何俊照，李云安，高志儉，金玉玲，梁 東

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)〈武漢〉，湖北 武漢 430074； 2.河南省地礦建設(shè)工程〈集團(tuán)〉有限公司，河南 鄭州 450007； 3.河南省地質(zhì)環(huán)境勘查院，河南 鄭州 450007； 4.河南省地礦局測(cè)繪地理信息院，河南 鄭州 450007)

1 工程概況

升達(dá)大學(xué)臨街綜合樓工程位于鄭州市新鄭龍湖鎮(zhèn)升達(dá)大學(xué)院內(nèi)西大門南側(cè)，西距107國(guó)道300 m，公路交通方便。綜合樓平面尺寸69 m×18 m，高度5～7層，擬建場(chǎng)地地形復(fù)雜，東面為深8.5～8.7 m東西走向的深坑，坑內(nèi)地形平坦，其余三面均為高8.5～8.7 m的陡坡，坡上地形平坦，西邊陡坡上緊臨一條南北向柏油路，北面陡坡上為升達(dá)大學(xué)西大門，南面陡坡上為圍墻及綠化，北側(cè)、南側(cè)邊坡已采用砌石擋墻及已有建筑物圍墻進(jìn)行支護(hù)。建設(shè)單位計(jì)劃陡坡上為5層，陡坡下為7層，陡坡下3層以上每層即對(duì)應(yīng)為坡上1層以上每層。采用灌注樁基礎(chǔ)，兩種樁型：樁徑均為800 mm，樁1有效樁長(zhǎng)14 m，樁2有效樁長(zhǎng)20 m。詳見(jiàn)圖1。

2 場(chǎng)地工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件

擬建場(chǎng)地地貌單元屬山前沖積平原，地形較復(fù)雜，南、西、北三面為平地，東部為一深坑，擬建工程縱向跨一邊坡，兩側(cè)地形高差約8.5 m，邊坡上部8.5 m左右為新近填土，主要為粉土。場(chǎng)地30 m(坡頂算起)深度范圍內(nèi)自上而下為素填土、粉土、粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土夾薄層粉土，各巖土層工程力學(xué)性質(zhì)詳見(jiàn)表1。

圖1灌注樁施工平面布置圖

表1 場(chǎng)地巖土層工程力學(xué)性質(zhì)

場(chǎng)地地下水類型為潛水，勘察及施工期間測(cè)得坡底地下水埋深6.4 m，坡頂位置地下水位15.0 m左右。

3 施工工藝的選擇

為擬建工程施工期間及建成運(yùn)營(yíng)期間安全考慮，需要對(duì)8.5 m的陡坡進(jìn)行永久性邊坡支護(hù)。場(chǎng)地天然邊坡坡度比約為1∶0.3，土體直立性較好，邊坡全在地下水位以上，北側(cè)及南側(cè)邊坡已有砌石擋墻進(jìn)行過(guò)支護(hù)，本次對(duì)西側(cè)采用土釘墻噴射砼進(jìn)行支護(hù)，先進(jìn)行人工修坡，放坡比例1∶0.2。

本工程采用灌注樁基礎(chǔ)，2種樁型：東部坡下部分樁型為灌注樁1，樁徑800 mm，樁頂標(biāo)高-10.5 m，樁底標(biāo)高-24.5 m，有效樁長(zhǎng)14 m，通孔下鋼筋籠，上部7 m為全籠，主筋采用14?14 mm螺紋鋼筋，下部7 m為半籠，主筋采用7?14 mm螺紋鋼筋；西側(cè)坡頂部分樁型為灌注樁2，樁徑800 mm，樁頂標(biāo)高-1.85 m，樁底標(biāo)高-21.85 m，有效樁長(zhǎng)20 m，通孔下鋼筋籠，主筋采用16?18 mm螺紋鋼筋，要求單樁豎向承載力特征值均不低于1290 kN。2種樁型均采用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁施工工藝，但樁2上部邊坡部分土體孔隙豐富，且距離邊坡較近(1～2 m)，在施工期間發(fā)現(xiàn)泥漿無(wú)法循環(huán)，全部在邊坡坡面上滲出，漏漿嚴(yán)重，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)多方調(diào)查綜合考慮，樁2上部8.5 m部分采用人工洛陽(yáng)鏟成孔，8.5 m以深部分采用坡頂鉆機(jī)施工、坡底半樁泥漿循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔灌注樁施工。

整個(gè)工程施工流程為：邊坡支護(hù)→坡頂樁2人工洛陽(yáng)鏟成孔(8.5 m以淺部分)→坡頂樁2正循環(huán)鉆機(jī)成孔下籠灌注→坡底樁1正循環(huán)鉆機(jī)成孔下籠灌注。

4 邊坡支護(hù)施工

根據(jù)本工程特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)和環(huán)境條件，綜合考慮采用預(yù)應(yīng)力錨桿復(fù)合土釘墻進(jìn)行支護(hù)，坡面先進(jìn)行人工修坡，放坡比例1∶0.2，共布設(shè)2排預(yù)應(yīng)力錨桿及3排土釘，水平間距1.5 m，垂直間距1.3～1.8 m，傾角為15°。其中預(yù)應(yīng)力錨桿豎向位置分別位于-1.8、-4.4 m處，孔徑150 mm，錨桿長(zhǎng)度12 m，采用?22 mm螺紋鋼筋，橫向采用與土釘套打方式，每一根預(yù)應(yīng)力錨桿間隔施工一根9 m長(zhǎng)?18 mm土釘；腰梁采用10號(hào)槽鋼焊接，并在錨桿位置放置200 mm×200 mm×10 mm 的Q235鋼墊板進(jìn)行連接和預(yù)應(yīng)力張拉。3排土釘布置于縱向位置-3.1、-6.1、-7.8 m處，孔徑100 mm，土釘長(zhǎng)度6～9 m，采用?18 mm螺紋鋼筋。邊坡面層采用鋼筋網(wǎng)噴射砼，因?yàn)槭怯谰弥ёo(hù)，噴射厚度10 cm。邊坡支護(hù)方案詳見(jiàn)圖2、圖3。

圖2 復(fù)合土釘墻支護(hù)立面圖

圖3 復(fù)合土釘墻支護(hù)剖面圖

邊坡支護(hù)需先人工修坡，然后搭設(shè)腳手架進(jìn)行錨桿(土釘)成孔施工，施工流程為:逐層人工修坡→逐層搭設(shè)腳手架→測(cè)量定孔→人工洛陽(yáng)鏟成孔→安裝錨桿(土釘)→注漿→掛鋼筋網(wǎng)→焊加強(qiáng)筋→拆除腳手架→噴射砼→養(yǎng)護(hù)。

錨桿(土釘)桿體沿土釘軸線方向每隔2.0 m左右設(shè)置一個(gè)居中支架，居中支架采用鋼筋制作，注漿施工采用素水泥漿，水泥采用pc32.5級(jí)復(fù)合硅酸鹽水泥，注漿水灰比0.50；土釘墻面層掛網(wǎng)鋼筋采用?6.5 mm鋼筋，編制250 mm×250 mm方格網(wǎng)，加強(qiáng)鋼筋采用?12 mm鋼筋現(xiàn)場(chǎng)焊接菱形布設(shè)并與各土釘桿頭焊接在一起，與土釘鋼筋有效焊接；本次噴射砼面層部分均采用強(qiáng)度等級(jí)為C20砼，噴射厚度10 cm。

5 坡頂樁型(樁2)成孔施工

施工期間樁2上部邊坡部分土體孔隙豐富，且距離邊坡較近(1～2 m)，在施工期間發(fā)現(xiàn)泥漿循環(huán)無(wú)法循環(huán)，全部在邊坡坡面上滲出，漏漿嚴(yán)重，經(jīng)綜合考慮，樁2上部8.5 m部分采用人工洛陽(yáng)鏟成孔(8.5～10 m不等，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況挖至坡底或原狀土為止)，8.5 m以深部分采用鉆機(jī)頂坡施工、泥漿坡底循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔。然后在坡下(對(duì)應(yīng)坡頂-8.5 m)正對(duì)樁孔位置利用人工洛陽(yáng)鏟掏出一?600 mm平洞至坡底平地，并在其中穿入?500 mm PVC管，坡下設(shè)一泥漿坑，挖一主溝與每個(gè)PVC管外口相連，施工時(shí)鉆孔在坡頂施工，通過(guò)高壓管在下部泥漿坑內(nèi)抽取泥漿，泥漿在孔內(nèi)循環(huán)時(shí)循環(huán)至-8.5 m時(shí)沿PVC管溢出至坡底泥漿溝并流至泥漿坑內(nèi)循環(huán)，其以下部分采用半樁泥漿循環(huán)鉆進(jìn)成孔，其余施工工藝和樁1施工工藝相同，取得了非常良好的效果，詳見(jiàn)圖4～6。

圖4 坡頂樁(樁2)成孔施工

圖5 人工挖孔樁底平洞及PVC管現(xiàn)場(chǎng)

圖6 坡頂鉆進(jìn)坡底泥漿循環(huán)施工現(xiàn)場(chǎng)

6 樁1鉆孔灌注樁施工

樁1施工前先進(jìn)行場(chǎng)地平整等施工準(zhǔn)備工作，然后進(jìn)行樁位放樣、埋設(shè)護(hù)筒、泥漿坑開挖及泥漿制備、正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)鉆進(jìn)成孔、吊放安裝鋼筋籠、灌注砼成樁驗(yàn)收(樁2的8.5 m以深施工可對(duì)應(yīng)參照其相關(guān)流程)。

6.1 灌注樁施工要求

(1)樁1、樁2樁徑均為800 mm。樁1樁頂標(biāo)高-10.5 m，樁底標(biāo)高-24.5 m，有效樁長(zhǎng)14 m，通孔下鋼筋籠，上部7 m為全籠，主筋采用14?14 mm螺紋鋼筋，下部7 m為半籠，主筋采用7?14 mm螺紋鋼筋；樁2樁頂標(biāo)高-1.85 m，樁底標(biāo)高-21.85 m，有效樁長(zhǎng)20 m，通孔下鋼筋籠，主筋采用16?18 mm螺紋鋼筋。

(2)成樁合格率100%，Ⅰ類樁90%以上，不得出現(xiàn)Ⅲ、Ⅳ類樁。

(3)采用泥漿護(hù)壁正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔，垂直度控制在1%以內(nèi)，保證鉆孔位置準(zhǔn)確，誤差<0.01 m；成孔深度符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，沉渣厚度<100 mm。

(4)原材料和砼強(qiáng)度保證符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求；鋼筋籠按要求制作后進(jìn)行吊放，在吊放過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格驗(yàn)收鋼筋籠的連接焊縫質(zhì)量，滿足規(guī)范要求。

(5)灌注砼采用水下灌注施工工藝，砼標(biāo)號(hào)C30，實(shí)際灌注砼量不小于計(jì)算體積，充盈系數(shù)≮1.05。鋼筋籠按照規(guī)范進(jìn)行有效焊接；鑿除浮漿后的樁頂砼強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)值。

6.2 樁位放樣及護(hù)筒埋設(shè)

依據(jù)規(guī)劃紅線控制點(diǎn)、基礎(chǔ)平面圖采用全站儀結(jié)合圖中尺寸進(jìn)行放線定位。

護(hù)筒埋設(shè)應(yīng)準(zhǔn)確、穩(wěn)定，護(hù)筒中心線與樁位中心線偏差≯50 mm，護(hù)筒用4～8 mm的鋼板制作,內(nèi)徑應(yīng)大于鉆頭的外徑100 mm，其頂部開設(shè)1個(gè)溢水口，根據(jù)本工程地質(zhì)情況，護(hù)筒的埋設(shè)深度>1 m。并復(fù)測(cè)護(hù)筒頂部中心與樁位之間的偏差及護(hù)筒垂直度，要求不超過(guò)規(guī)范允許值。

6.3 鉆機(jī)就位成孔

待樁位驗(yàn)收合格后進(jìn)行鉆機(jī)就位。就位前必須把地面平整、夯實(shí)，鉆機(jī)擺放應(yīng)周正、水平，保持主動(dòng)桿垂直于水平面，使鉆尖與樁位之間的誤差控制在允許范圍內(nèi)，有效的保證成孔的垂直度。

開孔前用水準(zhǔn)儀校核樁位護(hù)筒頂面標(biāo)高，核對(duì)樁位編號(hào)，準(zhǔn)確無(wú)誤后，方可施工。采用正循環(huán)工藝成孔，為確保成孔孔徑達(dá)到設(shè)計(jì)要求，下鉆前，專人測(cè)量鉆頭直徑，直徑不足時(shí)，及時(shí)按要求修復(fù)，否則，不得使用。在鉆進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)泥漿維護(hù)，用好泥漿。時(shí)常注意、檢查泥漿泵運(yùn)轉(zhuǎn)情況，保證泵量及泵壓；及時(shí)對(duì)泥漿進(jìn)行除渣，不定時(shí)的檢測(cè)泥漿性能。下鉆前，應(yīng)對(duì)鉆具進(jìn)行檢查，彎曲及有損傷鉆具不得下入孔內(nèi)；在鉆進(jìn)過(guò)程中保持鉆壓、鉆速適中、均勻，防止孔斜。

6.4 清孔及校正孔深

樁孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度前2 m時(shí)，開始隨鉆調(diào)漿沖孔，檢測(cè)泥漿密度、含砂量等指標(biāo)，終孔停鉆后保持清孔20 min，提鉆時(shí)測(cè)量鉆具，校正孔深。為保證樁的質(zhì)量，在鋼筋籠安裝就位和下入導(dǎo)管后，要進(jìn)行二次清孔，以確保灌注前的孔底沉渣厚度<100 mm。清孔時(shí)應(yīng)注意兩點(diǎn)：一是孔底沉渣厚度不超標(biāo)；二是清孔時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，過(guò)長(zhǎng)易造成坍方。

6.5 鋼筋籠制作與吊裝

鋼筋籠制作質(zhì)量要求：主筋間距±10 mm；鋼筋籠直徑偏差±10 mm；箍筋間距偏差±20 mm；鋼筋籠總長(zhǎng)偏差±50 mm。主筋焊接前需經(jīng)調(diào)直，搭接長(zhǎng)度≥5d雙面焊，搭接位置錯(cuò)開，同一截面內(nèi)鋼筋搭接數(shù)不得超過(guò)5%；加強(qiáng)筋搭接長(zhǎng)度≥5d雙面焊。螺旋箍筋搭接長(zhǎng)度為300 mm(均點(diǎn)焊)，第一圈均為整圈。鋼筋的保護(hù)層采用砼“墊塊”控制，每平面沿圓周均布3塊為一組，沿籠長(zhǎng)間距6 m放置一組，保護(hù)層厚度允許偏差±20 mm。

采用吊車安放鋼筋籠，鋼筋籠吊放入孔時(shí)應(yīng)輕提慢放，必須保持垂直對(duì)中，不碰孔壁。鋼筋籠定位采用壓桿與鋼筋籠通過(guò)特殊接頭相連接，根據(jù)護(hù)筒標(biāo)高計(jì)算鋼筋籠標(biāo)高，把鋼筋籠下放到位，將壓桿固定在孔口，壓桿的橫擔(dān)下墊以方木，上部壓上灌注臺(tái)板或灌注架，以防灌注時(shí)鋼筋籠上浮或下沉，灌注結(jié)束后將壓桿取出。

6.6 下放導(dǎo)管與砼灌注

導(dǎo)管技術(shù)性能要求： 連接部位內(nèi)徑偏差<2 mm；連接好的導(dǎo)管軸線偏差≤1%。

采用?200 mm鋼導(dǎo)管，導(dǎo)管用絲扣連接，接頭處設(shè)O形密封圈。導(dǎo)管在使用前應(yīng)進(jìn)行水密承壓和接頭抗拉試驗(yàn)(試水壓力0.6～1.0 MPa)確保導(dǎo)管密封良好。

導(dǎo)管按計(jì)算長(zhǎng)度下至距孔底0.3 m處。注意在導(dǎo)管下放時(shí)，仔細(xì)檢查其絲扣及密封圈，認(rèn)真檢查密封是否完好，看有無(wú)破損情況，嚴(yán)禁將不合格的導(dǎo)管下入孔內(nèi)。

本工程采取商品砼，標(biāo)號(hào)為C30，使用砼運(yùn)輸車送至孔口。砼在使用過(guò)程應(yīng)及時(shí)測(cè)定坍落度，檢測(cè)砼的和易性，必須滿足要求，樁身砼必須留有試件，每根樁要留有1組試塊，每組3件。按要求現(xiàn)場(chǎng)制作留取試塊進(jìn)行標(biāo)養(yǎng)，養(yǎng)護(hù)滿足28 d后，及時(shí)送檢做抗壓試驗(yàn)。

灌注砼時(shí)，漏斗應(yīng)有足夠的容量以滿足初灌量，保證埋管深度>1 m。要連續(xù)灌注，導(dǎo)管埋入砼中2～4 m，嚴(yán)禁導(dǎo)管提出砼面。

灌注接近樁頂時(shí)，應(yīng)控制最后一次灌注量，使灌注的樁頂標(biāo)高高出設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高1.0 m左右，確保樁頭強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。砼充盈系數(shù)控制在1.05以上。

6.7 泥渣外運(yùn)及成樁保護(hù)

施工過(guò)程中產(chǎn)生的泥漿廢渣及灌注過(guò)程中翻上的泥漿先放入儲(chǔ)渣池，廢棄的漿渣應(yīng)進(jìn)行處理及時(shí)運(yùn)走，不得污染環(huán)境。為保障施工人員的人身安全，成樁后的樁孔用彩色條旗進(jìn)行圍擋警示保護(hù)，嚴(yán)禁閑人進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng),并及時(shí)對(duì)已施工未灌注至地面的樁孔進(jìn)行回填。

7 樁基施工檢測(cè)

本工程采用高應(yīng)變法和低應(yīng)變法兩種方法進(jìn)行施工檢測(cè)，通過(guò)8根樁的高應(yīng)變法檢測(cè)，判定本工程單樁豎向抗壓承載力特征值是否滿足設(shè)計(jì)要求，通過(guò)97根樁的低應(yīng)變法檢測(cè)，用于查明樁身缺陷及其位置，判定樁身完整性類別。高應(yīng)變法檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 樁基高應(yīng)變法分析結(jié)果匯總

根據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》(JGJ 106-2014)規(guī)定，該工程樁1單樁極限承載力統(tǒng)計(jì)值為2690.7 kN，單樁豎向抗壓承載力特征值為1345.3 kN，滿足設(shè)計(jì)要求；樁2單樁極限承載力統(tǒng)計(jì)值為2569.6 kN，單樁豎向抗壓承載力特征值為1284.8 kN，滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)97根樁均進(jìn)行了低應(yīng)變法檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果為Ⅰ類樁93根，占總樁數(shù)的96%，Ⅱ類樁4根，占總樁數(shù)的4%，無(wú)Ⅲ、Ⅳ類樁。

8 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)基本建設(shè)和城市建設(shè)的大規(guī)模開發(fā)，各種復(fù)雜地形基礎(chǔ)工程日益增多，鄭州市新鄭龍湖鎮(zhèn)升達(dá)大學(xué)臨街綜合樓工程場(chǎng)地灌注樁基礎(chǔ)跨越8.5 m高邊坡，分別采用復(fù)合土釘墻支護(hù)、鉆孔灌注樁施工、上部人工挖孔下部半孔泥漿循環(huán)鉆孔灌注樁施工，解決復(fù)雜地形基礎(chǔ)工程施工問(wèn)題，取得了良好效果。