樁基施工工藝在建筑工程項目中的應用

溫國鑫

山西建筑工程集團有限公司（030000）

1 工程概況

山西省某綜合樓建設項目，該建筑建成后A座用于基礎辦公，總高22層。B座用于科研項目，總高16層。項目建筑面積為75 300 m2，其中包括8 640 m2的地下建筑面積。為保證建筑整體結構穩定性，項目樁基施工工藝確定為旋挖灌注樁施工。

在項目開展前首先對地質情況予以勘查，地質勘查結果如下。①填土:混合黏土、碎石、砂礫、塊石，粒徑在5～25 cm，少數粒徑在30 cm以上，厚度在3.60～8.00 m。②粉土:粉砂含量40%以上，厚度1.50～2.70 m。淤泥質土:粉細砂、有機質。厚度4.1～11.0 m。粉質黏土:石英、腐木、有機質；厚度0.60～3.00 m。砂礫:石英砂礫及黏性土，厚度0.50 m?；◢弾r:石英、長石、黑云母，層面標高-19.14～28.98 m。上層土層多以淤泥質土和黏土為主，并不具備持力層的條件。場地范圍內巖土層力學指標由現場貫入試驗、室內土工試驗并結合勘測結果分析確定。對比物理力學性能指標，中等風化花崗巖較上層黏土有很大程度提升。經計算，中等風化花崗巖層可作為該項目樁基持力層。

分析這些土層特性，均具有較大的壓縮性、密實度差。這些軟弱土層不能位為地上建筑物的持力層，因此可采用樁基礎。由于上層填土包括混合黏土、碎石、砂礫、塊石，粒徑在5～25 cm，少數粒徑在30 cm以上，可采用旋挖灌注樁、鉆孔樁等非擠土類型樁，將花崗巖層作為樁基端部受力層[1]。

2 項目工程設計及樁基施工工藝

2.1 工程設計要求

案例工程具有如下特點:樁基數量較多，工程量大；總工期僅有60 d，工期較緊張；施工場地地質情況復雜，施工難度大；施工場地內禁止搭設臨時設施，施工管理難度大。綜合分析案例工程施工特點，樁基施工工藝決定采取旋挖灌注樁施工。

將中風化花崗巖或微風化花崗巖作為斷樁持力層，由于其物理力學特性不同，設計樁端分別進入中風化巖和微風化巖，深度為0.80 m和0.50 m，有效樁長控制在25 m以上，單樁承載力為2 000 kN。經檢測，施工范圍內地下水呈現一定腐蝕性，因此，樁身所用混凝土需具有一定抗腐蝕性能[2]。水下澆筑混凝土強度確定為C30，膨脹劑用量占比混凝土中水泥用量的10%，抗滲性能達到W8。鋼筋分別選擇fy=210 N/mm2的一級鋼筋（HPB 235）和fy=310 N/mm2的二級鋼筋（HPB 335）。

在樁基施工驗收時嚴格遵循JGJ 94-94《建筑樁基技術規范》、GB 5007—2002《建筑地基基礎設計規范》以及《地基與基礎工程施工質量驗收規范》。

2.2 樁基設計計算

2.2.1 選樁

綜合分析施工現場地質資料，案例工程最終確定采取旋挖灌注樁施工工藝，端樁持力層為中風化或微風化花崗巖,根據建筑物上部荷載計算值，確定樁身直徑為800 mm。

2.2.2 計算樁身強度

案例工程單樁承載力理論值Q為2 000 kN，單樁承載力Q應滿足軸心受壓值，即:Q≤Ap×fc×ψc。其中fc為混凝土軸心抗壓設計值，C30混凝土取值為14.3 N/mm2，Ap為樁身面積，ψc為工作條件系數，取值0.6。經計算Ap×fc×ψc=4 310.6 kN＞Q，因此樁身強度符合設計要求。

2.2.3 計算配筋率

設計規范中要求樁筋的配筋率應在0.2%～0.65%。案例工程實際配筋率經計算公式為:n×π×（d/2）2/A。其中n為單樁鋼筋數量，d為樁身鋼筋直徑，A為樁身截面積。經計算實際配筋率為0.64%＜0.65%，配筋率符合要求。

2.3 樁基施工工藝

2.3.1 護筒埋設

在案例工程旋挖灌注樁施工過程中，護筒埋設能夠對孔口起到一定保護作用。所使用的鋼護筒由厚度為4 mm的鋼板卷制而成，護筒直徑為850 mm。將護筒埋設至土下至少2 m，從而避免在鉆進過程中護筒外圈返漿而出現塌孔事故[3]。案例工程在護筒埋設過程中將護筒中心和樁位中心的誤差控制在20 mm以內，同時保證護筒埋設的垂直度。

2.3.2 開孔鉆進

在對不同土層結構鉆進時，為保證鉆孔施工安全性，采取泥漿護壁,保證鉆進工作正常進行。表1為案例工程泥漿性能參數。由表1可知，對松散且易塌陷的地層，泥漿的黏度、密度、靜切力均有著較高要求。在案例工程中，每臺鉆進樁機分別配置了一個循環池和一個沉淀池。

表1 泥漿性能參數

2.3.3 清孔

案例工程清孔時將正循環清孔和反循環清孔相結合。在正循環不能將孔底泥渣清除干凈時，采取反循環清孔，直至孔底泥渣厚度在50 mm以下[4]。此外，灌注水下混凝土前將孔內泥漿參數控制在以下范圍內：相對密度控制在1.05～1.20 kg/m3，含砂率控制在4%以內，黏度控制在20～28 s，保證膠體率在95%以上。

2.3.4 灌注水下混凝土

水下混凝土灌注過程中，若直接將混凝土向泥漿中澆筑，在重力作用下，水泥、粗細骨料會分離，并沉淀于孔底，因此，在水下混凝土澆筑過程中借助于直徑為220 mm的導管將混凝土澆筑于孔底，隨著澆筑過程進行，逐步提升導管高度。為保證混凝土澆筑質量，這一環節需連續進行，不可中斷。

3 工程施工難點及質量保證對策

3.1 施工難點

案例工程施工過程中，地質結構存在孤石區域，在終孔操作時若根據被鉆碎的巖石屑評估持力層，其結果并不具備科學性，存在偏差風險。因此，案例工程面臨難點之一是所選擇的持力層能夠滿足樁基承載力要求。依據地質勘查信息，并分析鉆機受力、鉆桿抖動情況判斷樁端持力層，針對不能確定的地質結構，采取原位取芯的方式進行。

工程樁基施工另一難點在于，工程設計主要以單樁為主，因此，樁身定位后需再次進行復核，確保定位準確。本工程樁基直徑為800 mm，同時施工現場地質結構復雜，應對樁身垂直度予以重視，若垂直度不滿足設計要求將很大程度上增加卡鉆或鋼筋籠上浮風險。

3.2 質量保證對策

在判斷樁身是否入巖時綜合考慮設計持力層埋深、樁長、樁機鉆進速度以及現場孔底返渣情況等。在入巖時鉆進速度會變慢，且觀察巖渣特性將從強風化向中風化轉變，確認入巖后，持續鉆進直至設計深度。施工過程中為便于后期驗收，每孔均取樣備查。

鉆孔施工為避免在開孔時出現孔壁塌陷，應遵循鉆進過程循序漸進的原則。在鉆進過程中，定期對泥漿性能進行檢測，特別是在含水層鉆進施工階段，鉆機每鉆進3 m左右，安排專業人員對鉆孔垂直度進行檢測，及時糾偏，保證鉆孔質量。

4 樁基施工質量檢驗

案例工程樁基施工結束后，要檢驗樁基施工質量，試驗樁單樁承載力在4 000 kN以上，入土樁長28.45 m，滿足設計質量要求。

5 結語

對于建筑工程項目而言，樁基施工工藝對建筑物穩定性起著關鍵性作用。在選擇樁基施工技術時應當充分結合現場實際，根據工程設計要求及地質勘查資料，落實樁基施工工藝及質量控制對策，經檢驗，質量符合設計標準。