復合樁基在實際工程中的應用

張魏 姚大樂

中建三局集團有限公司昆明分公司

摘要：復合樁基具有適用范圍廣、承載力強、成本低等優點，具有廣闊的發展前景。本文結合工程實際，分析了復合樁技術控制要點，對其經濟技術評析。

關鍵詞：復合樁基；應用；控制要點

1 工程概況

該項目分南北2區分期開發，北區工程由1#樓、2#樓、3#樓、4#樓4棟商樓及住宅組成，地上35-42層，地下2層，總建筑面積231 014.72m2，其中地上總建筑面積182 439.84 m2，地下總建筑面積48 574.89m2。擬建的樁基工程設計主要采用大口徑人工挖孔樁，樁徑采用1 000 mm，樁端擴大頭直徑為2 000 mm，樁長12--15 m，樁端持力層為中風化凝灰巖層，要求樁端全斷而進入持力層不少于300 mm。材料主要采用鋼筋籠主筋HRB400，混凝土強度等級為C35，按水下混凝土配料。于樁頂設置的變形調節裝置，經變形調整后由樁與地基土體共同受力。

2 工程地質情況

本工程地層結構較復雜，受地理環境影響和區域地質構造的作用，各巖土層的分布、厚度和埋深等在橫向、縱向上變化較大。各巖土體的分布及其特征見表1.

表1 巖土體的分布及其特征

北區大部分地段地下水以潛水為主，即孔隙潛水及孔隙裂隙潛水。另外，擬建場地地基不均勻性較為突出，各地基巖土層層面起伏變化較大，分布厚度不一；且沖洪積砂層和勃性土層交替生成，呈現出互層、夾薄層。

3 復合樁基的技術控制要點

3.1人工挖孔樁施工注意事項

1）加強人工挖孔樁的降水，確保干作業施工，確保樁基承載力。

2）人工挖孔樁基坑開挖后需留1.5m土，在此標高開孔施工，在施工期間做好土體降水工作，以減少或防止人工挖孔樁成孔期間可能發生的流泥。

3）每日開挖前必須檢查井下的有毒、有害氣體，并應有足夠的防護措施；開挖深度超10 m要求配備送風設備，開工前送風5 min。

4）要求開挖時，人工降水深度始終控制在低于樁底標高0.5 m以下。

5）兩樁凈距離小于2D（樁直徑）且小于2.5m時，應采用間隔開挖的方式進行施工。

3.2土體承載力的保證措施

1）工藝流程：機械挖除設計標高20--30cm以上的土方→人工修土→土質情況報驗→專人施工隊伍施工土工布→土工布施工報驗→施工墊層。

2）確保基底土層承載力的施工控制要點

主要防止基底土層因泡水降低承載力；要求基坑內土層分層開挖，當機、械開挖至坑底預留300 mm以上土層由人工清土；且坑底土層暴露后不得積水、不得踩踏；禁止雨大開挖最后一層土層，并要求隨挖隨鋪土工布和碎石墊層，坑底土面的最大暴露面積要求小于200m2；坑底土層暴露時間控制在2h以內，坑底土工布和碎石層下應設有碎石集水盲溝和集水坑。如該土層已被泡水、擾動、應將該土層挖除，并采用C20素混凝土澆筑到設計標高。

3.3樁頂調節器的安裝

3.3.1安裝工藝

樁頭清理斗調節器、支座定位安裝、支模板、樁頂混凝土澆筑、調節器定位安放、變形標識桿與注漿孔的安裝、調節器側護板與上蓋板安裝。

1）樁頭清理。樁頂標高超過設計標高的樁基，超出部分應去除，并應保留樁基中的豎向受力鋼筋高出設計標高約15cm，以方便調節器下支座的安裝；樁頂標高低于設計標高時，應用相同直徑和等級的鋼筋將基樁豎向受力筋引至高出設計標高15cm左右，同樣方便調節器下支座的安裝。由于樁頂需要進行混凝土的二次澆筑，因此樁頭的清理應嚴格按照二次澆筑的要求進行，對于薄弱混凝土層或個別突出骨料應用風鎬鑿去，并用鋼絲刷或壓力水洗刷以保證樁頭的清潔。

2）調節器下支座定位安裝。由于單個變形調節器的最大承受荷載達到200 t以上，因此為了防止樁頂混凝土的局部壓碎，在每個調節器的下面設置支座.支座墊板的直徑適當大于調節器直徑，以分擔調節器的壓力。為了進一步將荷載傳遞到混凝土深部，又在每個支座墊板下設置6根30cm左右錨固、傳力的鋼筋，墊層下后澆混凝土中設兩層構造鋼筋網。另外為方便自適應變形調節器的快速安裝，在每個支座墊板的中心已經設有定位螺母。

考慮到自適應樁頂進入筏板50mm，具體安裝時應控制調節器卜支座頂的標高比筏板底標高低96 mm。整個支座通過支座加固鋼筋與樁基豎向受力鋼筋的焊接固定，焊點不少于6個，以保證支座在二次澆筑過程中不被振搗棒振搗偏位。

3）支模板、樁頂混凝土澆筑。調節器下支座安裝完畢后，將樁頂清理干凈并用水濕潤后即可進行樁頂混凝土的二次澆筑。二次澆筑的混凝土應比樁身混凝土高一等級，并用振搗棒充分振搗。24 h后方可拆模。

4）調節器定位安放。變形調節器的臨時固定螺栓主要在運輸過程中起固定保護的作用，在出廠后至定位安裝前一定不能拆除，以防止裝置發生變形從而影響其受力性能，但是在定位安裝后則必須拆除，方可正常使用。另外安裝時，應注意區分變形調節器的正反，應保持較薄一側的蓋板向上。調節器下蓋板底設置有25 mm的定位孔，安裝時可據此進行定位，上蓋板表而亦設置有定位刻線，可用于檢測儀器的定位與安裝。

5）變形標識桿與注漿孔的安裝。自適應變形調節器的Q-S曲線近似呈線性變化，如果能夠測得調節器的絕對變形量，便可推知基樁所承擔的荷載，不僅可以對調節器的工作狀態進行充分的了解，而且與設計值的對比，對設計理論的進一步完善與提高亦有很大的幫助。基于這樣的考慮，在三個調節器下支座墊板中間設置了變形標識桿，該變形標識桿可直觀量測到調節器的絕對變形壓縮量。這里應該特別指出的是上述變形標識桿測出的變形值為調節器的絕對變形量，切勿與建筑物的沉降量相混淆。當基樁為嵌巖端承樁，樁端沉降可忽略不計時，上述兩值可近似相等。

建筑物的沉降發展過程大約為2-3年，在建筑物沉降穩定后，可通過注漿孔將調節器間的空隙封閉，增加樁頂的耐久性。

6）調節器側護板與上蓋板安裝。調節器側護板與上蓋板的主要作用是將調節器封閉在獨立的空間里，在建筑物沉降穩定前，確保混凝土或其他異物無法阻礙調節器發揮作用。應注意，在安裝時應保證側護板與上蓋板焊縫的嚴密性。

3.3.2安裝注意事項

1）樁頂調節器的埋件與樁頂加強鋼筋須可靠焊接，同時應保證埋件的水平平整度；2）二次澆筑的混凝土等級為C40的微膨脹混凝土，應嚴格掌握配合比，避免出現裂縫；3）調節器的注漿孔在基礎鋼筋綁扎完成后，由專業檢測單位從調節器的底部接長到基礎頂面以上不少于200 mm。同時應做好臨時封閉措施，在結構沉降穩定后（經第三方監測單位提供報告后經設計單位認可）方可注漿。

3.4確保樁基承載力，樁底后注漿的施工工藝

人工挖孔樁持力層為散體狀強風化凝灰巖及碎塊狀強風化凝灰巖兩種；1#--3#樓局部持力層為強風化安山紛巖，其中強風化安山紛巖遇水易軟化，導致承載力降低；4#樓持力層大多為散體狀強風化凝灰巖，承載力設計值要求高，單樁承載力特征值5800 kN，試驗樁沉降最大為50cm，為保證樁基承載力，保證孔底干作業施工，設計要求1#--3#樓的11根樁（強風化安山紛巖）和4#樓以散體狀強風化凝灰巖為持力層的樁，應進行樁底后注漿。

樁底后注漿的控制要點：

1）要求樁身混凝土澆筑2d后方可進行樁端高壓注漿，且注漿不宜遲于成樁30 d后；樁底注漿施工在挖孔灌注樁下放鋼筋籠前2d跟進。2）嚴格控制水灰比：水泥漿水灰比為0.5-0.6，注漿壓力宜為3-10 MPa。注漿流量不宜大于75 L/min。單樁注漿量為1.2-1.8 t，具體用量現場試驗確定。3）注漿原則：以可注入為準，盡可能采用濃漿，低壓慢注及間歇注漿，以利于定量水泥漿體留駐樁底有效范圍內。4）水灰比通過現場試驗確定。5）注漿管底部應設置單向注漿閥（逆向閥），注漿閥應能承受1 MPa以上的靜水壓力。

4 復合樁基的經濟技術評析

復合樁基這項新技術已成功應用在高層及超高層項目，經測算本工程采用的端承樁復合樁基的設計方案不但為節約基礎直接成本約2 000多萬，而且基礎部分施工工期縮短6個月以上，目前各項試驗措施均在本工程中進行嚴密監測，一切均正常，結構安全和地基穩定有充分保障。綜上認為，通過有效的技術控制及施工措施，復合樁基的使用具有廣闊的前景，能產生明顯的經濟、社會和環境效益，值得在高層建筑的建設中進一步推廣應用。

參考文獻：

[1]JGJ 94-2008，建筑樁基技術規范[S].中華人民共和國住房和城鄉建設部.

[2] GB50202-2002，建筑地基基礎工程施工質量驗收規范 [S].中華人民共和國住房和城鄉建設部.