高層建筑工程樁施工技術(shù)

楊劍

【摘 要】伴隨著城市現(xiàn)代化進(jìn)程的發(fā)展，高層建筑在城市中得到了不斷發(fā)展，隨之而來(lái)的是高層建筑的基礎(chǔ)越來(lái)越深，工程樁越來(lái)越深、越來(lái)越長(zhǎng) ?，F(xiàn)結(jié)合德基廣場(chǎng)二期高層工程樁試樁工程實(shí)例，就鉆孔灌注樁施工主要工序、施工方法和技術(shù)措施作簡(jiǎn)要探討。

【關(guān)鍵詞】工程樁；正循環(huán)回旋鉆進(jìn)；氣舉反循環(huán)清孔

[中圖分類號(hào)] TU97，TU753.3[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] T2011-12(03)-1702

1 工程概況

德基廣場(chǎng)二期工程位于南京主城區(qū)的長(zhǎng)江路、中山路與糖坊橋路匯成的三角地帶。由主樓、附樓和地下室構(gòu)成，是一個(gè)集酒店、辦公、商業(yè)和公寓于一體的綜合項(xiàng)目，總面積約23萬(wàn)平方米（其中地上17萬(wàn)平方米、地下6萬(wàn)平方米）。主樓位于場(chǎng)地的東北部，為一幢73層、高315m的超高層建筑；附樓為9層，結(jié)構(gòu)高度50m；地下室4層（略大于主樓和附樓范圍），基坑預(yù)計(jì)開(kāi)挖深度在20m左右。

主樓部分采用筒中筒結(jié)構(gòu)體系，外框架柱與核心筒的間距12m左右，基底平均壓力1200～1300kN/m2；附樓部分采用鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，柱距8.7m×9.7m，在局部大跨懸挑區(qū)采用桁架，平均柱底軸力20000kN，最大柱底軸力30000kN。

主樓結(jié)構(gòu)部分?jǐn)M采用鉆孔灌注樁加筏板的基礎(chǔ)形式；附樓結(jié)構(gòu)部分?jǐn)M采用鉆孔灌注樁的基礎(chǔ)形式；地下室部分?jǐn)M采用地下連續(xù)墻或鉆孔灌注樁加內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)體系。

確定本工程樁基的極限承載力，使設(shè)計(jì)既安全可靠又經(jīng)濟(jì)合理，根據(jù)國(guó)家有關(guān)規(guī)范的規(guī)定和工程需要，進(jìn)行工程樁的試樁施工，施工工期40d。

黑灰色，流塑，含腐植物和螺絲、貝殼。層頂埋深0.8～3.0m，層厚0.5～3.0m。

②粉質(zhì)粘土：灰黃-黃灰，可塑，局部低塑性，夾粉土、粘土，稍有光澤，韌性、干強(qiáng)度中等。層頂埋深3.0～31.5m，層厚0.9～20.0m。

③粉質(zhì)粘土混粗砂、卵礫石：灰-灰黃色，粉質(zhì)粘土為軟-可塑，卵礫石含量不均勻，一般在10%～25%，局部?jī)H5%左右，粒徑一般在1～5cm，個(gè)別＞10cm，以石英巖、石英砂巖為主要成分，磨圓度較好，呈次圓狀。層頂埋深31.3～36.7m，層厚0.3～4.3m。

④-1強(qiáng)風(fēng)化泥巖、泥質(zhì)粉砂巖：紫紅色，夾粉細(xì)砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，風(fēng)化強(qiáng)烈，結(jié)構(gòu)已不清晰，巖芯用手易碾碎，局部夾少量巖塊，屬極軟巖，遇水極易軟化。層頂埋深32.8～36.8m，厚度0.2～3.0m。

⑤-2n1中風(fēng)化泥巖、粉砂質(zhì)泥巖：紫紅色，巖體較完整，間夾膠結(jié)較差、層理較發(fā)育的泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖，屬極軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ，浸水易軟化。與泥質(zhì)粉砂巖、粉細(xì)砂巖呈互層分布，厚度1.0～12.6m。

⑤-2n2中風(fēng)化泥巖：紫紅色，巖體較完整，局部裂隙發(fā)育，部分為膠結(jié)差、層理發(fā)育的細(xì)砂巖，間夾粉砂質(zhì)泥巖，巖芯用手易折斷，用力能碾碎，屬極軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ，浸水極易軟化。呈透鏡體分布在泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖層中，并呈互層狀，厚度1.8～9.4m。

⑤-2s1中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖：紫紅色，巖體完整，間夾粉砂質(zhì)泥巖、泥巖，以軟巖為主，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ，浸水易軟化，厚度2.0～16.1m。

⑤-2s2中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖：紫紅色，巖體完整，部分為泥巖，夾粉砂質(zhì)泥巖，屬軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ，浸水易軟化。層頂埋深48.5～58.8m，除主樓外該層未鉆穿。

⑤-3s中風(fēng)化細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖：紫紅色，巖體完整，局部夾粉砂質(zhì)泥巖、泥巖，大部分為軟巖，部分為較軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅲ-Ⅳ，浸水可軟化。層頂埋深63.5～68.0m，該層未鉆穿。

2工程鉆孔灌注樁施工主要工序的施工方法和技術(shù)措施

本工程試樁總量為4根，我公司承接了德基廣場(chǎng)二期工程樁基試樁工程SH-2 號(hào)、SH-3 號(hào)樁的施工。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)平面范圍及對(duì)地質(zhì)條件的分析，綜合考慮到樁底巖層堅(jiān)硬和天氣等不利因素的影響， SH-2號(hào)樁用上海產(chǎn) GPS-15 型鉆機(jī)施工 , SH-3號(hào)樁用 GPS-20 型鉆機(jī)施工。

2.1基礎(chǔ)工程樁說(shuō)明

1）本工程定位坐標(biāo)及±0.00相當(dāng)?shù)慕^對(duì)標(biāo)高10.14。

2）樁基工程采用鉆孔混凝土灌注樁，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)C45。試樁總數(shù)為2根，其中:SH-2型樁1根，樁徑1500，主筋26?準(zhǔn)22，加勁箍?準(zhǔn)18＠2000，螺旋箍筋?準(zhǔn)8＠250（加密區(qū)＠100）。SH-3型樁1根，樁徑1500，主筋26?準(zhǔn)22，加勁箍?準(zhǔn)18＠2000，螺旋箍筋?準(zhǔn)8＠250（加密區(qū)＠100）。

3）樁體鋼筋?準(zhǔn)為HRB235，?準(zhǔn)為HRB335。樁內(nèi)縱向鋼筋的接長(zhǎng)采用焊接連接，縱橫鋼筋交接處均應(yīng)焊牢。

4）樁基以⑤-2S2中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂層為樁端持力層，實(shí)際孔深應(yīng)以樁端進(jìn)入持力層的深度為主要依據(jù)。

2.2基礎(chǔ)工程樁施工

2.2.1施工工藝流程

測(cè)放樁位→埋設(shè)護(hù)筒→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)至孔底標(biāo)高（擴(kuò)孔）→第一次清孔→安放鋼筋籠→導(dǎo)管安放→第二次清孔（合格）→灌注首灌混凝土→連續(xù)混凝土灌注、拔拆導(dǎo)管→測(cè)量混凝土面標(biāo)高（合格）→移機(jī)，進(jìn)行下一循環(huán)施工作業(yè)。

2.2.2施工技術(shù)措施

1）測(cè)量放線定位。根據(jù)控制點(diǎn)采用極坐標(biāo)法放出樁位，用全站儀（經(jīng)緯儀）進(jìn)行測(cè)角、量距和坐標(biāo)定出樁位，并用第三點(diǎn)校核。在所測(cè)設(shè)樁位中心點(diǎn)打入鋼筋作為樁位標(biāo)志，釘好護(hù)樁。

2）埋設(shè)護(hù)筒。在埋設(shè)護(hù)筒時(shí)，采用十字交叉法，將所放樁位點(diǎn)移出，埋設(shè)好護(hù)筒后用十字交叉法恢復(fù)，埋深1.0m，上口高出地面40cm，四周用土回填夯實(shí)。護(hù)筒口用紅油漆做好十字線標(biāo)記。

3）樁機(jī)就位。護(hù)筒埋設(shè)完畢后，平整場(chǎng)地填實(shí)虛土，使樁機(jī)穩(wěn)定就位，鉆機(jī)基座四周平穩(wěn)，轉(zhuǎn)盤(pán)中心鉆架吊滑輪與樁位中心在同一垂直線上。機(jī)臺(tái)用水平尺檢查水平度。

4）正循環(huán)回旋鉆進(jìn)。①安裝鉆機(jī)時(shí)，轉(zhuǎn)盤(pán)中心應(yīng)同鉆架上吊滑輪同一垂直線上，鉆桿位置偏差應(yīng)≯2cm。②開(kāi)始鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)先在護(hù)筒內(nèi)放一定數(shù)量的泥漿或粘土塊，稍提鉆桿，開(kāi)始空轉(zhuǎn)，并從鉆桿中壓入清水，使之?dāng)嚢璩蓾{，開(kāi)動(dòng)泥漿泵進(jìn)行循環(huán)，待泥漿均勻后開(kāi)始鉆進(jìn)。③初鉆時(shí)應(yīng)低檔慢速鉆進(jìn)，使護(hù)筒刃腳處形成堅(jiān)固的泥皮護(hù)壁，鉆至護(hù)筒刃腳下1m后，可按土質(zhì)情況用正常速度鉆進(jìn)。④鉆具下入孔內(nèi)，鉆頭應(yīng)距孔底鉆渣面50～80，并開(kāi)動(dòng)泥漿泵，使沖洗液循環(huán)2～3min。然后開(kāi)動(dòng)鉆機(jī)，慢慢將鉆頭放到孔底，輕壓慢轉(zhuǎn)數(shù)分鐘后，逐漸增加轉(zhuǎn)速和增大鉆壓，并適當(dāng)控制鉆速。⑤正常鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)合理調(diào)整和掌握鉆進(jìn)參數(shù)，不得隨意提動(dòng)孔內(nèi)鉆具。操作時(shí)應(yīng)精力集中，掌握升降機(jī)鋼絲繩的松緊度，減少鉆桿水龍頭晃動(dòng)。⑥加接鉆桿時(shí)，應(yīng)先將鉆具稍提離孔底，待沖洗液循環(huán)3～5min后再擰卸加接鉆桿。⑦鉆進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)防止扳手、管鉗、墊叉等金屬工具掉落孔內(nèi)，損壞鉆頭。⑧如護(hù)筒底土質(zhì)松軟出現(xiàn)漏漿時(shí)，可提起鉆頭，向孔中倒入粘土塊，再放入鉆頭倒轉(zhuǎn)，使膠泥擠入孔壁堵住漏漿空隙，穩(wěn)住泥漿后繼續(xù)鉆進(jìn)。

5）第一次清孔。成孔達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，即進(jìn)行清孔置換泥漿。第一次清孔是在鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)孔深以后計(jì)將鉆頭提高孔底20cm左右，利用空壓機(jī)氣舉抽漿清孔，用泥漿泵抽取低濃度泥漿或清水補(bǔ)充孔內(nèi)泥漿，各參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求后，即下鋼筋籠。

6）鋼筋籠制作安放。本工程鉆孔灌注樁鋼筋籠籠徑分別為1400，長(zhǎng)度34～40m。采用一次加工制作成型、機(jī)械吊裝就位的施工方法。

鋼筋籠焊接采用E43焊條，主筋搭焊長(zhǎng)度雙面焊＞10d（d為主筋直徑），主筋在同一截面，焊接根數(shù)≯50%，加強(qiáng)筋與主筋之間使用滿焊，螺旋筋與主筋之間采用隔點(diǎn)焊，護(hù)壁環(huán)在加工時(shí)即要按規(guī)定焊好。為了防止吊裝鋼筋籠時(shí)鋼筋變形，采用雙吊點(diǎn)吊裝。

7）第二次清孔。在鋼筋籠下設(shè)完畢以后，用空壓機(jī)通過(guò)導(dǎo)管進(jìn)行再次氣舉清孔，同樣用泥漿泵抽取低濃度泥漿或清水補(bǔ)充孔內(nèi)泥漿， 直至合格。沉渣的清除采用反循環(huán)成孔工藝能達(dá)到較好的效果速度能達(dá)到2～3m／s，是正循環(huán)的40倍以上，故攜渣能力強(qiáng)，清孔關(guān)鍵是控制好孔內(nèi)泥漿面的落降，落降快、落差大則易塌孔，因此補(bǔ)漿要跟上，而且抽渣時(shí)間要短，如果應(yīng)用得當(dāng)，樁的承載力能大幅度提高。灌注前抽吸2min左右，一方面抽出一定的沉渣，另一方面泥漿的抽吸作用導(dǎo)致一部分沉渣、沉淤上浮，而且短時(shí)間內(nèi)不會(huì)沉淀。此時(shí)灌注混凝土，混凝土墜落的巨大沖擊力還能濺除最后殘余的部分沉渣與沉淤，可基本上將孔底沉渣清除干凈。

8）灌注水下混凝土。清孔完成后，應(yīng)盡快灌注水下混凝土。本工程采用泵送商品混凝土標(biāo)號(hào)C45，要求塌落度18～22cm，初凝時(shí)間控制在3h左右。為保證水下混凝土的質(zhì)量要求首灌混凝土量能將導(dǎo)管埋入混凝土中1m以上。水下混凝土灌注作業(yè)應(yīng)連續(xù)緊湊，中途不得中斷，邊灌邊拔一氣呵成。施工中要有專人測(cè)試、記錄混凝土面標(biāo)高導(dǎo)管埋深，保證導(dǎo)管在混凝土中埋深2～6m，嚴(yán)禁導(dǎo)管拔出混凝土面。最后一節(jié)導(dǎo)管拔管時(shí)一定要緩提慢拔。為保證樁頂混凝土質(zhì)量混凝土灌注高度要有一定的超灌量,本工程樁頭超灌量控制在80cm?；炷凉嘧⒅晾碚摌俄敃r(shí)手工搗測(cè)，應(yīng)以感到碎石為準(zhǔn)。灌注完成后，樁的空頭部分要及時(shí)處理填實(shí)和覆蓋，以免發(fā)生安全事故。

9）本工程采用自平衡測(cè)樁法。 ①地面上綁扎和焊接鋼筋籠、安裝荷載箱由專人負(fù)責(zé)指導(dǎo)監(jiān)督。②荷載箱立放在平整地上，吊車將上節(jié)鋼筋籠（含鋼管和位移棒）吊起與荷載箱上頂板焊接（所有主筋圍焊，并確保鋼筋籠與荷載箱起吊時(shí)不會(huì)脫離）保證鋼筋籠軸線與荷載箱軸線重合，再點(diǎn)焊喇叭筋，喇叭筋上端與主筋，下端與荷載箱內(nèi)圓邊緣點(diǎn)焊，保證荷載箱水平度＜5%；然后荷載箱下底板與下節(jié)鋼筋籠連，焊接下喇叭筋。③埋荷載箱前檢查樁徑，樁長(zhǎng)（包括荷載箱），油管及鋼管長(zhǎng)度，鋼管距離。④鋼筋籠與荷載箱放入孔中后進(jìn)行二次清孔。⑤埋完荷載箱，澆混凝土前注意保護(hù)油管及鋼管封頭。

3 結(jié)束語(yǔ)

在試樁SH-2 號(hào)和SH-3 號(hào)施工中，SH-2號(hào)樁用上海產(chǎn) GPS-15 型鉆機(jī)施工 , SH-3號(hào)樁用 GPS-20 型鉆機(jī)施工。

3.1設(shè)備的選型

15 型鉆機(jī)相比，20 型鉆機(jī)轉(zhuǎn)速快，但扭力小。

3.2工藝

同為正循環(huán)回旋鉆進(jìn)，氣舉反循環(huán)清孔。

3.3地層情況

兩根樁都是：地表向下0～36m為土層、 36～39m為礫石層及強(qiáng)風(fēng)化泥巖、 39m以下均為中至微風(fēng)化泥巖及泥質(zhì)砂巖，地層變化不大,從上到下地層均造泥漿。

3.4施工的效率和結(jié)果

孔深39m以上，兩臺(tái)鉆機(jī)均用?準(zhǔn)1500鉆頭一次鉆到位， 20 型鉆機(jī)用時(shí)約 40h，而 GPS-15 型鉆機(jī)用時(shí)不到 24h。而孔深 39m 以下，15 型鉆機(jī)分別采用了?準(zhǔn)600抽心鉆和?準(zhǔn)800、?準(zhǔn)1000、?準(zhǔn)1500的鉆頭等分次擴(kuò)孔鉆進(jìn)、20 型鉆機(jī)只采用了?準(zhǔn)1000、?準(zhǔn)1500 等兩次擴(kuò)孔鉆進(jìn)。其結(jié)果：?jiǎn)螐挠行с@進(jìn)平均時(shí)效上看 15 型鉆機(jī)較高（15 型鉆機(jī)達(dá)10～20cm，20型鉆機(jī)僅8cm左右），但最終成樁用時(shí)都差不多，這主要因?yàn)?15 型鉆機(jī)鉆頭和鉆桿損壞頻繁，非鉆進(jìn)時(shí)間多，而 20 型鉆機(jī)沒(méi)發(fā)生鉆頭和鉆桿損壞，一直為正常鉆進(jìn)。其實(shí)該巖層硬度并不高，不傷刀排合金、遇水后軟化，就是整體可取性差。

3.5單樁技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

嵌巖越多，耗時(shí)越長(zhǎng)；嵌巖樁徑越大，耗時(shí)、耗材越大。兩根試樁按 14 萬(wàn)元的合同價(jià)，單就現(xiàn)場(chǎng)施工直接成本，就虧損2萬(wàn)余元，且耗時(shí)近 20d，業(yè)主工程工期也不經(jīng)濟(jì)。如果在保證工程需要的前提下作如下修改，效果會(huì)比較好：①縮小樁徑在?準(zhǔn)1000左右，縮短嵌巖深度在10m以內(nèi)，增加樁數(shù)達(dá)到工程要求；②擴(kuò)大樁徑在?準(zhǔn)2000左右，縮短嵌巖在深度3m以內(nèi),減少樁數(shù)達(dá)到工程要求；③維持原設(shè)計(jì)，根據(jù)試樁實(shí)驗(yàn)結(jié)果盡力縮短嵌巖深度，樁基施工采用沖擊鉆配合回旋鉆施工。

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