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        南京紫鑫中華廣場(chǎng)三期工程2號(hào)樓續(xù)建工程中樁基礎(chǔ)改造設(shè)計(jì)與施工

        2019-04-22 12:32:38周善來(lái)邵衛(wèi)國(guó)
        城市建筑空間 2019年3期
        關(guān)鍵詞:續(xù)建植筋鉆機(jī)

        周善來(lái),邵衛(wèi)國(guó)

        (1.南京興華建筑設(shè)計(jì)研究院股份有限公司,江蘇 南京 210004;2.南京建瑞房地產(chǎn)開發(fā)有限公司,江蘇 南京 210004)

        1 工程概況

        南京紫鑫中華廣場(chǎng)三期工程位于南京市江東中路和夢(mèng)都大街交叉口西北角,東臨江東中路,南臨夢(mèng)都大街,北臨松花江西街,西側(cè)緊鄰紫鑫中華廣場(chǎng)一二期。功能為酒店式公寓和商業(yè)2部分。總用地面積約34 923.5m2,總建筑面積約31.34萬(wàn)m2,其中地上總建筑面積約22.94萬(wàn)m2,地下總建筑面積約8.40萬(wàn)m2,裙房商業(yè)面積6.38萬(wàn)m2。規(guī)劃總平面如圖1所示。

        圖1 規(guī)劃總平面

        南京紫鑫中華廣場(chǎng)三期項(xiàng)目設(shè)置整體3層地下室,地下2,3層部分區(qū)域?yàn)槿朔赖叵率?,地?層部分區(qū)域?yàn)樯虡I(yè)超市。上部由4棟高層公寓與商業(yè)裙房組成。地面以上公寓與商業(yè)裙房之間設(shè)置抗震縫,分為各自獨(dú)立的抗震單元。商業(yè)裙房總高度20.60m,鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),根據(jù)GB 50011—2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(2016版)規(guī)定,設(shè)計(jì)抗震縫寬度為150mm。

        1~4號(hào)公寓樓均采用部分框支抗震墻結(jié)構(gòu),其中2號(hào)公寓高層塔樓地下3層,地上29層,高度98.60m,平面長(zhǎng)寬為49.0m×27.4m,高寬比3.599,建筑面積約38 935m2;1號(hào)公寓高層塔樓地下3層,地上29層,高度98.95m,平面長(zhǎng)寬為80.0m×27.4m,高寬比3.611,建筑面積約43 246m2;3號(hào)公寓高層塔樓地下3層,地上26層,高度為89.75m,平面長(zhǎng)寬為62.1m×29.6m,高寬比3.032,建筑面積約38 547m2;4號(hào)公寓高層塔樓地下3層,地上26層,高度89.75m,平面長(zhǎng)寬為78.9m×29.6m,高寬比3.032,建筑面積約46 125m2。

        2 續(xù)建前后樁基礎(chǔ)平面布置

        工程施工完地下室底板后因故停工,續(xù)建前5~29層標(biāo)準(zhǔn)層為大開間公寓,型鋼混凝土框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)體系,續(xù)建前樁基礎(chǔ)平面布置如圖2所示。本工程采用樁基礎(chǔ),基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)。設(shè)有3層地下室,地下室底板標(biāo)高-14.100m,室內(nèi)外高差0.200m;承臺(tái)厚度為2 500(2 200)mm,核心筒筏板厚度為2 200mm,防水板厚度1 000mm。樁型選用直徑1 000mm的鉆孔灌注樁。樁端持力層為勘探報(bào)告的第⑤-2中風(fēng)化泥巖層,樁端進(jìn)入持力層深度不小于4.5m,平均有效樁長(zhǎng)約52m,自然地面找平標(biāo)高為-1.100m,鉆孔深度約67m。樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為水下C40,樁底采用后注漿工藝。

        圖2 續(xù)建前樁基礎(chǔ)平面布置

        續(xù)建后5~29層標(biāo)準(zhǔn)層改為小開間住宅,采用部分框支鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系,需補(bǔ)樁,新增落地剪力墻下也需要補(bǔ)樁,共補(bǔ)樁14根。續(xù)建后樁基礎(chǔ)平面布置如圖3所示。

        3 勘察報(bào)告基本數(shù)據(jù)

        3.1 土層分布及巖性特點(diǎn)

        1)①-1雜填土 灰黃~褐灰色,松散,地表散落有少量建筑垃圾,層厚0.9~6.0m。

        圖3 續(xù)建后樁基礎(chǔ)平面布置

        3)①-3淤泥質(zhì)填土 灰色~灰黑色,流塑,夾少量碎磚、碎石,層頂面埋深2.4~4.5m,層厚0.3~2.3m。

        4)②-2粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土 灰色,軟~流塑,韌性、干強(qiáng)度中等,層頂埋深3.1~6.9m,層厚4.4~13.6m。

        5)②-3粉土、粉砂 灰色,稍密,局部中密,夾層狀淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土,層頂埋深9.1~14.4m,層厚1.1~7.3m。

        6)②-4粉細(xì)砂 灰色,中密,含云母碎片,層頂埋深13.3~18.5m,層厚 12.2~16.6m。

        7)②-5粉細(xì)砂 灰色,密實(shí),含云母碎片,層頂埋深28.6~31.0m,層厚 22.2~27.7m。

        8)②-5a粉質(zhì)黏土 灰色,可塑~軟塑,夾薄層粉土、粉砂,呈透鏡體狀分布于②-5層中,層頂埋深36.6~43.9m,層厚1.5~5.1m。

        9)④含卵礫石中粗砂 灰色,中密~密實(shí),卵礫石含量不均勻,粒徑0.5~6.0cm。層頂埋深52.2~57.2m,層厚3.1~8.4m。

        當(dāng)將仿真內(nèi)的電容C分別取4 mF和16 mF,其余參數(shù)固定,通過(guò)仿真結(jié)果可知增大電容C的取值,電池電流及直流側(cè)電壓波形的峰值都相應(yīng)隨之降低,有效地提升了系統(tǒng)穩(wěn)定性;減小電容C的取值,直流電壓振動(dòng)更加劇烈,系統(tǒng)穩(wěn)定性降低,仿真驗(yàn)證的結(jié)果與阻抗比判據(jù)判定的結(jié)果相同。

        10)⑤-1強(qiáng)風(fēng)化泥巖 棕褐色,風(fēng)化強(qiáng)烈,巖石結(jié)構(gòu)大部分破壞,巖體基本質(zhì)量等級(jí)分類為Ⅴ級(jí),遇水易軟化。層頂埋深 57.4~62.8m,層厚 0.7~3.2m。

        11)⑤-2中風(fēng)化泥巖 棕褐色,局部夾泥質(zhì)粉砂巖,以極軟巖為主,巖體基本質(zhì)量等級(jí)分類為Ⅴ級(jí),遇水軟化。層頂埋深59.3~64.0m,未鉆穿。

        3.2 場(chǎng)地與地基地震效應(yīng)

        根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》,南京地區(qū)抗震設(shè)防烈度為七度,設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.1g,南京地區(qū)設(shè)計(jì)地震分組為第一組。建設(shè)場(chǎng)地屬對(duì)抗震不利地段。場(chǎng)地土層等效剪切波速值 Vse為 136~144m/s,覆蓋層厚度 57.4~62.8m,按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》4.1.6條及表4.1.6綜合判定:建筑場(chǎng)地類別為Ⅲ類,設(shè)計(jì)特征周期值取0.45s。

        3.3 地基巖土承載力及鉆孔灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)

        地基巖土承載力根據(jù)物理力學(xué)指標(biāo)結(jié)合原位測(cè)試指標(biāo)并參照地區(qū)經(jīng)驗(yàn)經(jīng)綜合分析后確定。鉆孔灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù):⑤-2層中風(fēng)化泥巖為極軟巖,其單軸抗壓強(qiáng)度僅為frk=2.41MPa,建議采用以⑤-2層中風(fēng)化泥巖為樁端持力層的嵌巖鉆孔灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案(見表1)。

        表1 地基承載力及鉆孔灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)

        4 補(bǔ)樁樁位開孔施工

        4.1 補(bǔ)樁位置底板開孔

        本工程補(bǔ)樁樁位有12根位于1 000mm厚底板上,有2根(5號(hào)和6號(hào))位于2 200mm厚底板上,補(bǔ)樁直徑1 000mm,需在底板上開出樁機(jī)鉆頭可以進(jìn)入樁位的孔,開圓孔施工比較麻煩,采用開1 100mm×1 100mm的方孔,2號(hào)樓補(bǔ)樁處底板開孔如圖4所示,開孔機(jī)械采用混凝土鉆孔取芯機(jī),取芯直徑為100mm,相鄰孔重疊17mm,先鉆四角孔,然后隔一鉆一,最后鉆孔連成直徑100mm的連續(xù)排孔,使開孔部位的混凝土與底板周邊混凝土完全分離,鑿出原底板面筋,安裝吊環(huán),利用10t手動(dòng)葫蘆,將切斷的底板吊出,用叉車運(yùn)輸?shù)綏蜻?,然后?5t汽車式起重機(jī),吊出基坑裝車外運(yùn)。棧橋板同樣要在補(bǔ)樁處開施工孔。采用GPS和全站儀測(cè)量放線,在補(bǔ)樁位置畫線定位,在底板上和棧橋板上均要畫線定位。

        圖4 補(bǔ)樁處底板開孔

        4.2 排孔切割注意事項(xiàng)

        1)控制好排孔冷卻污水排放;鉆機(jī)必須固定牢固,嚴(yán)禁在鉆孔過(guò)程中鉆機(jī)移位。

        2)應(yīng)連接電力、壓縮空氣和水。電源應(yīng)配備接地且接地導(dǎo)線已進(jìn)行檢查、試驗(yàn)。水源和壓縮空氣源應(yīng)在允許壓力范圍內(nèi)。

        3)控制裝置應(yīng)位于危險(xiǎn)區(qū)外,待鋸物體前后的危險(xiǎn)區(qū)域已進(jìn)行檢查和隔離。

        4)切割工作由切割操作人員連續(xù)進(jìn)行,切割過(guò)程中要和吊裝人員緊密配合。

        5 鉆孔灌注樁補(bǔ)樁施工

        5.1 補(bǔ)樁鉆機(jī)選型

        本工程投入4臺(tái)GPS鉆機(jī)補(bǔ)樁,配套設(shè)備主要有起重機(jī)、泥漿泵等,采用國(guó)內(nèi)成熟的施工工藝,高效保質(zhì)保量地完成本工程鉆孔灌注樁施工任務(wù)。

        1)鉆孔灌注樁工藝流程 底板開孔→注入護(hù)壁泥漿→樁機(jī)就位(鋼筋籠制作)→鉆孔→排渣→清孔→吊放鋼筋籠→插入導(dǎo)管→射水清底→澆注混凝土→工程補(bǔ)樁8~10h開塞→48h后注漿。

        2)鉆孔灌注樁施工時(shí)應(yīng)保證樁徑偏差不大于50mm,樁位允許偏差不大于100mm。

        3)本次補(bǔ)樁全為嵌巖樁,樁底沉渣厚度不得大于50mm。

        4)工程樁相鄰樁同時(shí)施工時(shí)距離不得小于3倍樁徑。

        5.2 鉆孔灌注樁補(bǔ)樁鉆機(jī)就位

        降水井先開始工作,把基坑內(nèi)水位降到補(bǔ)樁中最低的樁頂標(biāo)高以下0.5m,保證底板開孔后孔內(nèi)無(wú)積水。底板開孔后,把底板下防水層、混凝土墊層等殘留障礙物清理干凈,樁機(jī)移動(dòng)到樁位,樁位對(duì)中。鉆機(jī)在棧橋上施工時(shí),必須在走軌下鋪設(shè)鋼板,分散鉆機(jī)對(duì)棧橋的荷載;對(duì)鉆機(jī)施工區(qū)域位置的格構(gòu)柱采用鋼材Q345b,規(guī)格20b槽鋼斜拉焊接加強(qiáng),焊接方法采用槽鋼三面圍焊且與格構(gòu)柱滿焊。

        鉆機(jī)在基坑內(nèi)施工時(shí),因部分樁位處于底板剪力墻預(yù)留鋼筋附近,甚至有位于剪力墻上方,對(duì)鉆機(jī)行走和施工造成困難,必須扳倒其鋼筋,樁基完成后對(duì)其校正,如遇柱鋼筋(φ≥18),校直難以恢復(fù)的建議截除,后期焊接。

        對(duì)于地漏和預(yù)埋管道,必須由總包單位提前進(jìn)行封堵,露出地面部位的地漏,鉆機(jī)嚴(yán)禁碾壓,實(shí)在無(wú)法繞行時(shí),鉆機(jī)必須架空行走。因補(bǔ)樁分棧橋上和基坑2處施工,臨基坑邊需進(jìn)行圍護(hù)。棧橋狹窄,機(jī)具較多,既要施工又要通車,對(duì)施工造成一定困難,為確保施工有序進(jìn)行,必須在施工前確定鉆機(jī)施工路線。

        5.3 鉆孔灌注樁補(bǔ)樁鉆進(jìn)成孔

        鉆進(jìn)采用正循環(huán)工藝,鉆機(jī)開鉆就進(jìn)入②-3、②-4、②-5、②-5a層,土質(zhì)差,自身不易造漿,易發(fā)生塌孔,擬采用泥漿車從外面拖漿進(jìn)場(chǎng)(優(yōu)質(zhì)泥漿)施工;且儲(chǔ)備一定膨潤(rùn)土,以防備上班高峰期泥漿車進(jìn)場(chǎng)困難,自配泥漿施工。該地層主要為粉土、粉質(zhì)黏土、粉細(xì)砂層,這些地段容易造成孔內(nèi)坍塌,應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁技術(shù)。泥漿各性能指標(biāo)如表2所示。

        表2 泥漿性能指標(biāo)

        5.4 鋼筋籠制作和吊裝

        鋼筋籠制作完成后吊裝轉(zhuǎn)運(yùn)到樁孔附近,樁端注漿管和超聲波檢測(cè)管安裝到位,本工程采用鉆機(jī)自身安置鋼筋籠,鋼筋籠吊放采用雙點(diǎn)起吊法,鋼筋籠分節(jié)制作,每節(jié)長(zhǎng)度一般為9m,籠的總長(zhǎng)度通過(guò)底籠長(zhǎng)短調(diào)整。主筋采用焊接搭接,每節(jié)鋼筋籠用專用支架與加強(qiáng)筋成形法分節(jié)制作。鋼筋籠安裝均固定在底板上,確保不會(huì)發(fā)生下沉和位移。

        5.5 二次清孔

        本工程采用φ260mm導(dǎo)管清孔,導(dǎo)管下放至設(shè)計(jì)深度后,上端接清孔彎頭和膠管,使用3PN泵沖孔,沖清孔過(guò)程中,質(zhì)檢員要隨時(shí)檢測(cè)沉渣厚度和泥漿相對(duì)密度,沉渣厚度小于50mm,并滿足設(shè)計(jì)要求后報(bào)監(jiān)理驗(yàn)收,進(jìn)入下一道工序施工。

        5.6 鉆孔灌注樁混凝土灌注

        為防止樁頂超灌混凝土與地下室底板黏結(jié)在一起,影響樁的檢測(cè)驗(yàn)收和后期樁頂超灌混凝土鑿除施工,底板孔內(nèi)采用模板隔離。本工程利用鉆機(jī)提升導(dǎo)管進(jìn)行混凝土灌注,并采用商品混凝土。先將導(dǎo)管沉至孔底,再提離孔底300~500mm,裝上初灌斗,在管內(nèi)放置球膽隔水塞,準(zhǔn)備就緒后,先用清水濕潤(rùn)灌漿斗及導(dǎo)管,然后向初灌斗內(nèi)送混凝土,等初灌斗內(nèi)儲(chǔ)足初灌量后才能打開蓋板,使隔水塞和混凝土迅速下落,隨灌注進(jìn)度隨時(shí)測(cè)量混凝土面上升高度,如果混凝土埋管超過(guò)6m以上,應(yīng)起拔導(dǎo)管后再次灌注。然后再用小斗進(jìn)行灌注,依此作業(yè)直至灌注至設(shè)計(jì)要求標(biāo)高。

        6 灌注樁后注漿施工

        灌注樁后注漿施工成樁后8~10h內(nèi),采用清水進(jìn)行開塞,開塞壓力0.8~1.2MPa,水速不宜過(guò)大,開塞后立即停止注水。開塞作用:①壓通注漿管路;②檢查注漿管路狀況。壓水時(shí)若0.8~1.2MPa的壓水出現(xiàn)并瞬間歸零,可視為注漿器開塞成功。注漿閥能承受的壓力不應(yīng)小于1MPa。

        7 地下室底板續(xù)建施工

        續(xù)建前已完成樁基承臺(tái)底板工程的柱、剪力墻豎向插筋在核心筒平面中心,型鋼混凝土框架柱在周邊預(yù)留,續(xù)建工程核心筒改在平面北側(cè),平面中心改為天井,其他部位布置鋼筋混凝土框支柱和鋼筋混凝土落地剪力墻,框支柱位置雖與原型鋼柱相同,但柱斷面明顯加大,柱配筋也明顯加大,預(yù)留柱、墻豎向插筋基本報(bào)廢,大部分需在承臺(tái)上植筋,植筋直徑大,大量柱筋為φ32,數(shù)量多,困難大,如KZZ12植筋數(shù)量如圖5所示,原先預(yù)留的24根φ28插筋都用不上,需重新植筋50根φ32。植筋施工步驟為鉆孔、清孔、注膠、植筋4步。

        圖5 KZZ12預(yù)留插筋與新增植筋

        植筋應(yīng)由有資質(zhì)的專業(yè)廠家施工。植筋長(zhǎng)度不應(yīng)小于21d。用于植筋的鋼筋混凝土構(gòu)件,植筋φ32的鉆孔直徑為40mm,植筋深度700mm,要避開承臺(tái)鋼筋,鉆孔難度及注膠難度大。植筋應(yīng)做拉拔檢測(cè)。

        8 結(jié)語(yǔ)

        在續(xù)建基礎(chǔ)施工存在極大挑戰(zhàn)的前提下,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)限制條件進(jìn)行多次適應(yīng)施工的基礎(chǔ)完善方案。為補(bǔ)樁施工,在厚2 200mm和1 000mm的底板上采用水鉆排孔的方法開出1 100mm×1 100mm的施工孔。由于3道內(nèi)支撐覆蓋約一半的基礎(chǔ)平面,需將重達(dá)10t以上的鉆孔樁機(jī)吊到14.1m深的基坑底施工,或開到棧橋上施工。樁身穿過(guò)深厚粉土層和粉砂層,孔壁不穩(wěn)定,易塌孔,通過(guò)場(chǎng)外運(yùn)入優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁,保證成孔質(zhì)量。為控制孔底沉渣厚度不大于50mm,采用反循環(huán)清孔工藝。樁端持力層為極軟巖,承載力低,采用樁端后注漿技術(shù)提高樁的承載力。鑿除樁頂超灌混凝土和底板擴(kuò)孔時(shí)不得采用振動(dòng)大的機(jī)械,采用人工慢鑿,做好對(duì)保留混凝土和鋼筋的保護(hù),在狹小空間中完成鋼筋焊接綁扎,最終完成基礎(chǔ)改造設(shè)計(jì)與施工,滿足了業(yè)主要求。

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