張朝鑫

廈門金都海灣置業(yè)有限公司（361000）

復(fù)合樁基在廈門地區(qū)超高層建筑中的應(yīng)用

張朝鑫

廈門金都海灣置業(yè)有限公司（361000）

結(jié)合工程實(shí)例分析了復(fù)合樁基在超高層建筑中的應(yīng)用，探討了復(fù)合樁基技術(shù)控制要點(diǎn)。復(fù)合樁基的應(yīng)用基于在樁頂與筏板之間設(shè)置專門研制的變形調(diào)節(jié)裝置來(lái)調(diào)整、優(yōu)化樁筏的支承剛度，并實(shí)現(xiàn)了樁土的共同受力。通過工程實(shí)例對(duì)復(fù)合樁基的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)闡述。

復(fù)合樁基；變形調(diào)節(jié)裝置；技術(shù)控制

0 引言

隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的大力推進(jìn)，樁基礎(chǔ)這一古老的基礎(chǔ)形式得到前所未有的廣泛應(yīng)用和發(fā)展。作為樁基礎(chǔ)的主要表現(xiàn)形式之一的樁筏基礎(chǔ)，近年來(lái)同樣發(fā)展迅速，樁筏基礎(chǔ)，顧名思義是指樁與承臺(tái)共同承受上部結(jié)構(gòu)荷載的基礎(chǔ)形式，具有基礎(chǔ)整體性好、抗彎剛度大、適應(yīng)性廣且便于實(shí)現(xiàn)樁土共同作用等優(yōu)點(diǎn)。

常規(guī)樁筏基礎(chǔ)樁筏之間直接剛性連接,其整體剛度由筏板剛度和樁基支承剛度決定。如為某些原因需調(diào)節(jié)樁筏剛度,則筏板剛度可通過筏厚調(diào)整，但往往造價(jià)較高;樁基支承剛度則可通過改變樁長(zhǎng)、樁徑以及樁距等方法來(lái)調(diào)整，但不同樁徑、不同樁長(zhǎng)的布樁方式受上部結(jié)構(gòu)形式和地質(zhì)條件的影響較大，應(yīng)用范圍受到相當(dāng)大的限制。為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、有效地根據(jù)需要調(diào)整樁筏基礎(chǔ)的整體剛度，南京工業(yè)大學(xué)巖土工程新技術(shù)研究所近年來(lái)提出，在樁頂與筏板之間設(shè)置專門研制的變形調(diào)節(jié)裝置（ZL200510040316.4）來(lái)調(diào)整、優(yōu)化樁筏的支承剛度,稱之為設(shè)置變形調(diào)節(jié)裝置樁筏基礎(chǔ)，即復(fù)合樁基。

1 工程概況

金都海尚國(guó)際項(xiàng)目北區(qū)工程位于廈門集美濱海西大道BRT蔡店站東側(cè),由金都集團(tuán)全資子公司廈門金都海灣置業(yè)有限公司投資開發(fā)建設(shè)。該項(xiàng)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棟超高層商住樓、超高層住宅組成，地上35～42層，地下2層，總建筑面積231 014.73m2,其中地上總建筑面積182 439.84m2,地下總建筑面積48 574.89m2。擬建的樁基工程設(shè)計(jì)主要采用大口徑人工挖孔樁，樁徑采用1 000mm，樁端擴(kuò)大頭直徑為2 000mm,樁長(zhǎng)12～15m，樁端持力層為中風(fēng)化凝灰?guī)r層，要求樁端全斷面進(jìn)入持力層不少于300mm，材料主要采用鋼筋籠主筋HRB400，混凝土強(qiáng)度等級(jí)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(chǎng)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;且沖洪積砂層和黏性土層交替生成，呈現(xiàn)出互層、夾薄層。

3 復(fù)合樁基的技術(shù)控制要點(diǎn)

3.1 人工挖孔樁施工注意事項(xiàng)

1）加強(qiáng)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10m要求配備送風(fēng)設(shè)備，開工前送風(fēng)5min。4）要求開挖時(shí)，人工降水深度始終控制在低于樁底標(biāo)高0.5m以下。5）兩樁凈距離小于2D（樁直徑）且小于2.5m時(shí)，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(jī)械挖除設(shè)計(jì)標(biāo)高20～30 cm以上的土方→人工修土→土質(zhì)情況報(bào)驗(yàn)→專人施工隊(duì)伍施工土工布→土工布施工報(bào)驗(yàn)→施工墊層。

2）確?；淄翆映休d力的施工控制要點(diǎn)

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(jī)械開挖至坑底預(yù)留300mm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；禁止雨天開挖最后一層土層，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(shí)間控制在2 h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(dòng)、應(yīng)將該土層挖除，并采用C20素混凝土澆筑到設(shè)計(jì)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→調(diào)節(jié)器下支座定位安裝→支模板、樁頂混凝土澆筑→調(diào)節(jié)器定位安放→變形標(biāo)識(shí)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(jì)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(jì)標(biāo)高約15 cm，以方便調(diào)節(jié)器下支座的安裝；樁頂標(biāo)高低于設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，應(yīng)用相同直徑和等級(jí)的鋼筋將基樁豎向受力筋引至高出設(shè)計(jì)標(biāo)高15 cm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(duì)于薄弱混凝土層或個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)支座墊板下設(shè)置6根30 cm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(gè)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(shí)應(yīng)控制調(diào)節(jié)器下支座頂?shù)臉?biāo)高比筏板底標(biāo)高低96mm，整個(gè)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(diǎn)不少于6個(gè)，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(rùn)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(jí)，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(shí)固定螺栓主要在運(yùn)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(shí)，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Φ25mm的定位孔，安裝時(shí)可據(jù)此進(jìn)行定位，上蓋板表面亦設(shè)置有定位刻線，可用于檢測(cè)儀器的定位與安裝。

5）變形標(biāo)識(shí)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(cè)得調(diào)節(jié)器的絕對(duì)變形量,便可推知基樁所承擔(dān)的荷載，不僅可以對(duì)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(jì)值的對(duì)比，對(duì)設(shè)計(jì)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(gè)調(diào)節(jié)器下支座墊板中間設(shè)置了變形標(biāo)識(shí)桿，該變形標(biāo)識(shí)桿可直觀量測(cè)到調(diào)節(jié)器的絕對(duì)變形壓縮量。這里應(yīng)該特別指出的是上述變形標(biāo)識(shí)桿測(cè)出的變形值為調(diào)節(jié)器的絕對(duì)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(jì)時(shí)，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(dú)立的空間里，在建筑物沉降穩(wěn)定前，確?；炷粱蚱渌愇餆o(wú)法阻礙調(diào)節(jié)器發(fā)揮作用。應(yīng)注意，在安裝時(shí)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(xiàng)

1）樁頂調(diào)節(jié)器的埋件與樁頂加強(qiáng)鋼筋須可靠焊接，同時(shí)應(yīng)保證埋件的水平平整度；2）二次澆筑的混凝土等級(jí)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(cè)單位從調(diào)節(jié)器的底部接長(zhǎng)到基礎(chǔ)頂面以上不少于200mm，同時(shí)應(yīng)做好臨時(shí)封閉措施，在結(jié)構(gòu)沉降穩(wěn)定后（經(jīng)第三方監(jiān)測(cè)單位提供報(bào)告后經(jīng)設(shè)計(jì)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(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r及碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r兩種；1#～3#樓局部持力層為強(qiáng)風(fēng)化安山玢巖,其中強(qiáng)風(fēng)化安山玢巖遇水易軟化，導(dǎo)致承載力降低；4#樓持力層大多為散體狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r，承載力設(shè)計(jì)值要求高，單樁承載力特征值5 800 kN，試驗(yàn)樁沉降最大為50 cm，為保證樁基承載力，保證孔底干作業(yè)施工，設(shè)計(jì)要求1#～3#樓的11根樁（強(qiáng)風(fēng)化安山玢巖）和4#樓以散體狀強(qiáng)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(diǎn)：

1）要求樁身混凝土澆筑2 d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2 d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3～10mPa，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(chǎng)試驗(yàn)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(chǎng)試驗(yàn)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1mPa以上的靜水壓力。

4 復(fù)合樁基的經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)析

復(fù)合樁基這項(xiàng)新技術(shù)已成功應(yīng)用在廈門的高層及超高層項(xiàng)目,已建成及在建的項(xiàng)目有：嘉益大廈、藍(lán)灣國(guó)際、當(dāng)代天境、七星公館等，各項(xiàng)目現(xiàn)階段使用狀況良好。經(jīng)測(cè)算本工程采用的端承樁復(fù)合樁基的設(shè)計(jì)方案不但為節(jié)約基礎(chǔ)直接成本約2 000多萬(wàn),而且基礎(chǔ)部分施工工期縮短6個(gè)月以上，目前各項(xiàng)試驗(yàn)措施均在本工程中進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測(cè)，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(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益，值得在廈門地區(qū)高層建筑的建設(shè)中進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

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

[2]GB 50202-2002,建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.