復(fù)雜地質(zhì)條件下超高層建筑樁基施工

上海實(shí)業(yè)城市開發(fā)集團(tuán)有限公司 上海 200030

1 工程概況

西安歐亞論壇三期酒店項(xiàng)目是歐亞經(jīng)濟(jì)論壇配套項(xiàng)目，未來將成為歐亞經(jīng)濟(jì)論壇的永久會(huì)址。三期酒店工程包括主樓及周邊裙樓2部分，如圖1所示，其中：主樓建筑高度127 m，構(gòu)筑物高度147 m，地下1層，地上32層，為超高層建筑；周邊為3層裙樓結(jié)構(gòu)，地下1層?；A(chǔ)設(shè)計(jì)為樁基礎(chǔ)，樁徑800 mm，樁長29～53 mm不等，共320根，采用反循環(huán)鉆孔灌注樁。

圖1 歐亞經(jīng)濟(jì)論壇三期酒店項(xiàng)目效果圖

本項(xiàng)目位于西安市浐灞生態(tài)園區(qū)浐河與灞河交匯處，原為采砂場，河道內(nèi)存在大量的卵石塊。建筑場地為后期填筑而成，地質(zhì)條件復(fù)雜。地層自上而下依次為雜填土（主要為建筑垃圾、礫石、生活垃圾）、淤泥，細(xì)砂、中粗砂、粉質(zhì)黏土等。由于本工程位于河道內(nèi)，地下水位標(biāo)高較高，為滿足施工要求，主樓基坑周邊設(shè)置了2排高壓旋噴樁，樁徑600 mm，并布置了8口降水井。樁基施工時(shí)，主樓與裙樓處地下水均在樁頂標(biāo)高下4 m左右處，且水位受河道水位影響較大。

地層中主要影響樁基施工的土層為：

1）①層雜填土，主要由建筑垃圾、磚瓦塊混黏性土組成，混有大量大塊徑混凝土，最大直徑達(dá)1.20 m。松散-稍密狀態(tài)，層厚3.7～7.10 m。

2）②層淤泥，流塑（半流動(dòng)狀態(tài)）。土質(zhì)極軟，含有少量粉砂顆粒，有明顯腐臭味，層厚0.4～8.7 m；局部有大體積卵石，最大直徑為1 m。

3）③層細(xì)砂、中粗砂，該層以中粗砂層為主，稍密-中密狀態(tài)。顆?；炯儍?，礦物成分以石英、長石為主，含有少量圓礫、卵石顆粒，層厚2.5～7.6 m。

根據(jù)地勘報(bào)告可以看出，本項(xiàng)目影響樁基施工的主要地層為以上3層，且地層分布不均勻，給施工帶來了不良影響。

2 常用樁基施工方案適用性分析

常用的灌注樁施工方法包括泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁、長螺旋鉆孔灌注樁、沖孔灌注樁以及人工挖孔樁等。

1）泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁及長螺旋鉆孔灌注樁適用于黏土、粉土、沙土、素填土以及風(fēng)化巖層。主要優(yōu)點(diǎn)在于成孔質(zhì)量好、施工速度快、成本低。然而針對本項(xiàng)目地層中的雜填土層，由于該土層中含有大量粒徑較大的建筑垃圾，且較為松散，如采用上述2種工藝施工容易導(dǎo)致管道堵塞、泥漿流失嚴(yán)重等現(xiàn)象。而若按照傳統(tǒng)做法在孔壁上部安置護(hù)筒，則護(hù)筒長度需達(dá)到8 m，個(gè)別樁位甚至要達(dá)到10 m以上，使得護(hù)筒無法回收，大量增加施工成本[1-3]。

2）沖孔灌注樁主要適用于穿透舊基礎(chǔ)、建筑垃圾填土或者孤石等地層。對于本項(xiàng)目雜填土層有著較好的適用性，但是根據(jù)本項(xiàng)目的地質(zhì)條件，由于雜填土松散，在沖孔過程中，容易造成上部石塊坍落甚至孔壁大范圍坍塌現(xiàn)象，施工難度大，質(zhì)量無法保證。另一方面，沖擊成孔施工速度較前2種工藝慢，影響工期。

3）人工挖孔樁適用于各種地層，但其在地下水位較高以及厚度較大的淤泥層中適用性差，且容易產(chǎn)生施工事故。本項(xiàng)目原為灞河河床，建筑場地為后期填筑而成，地下水位較高，淤泥層較厚。如采用人工挖孔樁進(jìn)行施工，需先在場地周邊施工止水帷幕進(jìn)行降水后方可滿足施工條件。此方法必將增加施工成本，且工期較長。

從以上分析可以看出，如采用單一工藝進(jìn)行施工，將對成本及工期造成不利影響，甚至無法施工。因此針對本項(xiàng)目地質(zhì)條件的特殊性，采用多種工藝配合施工，以達(dá)到滿足工期、質(zhì)量、成本等多方面要求[4,5]。

3 復(fù)雜地質(zhì)條件下樁基施工方案優(yōu)化

由于本項(xiàng)目地質(zhì)條件的特殊性，使得采用單一施工方法進(jìn)行施工，將對工期、質(zhì)量以及成本有不良影響。通過對地質(zhì)情況的現(xiàn)場實(shí)際勘察以及多次的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)論證，最終確定了以人工挖孔、沖擊鉆及反循環(huán)多種施工機(jī)械配合施工的方案。具體施工方案如下[6,7]：

1）定位放線，確定每個(gè)樁位。采用人工排查的方式，將每個(gè)樁位的表層土質(zhì)進(jìn)行排查，以確定施工方案所適用的范圍，以便安排施工。經(jīng)過人工勘察確定本項(xiàng)目主樓區(qū)域土質(zhì)較好，可以采用反循環(huán)直接成孔，裙樓區(qū)域土質(zhì)采用原設(shè)計(jì)工藝存在較大困難，因此采用多工藝配合施工。

2）人工開孔。建筑場地存在較為松散的雜填土層，如采用機(jī)械施工易造成孔口偏位、坍孔等現(xiàn)象，因此采用人工進(jìn)行挖孔。人工每下挖1.0 m左右土層，即進(jìn)行樁孔周壁的清理及直徑和垂直度校核，并澆筑混凝土護(hù)壁以保證施工人員安全及孔壁穩(wěn)定（圖2）。同時(shí)為保證后期機(jī)械施工及鋼護(hù)筒安裝需求，將內(nèi)徑定為900 mm。

3）當(dāng)人工挖孔至地下水位后且已挖穿雜填土?xí)r，直接使用反循環(huán)工藝成孔，若人工挖孔至6.0 m深仍不能穿透雜填土，則用沖擊鉆機(jī)成孔再鉆進(jìn)14 m左右；確保下面大的石塊及障礙等沖碎后，再用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行撈渣、鉆進(jìn)。確認(rèn)可通過時(shí)，再用反循環(huán)成孔。采用反循環(huán)鉆進(jìn)時(shí)，特別是在砂層及淤泥層鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提高泥漿濃度，以提高孔內(nèi)靜水壓力，保持孔壁穩(wěn)定，降低鉆進(jìn)速度。如仍無法保持孔壁穩(wěn)定則在人工挖孔底部安裝鋼護(hù)筒。

4）當(dāng)達(dá)到孔底標(biāo)高時(shí)，采用不進(jìn)尺回轉(zhuǎn)撈渣的方法清孔，清孔后孔底沉渣厚度≤100 mm，保證孔底沉渣清理干凈方可下鋼筋籠進(jìn)行混凝土澆筑。

圖2 人工挖孔示意

經(jīng)過此方案優(yōu)化，可以將工程場地完全利用，不會(huì)造成機(jī)械窩工等現(xiàn)象。歐亞經(jīng)濟(jì)論壇三期酒店項(xiàng)目的裙樓及主樓部分樁基均歷時(shí)45 d全部完成，比方案優(yōu)化前的60 d節(jié)省15 d。同時(shí)由于采用了該施工方法，減少了大量的土方換填工作，節(jié)約了工程成本，同時(shí)也保證了施工質(zhì)量。經(jīng)后期樁基檢測，采用多工藝配合施工的樁基，在樁身完整性以及承載力要求方面均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求和國家規(guī)范的要求[8]。

4 結(jié)語

通過以上分析可以看出，通過合理安排，在復(fù)雜地質(zhì)條件下對超高層建筑樁基采用多種成樁工藝配合施工的方法是可行的。同時(shí)，該方法在某些復(fù)雜地質(zhì)條件下，可以節(jié)省工程成本，保證工期。