復(fù)合樁基在實際工程中的應(yīng)用

張魏 姚大樂

中建三局集團有限公司昆明分公司

摘要：復(fù)合樁基具有適用范圍廣、承載力強、成本低等優(yōu)點，具有廣闊的發(fā)展前景。本文結(jié)合工程實際，分析了復(fù)合樁技術(shù)控制要點，對其經(jīng)濟技術(shù)評析。

關(guān)鍵詞：復(fù)合樁基；應(yīng)用；控制要點

1 工程概況

該項目分南北2區(qū)分期開發(fā)，北區(qū)工程由1#樓、2#樓、3#樓、4#樓4棟商樓及住宅組成，地上35-42層，地下2層，總建筑面積231 014.72m2，其中地上總建筑面積182 439.84 m2，地下總建筑面積48 574.89m2。擬建的樁基工程設(shè)計主要采用大口徑人工挖孔樁，樁徑采用1 000 mm，樁端擴大頭直徑為2 000 mm，樁長12--15 m，樁端持力層為中風(fēng)化凝灰?guī)r層，要求樁端全斷而進(jìn)入持力層不少于300 mm。材料主要采用鋼筋籠主筋HRB400，混凝土強度等級為C35，按水下混凝土配料。于樁頂設(shè)置的變形調(diào)節(jié)裝置，經(jīng)變形調(diào)整后由樁與地基土體共同受力。

2 工程地質(zhì)情況

本工程地層結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，受地理環(huán)境影響和區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的作用，各巖土層的分布、厚度和埋深等在橫向、縱向上變化較大。各巖土體的分布及其特征見表1.

表1 巖土體的分布及其特征

北區(qū)大部分地段地下水以潛水為主，即孔隙潛水及孔隙裂隙潛水。另外，擬建場地地基不均勻性較為突出，各地基巖土層層面起伏變化較大，分布厚度不一；且沖洪積砂層和勃性土層交替生成，呈現(xiàn)出互層、夾薄層。

3 復(fù)合樁基的技術(shù)控制要點

3.1人工挖孔樁施工注意事項

1）加強人工挖孔樁的降水，確保干作業(yè)施工，確保樁基承載力。

2）人工挖孔樁基坑開挖后需留1.5m土，在此標(biāo)高開孔施工，在施工期間做好土體降水工作，以減少或防止人工挖孔樁成孔期間可能發(fā)生的流泥。

3）每日開挖前必須檢查井下的有毒、有害氣體，并應(yīng)有足夠的防護(hù)措施；開挖深度超10 m要求配備送風(fēng)設(shè)備，開工前送風(fēng)5 min。

4）要求開挖時，人工降水深度始終控制在低于樁底標(biāo)高0.5 m以下。

5）兩樁凈距離小于2D（樁直徑）且小于2.5m時，應(yīng)采用間隔開挖的方式進(jìn)行施工。

3.2土體承載力的保證措施

1）工藝流程：機械挖除設(shè)計標(biāo)高20--30cm以上的土方→人工修土→土質(zhì)情況報驗→專人施工隊伍施工土工布→土工布施工報驗→施工墊層。

2）確保基底土層承載力的施工控制要點

主要防止基底土層因泡水降低承載力；要求基坑內(nèi)土層分層開挖，當(dāng)機、械開挖至坑底預(yù)留300 mm以上土層由人工清土；且坑底土層暴露后不得積水、不得踩踏；禁止雨大開挖最后一層土層，并要求隨挖隨鋪土工布和碎石墊層，坑底土面的最大暴露面積要求小于200m2；坑底土層暴露時間控制在2h以內(nèi)，坑底土工布和碎石層下應(yīng)設(shè)有碎石集水盲溝和集水坑。如該土層已被泡水、擾動、應(yīng)將該土層挖除，并采用C20素混凝土澆筑到設(shè)計標(biāo)高。

3.3樁頂調(diào)節(jié)器的安裝

3.3.1安裝工藝

樁頭清理斗調(diào)節(jié)器、支座定位安裝、支模板、樁頂混凝土澆筑、調(diào)節(jié)器定位安放、變形標(biāo)識桿與注漿孔的安裝、調(diào)節(jié)器側(cè)護(hù)板與上蓋板安裝。

1）樁頭清理。樁頂標(biāo)高超過設(shè)計標(biāo)高的樁基，超出部分應(yīng)去除，并應(yīng)保留樁基中的豎向受力鋼筋高出設(shè)計標(biāo)高約15cm，以方便調(diào)節(jié)器下支座的安裝；樁頂標(biāo)高低于設(shè)計標(biāo)高時，應(yīng)用相同直徑和等級的鋼筋將基樁豎向受力筋引至高出設(shè)計標(biāo)高15cm左右，同樣方便調(diào)節(jié)器下支座的安裝。由于樁頂需要進(jìn)行混凝土的二次澆筑，因此樁頭的清理應(yīng)嚴(yán)格按照二次澆筑的要求進(jìn)行，對于薄弱混凝土層或個別突出骨料應(yīng)用風(fēng)鎬鑿去，并用鋼絲刷或壓力水洗刷以保證樁頭的清潔。

2）調(diào)節(jié)器下支座定位安裝。由于單個變形調(diào)節(jié)器的最大承受荷載達(dá)到200 t以上，因此為了防止樁頂混凝土的局部壓碎，在每個調(diào)節(jié)器的下面設(shè)置支座.支座墊板的直徑適當(dāng)大于調(diào)節(jié)器直徑，以分擔(dān)調(diào)節(jié)器的壓力。為了進(jìn)一步將荷載傳遞到混凝土深部，又在每個支座墊板下設(shè)置6根30cm左右錨固、傳力的鋼筋，墊層下后澆混凝土中設(shè)兩層構(gòu)造鋼筋網(wǎng)。另外為方便自適應(yīng)變形調(diào)節(jié)器的快速安裝，在每個支座墊板的中心已經(jīng)設(shè)有定位螺母。

考慮到自適應(yīng)樁頂進(jìn)入筏板50mm，具體安裝時應(yīng)控制調(diào)節(jié)器卜支座頂?shù)臉?biāo)高比筏板底標(biāo)高低96 mm。整個支座通過支座加固鋼筋與樁基豎向受力鋼筋的焊接固定，焊點不少于6個，以保證支座在二次澆筑過程中不被振搗棒振搗偏位。

3）支模板、樁頂混凝土澆筑。調(diào)節(jié)器下支座安裝完畢后，將樁頂清理干凈并用水濕潤后即可進(jìn)行樁頂混凝土的二次澆筑。二次澆筑的混凝土應(yīng)比樁身混凝土高一等級，并用振搗棒充分振搗。24 h后方可拆模。

4）調(diào)節(jié)器定位安放。變形調(diào)節(jié)器的臨時固定螺栓主要在運輸過程中起固定保護(hù)的作用，在出廠后至定位安裝前一定不能拆除，以防止裝置發(fā)生變形從而影響其受力性能，但是在定位安裝后則必須拆除，方可正常使用。另外安裝時，應(yīng)注意區(qū)分變形調(diào)節(jié)器的正反，應(yīng)保持較薄一側(cè)的蓋板向上。調(diào)節(jié)器下蓋板底設(shè)置有25 mm的定位孔，安裝時可據(jù)此進(jìn)行定位，上蓋板表而亦設(shè)置有定位刻線，可用于檢測儀器的定位與安裝。

5）變形標(biāo)識桿與注漿孔的安裝。自適應(yīng)變形調(diào)節(jié)器的Q-S曲線近似呈線性變化，如果能夠測得調(diào)節(jié)器的絕對變形量，便可推知基樁所承擔(dān)的荷載，不僅可以對調(diào)節(jié)器的工作狀態(tài)進(jìn)行充分的了解，而且與設(shè)計值的對比，對設(shè)計理論的進(jìn)一步完善與提高亦有很大的幫助?；谶@樣的考慮，在三個調(diào)節(jié)器下支座墊板中間設(shè)置了變形標(biāo)識桿，該變形標(biāo)識桿可直觀量測到調(diào)節(jié)器的絕對變形壓縮量。這里應(yīng)該特別指出的是上述變形標(biāo)識桿測出的變形值為調(diào)節(jié)器的絕對變形量，切勿與建筑物的沉降量相混淆。當(dāng)基樁為嵌巖端承樁，樁端沉降可忽略不計時，上述兩值可近似相等。

建筑物的沉降發(fā)展過程大約為2-3年，在建筑物沉降穩(wěn)定后，可通過注漿孔將調(diào)節(jié)器間的空隙封閉，增加樁頂?shù)哪途眯浴?/p>

6）調(diào)節(jié)器側(cè)護(hù)板與上蓋板安裝。調(diào)節(jié)器側(cè)護(hù)板與上蓋板的主要作用是將調(diào)節(jié)器封閉在獨立的空間里，在建筑物沉降穩(wěn)定前，確?；炷粱蚱渌愇餆o法阻礙調(diào)節(jié)器發(fā)揮作用。應(yīng)注意，在安裝時應(yīng)保證側(cè)護(hù)板與上蓋板焊縫的嚴(yán)密性。

3.3.2安裝注意事項

1）樁頂調(diào)節(jié)器的埋件與樁頂加強鋼筋須可靠焊接，同時應(yīng)保證埋件的水平平整度；2）二次澆筑的混凝土等級為C40的微膨脹混凝土，應(yīng)嚴(yán)格掌握配合比，避免出現(xiàn)裂縫；3）調(diào)節(jié)器的注漿孔在基礎(chǔ)鋼筋綁扎完成后，由專業(yè)檢測單位從調(diào)節(jié)器的底部接長到基礎(chǔ)頂面以上不少于200 mm。同時應(yīng)做好臨時封閉措施，在結(jié)構(gòu)沉降穩(wěn)定后（經(jīng)第三方監(jiān)測單位提供報告后經(jīng)設(shè)計單位認(rèn)可）方可注漿。

3.4確保樁基承載力，樁底后注漿的施工工藝

人工挖孔樁持力層為散體狀強風(fēng)化凝灰?guī)r及碎塊狀強風(fēng)化凝灰?guī)r兩種；1#--3#樓局部持力層為強風(fēng)化安山紛巖，其中強風(fēng)化安山紛巖遇水易軟化，導(dǎo)致承載力降低；4#樓持力層大多為散體狀強風(fēng)化凝灰?guī)r，承載力設(shè)計值要求高，單樁承載力特征值5800 kN，試驗樁沉降最大為50cm，為保證樁基承載力，保證孔底干作業(yè)施工，設(shè)計要求1#--3#樓的11根樁（強風(fēng)化安山紛巖）和4#樓以散體狀強風(fēng)化凝灰?guī)r為持力層的樁，應(yīng)進(jìn)行樁底后注漿。

樁底后注漿的控制要點：

1）要求樁身混凝土澆筑2d后方可進(jìn)行樁端高壓注漿，且注漿不宜遲于成樁30 d后；樁底注漿施工在挖孔灌注樁下放鋼筋籠前2d跟進(jìn)。2）嚴(yán)格控制水灰比：水泥漿水灰比為0.5-0.6，注漿壓力宜為3-10 MPa。注漿流量不宜大于75 L/min。單樁注漿量為1.2-1.8 t，具體用量現(xiàn)場試驗確定。3）注漿原則：以可注入為準(zhǔn)，盡可能采用濃漿，低壓慢注及間歇注漿，以利于定量水泥漿體留駐樁底有效范圍內(nèi)。4）水灰比通過現(xiàn)場試驗確定。5）注漿管底部應(yīng)設(shè)置單向注漿閥（逆向閥），注漿閥應(yīng)能承受1 MPa以上的靜水壓力。

4 復(fù)合樁基的經(jīng)濟技術(shù)評析

復(fù)合樁基這項新技術(shù)已成功應(yīng)用在高層及超高層項目，經(jīng)測算本工程采用的端承樁復(fù)合樁基的設(shè)計方案不但為節(jié)約基礎(chǔ)直接成本約2 000多萬，而且基礎(chǔ)部分施工工期縮短6個月以上，目前各項試驗措施均在本工程中進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測，一切均正常，結(jié)構(gòu)安全和地基穩(wěn)定有充分保障。綜上認(rèn)為，通過有效的技術(shù)控制及施工措施，復(fù)合樁基的使用具有廣闊的前景，能產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益，值得在高層建筑的建設(shè)中進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]JGJ 94-2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.

[2] GB50202-2002，建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范 [S].中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.