端承摩擦樁后注漿與自平衡檢測(cè)技術(shù)在超高層房 建樁基工程中的應(yīng)用

聶青峰 陳 冬 陽(yáng) 華 秦 卿 陳 飛

（1.中國(guó)建筑第二工程局有限公司華南分公司，深圳 518000；2.深圳市羅湖人才安居有限公司，深圳 518000）

1 工程概況

人才安居集團(tuán)景?；▓@棚戶區(qū)改造項(xiàng)目位于深圳市羅湖區(qū)蓮塘街道，項(xiàng)目用地面積1.7 萬m2，總建筑面積19 萬m2，由3 棟超172 m 的超高層住宅和3 層沿街商業(yè)配套和社區(qū)配套組成，地下4 層車庫(kù)，框支剪力墻結(jié)構(gòu)。塔樓采用機(jī)械成孔灌注樁加承臺(tái)基礎(chǔ)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)甲級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限50 年，抗震設(shè)防烈度7 度。

2 地質(zhì)條件與工程樁設(shè)計(jì)概況

本工程場(chǎng)地內(nèi)地層及基巖面起伏較大，詳勘揭露有中風(fēng)化夾層。場(chǎng)內(nèi)發(fā)育一北東向區(qū)域斷層，地質(zhì)條件復(fù)雜。原設(shè)計(jì)塔樓采用機(jī)械成孔灌注樁，設(shè)計(jì)單樁承載力為10 500 ～45 000 kN，樁徑為1.2 ～2.8 m，樁端持力層為中風(fēng)化巖，設(shè)計(jì)要求全截面入中風(fēng)化巖面1D。在塔樓樁超前鉆施工過程中發(fā)現(xiàn)，場(chǎng)地內(nèi)存在大量中風(fēng)化夾層。穩(wěn)定的中風(fēng)化巖面較深，尤其是C棟塔樓區(qū)域總共41 根塔樓樁。根據(jù)超前鉆結(jié)果計(jì)算，其中9 根樁的樁長(zhǎng)為81.65 ～89.95 m（含空樁長(zhǎng)度，下同），15 根樁長(zhǎng)為90.00 ～94.85 m，17 根樁長(zhǎng)為

95.0 ～104.3 m。

超深機(jī)械成孔灌注樁施工存在成本高、工期長(zhǎng)的問題，同時(shí)因成孔時(shí)間長(zhǎng)，大大增加了成孔及清孔過程中發(fā)生塌孔等情況的概率，導(dǎo)致質(zhì)量與工期難以控制。因此，施工單位聯(lián)合業(yè)主單位多次組織地質(zhì)及設(shè)計(jì)專家舉行專家會(huì)議，探討超深樁設(shè)計(jì)優(yōu)化的可能性，最終決定采用摩擦端承樁加樁端樁側(cè)后注漿的施 工工藝。

3 關(guān)鍵施工工藝

3.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備→測(cè)量放線→鉆進(jìn)成孔→加工鋼筋籠→焊接荷載箱、綁扎鋼筋計(jì)→安裝聲測(cè)管、注漿管→下放鋼筋籠→下導(dǎo)管→灌注混凝土→超聲法樁身完整性檢測(cè)→樁側(cè)樁端注漿→自平衡法靜載檢測(cè)[1]。

3.2 部分關(guān)鍵工序

3.2.1 注漿管布置

布置注漿管時(shí)需保證注漿的均勻性，便于安裝和保護(hù)。豎向注漿管規(guī)格為Φ32 mm×2.5 mm。管路均沿鋼筋籠加勁箍?jī)?nèi)側(cè)布置，并與每道加勁箍綁扎固定，注漿管頂應(yīng)高出地面20 cm。樁端管超出鋼筋籠底部8 ～10 cm。注漿器采用具備單向閥的專利產(chǎn)品。

布置樁端注漿頭時(shí)，樁徑大于等于2 m 時(shí)，在樁端均勻布置4 個(gè)；樁徑小于2 m 時(shí)，在樁端均勻布置3 個(gè)。

環(huán)向樁側(cè)注漿管的豎向間距為10 000 mm（10 m），設(shè)置在樁頂8 000 mm（8 m）以下及樁底5 000 mm （5 m）以上區(qū)域內(nèi)，如圖1 所示[2]。

3.2.2 注漿管安裝

樁端注漿管的下料長(zhǎng)度與每節(jié)鋼筋籠的長(zhǎng)度一致，以保證下籠時(shí)注漿管的連接和鋼筋籠的連接在同一工作面處。

注漿管采用絲扣連接。每節(jié)注漿管的外螺紋上均需纏生料帶，套筒與注漿管用管鉗擰緊，不得漏水，不得松動(dòng)。樁端注漿頭與注漿管的連接要求同上。每節(jié)鋼筋籠下放就位后，及時(shí)向注漿管內(nèi)注水，保證內(nèi)外水壓一致。

豎向注漿管固定在鋼筋籠內(nèi)部[3]。

針對(duì)樁底注漿管的固定，要求4 根注漿管應(yīng)平分鋼筋籠內(nèi)圈，其中一根注漿管（D2 管）與做標(biāo)記的定位主筋固定。注漿管與鋼筋籠固定均采用14#鐵絲綁扎，每4 m 設(shè)一個(gè)綁扎點(diǎn)，綁扎牢固。

針對(duì)樁側(cè)注漿管的固定，固定順序沿做標(biāo)記的主筋（D2 管）逆時(shí)針每隔一根主筋固定（可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境調(diào)節(jié)位置，確保標(biāo)記準(zhǔn)確無誤即可），并在每節(jié)鋼筋籠內(nèi)的注漿管的兩端用記號(hào)筆做標(biāo)記，以區(qū)分樁底注漿管和每一層樁側(cè)注漿管。

針對(duì)空樁部位注漿管的固定，注漿管與輔助籠采用14#鐵絲綁扎，每2 ～3 m 設(shè)一個(gè)綁扎點(diǎn)，綁扎牢固。下完鋼筋籠后，須及時(shí)做好標(biāo)記。

空樁段采用輔助籠，各注漿管、聲測(cè)管等應(yīng)與輔助籠固定好。輔助籠應(yīng)確保有足夠剛度，以保證在起吊中不會(huì)變形。

3.2.3 鋼筋籠下放與連接

下放每套籠子安排2 ～3 名工人進(jìn)行注漿管的連接，在主筋連接完畢后，對(duì)鋼筋籠內(nèi)部的注漿管進(jìn)行連接及固定工作，要求接頭連接應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。待鋼筋籠下至有樁側(cè)注漿截面處時(shí)，安裝樁側(cè)環(huán)形注漿裝置并固定。各注漿管應(yīng)與輔助籠按圖示順序固定好，不得隨意擺放。

鋼筋籠下放時(shí)采用逐段吊裝逐段下放的方法，如圖2 所示。兩節(jié)鋼筋籠連接時(shí)，50%的鋼筋接頭須錯(cuò)開，錯(cuò)開長(zhǎng)度不小于35 dm，并不小于50 cm。連接時(shí)，上下兩節(jié)的鋼筋籠主筋軸心必須對(duì)齊。連接完成后，按要求補(bǔ)焊箍筋使其形成整體。

3.2.4 注漿管的保護(hù)

在下放導(dǎo)管和灌注混凝土?xí)r，導(dǎo)管和料斗不得碰撞孔口注漿管，要保證孔口注漿管的完好。在成樁之后注漿之前，應(yīng)在孔口設(shè)置圍欄和警示標(biāo)志，防止其他設(shè)備破壞管子和人員墜入孔中。

3.2.5 壓水開塞

注漿管開塞工序應(yīng)在樁基首灌混凝土澆筑完成后12 ～24 h，使用注漿泵壓入清水。若水壓突然下降，表明單向閥已打開，應(yīng)立即停泵，封閉閥門5 min，以消散壓力。若觀察到有水外噴現(xiàn)象，應(yīng)繼續(xù)關(guān)閉閥門，每2 ～5 min 后再次觀察，直至管內(nèi)壓力消散。

3.2.6 樁孔回填

本工程注漿管及超聲管頂高出地面20 cm。由于空樁量較大，空樁高度較高，為確保空樁段內(nèi)注漿管和超聲波管不被破壞，地面3 m 以下采用場(chǎng)地內(nèi)現(xiàn)有土進(jìn)行回填，3 m 至地面采用摻5%水泥的石粉回填?；靥钸^程中應(yīng)特別注意不可碰撞擠壓預(yù)埋注漿管和超聲管。

3.2.7 后注漿施工

基樁混凝土澆筑完畢2 d 后進(jìn)行樁側(cè)、樁底后注漿施工[4]。

首先，水泥漿制備。第一，注漿采用強(qiáng)度等級(jí)為42.5R 的普通硅酸鹽水泥；第二，水泥漿7 d 強(qiáng)度不宜小于10 MPa。對(duì)于飽和土水灰比宜為0.45 ～0.65，對(duì)于非飽和土水灰比宜為0.7 ～0.9，可摻適量外加劑，保證漿液具有較好的流動(dòng)性和穩(wěn)定性。嚴(yán)格控制漿液配比，攪拌時(shí)間不少于2 min。漿液應(yīng)具有良好的流動(dòng)性，不離析，不沉淀，進(jìn)入儲(chǔ)漿桶時(shí)必須用16 目紗網(wǎng)進(jìn)行過濾。

其次，注漿順序。一方面，宜先樁側(cè)后樁端，樁側(cè)注漿應(yīng)先上后下；另一方面，樁端注漿應(yīng)對(duì)同一根樁的各注漿導(dǎo)管依次實(shí)施等量注漿。

再次，注漿參數(shù)。第一，樁端注漿終止注漿壓強(qiáng)值宜為4.0 ～10 MPa，最大流量不應(yīng)大于75 L·min-1。第二，注漿作業(yè)宜于成樁2 d 后開始，不宜遲于成樁30 d 后；注漿作業(yè)與成孔作業(yè)點(diǎn)的距離不宜小于8 ～10 m。 第三，注漿量和注漿壓強(qiáng)應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求執(zhí)行。

最后，注漿要求及終止注漿條件。第一，注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，注漿壓強(qiáng)達(dá)到控制壓強(qiáng)并持荷5 min，可終止注漿。第二，若注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)要求但注漿壓強(qiáng)未達(dá)到控制壓強(qiáng)要求，可按以下條件終止注漿：若注漿壓強(qiáng)≥0.8 倍最低控制壓強(qiáng)，應(yīng)增加注漿量至110%后封壓；若注漿壓強(qiáng)小于0.8 倍最低控制壓強(qiáng)，應(yīng)改為間歇注漿，間歇時(shí)間宜為30 ～60 min，增加注漿量至120%后封壓[5]。第三，若注漿壓強(qiáng)達(dá)到控制要求，但注漿量未達(dá)到設(shè)計(jì)要求可按以下條件終止注漿：增加注漿壓強(qiáng)，達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量，即可終止注漿；增加注漿壓強(qiáng)達(dá)到10 MPa，即可終止注漿。

4 效益分析

4.1 社會(huì)效益

本工程周邊環(huán)境復(fù)雜，均為老舊居民區(qū)。工程樁采用摩擦樁加后注漿工藝后，大大減少了旋挖機(jī)入巖所引起的震動(dòng)，有效減少了周邊居民的恐慌與投訴。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

本工程C 棟塔樓區(qū)域共41 根塔樓樁，按原嵌巖樁設(shè)計(jì)，其中9 根樁的樁長(zhǎng)為81.65 ～89.95 m（含空樁長(zhǎng)度，下同），15 根樁長(zhǎng)為90.00 ～94.85 m，17根樁長(zhǎng)為95.0 ～104.3 m。在試樁檢驗(yàn)合格后，變更為摩擦樁后平均樁長(zhǎng)為65 m（含空樁），總計(jì)縮短樁長(zhǎng)1 098.84 m，節(jié)約施工成本近1 000 萬元。

4.3 施工進(jìn)度

以本工程C 棟T3-2 樁（樁徑2.8 m）為例，原設(shè)計(jì)有效樁長(zhǎng)77 m，含空樁段總樁長(zhǎng)為99.3 m，入中風(fēng)化巖深度為2.8 m，按經(jīng)驗(yàn)預(yù)計(jì)成孔時(shí)間13 d，變更后有效樁長(zhǎng)48 m，含空樁總樁長(zhǎng)為70.3 m，不需入巖，預(yù)計(jì)成孔時(shí)間4.5 d，可節(jié)約工期8.5 d。整體而言，以兩臺(tái)機(jī)同時(shí)施工計(jì)算，本次摩擦樁加后注漿變更為項(xiàng)目節(jié)約工期約60 d。

5 結(jié)語(yǔ)

本次端承摩擦樁后注漿與自平衡檢測(cè)是在人才安居集團(tuán)項(xiàng)目中的首次應(yīng)用。本項(xiàng)目實(shí)踐證明，在有效保證設(shè)計(jì)承載力要求的情況下，所提方案有效解決了傳統(tǒng)超深嵌巖灌注樁在復(fù)雜地質(zhì)條件下施工中易產(chǎn)生的塌孔、頸縮以及卡管等問題，提升了成樁質(zhì)量，節(jié)約了施工成本，縮短了施工工期，對(duì)超深嵌巖樁的設(shè)計(jì)與施工優(yōu)化具有借鑒意義。