高水位既有地下室結構補樁關鍵技術

龔俊杰 趙 昊 汪 剛 李 志 劉 航 王 強

中建三局集團有限公司（滬） 上海 200129

目前，在深基坑、高水位的復雜條件下，國內還沒有較為成熟的補樁施工方法。本文依托工程實例，基于深基坑、高水位的復雜工況，對補充樁基施工過程中產生的承壓水水位控制、泥漿控制、既有結構保護等一系列問題進行研究探討，為后續的施工及研究提供工程經驗及理論參考[1-3]。

1 工程概況

長征鎮214、210街坊商辦樓項目位于上海市普陀區，工程總建筑面積約387 000 m2，其中地下建筑面積148 000 m2。根據勘察報告，基坑開挖深度14.7～17.2 m，基坑開挖影響范圍內主要分布的含水層為第⑦1層、第⑦2層。第⑦1層層頂最淺埋深為27.9 m，第⑦2層層頂最淺埋深為32.7 m。工程勘察期間，⑦層承壓水頭的最高水位標高為－2.15 m，埋深為5.85 m。

其中T3—T6塔樓區域為結構拆改區域，相關建筑功能及結構均發生改變，導致已完成地下室結構及部分底板需拆除改造。相對于原設計T5、T6塔樓，新設計塔樓范圍有所調整，且原設計的承壓樁與抗拔樁進行了一定的轉換，經設計單位驗算，原有樁基不能滿足結構要求，需局部補樁。

2 高水位既有地下室結構補樁施工

2.1 工藝原理

通過前期樁位復核定位及對原結構進行加固，減少補樁施工過程中對既有結構的影響。

樁基深度超過承壓水層，在補樁施工中會穿透承壓水層而發生承壓水上涌的情況。參考連通器的原理，通過設置鋼套筒使承壓水自上涌至該區域土層的水頭標高，在鋼套筒內達到水位自平衡，避免了傳統類似施工中的持續降水。同時利用鋼套筒提供的工作條件，將補樁施工轉移至地下室頂板進行，避免了因地下室凈高不足而導致的樁機無法施工、平面組織困難等難題，減小了施工難度，保證了施工的質量和安全。

通過相關壓力容器壁厚的計算公式及套筒內工作壓力的選定，計算出補樁施工所需鋼套筒的壁厚。通過分析施工過程中底板與鋼套筒交界處的受力情況，以鋼套筒底部泥漿壓力、土體壓力、反坎自重相平衡的計算模型得出鋼套筒與底板密封混凝土反坎體積，指導現場施工，確保補樁施工安全可靠。施工流程為：施工準備→樓板加固→樓板及底板開孔→放置鋼套筒→成樁及后續施工→鋼套筒拔除。

2.2 工序要點

2.2.1 施工準備

1）樁位復核。在接收設計單位的補樁定位圖紙后，對樁的定位圖與原結構圖紙進行疊圖復核，查看樁基定位與原結構的主要受力構件發生碰撞的情況。針對碰撞情況與設計協商溝通，在允許范圍內對樁定位進行微調，減小因開孔導致的對既有結構的損傷破壞，降低后期修補成本。

2）樁位定位。補樁前需對原結構樓板和底板開孔，因此根據測量平面控制網和高程控制網，構建立體模型，根據樁位復核圖紙，使用全站儀及鋼尺測定樁位，在樁位處采用“十字栓樁位”作好標記，并用鋼筋三腳架加以保護。

3）鋼套筒選型。在施工前需要對鋼套筒的長度進行計算，施工中鋼套筒所需的最短長度不小于插入土壤深度、墊層厚度、底板厚度、地下室深度之和，要求鋼套筒插入土體深度不得小于1.0 m。在鋼套筒頂部需預留法蘭盤，鋼套筒長度若不能滿足使用要求，需通過焊接接縫的方式接長，鋼套筒使用Q235鋼材，壁厚根據實際使用情況計算得出。

2.2.2 樓板加固

對樁機施工荷載及結構頂板設計承載力進行復核，對需要加固的區域進行加固處理。采用滿堂支撐盤扣式鋼管腳手架、型鋼回頂、鋼板加固等方式對鉆機施工范圍內的樓板進行加固。

2.2.3 樓板及底板開孔

樓板及底板開孔采用水鉆施工，以樁位點為圓心，進行小水鉆孔的布置。經查詢規范，開孔半徑取值為樁半徑＋水鉆半徑＋50 mm。開孔施工要點如下：

1）開孔施工務必確保同一根樁位上、中、下開孔的同心同徑。

2）若在水鉆孔鉆進過程中出現較大的垂直度偏差，則應停止鉆孔，用較大孔徑的套筒重新套鉆，確保垂直度滿足施工要求。

3）每層板開孔完成后，采用長1 m且與準備安裝的長套筒同徑的模型鋼套筒進行試安裝，觀察筒壁與板邊界是否有卡蹭現象，若有問題重新修孔，以確保后續長套筒的順利安裝。

4）上、中、下3層板均開孔完成后，利用“十字栓樁位”的樁位控制點，采用線墜和鋼尺進行同心度的檢查。

2.2.4 放置鋼套筒

使用50 t汽車吊進行“兩點起吊”，將鋼套筒豎起之后再變為“單頭吊裝”。吊耳采用厚度為25 mm的Q235鋼板，連接板尺寸為豎向20 cm×環向15 cm，耳板尺寸為徑向20 cm，環向10 cm（耳寬），孔徑為5 cm。套筒回直安裝前割除吊耳，避免影響套筒下放。

套筒進入底板下原狀土深度不得小于1 m，采用液壓振動錘完成鋼套筒下沉施工。下沉前用油漆在套筒上標記好預定位置，到位即停，后續完成加固措施。套筒安裝完成后，采用鋼筋以“井”字形焊接固定在每一層混凝土板面上，防止成孔過程中護筒滑落、平移。

2.2.5 成樁及后續施工

由于樁機在地下室頂板進行補樁施工，故成樁垂直度是此類施工的控制要點，要重點關注施工時鉆頭及鉆桿的垂直度。在樁機鉆進過程中，每前進5 m測一次成樁垂直度，完成后復核成樁垂直度，確保樁基垂直度滿足使用要求。

成樁后7～8 h內應用清水劈通注漿管，使注漿管保持暢通。注漿應在成樁2 d后進行。注漿應保持低壓慢速，采用P.O 42.5水泥漿液，水灰比控制在0.55～0.60。工程樁注漿量應根據靜載試驗結果進行相應調整，以注漿量為主控，以注漿壓力為輔控。終止注漿應符合下列條件：注漿量達到設計要求；注漿量不低于設計要求的80%，且壓力不小于2 MPa。在混凝土澆筑完成28 d之后進行樁身超聲波檢測。

2.2.6 套筒拔除

在補樁施工完成混凝土灌注后4～5 h（混凝土初凝后），拆除各層板位置對套筒的加固鋼筋，鑿除鋼套筒與底板密封的混凝土墩，并割除止水環。采用液壓振動錘對鋼套筒進行拔除，拔除的鋼套筒直接吊往下一孔位進行安裝。

3 結語

根據現場實際施工過程中發現的問題進行討論分析與經驗總結，對承壓水水位進行監測，及時根據監測數據及實際工況采取降水措施，并在補樁施工過程中，通過一系列的計算制定地下室水位控制的相關措施，避免在補樁打開底板的過程中承壓水通過鋼護筒縫隙上涌至底板，損壞地下室既有結構及對基坑安全產生威脅。此外，補樁施工操作面與普通樁基作業存在較大的差異，故在現場實際作業過程中需要按照定位、加固、開孔、鉆孔等一系列工序進行操作，以保證補樁施工的作業安全。綜上可見，本文對于目前國內的地下室拆改建補樁工程具有一定的借鑒意義和指導價值，對于高水位補樁的相關理論研究存在一定的參考意義。