云南第一高樓“春之眼”主樓樁基工程施工

肖弟康 盧本瓊

重慶水利電力職業(yè)技術學院 重慶 402160

1 工程概況

“春之眼”工程位于昆明市盤龍區(qū)東風廣場興仁街片區(qū)，其主樓77層，建筑高度為407 m，建筑面積逾200 000 m2，為云南第一高樓。

1.1 樁基設計參數(shù)

“春之眼”主樓樁基有503根樁，12種樁型，混凝土抗壓強度等級為C50。樁徑φ1 000 mm；設計樁頂絕對高程1 870.10～1 867.25 m；470根樁樁底絕對高程1 794.00 m，33根樁樁底絕對高程1 795.00 m；有效樁長73.25～76.10 m。樁基屬端承摩擦型樁，單樁豎向抗壓極限承載力30 000 kN，樁端持力層為粉砂、粉質(zhì)黏土層。

樁身分段配筋，上部26.6 m主筋為16φ32 mm，中部25 m主筋為8φ32 mm，下部24.50～22.65 m主筋為8φ20 mm；上部5.50～8.75 m螺旋箍筋為φ10 mm@100 mm，其余為φ10 mm@200 mm；鋼筋籠通長設置φ22 mm@1 500 mm加勁箍筋。

1.2 樁基施工難點分析

1）土方開挖問題。超長樁基穿越土層較多，需采取不同鉆機成孔方法保證施工正常進行[1]。

2）地質(zhì)問題。因工程地處青藏高原地震區(qū)，地質(zhì)條件復雜，需要采取泥漿護壁措施保證樁基孔壁穩(wěn)定。

3）樁鋼筋籠超長，鋼筋籠制安工藝要求高。

4）樁側(cè)樁端后注漿施工問題。因樁基超長，樁側(cè)注漿管閥常需多道且超規(guī)定間距設置；樁承載力大，樁端需注漿2次以滿足要求。

2 樁基施工工藝流程

施工前準備→定位放線、樁位開孔→埋設護筒（含護筒加工）→鉆機成孔（上部旋挖、下部正循環(huán)鉆機成孔）→鋼筋籠制作、吊裝→二次清孔→混凝土澆灌→拔出護筒→樁孔回填→樁（側(cè)）端后注漿

3 施工控制要點

3.1 樁基土方開挖

本工程樁基有效樁長逾70 m，先后穿越填土、黏土、圓礫、粉砂、粉質(zhì)黏土、泥炭質(zhì)黏土等土層。不同土層采取不同鉆孔方法，以滿足質(zhì)量、成本、工期等要求。

1）上部鋼護筒段（絕對高程1 888.50 m至樁頂）：成孔采用干成孔工藝，即選用φ800 mm旋挖鉆機成孔。

2）下部有效樁長部分（樁頂至樁底）：施工現(xiàn)場試鉆發(fā)現(xiàn)⑥1層（粉質(zhì)黏土層）及以上土層粉質(zhì)黏土采用循環(huán)鉆機施工容易糊鉆，鉆孔困難且發(fā)生坍孔現(xiàn)象，為保證施工順利進行，先采用旋挖鉆機成孔穿透⑥1層粉質(zhì)黏土，再用正循環(huán)鉆機成孔至孔底。

3.2 樁基孔護壁措施

樁基穿越的圓礫層部分含卵石，粉質(zhì)黏土層中含鈣質(zhì)結核，部分粉砂層夾腐殖物，極易導致坍孔，在鉆機成孔過程中，需要采取相應的護壁措施。根據(jù)工程現(xiàn)場的實際情況，絕對高程1 888.50 m以上采用護筒護壁，絕對高程1 888.50 m以下至樁底采用泥漿護壁。

3.2.1 護筒護壁

為增加循環(huán)利用次數(shù)，降低施工成本，鋼護筒的鋼材強度等級為Q345。單根護筒長度10 m，為保證連接可靠，其接頭處除采取對焊連接外，還采用同厚度、寬200 mm的鋼板沿護筒外壁等間距幫焊補強。鋼護筒埋設步驟如下。

1）堆放。將制作好的鋼護筒運至待成孔樁位附近且在履帶式起重機回轉(zhuǎn)半徑范圍內(nèi)。

2）吊運。將ICE（International Construction Equipment）振動錘固定于三軸攪拌樁機的樁架上，用ICE夾具夾住鋼護筒頂部，將鋼護筒吊離地面，運至樁位上方待埋設。

3）埋設。將鋼護筒吊運至樁位上方對中，開動ICE振動錘，緩慢將鋼護筒振動至絕對高程1 888.50 m。振動過程中，面對鋼護筒呈90°的不同方位架設2臺經(jīng)緯儀監(jiān)測鋼護筒垂直度，發(fā)現(xiàn)鋼護筒偏移及時糾正。

3.2.2 泥漿護壁

1）泥漿的主要性能指標。泥漿采用清水、膨潤土和純堿羚甲基纖維素鈉（CMC）配制而成。設計泥漿質(zhì)量密度為1.06～1.10 g/cm3，鉆進過程中，泥漿質(zhì)量密度控制在1.10～1.25 g/cm3，使泥漿具有一定的液柱壓力，以平衡孔壁外圍地層壓力、穩(wěn)定孔壁。黏度控制在23～ 28 s之間，以滿足鉆進護壁和二次清孔的要求。pH維持在8～9（加堿量為膨潤土量的5%），使泥漿處于堿性狀態(tài)，提高黏土的分散度。泥漿含砂率≤4%，降低對鉆桿和鉆頭的磨損。

2）泥漿循環(huán)系統(tǒng)的設置。為節(jié)約施工成本和提高施工效率，泥漿需循環(huán)利用，同時也可大大降低二次污染。根據(jù)工程特點和工藝要求，設計了泥漿循環(huán)系統(tǒng)。

3.3 鋼筋籠制安

為避免鋼筋籠吊放過程中箍筋擦刮孔壁，在鋼筋籠外設置耳環(huán)，以保證鋼筋保護層厚度，耳環(huán)采用φ25 mm主筋制作，間距3 m（2倍加勁箍間距）。

1）控制主筋間距。因鋼筋籠采用分段制作，需嚴格控制主筋間距以保證上下節(jié)鋼筋籠的主筋對接接長。

2）鋼筋籠吊裝。主樓樁設置有注漿管，為避免吊裝過程中對鋼筋籠及注漿管造成彎曲變形、損壞，分節(jié)鋼筋籠均采用雙機抬吊法起吊。

3）吊點位置確定。采用雙機抬吊法吊裝鋼筋籠，一字形鋼筋籠橫向擺放，鋼筋籠可認為是均布荷載，其重心居中，吊點位置和數(shù)量根據(jù)鋼筋籠的長度確定，并應符合起吊彎矩最小的原則，使正負彎矩平衡（相等）即可[2]。

4）鋼筋籠接長。鋼筋骨架對準護筒中心緩慢下放至設計標高，對分段制作的鋼筋骨架，當前一段放入孔內(nèi)后，即用鋼管臨時固定在鉆機平臺上，再起吊另一段，對準位置，連接合格后再次下放鋼筋籠。依此完成鋼筋籠接長。

5）鋼筋籠固定。最上面一段鋼筋籠用φ25 mm鋼筋臨時吊掛在護筒邊上，檢測鋼筋籠中心位置及標高等符合設計要求后，將掛鉤與護筒內(nèi)壁焊接固定，避免在混凝土澆筑過程中整體上浮或位移。

3.4 樁側(cè)樁端后注漿

3.4.1 樁側(cè)后注漿

主樓東南角的地質(zhì)條件較差，為保證單樁垂直承載力滿足設計要求，此處的SYZB、YZ11、YZ12、YZ21及YZ31共5種樁型共計185根除了樁端后注漿外，尚需樁側(cè)后注漿。樁側(cè)注漿宜于成樁后2 d后開始。

1）注漿管閥多道且超規(guī)范規(guī)定間距設置。樁側(cè)后注漿管閥設置數(shù)量應綜合地層情況、樁長和承載力增幅要求等因素確定，可離樁底5～15 m、樁頂8 m以下每隔6～12 m設置1道樁側(cè)注漿閥，截面間距宜在8 m左右[3]。本項目樁側(cè)后注漿的樁沿樁長設置3道注漿管閥（共3個注漿斷面），樁斷面位置分別為絕對高程1 819.00、1 834.00、1 849.00 m，截面間距15 m。樁側(cè)注漿管閥應能承受1.0 MPa以上靜水壓力，管閥外部保護層應能抵抗砂石等硬質(zhì)物的刮撞而不致使管閥受損。管閥應具備逆止功能。

2）注漿孔布置。每道注漿管閥注漿孔數(shù)量不少于4孔，且應沿樁周均勻分布。

3）注漿導管設置。每一道樁側(cè)注漿管閥設置1根注漿導管，注漿導管應選用鋼管，其內(nèi)徑不宜小于25 mm，壁厚不應小于3.0 mm。注漿導管采用機械連接，接頭處應纏繞止水膠帶。

4）注漿水泥及用量。注漿采用P.O 42.5級新鮮水泥配制的漿液，受潮結塊水泥不得使用。每道樁側(cè)注漿的水泥用量不少于1.0 t，水灰比為0.55～0.60。

5）注漿壓力及速度。注漿壓力應大于注漿深度處土層壓力，注漿流量不宜超過50 L/min。

6）注漿順序。樁側(cè)多斷面注漿由上而下進行，樁側(cè)每個斷面注漿間隔時間不宜小于1 h。

7）注漿結束條件。樁側(cè)后注漿結束控制采用注漿量和注漿壓力雙控方法，以水泥注入量控制為主，泵送終止壓力控制為輔：注漿總量達到設計要求；或者注漿總量已達到設計值的80%，泵送壓力超過2.0 MPa可停止注漿。

3.4.2 樁端后注漿

樁側(cè)注漿后，再進行樁端注漿，樁側(cè)樁端注漿間隔時間不宜少于2 h。樁基施工完畢并且樁身混凝土強度達到設計強度的70%或經(jīng)樁身超聲波檢測后進行。

1）注漿導管設置。鋼筋籠內(nèi)設置3根注漿管，注漿管應沿鋼筋籠周邊均勻布置，管底位于樁底以下20～50 cm，以確保注漿管不受損壞。

2）注漿器設置。注漿器采用單向閥式注漿器且應長于鋼筋籠底30cm。

3）開塞。樁身混凝土澆灌后7～8 h內(nèi)，須對注漿管進行開塞，采用清水開塞。開塞壓力0.8～1.2 MPa，開塞后立即停止注水。

4）注漿水泥及用量。注漿采用P.O 42.5新鮮水泥，每樁樁端注漿的水泥用量不少于6 t，水泥漿液水灰比為0.55～0.60，不得使用受潮結塊水泥。

5）增強可灌性?，F(xiàn)場配備與注漿器匹配的水泥漿液攪拌槽，注漿前對水泥漿充分攪拌4 min以上，再流經(jīng)攪拌槽內(nèi)設置的過濾網(wǎng)片，濾除可能存在的大顆粒水泥結塊，防止堵塞漿管。漿液配制中可根據(jù)不同的地層條件加入一定比例的外加劑，以提高漿液的可灌性。

6）注漿速度為32～47 L/min，樁底壓漿時，同一根樁中的全部壓漿管宜同時均勻壓入水泥漿，并隨時檢測樁頂位移和樁周土層的變化情況。

7）注漿。注漿過程中，控制好注漿壓力和注漿速度，注漿過程應低壓慢速。首次注漿壓力0.6～1.0 MPa（宜為樁底靜水壓力的2～4倍），二次注漿壓力＞1.0 MPa。首次注漿量宜為總注漿量的60%，首次、二次高壓注漿間隔2～3 h（二次注漿在首次注漿的水泥初凝后）。

8）注漿結束條件。樁底注漿結束條件應實行注漿量與注漿壓力雙控的原則，以注漿量（水泥用量）控制為主，注漿壓力控制為輔：當注漿水泥用量達到設計要求的6 t時，可終止注漿；當注漿壓力＞3 MPa并持荷3 min，且注漿量達到設計注漿量的80%時，可終止注漿。

4 相關施工措施

4.1 氣舉反循環(huán)清孔

工程所在地粉砂層較厚，多層分布且易風化。安放鋼筋籠耗費較長時間，粉砂層風化、剝落等致使孔底沉渣增多。當沉渣厚度超過10 cm時，在鋼筋籠吊裝完畢后，采用氣舉設備對孔底進行二次清孔、除渣，使孔底沉渣厚度滿足要求。

4.2 混凝土灌注

為避免隨時間延長而使樁底沉渣增厚，樁孔清孔完畢并經(jīng)驗收合格后，應立即進行澆筑工作。提前2 h與混凝土攪拌站取得聯(lián)系，做好混凝土供應工作。

初灌量按照導管底端埋入混凝土面以下≥2.5 m控制，約為2 m3。終灌標高為設計樁頂以上5%的樁長，即主樓為設計樁頂以上3.9 m?；炷两K灌標高需用專用量具準確控制，避免過高造成費料，過低不滿足設計要求。

4.3 樁孔回填

1）為保證人員、機械設備的安全，待樁內(nèi)混凝土終凝后，及時對設計樁頂以上的空樁段進行樁孔回填。對立柱樁及共用樁以外的樁基，回填料可采用場地內(nèi)的原土；對立柱樁及共用樁，回填料采用黃砂。

2）回填過程中注意對注漿管、聲測管的保護。

5 工程質(zhì)量問題處理

1）YZA5#樁基（澆筑前沉渣厚度50 cm）的注漿措施。樁端注漿壓力、單位時間注漿量與土的性質(zhì)、深度及注漿進程等有關，一般情況下，隨著注漿工作的推進，后期注漿的樁注漿壓力將有所增大，單位時間注漿量將有所降低。但該樁基存在雖注漿壓力增大，單位時間注漿量卻變化不大的異常情況。專家們論證分析認為產(chǎn)生這一情況的原因可能與基礎地層裂隙大或地層中存在漏漿通道有關?？赏ㄟ^加大注漿量、增加注漿次數(shù)的方式進行處理。與此同時，注漿結束條件變更為：當注漿壓力＞2 MPa，且注漿水泥用量不小于7 t時，可終止注漿。

2）SYZA1#樁基靜載檢驗達不到設計要求的處理。專家們論證分析認為產(chǎn)生這一情況的原因可能與樁底沉渣清理不凈或注漿器的設置不合理有關。可采用地質(zhì)鉆機在樁側(cè)對稱鉆2個φ90 mm的小孔，孔深超過樁底500 mm，然后在所成孔中重新放2套注漿管，并在距離樁底約2 m處用托盤封堵，并用水泥漿液封孔，待成孔5 d后重新注漿。

6 結語

通過采取以上各項工程措施，未出現(xiàn)開挖糊鉆、坍孔等質(zhì)量安全事故，也未出現(xiàn)鋼筋籠及注漿管彎曲變形、損壞等質(zhì)量問題[4]。樁底注漿的單樁極限承載力均大于未注漿的承載力，提高幅度在35%以上；樁側(cè)、樁底同時注漿，單樁垂直承載力提高幅度更大，達到了85%。

所有這些方面，既節(jié)約了施工工期、施工成本，又保證了施工質(zhì)量與施工安全，為主體工程提前施工創(chuàng)造了有利條件。