 后注漿工藝的要求高

嚴格控制注漿閥定位，并在鋼筋籠吊運、就位過程中防止注漿閥破壞，做到保證各注漿閥正常工作也是試樁成敗的關鍵。

3 試驗樁施工工藝

3.1 試驗樁成孔質量保證措施

旋挖成孔施工法是利用鉆桿和鉆斗的旋轉及重力使土屑進入鉆斗，土屑裝滿鉆斗后，提升鉆斗出土，這樣通過鉆斗的旋轉、削土、提升和出土，多次反復而成孔。此法適用于填土層、粘土層、粉土層、淤泥層、砂土層以及含有部分卵石、碎石的地層。具有功率大、鉆孔速度快、移位方便、定位準確、工作效率高、噪聲小、環保的特點。

本試樁樁長63.0 m，直徑1.0 m，樁身垂直度控制要求為1%，采取如下措施進行控制:(1)平整場地并夯實;(2)埋設孔口護筒，周圍用粘土回填夯實;(3)場地控制鉆塔本身的垂直度(可用經緯儀、靠尺檢驗校正);(4)控制鉆進速度，根據土層情況不同選擇合適的鉆斗，尤其是遇到粘性土，如速度過快，極易造成鉆孔傾斜;(5)通過操作室內儀表盤隨時觀察鉆孔垂直度情況，及時調正。

為保證護壁質量，采用鈉基膨潤土，摻加外加劑護壁泥漿。鉆進孔深在距設計孔深0.5～1.0 m時，鉆機停鉆0.5～1 h，待泥漿中沉渣沉淀后，再利用旋挖鉆機進行撈渣清孔，并鉆進到設計孔深。此時稱為“一清”。導管下放完畢后，對所成樁孔進行二次清孔，采用雙3PN大泵并聯正循環清渣或采取灌注導管內氣舉反循環方式進行二清。

鉆進開始時，注意鉆進速度，調整不同地層的鉆速。鉆進過程中，采用工程檢測尺隨時觀測檢查，調整和控制鉆桿垂直度;邊鉆進邊補充泥漿護壁。鉆進過程中，穿越第⑥、⑧、?層卵石層用特制的螺旋鉆和筒鉆，如圖1所示。

圖1 螺旋鉆和鉆筒

3.2 消摩阻套筒制作及組裝

內外套筒管壁厚度均為12 mm，外筒內徑1.200 m，加工長度為 9.700 m(上)+10.410 m(下);內筒內徑 1.100 m，加工長度為 10.000 m(上)+10.700 m(下)。為了便于套管上端與地面預埋件焊接固定，套管上端均高出地面300 mm。內外套管之間間隔3.600 m，沿內護筒外側徑向對稱每30°設置一根長0.300 m25 mm環形導向圓鋼，共設置12根。內外護筒分兩節在工廠內加工成型，由場內將內外護筒套裝完畢后，運抵現場進行對接組裝。圖2為加工好的雙套筒。

圖2 加工完成的雙套筒

雙套筒起吊前應在“吊耳”、“牛腿”之間內筒上口焊加固支撐防止孔口變形，起吊采用雙機抬吊空中回轉立直，履帶吊為主吊，緩緩下放至孔內，對中后放至孔底，使套筒利用自重切入粘土層200～300 mm，插入深度以重錘量測外筒與孔壁間孔底與孔口高差來推算，取多點平均值。

利用吊裝“牛腿”調整套筒垂直度，調整后固定。

雙套筒入孔后，在預留絲堵及注水管內注入清水，然后封閉密封。

雙套筒與引孔孔壁間下端2.0～3.0 m左右采用水泥漿固壁，水泥漿水灰比0.4左右，采用導管插入底部沿孔壁周圈均勻注漿，注漿量需提前計算確定。固壁水泥漿初凝后，套筒外至孔口填細砂固壁，邊填邊用鋼筋搗實。

3.3 鋼筋籠的制作和安裝

鋼筋籠長達63 m，采用整長綁扎成型(即兩節同時綁扎)后在分節處斷開方式，斷開前在連接分體式直螺紋套筒(圖4)和鋼筋上分別編號，接口處按編號方向對接。鋼筋籠接頭連接采用滾軋直螺紋連接，孔口對接采用分體式滾軋直螺紋連接(圖5)，加勁箍與鋼筋籠采用焊接。

鋼筋籠對接時，按事前綁扎鋼筋籠時確定的鋼筋編號和分體式直螺紋套筒編號對應連接，先將一個鎖套套入下節鋼筋，另一個鎖套套入上節鋼筋，然后將鋼筋對準，放入分體套筒的兩片，然后將鎖套套入分體式套筒，用專用的液壓壓接機加壓連接。

圖3 雙層鋼筋籠截面圖

圖4 分體式套筒結構圖

圖5 加工完成的分體式套筒連接鋼筋

鋼筋籠吊裝采用100 t履帶吊和25 t汽車吊配合，水平起吊、空中回轉直立，吊裝前按圖紙在吊點處做好標記，起吊必須按事前確定吊點位置固定卡環，以減小鋼筋籠變形。

3.4 樁身混凝土質量控制

試驗樁設計要求混凝土強度為C50，為保證水下砼灌注并為保證設計要求，按混凝土設計強度等級提高一級進行配合比設計，即用C55配合比施工試樁。配制的混凝土應該密實，具有良好的和易性、流動性及擴展度，坍落度控制在200～220 mm。采用直徑300 mm導管，接頭雙螺紋方扣快速接頭，導管組裝時接頭必須密合不漏水(要求加密封圈，黃油封口)。導管上部漏斗設有網眼不大于100 mm×100 mm的鋼筋篦子以過濾出大的結塊或石塊，防止堵管。混凝土的埋管深度宜控制在2～6 m之間，實際灌注標高要高于設計標高1.0 m以上，以保證樁頂部的混凝土強度。

在混凝土灌注過程中，根據規范要求制作混凝土試塊，并隨時對混凝土的和易性、坍落度進行檢測，確?；炷临|量。試塊每樁制作標養1組，同條件試塊2組(用于測定70%強度值)。

3.5 后注漿工藝

樁底后壓漿采用與聲波透射法檢測管合用，因此需待超聲檢測完成后進行注漿。試樁樁底3根管閥注漿，閥門底與鋼筋籠底主筋齊平;沿樁身進行3道樁側環向注漿。樁側環向壓漿閥位置在樁孔底以上13、25和37 m各布置一道。樁側壓漿管和樁端壓漿管分別采用DN20和DN40焊接鋼管。管與管連接方式采用外套粗管焊接。壓漿鋼管與閥門為一次性埋入樁身砼中。水泥采用P.O 42.5普通硅酸鹽水泥，根據現場地質、返漿情況及降水情況綜合確定參數。

壓漿順序為先上后下，先樁側后樁端;后注漿終止注漿條件以壓漿量和注漿壓力雙控。

4 結語

試樁施工結束后，對整個試樁過程的施工功效、質量效果進行了分析比較。本次試驗樁靜載試驗結果和超聲波檢測結果顯示試驗樁垂直度、樁身強度、承載力及沉降等均滿足要求，確定了設計樁型是滿足使用要求的，并確定了工程樁施工工藝，歸納總結出了一套可以指導本工程施工的標準化工藝。并可供類似或相關工程試樁參考。

［1］劉金波，黃強.建筑樁基技術規范理解與應用［M］.北京:中國建筑工業出版社，2008.

［2］張雁，劉金波.樁基手冊［M］.北京:中國建筑工業出版社，2009.

［3］建筑施工手冊(第四版)編寫組.建筑施工手冊(第四版)［M］.北京:中國建筑工業出版社，2003.

［4］鄭昌晶，張順英.鉆孔灌注樁后注漿加固機理及其應用［J］.探礦工程(巖土鉆掘工程)，2011，38(8):45 －49.

［5］彭仕奇.蘇通大橋超長樁樁底后壓漿試驗及效果［J］.探礦工程(巖土鉆掘工程)，2011，38(11):54 －58.