地下車庫(kù)圍護(hù)樁全護(hù)筒作業(yè)技術(shù)控制

桂發(fā)民，宋 凱，李成龍（.上海城建工程咨詢有限公司，上海 005；.上海華城工程建設(shè)管理有限公司，上海 00；.中交第一公路工程局第九工程有限公司，浙江 杭州 400）

0 引言

某小學(xué)項(xiàng)目地塊位于杭州富春灣新城，東側(cè)為經(jīng)緯路，南、北、西均為規(guī)劃道路，總占地面積為 32 776 m2。該地塊內(nèi)主要建設(shè)內(nèi)容為體藝館、教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓、行政報(bào)告圖書樓、食堂和操場(chǎng)等。項(xiàng)目場(chǎng)地的類型屬于沖積海積平原。原始地形較為平坦，為原先廠房拆遷而成，且原先市政道路緯山路穿過擬建場(chǎng)地。

地下車庫(kù)基坑的安全等級(jí)為二級(jí)，采用旋挖機(jī)技術(shù)成孔灌注樁，基坑開挖深度為 5.5 m，圍護(hù)形式采用鉆孔灌注樁加水平混凝土支撐方案，樁徑 0.7 m、有效樁長(zhǎng) 12 m、數(shù)量 549 根。

1 工程地質(zhì)及水文情況

1.1 地質(zhì)情況

（1）第 ①1層為雜填土，呈灰雜色，地下水位以下飽和，松散；含較多塊石和磚塊等建筑垃圾，塊徑分布不均，一般為 5 cm～8 cm，最大超過 20 cm；局部為路基墊層，多為塘渣填土，土質(zhì)不均。本層場(chǎng)地內(nèi)全場(chǎng)分布，土層分布不均，局部大塊石下有架空現(xiàn)象，物理力學(xué)性質(zhì)差，層厚 1.75 m～3.20 m。

（2）第 ②1層為粉質(zhì)黏土，呈淺黃灰～灰黃色，可塑，厚層狀；含氧化鐵質(zhì)及氧化斑點(diǎn)，土質(zhì)不均，切面稍有光澤，干強(qiáng)度和韌性中等，無搖振反應(yīng)，局部為黏土。本層場(chǎng)地內(nèi)均有分布，物理力學(xué)性質(zhì)較好，具有中等壓縮性，層厚 0.20 m～3.10 m，層頂埋深 0.10 m～3.00 m，層頂標(biāo)高－8.05 m～－4.9 m。

（3）第 ③1層為淤泥質(zhì)黏土，呈灰色，流塑，厚層狀；土質(zhì)不均，局部相變?yōu)檐浰莛ね粱蛴倌噘|(zhì)粉質(zhì)黏土，切面具有光澤，局部含有機(jī)質(zhì)斑點(diǎn)，干強(qiáng)度和韌性高，無搖振反應(yīng)。本層場(chǎng)地內(nèi)全場(chǎng)分布，物理力學(xué)性質(zhì)差，具有高壓縮性，層厚 0.50 m～ 5.60 m，層頂埋深 3.00 m～5.60 m，層頂標(biāo)高－13.65 m～－8.05 m。

（4）第 ④2a層含黏性土圓礫，呈灰黃色，飽和，中密，厚層狀；礫石磨圓度較好，呈亞圓形，礫徑 0.2 cm～2 cm，含量 50%～60%，個(gè)別達(dá) 5 cm 以上，夾較多黏性土，局部黏性土含量較多相變?yōu)楹[粉質(zhì)黏土，局部礫石含量多相變?yōu)閳A礫。本層場(chǎng)地內(nèi)局部分布，物理力學(xué)性質(zhì)較好，具有低壓縮性，層厚 0.40 m～7.20 m，層頂埋深10.20 m～22.50 m，層頂標(biāo)高－17.0 m～－13.65 m。

1.2 水文情況

杭州市富陽地區(qū)水系發(fā)達(dá)，本場(chǎng)地附近主要為富春江及其支流。富春江河寬 600 m～1 400 m，水流量受季節(jié)性變化影響，雨季水量大增，枯水期水量較小，動(dòng)態(tài)變化大。由于降雨量在時(shí)間分布上的不均勻，常因局部性暴雨而引發(fā)河水暴漲，造成洪澇災(zāi)害，由鋒面雨及臺(tái)風(fēng)暴雨造成的洪水是本區(qū)洪災(zāi)的主要原因。其沿線支流山間溪沖溝流水文條件多變，雨季時(shí)山區(qū)匯水量較大，對(duì)溝底沖刷作用較強(qiáng)，溝谷多為基巖出露，枯水期水量小，甚至斷流。

2 圍護(hù)樁全護(hù)筒作業(yè)施工

2.1 對(duì)鉆孔灌注樁的傳統(tǒng)護(hù)筒概念

在鉆孔灌注樁中，常埋設(shè)鋼護(hù)筒，其主要作用：鉆孔灌注樁樁位定位；防止地表物落入樁孔內(nèi)；維持孔內(nèi)外壓力差以防孔壁坍塌；作為樁頂標(biāo)高控制基準(zhǔn)點(diǎn)。通常護(hù)筒埋置深度應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求或樁位的水文地質(zhì)情況確定，在黏土中不小于 1.0 m，在沙土中不宜小于 1.5 m，一般情況埋置深度宜在 2 m～4 m 之間。

2.2 傳統(tǒng)護(hù)筒在本工程中存在的問題

（1）最初，在本工程鉆孔灌注樁施工中沿用傳統(tǒng)護(hù)筒的概念，采用鋼護(hù)筒，護(hù)筒內(nèi)徑宜比樁徑大 5 cm，長(zhǎng)度約2 m，成樁效果不佳。

（2）樁長(zhǎng)分布地質(zhì)情況不良，為第三層淤泥質(zhì)土；旋挖機(jī)成孔速度快，護(hù)壁效果不佳，成樁質(zhì)量不高。經(jīng)多次檢查，均出現(xiàn)塌孔或鋼筋籠難下等問題。

（3）由于當(dāng)時(shí)杭州整個(gè)建筑市場(chǎng)都在為 2022 年杭州亞運(yùn)會(huì)而努力，商品混凝土攪拌站對(duì)混凝土供應(yīng)出現(xiàn)困難，成孔完成后靜置等待混凝土?xí)r間較長(zhǎng)，造成成孔縮孔和塌孔現(xiàn)象；前期有很多樁鋼筋籠無法下去，反復(fù)提鋼筋籠，成樁時(shí)間較長(zhǎng)，質(zhì)量較差，有必要調(diào)整施工工藝。

（4）圍護(hù)樁樁長(zhǎng)不長(zhǎng)，調(diào)整起來方便，增加的投入不多。

（5）施工進(jìn)度要求緊，年底全部地下室出零標(biāo)高，常規(guī)施工工藝不可能完成施工要求。

綜合以上情況，決定在不改變現(xiàn)有施工條件下，對(duì)施工工藝進(jìn)行調(diào)整，并提出全新的全護(hù)筒作業(yè)概念。

3 全護(hù)筒作業(yè)施工工藝

全護(hù)筒施工工藝是對(duì)傳統(tǒng)護(hù)筒概念的延伸，在保留原有護(hù)筒基本功能的同時(shí)，豐富了全（長(zhǎng)）護(hù)筒在全斷面的護(hù)壁功能，克服了旋挖機(jī)成樁速度快、泥漿護(hù)壁穩(wěn)定性差的弱點(diǎn)，解決了混凝土供應(yīng)不及時(shí)的問題。作為一種技術(shù)手段，全護(hù)筒施工工藝優(yōu)化了施工流程，加快了施工進(jìn)度，提高了成樁質(zhì)量及單個(gè)樁機(jī)功效，因而具有一定的推廣意義。

原有鉆孔灌注樁的施工流程，如圖 1 所示。

圖1 原有鉆孔灌注樁的施工流程圖

優(yōu)化后鉆孔灌注樁的施工流程，如圖 2 所示。

圖2 優(yōu)化后鉆孔灌注樁施工流程

4 全護(hù)筒作業(yè)施工過程控制

要求承包商及時(shí)報(bào)驗(yàn)進(jìn)場(chǎng)的鉆機(jī)設(shè)備。監(jiān)理要對(duì)進(jìn)場(chǎng)鉆機(jī)進(jìn)行合格驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可同意承包商開鉆。

4.1 護(hù)筒埋設(shè)控制

（1）要求承包商采用鋼護(hù)筒作為護(hù)筒，壁厚為 12 mm，護(hù)筒的內(nèi)徑比鉆孔樁設(shè)計(jì)直徑略大 5 cm，且具備足夠的強(qiáng)度和剛度。

（2）護(hù)筒埋設(shè)深度至樁底，護(hù)筒頂必須高出地面約0.2 m，以免雨水和地面積水流入護(hù)筒內(nèi)。

（3）鋼護(hù)筒中心與樁孔中心偏差應(yīng)控制在 1 cm 以內(nèi)，埋設(shè)垂直度偏差應(yīng)控制在 1% 以內(nèi)。

4.2 鉆機(jī)就位控制

（1）鉆機(jī)安裝就位時(shí)，必須保證底座平穩(wěn)，控制好機(jī)頭鉆桿的垂直度與機(jī)架平臺(tái)的水平度，控制鉆機(jī)頂部、鉆盤中心與護(hù)筒中心的同軸偏差在 1 cm 以內(nèi)。

（2）鉆機(jī)就位后，必須及時(shí)復(fù)測(cè)鉆機(jī)平臺(tái)與護(hù)筒的頂標(biāo)高，以此作為量測(cè)孔深的依據(jù)。

4.3 泥漿循環(huán)

本工程采用全護(hù)筒施工技術(shù)，不設(shè)泥漿循環(huán)。

4.4 成孔控制

（1）在鉆進(jìn)過程中，監(jiān)理要求承包商每 2 h 檢測(cè) 1次，提醒注意土層變化，隨時(shí)與地質(zhì)圖進(jìn)行對(duì)照，合理調(diào)整鉆進(jìn)速度與工藝參數(shù)。

（2）監(jiān)理必須隨時(shí)檢查鉆進(jìn)記錄，并要求承包商必須如實(shí)、準(zhǔn)確、及時(shí)、整齊地做好鉆進(jìn)記錄。

（3）相鄰樁的施工必須有足夠的間隔時(shí)間，以免已澆筑完成的混凝土因強(qiáng)度尚低而產(chǎn)生質(zhì)量問題。

（4）鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后安裝混凝土導(dǎo)管，再進(jìn)行第一次清孔。第一次清孔后，孔底沉渣厚度不可大于 10 cm。在測(cè)得孔底沉渣厚度和泥漿密度等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合有關(guān)規(guī)定后，在 30 min 內(nèi)必須澆注水下混凝土，否則重新測(cè)定上述各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。

（5）清孔時(shí)必須注意保持水頭高度在 1.5 m～2.0 m，同時(shí)控制好泥漿指標(biāo)。清孔后的泥漿密度 <1.15 g/cm3。

4.5 鋼筋籠制作安裝控制

（1）要求承包商及時(shí)完成材料報(bào)驗(yàn)工作。鋼筋籠必須在加工現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后方可運(yùn)送到安裝現(xiàn)場(chǎng)。

（2）鋼筋籠安裝時(shí)要采用起重機(jī)進(jìn)行分段安裝成形，鋼筋骨架要對(duì)準(zhǔn)護(hù)筒中心緩慢下放至設(shè)計(jì)標(biāo)高。對(duì)于分段制作的鋼筋骨架，當(dāng)前一段放入孔內(nèi)后，再起吊另一段，對(duì)準(zhǔn)位置，焊接完成經(jīng)監(jiān)理檢查驗(yàn)收合格后，逐段放入孔內(nèi)至設(shè)計(jì)標(biāo)高，并對(duì)準(zhǔn)設(shè)計(jì)樁位中心位置。

（3）鋼筋骨架的頂面和底面標(biāo)高要符合設(shè)計(jì)要求。在鋼筋籠體下放過程中，要提醒承包商必須及時(shí)安裝穿心圓墊塊（水平間距為 0.8 m，上下間距為 1.0 m）。

4.6 水下混凝土澆筑控制

（1）水下混凝土按設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)灌注混凝土，要求坍落度在 16 cm～22 cm 之間，水灰比不得大于 0.5，混凝土粗骨料最大粒徑不得大于 4 cm 且不得大于鋼筋籠最小凈距的1/3。

（2）水下混凝土灌注必須連續(xù)進(jìn)行，嚴(yán)禁中途停頓，嚴(yán)禁導(dǎo)管超拔。混凝土實(shí)際灌注高度應(yīng)比設(shè)計(jì)高度高出至少 1 m，以確保設(shè)計(jì)樁頂部位的水下混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。

（3）商品混凝土級(jí)配通知單必須隨車跟來，監(jiān)理隨時(shí)檢查，并按抽檢比例規(guī)定完成混凝土試塊。

（4）對(duì)于實(shí)際灌注混凝土體積和按設(shè)計(jì)樁身計(jì)算體積加預(yù)留長(zhǎng)度體積之比，即混凝土充盈系數(shù)，監(jiān)理應(yīng)控制在1.05～1.30 之間。

（5）混凝土灌注工作一般不超過 4 h，中間停待時(shí)間不超過 30 min。同時(shí)，要勤測(cè)混凝土面的灌注高度，勤拔導(dǎo)管，確?；炷潦┕みB續(xù)進(jìn)行，不漏拔、不空拔。

（6）澆筑混凝土?xí)r要及時(shí)拔出護(hù)筒，同時(shí)做好補(bǔ)方工作。

4.7 鉆孔灌注樁檢測(cè)抽檢頻率

根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)樁基完整性進(jìn)行檢測(cè)。

5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

本工程共計(jì)投入 2 臺(tái)旋挖機(jī)，每臺(tái)旋挖機(jī)增加 8 套12 m 長(zhǎng)護(hù)筒，周轉(zhuǎn) 1 次，每天完成圍護(hù)樁 16～20 根，護(hù)筒租賃費(fèi)用每套月費(fèi)用 1 500 元，每天 50 元，8 套長(zhǎng)護(hù)筒 400 元。由于打拔護(hù)筒機(jī)械原本現(xiàn)場(chǎng)就有，費(fèi)用增加不多，單根樁增加混凝土 0.68 m3，費(fèi)用按 450 元計(jì)，單樁機(jī)成本增加約 7 200 元，功效提高到原來的 4 倍。每臺(tái)打樁機(jī)械每天的租賃費(fèi)和人工費(fèi)合計(jì)約 12 000 元，但進(jìn)度提升較多，原定必須在 32 d 完成的任務(wù)，只需 17 d 即可完成，節(jié)約工期 15 d，節(jié)約原計(jì)劃工程費(fèi)用約 11.52 萬元（15×1.2×2－2×17×0.72），總體上是有盈余的。

6 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)及取得成果

本工程圍護(hù)樁經(jīng)杭州民安檢測(cè)科技有限公司按設(shè)計(jì)圖紙與規(guī)范要求進(jìn)行了低應(yīng)變測(cè)試，以杭州富春灣新城杭黃高鐵片區(qū) 1 km2綜合開發(fā)項(xiàng)目小學(xué) 110 根圍護(hù)樁進(jìn)行了低應(yīng)變檢測(cè)，所檢樁全部為一類樁。采用全護(hù)筒技術(shù)，使得施工進(jìn)度加快，工期顯著縮短。

7 結(jié)語

工程技術(shù)人員通過本工程實(shí)踐，打破了思維定式，因地制宜地對(duì)施工過程進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新，取得了不一樣的效果。結(jié)合地質(zhì)條件和施工環(huán)境，對(duì)常規(guī)護(hù)筒進(jìn)行了技術(shù)調(diào)整與變更，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。雖然長(zhǎng)護(hù)筒技術(shù)濕法作業(yè)技術(shù)及全護(hù)筒干法作業(yè)存在一定的局限性，但從總體上看是可取的，其整個(gè)過程的優(yōu)化與調(diào)整得到了建設(shè)單位的好評(píng)，并在以后的項(xiàng)目實(shí)施過程中得到了進(jìn)一步的推廣和提升。