淺談AM樁技術(shù)在合肥新交通大廈工程中的應用

程 濤，孟軍寶

（1.江蘇建科建設(shè)監(jiān)理有限公司， 江蘇 南京 210008；2.合肥五柳建筑安裝工程有限公司， 安徽 合肥 230601）

1 工程概況及基坑結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.1 工程概況

合肥市新交通大廈(地上 40 層、裙房 4 層、地下 5 層)位于合肥市瑤海區(qū)與廬陽區(qū)交界、長江東路淮河路橋段、勝利路與長江東路交口，軌道 1 號線和 2 號線交匯東南角。項目主要有展示、辦公、商業(yè)、會議等功能，服務(wù)于安徽省交通廳和合肥市軌道公司。

本工程基坑西側(cè)和北側(cè)，與軌道 1 號線和 2 號線大東門站圍護結(jié)構(gòu)緊鄰；地下結(jié)構(gòu)與 2 號線大東門站基坑深度基本相同，比大東門站 1 號線基坑淺約 6 m?；优c西北側(cè)的 29層古井大酒店相距約 46 m，與東側(cè)的 18 層圣大國際大廈凈距 12 m，與南側(cè) 4 層和 7 層居民樓近點相距 5 m～8 m。本工程的圍護結(jié)構(gòu)均采用地下連續(xù)墻(以下簡稱為“地連墻”)和十字鋼板接頭，蓋挖逆作法施工?；幽蟼?cè)地連墻內(nèi)和外側(cè)采用三軸攪拌樁加固；基坑東側(cè)地連墻樁間采用高壓旋噴樁止水帷幕加固，地連墻(W1-4)和(W2-9)與 1 號線和 2 號線地連墻緊密相連，在接合面均采用注漿加固。總占地面積為 8 468 m2。

1.2 工程水文地質(zhì)條件

基坑范圍地層自上而下主要為：粉質(zhì)黏土填土 ①1層、雜填土①層、粉質(zhì)黏土 ②1層、粉土 ②2層、粉細砂 ②3層、粉質(zhì)黏土 ②4層、強風化泥質(zhì)砂巖 ⑥1 層和中風化泥質(zhì)砂巖⑥2層。

新交通大廈工程標準段結(jié)構(gòu)底板埋深為 26.3 m，基底主要位于強風化泥質(zhì)砂巖 ⑥1層。

1.3 水文地質(zhì)條件

新交通大廈工程范圍內(nèi)包含兩層地下水，分別為上層滯水(一)和承壓水(三)。

上層滯水(一)：穩(wěn)定水位埋深 1.35 m～2.17 m，穩(wěn)定水位標高 13.55 m～14.37 m；含水層為粉質(zhì)黏土填土 ①1層、雜填土①層。

承壓水(三)：穩(wěn)定水位埋深 1.37 m～2.19 m，穩(wěn)定水位標高 13.10 m～14.36 m；含水層主要為粉土 ②2層、粉細砂 ②3層和風化巖。

1.4 基坑結(jié)構(gòu)設(shè)計

針對項目周邊復雜環(huán)境條件，本工程采用蓋挖逆作法施工。核心筒區(qū)域外采用逆作法施工，主樓核心筒區(qū)域采用順作法施工。采用厚度為 1 m 的地連墻作為基坑圍護結(jié)構(gòu)。實際施工的槽深為 35 m，有效墻體高度為 32.3 m，墻底置于中風化泥質(zhì)砂巖上；基坑南側(cè)地連墻外側(cè)采用 φ650(軸距450)的三軸攪拌樁進行加固；土體側(cè)地連墻接縫處打設(shè) 2 根φ800@600 雙重管旋噴樁，進行樁間接縫止水。中間豎向支撐部分采用 φ550 和 φ900 鋼管柱。根據(jù)項目所在地區(qū)的地質(zhì)條件以及前期已實施的合肥地鐵 1 號線和 2 號線基坑工程的施工經(jīng)驗，本工程中間柱下樁基礎(chǔ)采用 AM 樁。AM 樁的直徑分別為 2 000 mm、1 400 mm 和 1 200 mm，擴孔處直徑分別為 3 000 mm、2 200 mm 和 1 800 mm，有效樁長分別為35 m、30 m 和 25 m 三種；累計 71 根。擴孔位置位于中風化泥質(zhì)砂巖 ⑥2層中。

2 本工程AM工法技術(shù)特點

AM 施工工藝通過魔力鏟斗來進行原始土挖掘(成孔)的電腦管理映像追蹤施工。待沖擊鉆施工成樁后，后采用全液壓可視可控擴孔旋挖鉆機，由全液壓擴底轉(zhuǎn)換魔力鏟斗進行全液壓切削挖掘；樁底端在擴底時慢慢擴大其水平直徑，直到滿足設(shè)計要求的擴底直徑。這一過程通過電腦控制的監(jiān)控系統(tǒng)對施工的情況進行全程控制。在沖擊鉆進行樁施工至設(shè)計孔深后，使用擴底機下放鉆頭至樁底。施工人員按照設(shè)計要求，將 AM 樁型的具體數(shù)據(jù)輸入至電腦。此時，擴底機即可在樁底進行切削挖掘。此法克服了普通樁隱蔽施工的施工質(zhì)量較難控制的弱點。

AM 施工方法“全液壓擴底快換魔力鏟斗”所形成的擴大頭，使得成樁與周邊摩擦力及端層承載力的大幅提高。而樁體和擴底部分成為一個整體，進行承載力計算時，整個擴底面積可作為有效面積，提高了側(cè)摩阻力。AM 工法體現(xiàn)了以下一些技術(shù)特點。

(1)新交通大廈工程 AM 樁樁型直徑不同的較多。施工時尤其要注意根據(jù)具體樁型和擴底位置，嚴格按照設(shè)計要求輸入相關(guān)數(shù)據(jù)。通過對全程電腦操控，切削滿足設(shè)計要求。其施工過程可通過電腦直觀顯示，有效減少人工因素對施工的影響，成孔后樁的質(zhì)量能得到保證。

(2)AM 樁施工的全程是通過液壓操控的。施工噪音低、振動小、對鄰近環(huán)境干擾小、污染小的優(yōu)點，適宜在城區(qū)施工。

(3)AM 樁主要是通過提高底部承載力使樁的承載力大幅提高。因而設(shè)計時在保證相同的承載力的情況下，可以將樁長縮短，從而減少施工階段的工作量，達到工期縮短的目的。

本工程擴底樁作為蓋挖逆作中間支撐住的基礎(chǔ)，與普通樁基還存在很大的不同。首先，樁基上側(cè)要插入鋼管柱。此柱不能后期施工，且在地下 25 m 左右，而且是在小于樁的鋼筋籠空間內(nèi)進行施工，所以其樁位的準確性、樁身垂直度及樁頂標高都至關(guān)重要。一旦樁基位置不準確或樁頭偏移，就會直接影響鋼管柱位置的定位準確性，對后期地下室結(jié)構(gòu)施工產(chǎn)生重大影響。其次，擴底樁利用擴底來提高樁的承載力，樁底有端承樁作用，因此對沉渣的要求比普通鉆孔樁來得高，樁的擴底部位必須嚴格按照設(shè)計要求成型，保證樁身承載力。

3 本工程AM樁施工工藝及質(zhì)量控制要點

3.1 主要施工工藝

(1)樁基定位。用十字控制線定位好樁孔的中心，為鉆機鉆頭中心與十字控制線中心準確吻合對中，提供準確的定位參數(shù)。

(2)護筒埋設(shè)。用挖機開挖大于樁徑 20 cm 左右的孔，而后埋設(shè)護筒；護筒埋設(shè)后護筒外壁回填密實。

(3)鉆孔。按設(shè)計要求的樁徑用沖擊鉆進行鉆進，邊鉆進邊注入穩(wěn)定液；鉆至設(shè)計孔深，停止進尺，并提升錘頭離孔底 10 cm～20 cm；保持泥漿正常循環(huán)，定時上下提動錘頭，將孔底的淤泥磨成泥漿排除(采用沖擊鉆施工是根據(jù)合肥新交通大廈地質(zhì)條件決定的，按此法施工效果較好)。

(4)擴底。等徑直樁完成后，由擴底機進行擴底，并將設(shè)計要求擴大的數(shù)據(jù)輸入電腦施工管理裝置系統(tǒng)內(nèi)進行擴孔施工。待滿足擴底鏟斗切削至設(shè)計要求，停止切削挖掘，并將底部沉渣清理帶出。

(5)成孔。對樁孔的深度進行檢測；對擴底部分進行伸張性檢測。同時可檢測樁孔中的沉渣。

(6)安放鋼筋籠。在下放鋼筋籠前，應再次測量深度；如若與成孔時深度相差 50 cm 以上，需再次進行清處理。

(7)成樁。經(jīng)過安放導管、“二清”和澆筑混凝土，最后形成完整的擴底樁。

3.2 質(zhì)量控制要點

擴底灌注樁與普通灌注樁施工工藝的不同之處在于成樁過程。擴底灌注樁比普通樁多了擴底過程。由于本工程的雙擴底灌注樁受地層條件影響，為了保證施工質(zhì)量，成樁流程為：①按照等樁徑一次性施工至設(shè)計樁孔底標高；②更換施工機械，用擴底機擴孔施工；③樁底擴孔完成后，向上提升鉆頭至上擴孔位置，再次擴孔施工(有兩次擴孔的按此施工)；④擴孔全部完成后，將鉆頭下放至樁底，清除底部沉渣泥土等(即一清)，后續(xù)工序按照普通鉆孔灌注樁的要求下發(fā)鋼筋籠進行二清和澆筑混凝土。

根據(jù)上述流程和本工程 AM 樁的特點，本工程擴底樁施工除了按普通灌注施工質(zhì)量控制以外，重點進行以下幾個方面的控制，并采取措施，保證成樁效果。

3.2.1 開孔質(zhì)量控制

(1)施工放線定樁位用精度較高的全站儀。埋設(shè)護筒前，在護筒范圍外兩個方向作 4 個引樁點，固定牢固并做好保護，以便后續(xù)各對中工序使用。需要對中的工序包括：埋護筒對中、鉆機就位對中和吊放鋼筋籠套筒對中等。需要注意的是：引樁必須固定牢固并做好保護。因為它是后續(xù)對中的重要依據(jù)。一旦對引樁點遭破壞或?qū)ζ洚a(chǎn)生懷疑，必須重新放線和引樁；對于無法作引樁的施工區(qū)域，每次對中時需用全站儀定點。

(2)正式開孔時應及時核對樁型大小、孔深和擴底位置(本工程分為雙擴底灌注樁和單擴底灌注樁)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。最好形成書面形式，數(shù)據(jù)準確，方可進行開孔。這樣做的目的是便于在施工中進行工班輪換時，在質(zhì)量控制時更有依據(jù)，從而避免人工原因影響現(xiàn)場施工質(zhì)量。

3.2.2 垂直度質(zhì)量控制

(1)本工程因所處地質(zhì)巖層淺，樁基垂直度要求高。所以在設(shè)備選型上要很注意。采取沖擊鉆施工，能夠在施工過程中及時糾偏。

(2)施工前要先檢查鉆機的水平和鉆繩垂直度。施工過程要復核沖擊鉆鉆繩的垂直度；發(fā)現(xiàn)不符要求后，要及時調(diào)整。成孔后要用超深波檢測儀器檢查樁孔垂直度情況；不符要求的，要及時回填石塊進行糾偏，直至滿足設(shè)計要求。

3.2.3 成孔前相關(guān)質(zhì)量控制

(1)穩(wěn)定液配置和護壁方面。采用優(yōu)質(zhì)的穩(wěn)定液護壁。本工程分為雙孔擴底灌注樁和單擴底灌注樁，受地下土層影響，且施工期處在梅雨節(jié)期，成樁難度大。除了選擇可控可視的機械設(shè)備外，還需要優(yōu)質(zhì)的穩(wěn)定液護壁。如果護壁不當或者措施不得力，必將導致坍塌，無法保證擴孔形狀。所以本工程對泥漿的性能要求非常嚴格。

配置穩(wěn)定液應以優(yōu)質(zhì)的膨脹土作為原材置于水中，均勻攪拌拌制而成。同時，要根據(jù)巖性特性情況，添加化學處理劑純堿及 CMC：純堿調(diào)節(jié) pH 值，CMC 調(diào)節(jié)黏度，存放 24 h以上，使膨脹土充分水化后方可使用。穩(wěn)定液配比見表 1。

表1 穩(wěn)定液配比表

(2)設(shè)備選型方面。從設(shè)備選擇上，要選用自動控制成孔機械設(shè)備，可控可視，可以按照設(shè)計圖紙要求的圖形施工，保證受力要求。同時要檢查擴底鉆是否能夠達到設(shè)計的擴底直徑，確定相應的擴底行程。確認電腦可視是滿足設(shè)計圖紙的要求。通過檢查測量機上余尺控制擴底行程，來確定擴底大小。因為擴底施工是在樁底施工，所以要確定擴底大小，不能僅僅依靠地面電腦顯示的擴底行程來確定底部擴底大小，有可能與底部實際擴底情況不一致。比如由于土體壓力與摩擦阻力影響鉆頭切削，在底部無法展開至設(shè)計大小，但是電腦可能顯示已達到要求。故在機械下放鉆頭前，要檢查擴底鉆頭是否靈活，擴底擴底鉆頭心管上大小是否同電腦顯示相同。同時在擴底鉆頭心管上做出標記，根據(jù)套管與心管摩擦產(chǎn)生的痕跡，在擴底完成提出鉆頭后，檢查其痕跡大小，判斷其實際擴底大小。若與設(shè)計大小差距較大，要求重新進行擴孔；確保擴底質(zhì)量滿足圖紙要求。

3.2.4 擴底施工質(zhì)量控制

本工程 AM 樁型較多，擴底位置不同，故在施工時進行質(zhì)量控制要注意檢查擴底關(guān)鍵數(shù)據(jù)；根據(jù)具體樁型，查看樁基擴底位置、擴底大小、擴底次數(shù)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)是否正確。特別在工班輪換時尤為注意。擴底時，要及時查看其擴底施工情況以及擴底次數(shù)，確保擴底施工嚴格按照圖紙要求。

3.2.5 沉渣厚度質(zhì)量控制

(1)AM 樁對沉渣厚度要求很高，沉渣不能超過 2 cm。所以在質(zhì)量控制時，特別注意孔底沉渣情況。AM 樁在擴底完成后底部沉渣較多，所以在樁基成孔和擴孔完成后，要先清除完底部沉渣再提升鉆頭。

(2)二清時用反循環(huán)進行清孔，能有效清理孔底沉渣，減少清孔時間，提高孔底質(zhì)量

(3)清孔結(jié)束后，沉渣厚度要通過測繩得出，主要通過手感來判斷孔底沉渣厚度；不滿足要求，要繼續(xù)清孔。

(4)保證在 30 min 內(nèi)灌注混凝土，保持工序銜接緊湊，縮短空孔等時間，以減少孔內(nèi)泥漿的沉淀。同時，必須保證首灌量，確保將孔底沉渣沖開，保證樁身的承載力。

(5)鋼筋籠制作時已安放注漿管。注漿管固定在鋼筋籠內(nèi)側(cè)，底側(cè)保證花管噴頭且用膠皮包住。下放時，在注漿管內(nèi)注入清水保證氣密性。通過注漿來清除樁底沉渣與樁側(cè)泥皮，使得樁底持力層密實，從而保證樁身承載力，增加樁底土體強度。

3.2.6 樁頂混凝土標高質(zhì)量控制

樁頂混凝土標高會直接影響到后續(xù)的鋼管柱施工。樁頂混凝土標高過高，會影響鋼管柱插入施工時間；同時也會增加后續(xù)施工鑿除量，造成不必要的混凝土浪費，增加施工成本，影響施工工期。樁頂混凝土標高過低，會影響后續(xù)鋼管柱插入效果，直接影響到后續(xù)逆作法施工。所以樁頂混凝土標高質(zhì)量控制尤為重要。因本工程要求混凝土超灌 1 m(比設(shè)計樁頂標高)，但是插入鋼管柱會直接導致樁頂混凝土標高升高。所以，AM 樁樁頂混凝土標高經(jīng)測算達到設(shè)計樁頂標高即可。無需超灌，即可確保插入鋼管柱后，樁基混凝土標高超灌 1 m，確保符合設(shè)計要求

由于樁頭處于地下 25 m 左右，樁頭控制難度很大。所以，在施工中采用取料斗確認，用薄壁鋼管絲扣連接，多節(jié)接至樁頂設(shè)計高度，底端設(shè)置取料斗即可。這一方法能直觀反應樁頂混凝土澆筑高度是否滿足設(shè)計要求。

4 AM樁技術(shù)意義

綜上所述，合肥新交通大廈工程 AM 樁型較多，客觀上增加了質(zhì)量控制的難度。但在施工過程中，根據(jù)開孔、終孔(包括擴孔完成時)、二清等關(guān)鍵工序進行合理的質(zhì)量控制，保證了 AM 樁施工質(zhì)量。其有以下特點：(1)擴底施工過程主要通過電腦管理映像追蹤顯示，裝置對施工全過程進行監(jiān)控，安全可靠；(2)通過擴底機對地下土體的挖掘，產(chǎn)生泥漿較少，對環(huán)境污染小；(3)樁型設(shè)計科學，可有效減少樁長，同時能使承載力大幅度提高，可將樁徑變細或減少樁數(shù)量，可單樁單柱，持力層地質(zhì)選用合適可縮短樁長，這是國內(nèi)其他摩擦樁所無法比擬的。因此，整個建筑物的布樁數(shù)可以刪減，降低了投資成本，減少了資源浪費；同時由于減少樁的數(shù)量，使工期縮短，可有效節(jié)省投資，在城市應用前景廣闊，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。

[1]楊植.采用AM型干取土全液壓機施作擴底樁的技術(shù)[J].鐵道建筑,2006(6).

[2]竇華港,焦瑩,馬玲.關(guān)于AM樁技術(shù)在天津站交通樞紐工程中的應用[J].天津建設(shè)科技,2008(3).

[3]李科鋒,帥學濤,聶娟. AM樁在地鐵深基坑施工中的應用[J].建筑機械,2014(7).