馬思遠(yuǎn)（上海建工一建集團(tuán)有限公司，上海 200120）

大直徑素混凝土樁復(fù)合地基有著施工速度快、機(jī)械化程度高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)經(jīng)復(fù)合地基處理后，承載能力強(qiáng)、沉降量小。因此，在 DBJ 51T 061—2016《四川省大直徑素混凝土樁復(fù)合地基技術(shù)規(guī)程》實(shí)施近 3 年時(shí)間內(nèi)，大直徑素混凝土樁復(fù)合地基在超高層建筑中應(yīng)用越來(lái)越多。本文根據(jù)成都典型的軟巖場(chǎng)地工程項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工、檢測(cè)情況，總結(jié)部分成功施工經(jīng)驗(yàn)。

1 項(xiàng)目背景

該項(xiàng)目位于成都市天府新區(qū)正興鎮(zhèn)，主要包括 1 棟 61 層超高層辦公建筑（建筑高度 216.500 m）、1 棟 67 層超高層辦公建筑（建筑高度 236.900 m）及其他附屬低層商業(yè)建筑和 3 層純地下室等。1 棟基底為強(qiáng)風(fēng)化泥巖，2 棟基底為中風(fēng)化泥巖。由于 1 棟 1 單元（61 層，H =216.500 m）地質(zhì)條件無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)承載力要求，需采用大直徑素混凝土樁復(fù)合地基。

該項(xiàng)目 1 棟 1 單元±0.000 為絕對(duì)標(biāo)高 494.500 m，筏板板面標(biāo)高為 479.900 m（-16.600 m）。非核心筒區(qū)域板底標(biāo)高為 476.500 m（-18.000 m），核心筒區(qū)域板底標(biāo)高為 472.500 m（-22.000 m）。

2 工程概況及工程地質(zhì)條件

2.1 工程地質(zhì)情況

場(chǎng)地土主要包括第四系全新統(tǒng)人工填土（Q4ml）、第四系中更新統(tǒng)冰水沉積（Q2fgl）的黏土、粉質(zhì)黏土及白堊系夾關(guān)組（K2j）砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖、泥巖以及砂巖。場(chǎng)區(qū)內(nèi)底層構(gòu)成有（1）雜填土（回填泥巖）Q4ml、（2）淤泥質(zhì)土 Q4al、（3-1）黏土 Q1fgl、（3-2）粉質(zhì)黏土 Q2fgl、（4-1）泥巖 K2j、（4-2）強(qiáng)風(fēng)化泥巖 K2j（4-3）中等風(fēng)化泥巖 K2j、（4-4）砂巖 K2j、（4-4）強(qiáng)風(fēng)化砂巖 K2j、（4-5）中風(fēng)化砂巖 K2j、（4-6）泥質(zhì)砂巖 K2j、（4-7）中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖 K2j。各巖土體物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表 1。

表1 巖土的工程特性指標(biāo)建議值 kPa

2.2 工程地質(zhì)水文情況

本場(chǎng)地在地貌上屬于岷江水系 III 級(jí)階地。場(chǎng)地地下水主要為賦存于填土及黏性土層中的上層滯水以及基巖裂隙水。上層滯水主要受大氣降水、臨近地段的地表水(如水溝等)等滲透補(bǔ)給，以地面蒸發(fā)方式排泄；基巖裂隙水主要賦存于巖層中，受地下徑流補(bǔ)給，排泄方式以地下徑流為主。統(tǒng)一地下水位，場(chǎng)地內(nèi)地下水以賦存于填土及黏性土層中的上層滯水為主，其滲透性較弱，黏土滲透系數(shù)取 0.1 m/d。

2.3 地基處理設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目采用大直徑素混凝土置換樁復(fù)合地基，樁頭清理后噴射 C 15 混凝土封閉層，厚 100 mm；上部鋪設(shè)級(jí)配碎石，厚 200 mm，共同作用形成褥墊層。大直徑素混凝土置換樁采用旋挖樁成孔工藝。地基土承載力特征值要求：主樓區(qū)域（包含核心筒與非核心筒）fspk≥1 450 kPa，復(fù)合地基基床系數(shù)≥40 MPa/m；非主樓區(qū)域 fspk≥700 kPa，復(fù)合地基基床系數(shù)≥40 MPa/m。正方形滿堂布置置換樁, 旋挖成孔置換樁 Φ 1 300 mm，A 型（對(duì)應(yīng)主樓范圍）樁長(zhǎng) 20.0 m，以中風(fēng)化泥巖層為持力層，進(jìn)入巖層 ≥20.0 m；B 型樁（對(duì)應(yīng)主樓以外、沉降后澆帶以內(nèi)）為 14.0 m，以中等風(fēng)化巖層為持力層,進(jìn)入持力層 ≥500 mm，集水坑、電梯井區(qū)域的素混凝土樁根據(jù)其底板埋深相應(yīng)增加樁長(zhǎng)；樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C 30；設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表 2。

表2 樁型與設(shè)計(jì)參數(shù)

3 施工要點(diǎn)

3.1 保障有效樁長(zhǎng)及入巖長(zhǎng)度

本項(xiàng)目場(chǎng)地范圍內(nèi)地層變化較大，場(chǎng)地原始地貌為斜坡地貌，建筑周邊不存在永久性邊坡及陡坎，存在回填泥巖、微膨脹土、淤泥質(zhì)土，在詳勘階段，進(jìn)行過(guò)一柱一勘，并非進(jìn)行一樁一勘。從勘察結(jié)果看，強(qiáng)風(fēng)化泥巖標(biāo)高不一，起伏較大，甚至鄰樁之間均有較大變化，設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高有十余個(gè)，由于地下工程的不確定性，樁頂標(biāo)高確定非常難。單樁承載力以樁端承載為主、摩擦為輔，其端承及摩擦均以入中風(fēng)化泥巖長(zhǎng)度為前提，且旋挖樁工作面距離設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高最大有 7～8 m 的高差，這給樁頂標(biāo)高的確定帶來(lái)更大的難度?，F(xiàn)場(chǎng)采取的辦法為，原則上白天成孔夜間澆筑混凝土，以地勘報(bào)告所示的標(biāo)高作為參考，鉆孔時(shí)安排專人值守，以鉆頭所帶出來(lái)的土色來(lái)判定該處是否為土層與巖層的分界，同時(shí)在駕駛室的儀器面板上讀取記錄，再進(jìn)行繼續(xù)成孔，直至滿足設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)。成孔完成后，用鼓風(fēng)機(jī)配套軟風(fēng)管將孔內(nèi)的灰塵吹出孔外；靜置后，用皮尺進(jìn)行復(fù)核，用自帶照明的窺鏡對(duì)土層與巖層分界線進(jìn)行復(fù)核。經(jīng)確認(rèn)巖層深度、樁底深度與設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高等后方進(jìn)行驗(yàn)收。與設(shè)計(jì)有較大差異時(shí)，以經(jīng)設(shè)計(jì)同意的較深的值為準(zhǔn)。落實(shí)上述措施，開(kāi)挖撿底后，樁頂標(biāo)高控制較好，實(shí)際樁長(zhǎng)均略大于設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)。

3.2 清 孔

清孔是旋挖樁保障質(zhì)量的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)樁體的端承及摩擦均有著重要的影響，特別是干作業(yè)成孔，其沉渣厚度、充盈系數(shù)等指標(biāo)較為嚴(yán)格。現(xiàn)場(chǎng)采取二次清孔，即驗(yàn)收前清孔一次，澆筑混凝土之前再次清孔。同時(shí)，對(duì)旋挖機(jī)鉆頭帶出的土及時(shí)清理，保持護(hù)筒口施工處高于地面 300 mm，防止渣土掉入孔內(nèi)。

3.3 護(hù)筒埋設(shè)施工質(zhì)量控制

護(hù)筒雖不是樁體的部分，但對(duì)樁最終質(zhì)量有著極其重要的作用。其主要作用有定位、防止頂部塌孔、隔水、防止混凝土澆筑過(guò)程中泥渣、泥巖塊落入孔內(nèi)，本項(xiàng)目無(wú)地下水，成孔時(shí)干作業(yè)成孔，澆注時(shí)干作業(yè)，其樁位、樁徑、沉渣厚度等控制指標(biāo)要求均較水下作業(yè)高得多，這種情況下，護(hù)筒起著極其重要的作用。本案例高峰時(shí) 4 臺(tái)旋挖樁機(jī)同時(shí)施工，一般護(hù)筒直徑較樁徑大 200～300 mm，而市面上 1.5 m 的護(hù)筒較少，特定制 8 個(gè)護(hù)筒，用于成孔及混凝土澆筑，待混凝土初凝后移除護(hù)筒。

3.4 混凝土澆筑

混凝土澆筑為旋挖樁施工最后一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)樁最后質(zhì)量起決定作用，特別是工作面距樁底近 30 m，且為干作業(yè)，因此防止?jié)仓^(guò)程中混凝土離析及其重要。該基礎(chǔ)工程項(xiàng)目中的混凝土等級(jí)為 C 30，澆筑時(shí)必須以導(dǎo)管法澆筑，澆筑過(guò)程一旦展開(kāi)，必須保障連續(xù)進(jìn)行；同時(shí)，須對(duì)混凝土的坍落度與和易性進(jìn)行檢查，澆筑時(shí)導(dǎo)管的埋設(shè)深度 ≥1 m?；炷翝仓楦勺鳂I(yè)，如采用普通混凝土，澆筑時(shí)須采用插入式振搗器振搗密實(shí)，并嚴(yán)格控制振搗時(shí)間，防止振搗過(guò)度?；炷翝仓@個(gè)環(huán)節(jié)，有兩個(gè)參數(shù)極其重要，即浮漿厚度和充盈系數(shù)，這兩個(gè)參數(shù)直接決定著樁在全部有效樁長(zhǎng)范圍內(nèi)混凝土的成型質(zhì)量。

3.4 撿底后及時(shí)封閉

復(fù)合地基的特性即樁與樁間土共同受力，意味著樁間土對(duì)整個(gè)復(fù)合地基承載力有著不可或缺的作用。風(fēng)化泥巖、砂巖等遇水會(huì)軟化、裂隙迅速發(fā)展，因此開(kāi)挖前，須在四周設(shè)置截水溝，防止坑外水倒流入基坑；開(kāi)挖后須對(duì)樁抽樣全長(zhǎng)取芯，需要循環(huán)水冷卻鉆頭，這些冷卻水需要集中處理，防止流向樁周邊樁間土；由于存在裂隙水，開(kāi)挖、撿底時(shí)須及時(shí)發(fā)現(xiàn)，做好導(dǎo)流，設(shè)置集水坑。同時(shí)，基底開(kāi)挖、撿底須在天氣較好的情況下進(jìn)行，原則上撿底完成驗(yàn)收后要及時(shí)采用噴射混凝土封閉。

4 檢測(cè)要點(diǎn)

除常規(guī)的檢測(cè)如低應(yīng)變、聲波投射、承載力檢測(cè)、鉆芯檢測(cè)外，須進(jìn)一步檢測(cè)、評(píng)定整個(gè)復(fù)合地基承載力。目前條件下，無(wú)法對(duì)樁和樁間土一起進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)，須對(duì)樁和樁間土分別進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)其結(jié)果進(jìn)行推定，得出復(fù)合地基承載力，同時(shí)根據(jù)單樁載荷試驗(yàn)和樁間土載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步推定復(fù)合地基基床系數(shù)。

4.1 樁身承載力檢測(cè)

該項(xiàng)目共采用兩種樁型，A 型樁單樁承載力特征值為 8 400 kN；B 型樁單樁承載力特征值為 5 000 kN。根據(jù)規(guī)范要求，A 型樁須加載至 16 800 kN 以上，B 型樁須加載至 10 000 kN 以上，B 型樁可以采用傳統(tǒng)的堆載法進(jìn)行。開(kāi)挖截樁完成后現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)場(chǎng)地條件進(jìn)行隨機(jī)抽驗(yàn)。實(shí)測(cè)最大加載值 10 023 kN，最大沉降量 16.64 mm，最大回彈量 3.28 mm，回彈率 19.71%，完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)驗(yàn)收要求，A 型樁須加載至 16 800 kN 以上，即須加載至 168 t 以上，而 A 型集中在主樓以內(nèi)，因主樓內(nèi)各種電梯井、集水坑，加上巖層頂標(biāo)高不一致引起樁頂標(biāo)高不一，采用堆載法難以組織實(shí)施，且對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全有著較大影響。根據(jù)規(guī)范，單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)抽檢數(shù)量在同一條件下不少于總樁數(shù)的 2%，且 ≥6 根，所以該項(xiàng)目須對(duì) 6 根裝進(jìn)行檢測(cè)。最終采取反力梁法，用千斤頂進(jìn)行加載。反力樁的拉應(yīng)力遠(yuǎn)超混凝土抗拉強(qiáng)度，須對(duì)該 6 根檢測(cè)樁周邊各 4 根提供反力的樁進(jìn)行配筋。預(yù)先確定受驗(yàn)樁會(huì)失去檢測(cè)的隨機(jī)性，施工前須在各方論證下提前確定，使其具有代表性又兼顧部分重點(diǎn)、特殊部位，并通過(guò)其他指標(biāo)如取芯結(jié)果、超聲波檢測(cè)結(jié)果推斷其他樁的單樁承載力與受檢測(cè)的樁是否一致。最終，6 組檢測(cè)樁加載至 16 948 kN，最大沉降量 5.92 mm，最大回彈量 5.15 mm，回彈率 32.35%，完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。特別要注意的是，反力樁在檢測(cè)完成后須進(jìn)行注漿，對(duì)檢測(cè)過(guò)程引起的擾動(dòng)進(jìn)行修復(fù)。

4.3 淺層平板載荷試驗(yàn)

樁間土采用淺層平板載荷試驗(yàn)，即檢測(cè)時(shí)以試塊堆載為反力，用慢速維持荷載法逐級(jí)加、卸載，測(cè)得在每級(jí)荷載作用下的沉降量。壓板安放的位置與基礎(chǔ)底面設(shè)計(jì)標(biāo)高一致，安放前應(yīng)找準(zhǔn)試驗(yàn)點(diǎn)位置，加載等級(jí)分為 8 級(jí)，總加載量不少于設(shè)計(jì)要求值的兩倍。檢測(cè)點(diǎn)位可以在通過(guò)承載力檢測(cè)的樁附近隨機(jī)抽取。

5 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)接近封頂時(shí)的最新變形監(jiān)測(cè)結(jié)果，最大沉降量約為 6 mm，此大直徑素混凝土復(fù)合地基在此項(xiàng)目中的應(yīng)用是成功可行的，能夠滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需的地基承載力特征值及基床系數(shù)，對(duì)縮短工期和節(jié)約投資具有顯著的效果。

綜上所述，在應(yīng)用大直徑素混凝土復(fù)合地基過(guò)程中，因地下工程返工難，須對(duì)施工及檢測(cè)過(guò)程中幾個(gè)特殊關(guān)鍵的環(huán)節(jié)加強(qiáng)驗(yàn)收檢查，同時(shí)對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)解決，確保復(fù)合地基施工質(zhì)量，保障上部主體結(jié)構(gòu)的安全性。