CFG樁樁頂局部褥墊層施工工藝

中建一局集團(tuán)第一建筑有限公司 上海 201103

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

南寧市富雅·國(guó)際金融中心工程主塔樓地下4層、地上70層，建筑高度約310 m，屬于超高層建筑。本工程塔樓地基采用CFG樁（水泥粉煤灰碎石樁）加固天然地基，CFG樁為φ800 mm的C40素混凝土，樁身有效長(zhǎng)度為24 m，基礎(chǔ)為筏板基礎(chǔ)，平均厚度為3.80 m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40、抗?jié)B等級(jí)為P8，本工程在樁與筏板基礎(chǔ)之間鋪設(shè)褥墊層以實(shí)現(xiàn)樁土共同受力。

本工程基坑開(kāi)挖深度達(dá)18 m，局部落深區(qū)可達(dá)25 m。項(xiàng)目位于邕江周邊，地下水位較高，且南寧雨季時(shí)間長(zhǎng)、降雨量大，地下水作用十分明顯。建筑物周圍均為在建超高層建筑。

褥墊層對(duì)于整個(gè)超高層建筑的基礎(chǔ)受力起到極其重要的作用，褥墊層如果不能發(fā)揮作用，有可能導(dǎo)致基礎(chǔ)沉降不均勻，基礎(chǔ)一旦出問(wèn)題，將影響整個(gè)工程質(zhì)量和進(jìn)度，甚至有可能影響到周邊超高層建筑及地鐵隧道的安全，造成不良的社會(huì)影響和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

1.2 重、難點(diǎn)分析

1）本工程為超高層建筑，也是全國(guó)第一個(gè)采用對(duì)天然地基進(jìn)行加固處理作為持力層的地基形式，施工的重要性不言而喻；

2）基礎(chǔ)筏板與CFG樁設(shè)計(jì)有褥墊層，褥墊層是樁與基礎(chǔ)之間設(shè)置的一層散體材料，如何保證褥墊層能夠起到使樁及土體共同承擔(dān)荷載的作用還有待考證；

3）目前關(guān)于褥墊層的做法規(guī)范在超高層建筑的應(yīng)用中還無(wú)明確的要求，設(shè)計(jì)厚300 mm的褥墊層是否能夠起到褥墊層應(yīng)有的作用，保證豎向荷載的有效分擔(dān)也是一大難點(diǎn)；褥墊層厚度過(guò)小，樁間土承載力不能充分發(fā)揮，厚度過(guò)大，樁承擔(dān)的荷載太小，復(fù)合地基中樁的設(shè)置又失去了意義。需要通過(guò)試驗(yàn)確定褥墊層的壓縮模量后方可精確計(jì)算褥墊層厚度[1,2]。

2 褥墊層施工方案比選

由于褥墊層的施工質(zhì)量和建筑物的安全保障是關(guān)鍵，因此在對(duì)褥墊層滿鋪方案和褥墊層局部鋪設(shè)方案進(jìn)行比選后，決定采用褥墊層局部鋪設(shè)方案，即僅在樁頭設(shè)置一定厚度的褥墊層，樁間土部分澆筑混凝土墊層，使樁間土和CFG樁共同受力，發(fā)揮出樁和樁間土的強(qiáng)度。該方案主要優(yōu)點(diǎn)是施工質(zhì)量能夠得到較好控制，能夠處理復(fù)雜的基坑環(huán)境，不受落深區(qū)以及斜坡的影響，施工難度小，周期短。主要缺點(diǎn)是褥墊層厚度和夯填度缺少相關(guān)參考數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行試驗(yàn)確定。

3 褥墊層環(huán)梁施工

3.1 環(huán)梁設(shè)計(jì)

在樁頭澆筑出內(nèi)圈φ800 mm、外圈φ1 200 mm、厚400 mm的同心圓混凝土環(huán)梁，作為褥墊層的模板。部分樁模需要加固，采用6根φ22 mm鋼筋作為環(huán)筋，以φ8 mm@200 mm鋼筋作為箍筋，對(duì)樁模進(jìn)行加固。為保證褥墊層夯實(shí)之后面層同墊層面層平齊，在混凝土環(huán)梁上部臨時(shí)澆筑厚33 mm的混凝土層作為虛鋪砂石的約束（圖1）。

圖1 樁頭褥墊層施工示意

3.2 施工工藝及措施

1）施工流程：鑿除樁頭→制作木模板→綁扎鋼筋→加設(shè)木方→驗(yàn)槽→澆筑混凝土。

2）標(biāo)高控制：施工時(shí)在施工區(qū)域旁支設(shè)水準(zhǔn)儀1臺(tái)，測(cè)量人員隨時(shí)對(duì)標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測(cè)。同時(shí)在振動(dòng)結(jié)束后用靠尺對(duì)樁模的高度和平整度進(jìn)行檢驗(yàn)，嚴(yán)格控制各項(xiàng)指標(biāo)。

2）模板制作：模板采用圓柱形結(jié)構(gòu)，下部為1塊φ800 mm的圓形模板，側(cè)面先采用木條做成環(huán)形，然后外部包裹薄木板使側(cè)面光滑，上部按照抗浮模板進(jìn)行制作。

4 褥墊層施工

4.1 施工流程

檢驗(yàn)碎石、花米石石屑、中粗砂質(zhì)量→用混凝土攪拌機(jī)配制級(jí)配砂石→塔吊吊運(yùn)級(jí)配砂石→鋪設(shè)級(jí)配砂石→夯實(shí)或碾壓→找平驗(yàn)收[3,4]

4.2 施工工藝

1）使用碎石∶花米石∶中粗砂∶水為5∶3∶1∶1的級(jí)配碎石作為塔樓褥墊層材料，其中碎石粒徑約為20 mm。固體材料為袋裝，檢驗(yàn)合格后備用。

2）進(jìn)行樁頭圈梁施工，對(duì)于需要加固的圈梁鋼筋驗(yàn)收后進(jìn)行澆筑。

3）混凝土圈梁強(qiáng)度足夠后，用混凝土攪拌機(jī)進(jìn)行級(jí)配砂石的現(xiàn)場(chǎng)配制，嚴(yán)格按照級(jí)配進(jìn)行配制，配制完成后用塔吊將配好的褥墊層材料全部倒入夯填部位。

4）虛鋪碎石厚度為333 mm，壓實(shí)后厚度為300 mm。5）使用平板振動(dòng)器夯實(shí)，要夯實(shí)均勻，全面夯實(shí)，一般不少于3遍。

材料通過(guò)環(huán)形道路直接進(jìn)入于基坑底部堆放，由于用量小，堆料對(duì)于基坑的影響可以忽略。材料堆積處與塔樓基坑落深區(qū)高度相差4 m，褥墊層材料按5∶3∶1∶1的級(jí)配比例用混凝土攪拌機(jī)攪拌均勻后，采用塔吊將配制好的褥墊層材料運(yùn)至基坑，進(jìn)行振動(dòng)夯實(shí)（圖2、圖3）。

5 施工質(zhì)量控制重點(diǎn)

5.1 局部夯實(shí)不到位

圖2 褥墊層環(huán)梁

圖3 樁頭褥墊層

樁頭局部褥墊層，大小較小，用一般的平板振動(dòng)器夯實(shí)，邊緣處容易夯打不實(shí)。在試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)，平板振動(dòng)器平面長(zhǎng)度大于褥墊層直徑，平板振動(dòng)器無(wú)法直接與級(jí)配砂石接觸，導(dǎo)致夯打效果不佳。項(xiàng)目部在后續(xù)施工中采取了措施，將平板振動(dòng)器振動(dòng)板裁剪成圓形，使其能夠同級(jí)配砂石直接接觸；平板振動(dòng)器貼著環(huán)梁內(nèi)壁沿順時(shí)針進(jìn)行夯打，經(jīng)常檢查褥墊層是否出現(xiàn)夯打不均勻的情況，若出現(xiàn)不均勻夯打則應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修正[5]。

5.2 材料配比控制難

在現(xiàn)場(chǎng)施工中，由于配合比復(fù)雜，工序繁多，容易出現(xiàn)配合錯(cuò)誤。對(duì)管理進(jìn)行了完善，首先在級(jí)配砂石原材料堆處設(shè)置標(biāo)志板并注明用量，防止施工中砂石配合比出錯(cuò)；其次，采用看板管理，看板隨材料走，進(jìn)行上一道工序結(jié)束后，看板同材料一同進(jìn)入下一道工序，兩者缺一不可，一道褥墊層施工完畢后，看板配合下一道褥墊層施工，有效地避免了施工過(guò)程中的配合錯(cuò)誤。

5.3 后期質(zhì)量保護(hù)

褥墊層施工后，在其之上還將進(jìn)行基礎(chǔ)筏板的施工，人員往來(lái)、材料堆放，都容易給褥墊層帶來(lái)?yè)p害。在筏板第1層鋼筋綁扎完成前，褥墊層上部蓋膠合木模板作為質(zhì)量保護(hù)措施。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)富雅·國(guó)際金融中心工程CFG樁褥墊層的施工，從鋪設(shè)形式、砂石配比、施工工藝的選擇克服了超高層建筑褥墊層鋪設(shè)要求大、質(zhì)量要求高等難題，為工程節(jié)點(diǎn)的順利實(shí)現(xiàn)提供了有力保障。