硬切割法鉆孔咬合灌注樁施工及質(zhì)量監(jiān)督要點(diǎn)

魯和祥

（上海市虹口區(qū)建筑業(yè)管理署，上海 200082）

1 工程概況

1.1 工程總體概況

本項(xiàng)目位于上海市虹口區(qū)，東臨吳淞路，南臨武進(jìn)路，西靠乍浦路，北枕原海南路。地塊三面臨城市道路，西南角有一幢市級保護(hù)建筑(距基坑最近處約 10 m)，地鐵 10號線隧道東西向穿越本地塊。

本項(xiàng)目占地面積 16426 m2，建筑物為地下 3層、地上最高 29層，高度約 132.5 m，總建筑面積 97253 m2?；臃直眰?cè)基坑和南側(cè)基坑二塊，北側(cè)基坑呈矩形，面積約 440 m2，周長約 100 m，坑深 9.5 m；南側(cè)基坑呈不規(guī)則多邊形，劃分成 1#～6# 小塊，開挖總面積約 9500 m2，周長約 470 m，裙房區(qū)坑深 12.75 m，塔樓區(qū)坑深 14.05 m；基坑圍護(hù)形式原來全部為地下連續(xù)墻(二墻合一，三軸攪拌樁止水帷幕，三道鋼筋混凝土支撐)。

1.2 咬合樁施工背景

3#、4#、5#、6# 小基坑外側(cè)圍護(hù)墻施工區(qū)域，由于在地鐵 10號線盾構(gòu)推進(jìn)期間，打設(shè)了雙排φ850 三軸攪拌樁的保護(hù)措施，深度 15 m～16 m。如果維持原圍護(hù)方案不變，連續(xù)墻施工可能會(huì)帶來槽壁傾斜、塌方、滲漏水等不利影響，對地鐵隧道和周邊環(huán)境影響較大。

3#、4# 坑區(qū)域內(nèi)原為區(qū)政府機(jī)關(guān)辦公樓人防地下室，清障工作不徹底。地下連續(xù)墻施工前，必須全面完成清障工作，清障工作成本較高。

通過與參建各方協(xié)商，并與地鐵方面進(jìn)行溝通，C1 塊和C2 塊靠近地鐵 10號線一側(cè)圍護(hù)由地下連續(xù)墻改為硬切割鉆孔咬合灌注樁排樁，該方案集清障、加固、成墻于一體。

1.3 本工程難點(diǎn)分析

1.3.1 位于鬧市區(qū)，離居民區(qū)近，周邊建筑物變形控制要求高

基坑北側(cè)和南側(cè)大部分建筑物為1930年附近建造的磚木結(jié)構(gòu)民房(南側(cè)離保護(hù)建筑最近10 m)，基坑變形對房屋結(jié)構(gòu)影響大，周邊建筑物變形控制要求高。

1.3.2 咬合樁垂直度控制要求高

本工程咬合樁為全籠，A 樁中安放矩形籠，B 樁中安放圓鋼筋籠，鋼筋籠井口連接的垂直度及定位要求更高，特別是 A 樁中的矩形籠，φ1000 mm的咬合樁，咬合 200 mm 后中間寬度僅為600 mm，安放 380 mm 寬的矩形籠后每側(cè)只有 110 mm的凈空，樁長 18.5 m的鋼筋籠垂直度必須控制在1/300 才能滿足咬合樁施工要求；為保證咬合樁排樁正常咬合，A、B 樁成孔垂直度也必須控制在 1/300(鉆孔灌注樁垂直度控制要求為1/100)，因此垂直度的控制是咬合樁施工的難點(diǎn)。

1.3.3 地鐵變形控制要求高

咬合樁外邊線離地鐵最近5 m～6 m，為保證地鐵安全運(yùn)行，地鐵隧道變形報(bào)警值為10 mm。

2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 設(shè)計(jì)要求

本工程咬合樁共 207 根，A 序樁為104 根，B 序樁 103根，樁的直徑 1000 mm，采用 C30 水下混凝土；基坑開挖深度 8.85 m，其中：A 序樁長 18.5 m(樁底標(biāo)高 -15.6 m)，B序樁長 18.5 m(樁底標(biāo)高-15.6 m)，樁間搭接寬度 200 mm。A 序樁為方形鋼筋籠，二端主筋為10φ28、側(cè)向鋼筋為4φ16、環(huán)筋 φ10＠100、加強(qiáng)箍為φ14＠1500；B 序樁為圓形鋼筋籠，主筋為16φ28、環(huán)筋 φ10＠100、加強(qiáng)箍為φ14＠1500。

2.2 施工成樁質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

樁的垂直度≤0.3%，樁的保護(hù)層厚度 100 mm，充盈系數(shù)≥1.0，沉渣厚度≤100 mm，咬合樁不僅作基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，還將作為主體結(jié)構(gòu)的復(fù)合墻體。

2.3 實(shí)體檢測要求

超聲波檢測混凝土密實(shí)度，抽查數(shù)量不少于20%。

2.4 施工工藝要求

(1)咬合樁設(shè)備的選型要合理：根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，選擇與該地層扭距相匹配的機(jī)械。

(2)采取旋挖與沖抓相結(jié)合的取土方式。

(3)配套的吊機(jī)等大型設(shè)備需根據(jù)實(shí)際受力情況計(jì)算后確定。

(4)施工期間的工作面需分散，避免集中，以減少對土體的擾動(dòng)。

(5)選擇適當(dāng)?shù)氖┕?shù)。

(6)驗(yàn)算承壓水層的安全狀況，如不滿足的情況下，需采取孔內(nèi)灌漿的施工方法，以防承壓水的突涌。

3 施工要點(diǎn)

3.1 硬咬合與軟咬合

軟咬合樁是國內(nèi)較成熟的施工工藝。不足之處如下。

(1)咬合成敗依托于超緩凝劑的效用，A 樁成樁時(shí)間超過緩凝劑緩凝時(shí)間，將導(dǎo)致 B 樁咬合成樁失敗，引發(fā)各種工程事故，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

(2)A 樁混凝土采用超緩凝劑，B 樁咬合施工的過程中，A 樁受動(dòng)水沖刷，樁身混凝土質(zhì)量降低。

(3)由于受施工機(jī)械自身動(dòng)力及套管下壓模式的局限，須先清理障礙物再進(jìn)行施工，既延滯了工期，也帶來很大的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。

硬咬合樁是一種集清障、止水和圍護(hù)功能于一體的新型綠色圍護(hù)施工技術(shù)。避免了采用超緩凝混凝土咬合樁工藝在完成切割咬合時(shí)，容易產(chǎn)生相鄰孔混凝土管涌現(xiàn)象的發(fā)生而造成質(zhì)量事故，采用了常規(guī)混凝土，降低了對混凝土的要求，節(jié)約了成本；采用硬切割工藝，具備超強(qiáng)切削能力的成孔機(jī)械，可以切割終凝后的C30 以上混凝土。

3.2 施工工藝流程

圖1 咬合樁施工流程

咬合樁分 A 樁(先序樁)筋籠的樁，B 樁(后序樁)的樁，先施工 A 樁等 A 樁強(qiáng)度達(dá)到終凝后再施工兩 A 樁之間的B樁，采用硬切割工藝。施工順序見下圖2。

圖2 咬合樁施工順序

4 質(zhì)量監(jiān)督要點(diǎn)

4.1 質(zhì)量監(jiān)督依據(jù)

國內(nèi)尚無專用標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程，主要以設(shè)計(jì)要求、國家、上海市相關(guān)的規(guī)范和規(guī)程、以及試驗(yàn)階段取得的施工參數(shù)作為本工程的監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，主要包括：基坑圍護(hù)工程設(shè)計(jì)圖紙及相關(guān)文件；GB 5007—2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》；DGJ 08-11—2010《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》；JGJ 94—2008；《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》；DG/TJ08-202—2007《鉆孔灌注樁施工規(guī)程》；JGJ 18—2012《鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程》；JGJ 106—2003《建筑樁基檢測技術(shù)規(guī)范》；DGJ 08-218—2003《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)程》；GB 50026—2007《工程測量規(guī)范》；GB 50497—2009《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》；DG/TJ08-2001—2006《基坑工程施工監(jiān)測規(guī)程》；GB 50204—2011《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》；GB 50202—2002《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》；GB 50319—2012《建設(shè)工程監(jiān)理規(guī)范》；試驗(yàn)樁施工時(shí)的技術(shù)參數(shù)。

4.2 質(zhì)量監(jiān)督計(jì)劃

硬咬合鉆孔灌注樁施工是一項(xiàng)新的工法，我們?nèi)鄙俦O(jiān)督經(jīng)驗(yàn)，整個(gè)項(xiàng)目的監(jiān)督計(jì)劃是除了節(jié)點(diǎn)監(jiān)督外，重點(diǎn)做好抽巡查監(jiān)督工作。我們對咬合樁施工進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)管，監(jiān)管節(jié)點(diǎn)下沉到導(dǎo)墻施工、鋼筋籠制作與吊裝、成孔、混凝土澆筑、混凝土切割五個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和關(guān)鍵工序。

4.2.1 首次監(jiān)督會(huì)議，重點(diǎn)檢查方案評審、試成孔報(bào)告和監(jiān)理細(xì)則等資料

檢查建設(shè)單位交底會(huì)議是否在咬合樁施工前組織，會(huì)議紀(jì)要簽字蓋章要素是否齊全；檢查建設(shè)單位是否組織專家對方案進(jìn)行評審及專家評審意見落實(shí)情況，是否書面回復(fù)評審機(jī)構(gòu)。檢查勘察報(bào)告反映的地質(zhì)水文情況是否和試成孔報(bào)告一致，是否需要重新補(bǔ)勘。檢查基準(zhǔn)點(diǎn)、基準(zhǔn)線設(shè)置的位置、定期復(fù)核情況，計(jì)量器具檢驗(yàn)的有效期。檢查試成孔的位置、數(shù)量及報(bào)告(規(guī)范要求不少于2個(gè))。檢查專項(xiàng)施工方案是否經(jīng)公司級和總監(jiān)的審批，檢查方案內(nèi)容完整性和針對性(承壓水驗(yàn)算)是否強(qiáng)。檢查應(yīng)急預(yù)案的內(nèi)容完整性、針對性和可操作性。檢查監(jiān)理規(guī)劃是否由總監(jiān)組織編制，規(guī)劃和細(xì)則內(nèi)容是否包括針對咬合樁施工內(nèi)容，是否按規(guī)定審批。檢查監(jiān)測方案中監(jiān)測內(nèi)容、頻率、報(bào)警值是否符合設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求。

4.2.2 過程抽巡查，重點(diǎn)檢查關(guān)鍵工序或者關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)資料和實(shí)體質(zhì)量

(1)導(dǎo)墻施工。抽查測量放線記錄、鋼筋隱蔽驗(yàn)收、混凝土強(qiáng)度報(bào)告、抽測導(dǎo)墻厚度、寬度、樁孔定位偏差是否符合設(shè)計(jì)要求。本工程設(shè)計(jì)要求混凝土導(dǎo)墻厚度 300 mm，導(dǎo)墻寬度為咬合樁兩側(cè)各2000 mm，導(dǎo)墻孔口20 cm 處稍高于地面，導(dǎo)墻內(nèi)配 φ16@250雙向鋼筋，導(dǎo)墻的混凝土等級C30，導(dǎo)墻施工圖如下圖3。

圖3 導(dǎo)墻施工圖

為保證樁孔定位，導(dǎo)墻中樁孔比樁徑大 20 mm，設(shè)計(jì)要求導(dǎo)墻混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到 70% 后，方可安裝成孔設(shè)備。

(2)鋼筋籠制作與吊裝。抽查鋼筋出廠證明書、試驗(yàn)報(bào)告，是否按爐批號、規(guī)格、數(shù)量分批驗(yàn)收和抽樣復(fù)試；抽查鋼筋數(shù)量、規(guī)格、間距(主筋間距規(guī)范要求不少于80 mm)、鋼筋籠尺寸偏差是否符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

表1 鋼筋允許偏差

抽查鋼筋籠底部是否安裝抗浮鋼板或者鋼筋網(wǎng)片，防止鋼筋籠上浮。

抽查鋼筋籠連接單面焊接焊接長度、搭接、錯(cuò)開距離和接頭檢測。規(guī)范要求單面焊接長度不小于10 d，接頭數(shù)量不大于主筋數(shù)量50%，錯(cuò)開距離不少于主筋直徑 35 倍。每 300個(gè)接頭抽檢 1 組。

抽查鋼筋定位是否符合方案要求。方案中圓籠四個(gè)方向均勻安裝8個(gè)高強(qiáng)度砂漿墊塊，方籠一般按下圖要求定位。

圖4 方籠定位圖

抽查鋼筋籠吊點(diǎn)設(shè)置是否符合設(shè)計(jì)或方案要求。

抽查鋼筋籠現(xiàn)場吊裝和鋼筋籠連接垂直度控制方法是否和施工方案一致。

(3)成孔。抽查成孔垂直度控制及糾偏處理方法及記錄。方案中垂直度控制方法為：利用設(shè)備自帶的水平監(jiān)測系統(tǒng)檢驗(yàn)套管垂直度，并每孔三次在套管的兩個(gè)垂直方向架設(shè)經(jīng)緯儀進(jìn)行垂直度動(dòng)態(tài)復(fù)核控制。

方案中，糾偏處理方法為：如果套管入土深度＜5 m：起拔套管 100 mm，利用鉆機(jī)自身水平調(diào)整設(shè)施進(jìn)行水平調(diào)整，務(wù)必確保套管的垂直度，并利用鉛垂復(fù)測；如果套管入土深度＞5 m，起拔套管至入土深度＜5 m，根據(jù)套管的入土深度＜5 m 糾偏方式進(jìn)行套管糾偏(A 樁糾偏灌入粗砂，B 樁糾偏灌入同標(biāo)號混凝土)。

抽查成孔記錄中指標(biāo)偏差和檢測方法是否符合下表2 要求。

表2 成孔記錄中指標(biāo)偏差和檢測方法

抽查清孔記錄，看沉渣厚度是否符合設(shè)計(jì)要求(不大于100 mm)。

全套管鉆機(jī)做鉆孔灌注樁成孔效果較好，沉渣厚度滿足要求(100 mm)，無須進(jìn)行清孔處理；沉渣厚度不滿足要求，則在下放導(dǎo)管后進(jìn)行清孔，參照鉆孔灌注樁第二次清孔方式。

(4)混凝土澆筑。抽查混凝土配合比。設(shè)計(jì)要求水下混凝土比普通混凝土強(qiáng)度等級提高一級，混凝土初凝時(shí)間不少于8 h。

抽查混凝土坍落度記錄。根據(jù)試成孔的報(bào)告，檢查坍落度記錄中坍落度是否符合干孔不宜超過 140 mm，水下灌注160 mm±20 mm 要求。

抽查導(dǎo)管直徑，壁厚及安裝。規(guī)范要求小于800 mm樁，導(dǎo)管直徑 200 mm；800 mm～1500 mm，樁，導(dǎo)管直徑250 mm；1500 mm 以上樁，導(dǎo)管直徑 300 mm；導(dǎo)管直徑小于250 mm，壁厚不小于5 mm，超過 250 mm，壁厚不應(yīng)小于6 mm。導(dǎo)管底口離孔底不小于500 mm。

抽查混凝土初灌量和導(dǎo)管埋入深度。方案中計(jì)算為0.86 m3，規(guī)范要求導(dǎo)管埋入深度不小于1 m。

抽查混凝土試塊制作記錄。規(guī)范規(guī)定每灌注 50 m3必須有 1 組試件，低于50 m3，每根咬合樁必須有 1 組試件，咬合樁的抗?jié)B試塊暫無明確的標(biāo)準(zhǔn)取值，故按照《地下防水工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，即 500 m3一組。

抽查混凝土充盈系數(shù)，設(shè)計(jì)要求大于1.0，(鉆孔灌注樁大于1.0 小于1.3)。

(5)混凝土切割。抽查 B 序樁成孔垂直度控制和糾偏記錄。混凝土切割質(zhì)量是咬合樁施工成敗的關(guān)鍵所在，方案分析，B 序樁成孔施工時(shí)，套筒在旋圍時(shí)切割土體和A 序樁的部分混凝土，不同材料的軟硬程度不同，對機(jī)械工人的操作產(chǎn)生影響，從而影響成孔的垂直度，施工單位要及時(shí)進(jìn)行糾偏；樁機(jī)的旋進(jìn)速度進(jìn)行控制，開孔時(shí)先慢速鉆孔，正常進(jìn)入后，再按照正常進(jìn)度旋轉(zhuǎn)進(jìn)入。

抽查從業(yè)人員資格、施工材料報(bào)審表、旁站監(jiān)理計(jì)劃及記錄、隱蔽工程驗(yàn)收、檢驗(yàn)批驗(yàn)收、見證取樣記錄、監(jiān)理日記等資料，檢查從業(yè)人員特別是總監(jiān)在項(xiàng)目部履職情況。

抽查監(jiān)測頻率是否和監(jiān)測方案一致，監(jiān)測報(bào)告中監(jiān)測指標(biāo)是否和方案一致，從業(yè)人員是否具有測量從業(yè)人員資格。

4.2.3 結(jié)合基坑開挖條件驗(yàn)收，重點(diǎn)檢查施工過程出現(xiàn)問題的處理資料

在基坑開挖條件驗(yàn)收會(huì)議上，抽查缺陷樁、分段施工樁交界、咬合樁和連續(xù)墻交界處處理；抽查監(jiān)測數(shù)據(jù)報(bào)警處理(監(jiān)理單位、設(shè)計(jì)單位、管線單位和地鐵是否有處理意見)等施工遺留問題。

施工交界面和不同圍護(hù)形式交界處是基坑工程最容易因滲水出現(xiàn)問題的地方，監(jiān)督中要特別注意檢查施工單位是否按照設(shè)計(jì)或方案要求進(jìn)行了處理。

施工過程中，地鐵隧道水平位移累計(jì)變形 4 mm，參建各方召開專題分析會(huì)，采取了在咬合樁外側(cè)(靠近地鐵隧道一側(cè))進(jìn)行微注漿加固、卸除地鐵隧道上方荷載等措施。后續(xù)咬合樁施工，地鐵監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)趨于穩(wěn)定，累計(jì)變形收斂到 2 mm。

5 監(jiān)督體會(huì)與效果

5.1 監(jiān)督體會(huì)

硬切割咬合樁施工是樁基施工新工法，目前沒有規(guī)范規(guī)程指導(dǎo)施工和驗(yàn)收，通過本項(xiàng)目的監(jiān)督，我們監(jiān)督體會(huì)是要做好三個(gè)“抓”，即抓好對參建主體的質(zhì)量行為檢查，抓好施工關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和關(guān)鍵工序抽巡查，抓好施工期間出現(xiàn)問題的處理。

5.2 監(jiān)督效果

通過參建各方的努力，歷時(shí) 5個(gè)月，順利完成分咬合樁的施工。土方開挖過程中的基坑和周邊環(huán)境最大累計(jì)變形為，地鐵水平位移為4.9 mm(設(shè)計(jì)要求≤10 mm)，沉降位移為9.18 mm(設(shè)計(jì)要求≤10 mm)，周邊建筑物沉降位移32.6 mm(設(shè)計(jì)要求 30 mm)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)(咬合樁)側(cè)向水平位移 20.4 mm(設(shè)計(jì)要求≤30 mm)。基坑土方開挖過程，地鐵運(yùn)行正常，基坑本體安全可靠，周邊環(huán)境影響可控。