大型地下室結(jié)構(gòu)靜壓樁施工監(jiān)理控制要點(diǎn)分析

張 鵬，齊 明（上海建科工程咨詢有限公司， 上海 200032）

1 工程背景及施工難點(diǎn)

1.1 工程背景

某工程位于上海市普陀區(qū)。工程分為兩個標(biāo)段：第一標(biāo)段的地下空間總建筑面積為 62 087 m2，分為南北兩個區(qū)；第二標(biāo)段的地下空間總建筑面積約 38 569 m2。建筑物包括機(jī)電城舊地下室和新建地下室等。

1.2 施工難點(diǎn)

（1）紅線范圍內(nèi)可用場地少，基坑施工階段平面布置和交通組織困難。具體情況如下：新建區(qū)在基坑圍護(hù)設(shè)計和分坑時被視為一個整體，不能將地塊割裂開來獨(dú)立進(jìn)行平面布置和交通組織，必須通盤考慮；場地圍護(hù)結(jié)構(gòu)緊貼用地紅線，無可用場地，場內(nèi)可有效利用的場地非常少；基坑邊無法布置環(huán)路，道路交通組織困難。

（2）施工工況轉(zhuǎn)換時，場內(nèi)交通組織會受影響。根據(jù)圍護(hù)設(shè)計方案，基坑各分區(qū)依次施工，會影響交通組織及場內(nèi)堆場布置?；用娣e大，若塔吊靠近基坑邊，則無法全覆蓋基坑；若塔吊靠近基坑中部，則塔吊拆除困難。場地東西側(cè)有架空電線通過，場地東側(cè)有商務(wù)區(qū)。這些情況都加大了加固區(qū)實(shí)施穿插施工的難度。

（3）土方開挖和周邊環(huán)境保護(hù)難度較大。具體情況如下：該基坑屬深基坑，開挖面積大，總土方量較大且主要靠長臂挖機(jī)（或伸縮臂挖機(jī)）出土，工效較低；該基坑在挖深范圍內(nèi)有地下管線等重要保護(hù)對象和其他一般保護(hù)對象；場地側(cè)面有新建成的地下管廊。

本工程樁基礎(chǔ)施工工序?yàn)椋红o壓工程樁施工→SMW 工法樁施工（確保 1 H 樁長安全距離）→高壓旋噴樁施工→立柱灌注樁施工→雙軸攪拌樁地基加固施工。以下就靜壓樁施工監(jiān)理控制要點(diǎn)展開論述。

2 靜壓樁施工概述

靜力壓樁法是利用靜力將樁壓入地基土中的施工方法。本工程采用靜壓樁具有如下優(yōu)點(diǎn)：靜力壓樁法施工除了樁機(jī)自身運(yùn)行聲音以外，基本無噪聲，適宜在上海市區(qū)等建筑物密集場所和對噪聲要求高的地區(qū)施工；靜壓用的預(yù)制樁全部實(shí)行工廠化生產(chǎn)，能夠較大程度地保證樁身質(zhì)量；在施工過程中記錄每根工程樁的壓樁阻力，全過程反映每根樁在壓樁時的沉樁力與入土深度之間的關(guān)系，一旦出現(xiàn)異常情況，就能在第一時間響應(yīng)并處理；自動化程度高，施工速度快，平均每臺樁機(jī)每天施工樁數(shù)達(dá) 20 多根，進(jìn)度較快，施工較簡便。自 20 世紀(jì) 60 年代末以來，靜壓樁開始得到應(yīng)用并迅速發(fā)展，目前在福建省樁基工程中占比已達(dá) 70% 以上[1]。

雖然靜壓樁具有上述優(yōu)點(diǎn)，但并不意味著監(jiān)理在靜壓樁施工時可以松懈。實(shí)際上，靜壓樁施工容易產(chǎn)生擠土效應(yīng)，一旦對工期要求較為緊張，勢必每天施打樁數(shù)將增多，加之施工組織不合理，基坑周邊監(jiān)控易報警，甚至在壓樁過程中出現(xiàn)周邊房屋開裂、管線損壞等諸多糾紛。本工程周邊市政管線數(shù)量與種類繁多，主要包括電力、信息、架空線、上水、污水、雨水、煤氣等。一旦管線泄露，可能導(dǎo)致較大的安全事故。因此，在靜壓樁施工過程中，監(jiān)理項目部必須按照 JGJ/T 394—2017《靜壓樁施工技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行嚴(yán)格控制。

3 施工準(zhǔn)備

3.1 巖土工程勘察

靜壓樁施工有其適用的土層，若是表層土質(zhì)軟弱且壓機(jī)作業(yè)面承載力低的場地，則要預(yù)先加以處理，方能采用靜力壓樁法施工；否則會導(dǎo)致陷機(jī)和樁位偏移，嚴(yán)重時會損壞樁機(jī)和周邊構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)。例如，普陀區(qū)桃浦中央綠地二期工程在施工過程中出現(xiàn)了為數(shù)不少的異常樁（壓不到標(biāo)高即達(dá)到設(shè)計承載力的工程樁），此類樁雖然已壓至極限承載力，但是否達(dá)到持力層尚不清楚，監(jiān)理項目部經(jīng)過仔細(xì)分析并總結(jié)原因，認(rèn)為持力層以上的土質(zhì)存在難以穿越的硬土層或地下障礙物，而巖土工程勘察中未詳盡探明，導(dǎo)致產(chǎn)生工程樁施打未達(dá)到標(biāo)高而壓力達(dá)到設(shè)計值的異常樁，甚至是樁頭尚在表層土以上而壓樁力已達(dá)到極限設(shè)計值的異常樁。因此，監(jiān)理項目部在進(jìn)場時必須盡可能地參加巖土工程勘察報告交底，了解場地地質(zhì)條件情況，明確靜壓樁施打時穿越的所有場地土層，并建議施工單位事先對可能的土層做好處置措施，必要時加密巖土工程勘察測點(diǎn)。

3.2 周圍環(huán)境調(diào)查

施工前，監(jiān)理項目部仔細(xì)審閱施工單位的施工方案和基坑監(jiān)測報告，對周圍環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查研究，了解周圍周邊交通情況、周邊管線情況、周邊建（構(gòu)）筑物及在建工程情況。監(jiān)理項目部根據(jù)現(xiàn)場實(shí)地摸排及走訪周邊工程了解實(shí)際情況，若周邊部分道路處于封閉或限制通行狀態(tài)，監(jiān)理項目部應(yīng)向建設(shè)單位了解恢復(fù)通行的時間，及時提醒施工單位注意，以免處罰。監(jiān)理項目部與監(jiān)測單位實(shí)地調(diào)查周邊管線情況，確定場地周邊電力、信息、架空線、自來水、污水、雨水、煤氣等管線的位置及分布，建議施工單位在施打至管線附近時，做好預(yù)防擠土效應(yīng)的處置措施，一旦管線監(jiān)測報警，要有應(yīng)急措施。監(jiān)理項目部實(shí)地調(diào)查周邊建（構(gòu)）筑物及在建工程情況，特別注意是否存在變電站、管廊及交叉施工的情況，提醒施工單位注意在施打至附近時，對其有相應(yīng)的保護(hù)措施。上述措施都要形成書面施工方案，經(jīng)監(jiān)理審核后實(shí)施。

3.3 施打順序

靜壓樁施工的一般施打原則是“先深后淺、先長后短、先大后小、避免密集”。若距離保護(hù)對象較遠(yuǎn)、施工場地較開闊，則宜從中間向四周進(jìn)行，以防將土擠向中間，導(dǎo)致中間的工程樁施打不下去；若場地狹窄，四周保護(hù)對象較多，則一般傾向于圖1 所示的施打順序，即從兩邊向中間施打，以防將土擠向兩邊，使需要保護(hù)的建（構(gòu)）筑物因擠土效應(yīng)而遭受損壞?？紤]到此施打順序易造成中間樁周圍土層被擠密的弊端，監(jiān)理項目部應(yīng)及時提醒施工單位采取必要措施保證工程樁正常進(jìn)入持力層。

圖1 靜壓樁施工順序

4 靜壓樁施工質(zhì)量控制

4.1 靜壓樁機(jī)

靜壓樁基礎(chǔ)是由全液壓靜壓樁機(jī)設(shè)備機(jī)械化作業(yè)完成的。監(jiān)理人員要重視熟悉掌握進(jìn)場的靜壓樁機(jī)的工作原理[2]。

靜壓樁機(jī)在進(jìn)場前，監(jiān)理項目部必須嚴(yán)格審查壓樁機(jī)技術(shù)文件，重點(diǎn)審查樁機(jī)產(chǎn)品合格證及設(shè)備檢測合格證明、型號、樁機(jī)重量（不含配重）、最大壓樁力等。特別要掌握液壓油缸的數(shù)量和直徑，以及標(biāo)定后的壓力表讀數(shù)與壓樁力的對應(yīng)關(guān)系。在試運(yùn)行時，監(jiān)理項目部若發(fā)現(xiàn)壓力表讀數(shù)不正常，則及時提醒施工單位進(jìn)行修正；施工期間，監(jiān)理旁站時務(wù)必不斷觀察樁機(jī)上的壓力表，必要時繪制壓樁力-入土深度關(guān)系表，對壓樁效果作出評價并在旁站記錄中有所反映。

4.2 測量及就位

施工單位在施工前會根據(jù)平面控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)將圖紙上的樁位測放在場地上。監(jiān)理項目部在施工單位完成測量定位后應(yīng)采用 GPS 對樁位平面及工程進(jìn)行復(fù)測，復(fù)測數(shù)據(jù)應(yīng)與施工單位的測量成果進(jìn)行比對，比對結(jié)果必須滿足規(guī)范要求。若樁位偏差超過 20 mm，則要及時找出原因，必要時重新測量。

靜壓樁在開始施工時，首先應(yīng)將樁機(jī)移位至預(yù)定樁位上。監(jiān)理要仔細(xì)觀察樁機(jī)上的 GPS 信號屏，確認(rèn)樁位誤差在 20 mm 以內(nèi)，對不滿足要求的，應(yīng)立即提出調(diào)整要求，確保樁位偏差滿足規(guī)范要求。

4.3 運(yùn)輸及吊裝

工程實(shí)踐表明，管樁的運(yùn)輸、堆放和起吊必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)程要求實(shí)施，否則管樁在施工前可能已遭受損傷，必將影響成樁質(zhì)量[3]。運(yùn)輸時，應(yīng)采用平板車或駁船；吊裝時，應(yīng)輕吊輕放，避免劇烈碰撞。有時施工單位為圖方便，采用挖掘機(jī)直接在場地內(nèi)進(jìn)行運(yùn)輸，容易導(dǎo)致樁滑移和損傷，嚴(yán)重時易滾落傷人；吊裝時野蠻操作，樁機(jī)經(jīng)常碰撞管樁。監(jiān)理在巡視過程中若發(fā)現(xiàn)此類情況，必須予以嚴(yán)格制止。

管樁進(jìn)場后，監(jiān)理項目部應(yīng)組織總包和監(jiān)理進(jìn)行驗(yàn)收，懸掛標(biāo)識標(biāo)牌，按長短分開堆放；堆放場地須壓實(shí)平整，不得臨溝堆放，斜坡堆放；設(shè)置兩道墊木，墊木擱置點(diǎn)應(yīng)位于距樁端 0.20 倍樁長處，上下疊層擱置點(diǎn)不應(yīng)錯位。不符合上述要求的，監(jiān)理應(yīng)及時要求其整改。

卸樁應(yīng)兩點(diǎn)起吊，現(xiàn)場常采用卡扣?，F(xiàn)場應(yīng)當(dāng)配置吊機(jī)，不得利用挖機(jī)進(jìn)行管樁長距離運(yùn)輸。起吊時，樁吊點(diǎn)應(yīng)按要求設(shè)置，若兩點(diǎn)起吊，吊點(diǎn)距構(gòu)件邊緣 0.207 L（L為樁長）；若單點(diǎn)起吊，吊點(diǎn)距構(gòu)件邊緣 0.293 L。這是為了確保起吊時樁處于最佳受力狀態(tài)。不符合要求的，監(jiān)理應(yīng)及時要求其整改。

4.4 試 樁

試樁的目的是驗(yàn)證壓樁機(jī)選型的合理性，檢驗(yàn)施工場地地基土承載力，復(fù)核樁身穿越土層情況以及對樁身強(qiáng)度的影響，綜合評價靜壓樁沉樁的可能性并合理選擇樁基持力層。通過試壓樁和靜載荷試驗(yàn)，建立該場地終壓力值與單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值之間的關(guān)系，以便綜合確定終壓控制標(biāo)準(zhǔn)，確保樁基工程的質(zhì)量。但是，施工單位往往為了加快進(jìn)度，將試樁與工程樁施工同時進(jìn)行，或不進(jìn)行試樁即進(jìn)行工程樁施打。監(jiān)理若發(fā)現(xiàn)此類問題，應(yīng)即刻要求其試樁，情況嚴(yán)重時，須發(fā)通知單。

4.5 壓 樁

壓樁的監(jiān)理控制要點(diǎn)為垂直度。施工單位在壓樁時，應(yīng)在正交方向設(shè)置兩臺經(jīng)緯儀進(jìn)行垂直度觀測，監(jiān)理旁站時須經(jīng)常復(fù)核。復(fù)核時采用標(biāo)尺立于樁底部以便觀測接縫處，經(jīng)緯儀調(diào)平后從樁頂部接縫處向下移動至底部，讀取標(biāo)尺讀數(shù)即為垂直度偏差。JGJ/T 394—2017《靜壓樁施工技術(shù)規(guī)程》規(guī)定：“當(dāng)首節(jié)樁插入地面 0.5 m～1.0 m 時，樁身垂直度允許偏差應(yīng)為 0.3%，壓樁過程中樁身垂直度允許偏差應(yīng)為 0.5%；當(dāng)樁身垂直度偏差大于 1% 時，應(yīng)查找原因并糾正?！币虼?，當(dāng)首節(jié)樁插入地面 0.5 m～1.0 m 時，監(jiān)理必須嚴(yán)格控制垂直度，因?yàn)槭坠?jié)樁垂直度控制不良，后續(xù)施工的樁即便垂直度符合要求，終樁誤差也為首節(jié)樁誤差。上海地區(qū)以摩擦樁為主，終壓控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以樁頂標(biāo)高控制為主，終壓力控制為輔，正常樁停壓標(biāo)準(zhǔn)為壓至預(yù)定標(biāo)高。

4.6 接 樁

接樁方式有焊接和機(jī)械連接，目前現(xiàn)場常采用焊接方式，本文主要探討焊接接樁的質(zhì)量控制。焊接的主要質(zhì)量缺陷有氣孔、咬邊、夾渣、焊瘤、裂紋和焊縫不飽滿等。在焊接前，應(yīng)保持端板清潔干燥，否則焊接時水分揮發(fā)會產(chǎn)生氣孔；端板焊接處應(yīng)做除銹工作，露出金屬光澤，否則焊接的材料沒有 100% 連接，焊縫質(zhì)量不佳，產(chǎn)生氣孔。

在焊接接樁時，下節(jié)樁段的樁頭宜高出地面 0.5 m～ 1.0 m，以方便焊工進(jìn)行焊接操作；上下節(jié)樁段應(yīng)保持順直，上下節(jié)錯位不得超過 2 mm，否則會導(dǎo)致焊縫不平，焊工難以操作。由于樁頭端板制造誤差，質(zhì)量參差不齊，現(xiàn)場常存在兩節(jié)樁已對中但接頭不平、接頭縫隙過大、焊工無法施焊的情況。監(jiān)理若發(fā)現(xiàn)此類問題，應(yīng)立即指示焊工加設(shè)專用墊板焊接，不得采用短鋼筋代替墊板。事后還應(yīng)加強(qiáng)樁材的進(jìn)場質(zhì)量檢查，對于端板不合格的樁材，應(yīng)予以退場。在接樁焊接時，應(yīng)由兩個焊工對稱施焊，確保工件的兩邊同時均勻受熱、同時均勻收縮，以減少焊接變形。監(jiān)理在旁站時若發(fā)現(xiàn)有單人施焊，應(yīng)立即予以制止。焊縫應(yīng)連續(xù)飽滿，不得有漏焊、凹坑和未焊透等情況。監(jiān)理在旁站時若發(fā)現(xiàn)有上述情況，應(yīng)立即要求補(bǔ)焊。

值得注意的是，樁接頭焊縫自然冷卻后方可繼續(xù)壓樁，嚴(yán)禁用水冷卻，嚴(yán)禁焊好即壓；手工電弧焊的自然冷卻時間不應(yīng)少于 8 min，二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的自然冷卻時間不應(yīng)少于 5 min。這是因?yàn)閯偨?jīng)電焊受熱的鋼筋接頭溫度較高，一旦用水立即降溫到常溫，會改變鋼筋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，直接影響鋼筋的各種力學(xué)性能，繼而增加脆斷的可能性。因此，監(jiān)理在旁站時，若發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場工人為了加快進(jìn)度，冷卻時間不足即壓的情況，應(yīng)立即予以制止，確保樁接頭焊縫應(yīng)取得足夠的自然冷卻時間。

4.7 送 樁

送樁應(yīng)采用專用送樁器。采用送樁器送樁，在每次送樁時都要吊裝及歸位送樁器，勢必減慢施工進(jìn)度，因而現(xiàn)場常出現(xiàn)采用工程樁送樁的現(xiàn)象。若采用工程樁送樁，易導(dǎo)致送樁的工程樁和施工工程樁同時損壞。特別是產(chǎn)生異常樁時，送樁的工程樁也應(yīng)被認(rèn)定為是異常樁，甚至導(dǎo)致兩樁均報廢的情況。監(jiān)理若發(fā)現(xiàn)此類情況，應(yīng)立即予以制止，要求施工單位更換送樁器進(jìn)行送樁。送樁時也要觀測垂直度，這是很容易被現(xiàn)場人員忽視的。

5 常見問題處置措施

5.1 異常樁

經(jīng)項目部分析，產(chǎn)生異常樁的原因可能是：勘察資料與實(shí)際土層情況不符；壓樁時壓力過小或接樁間隙時間過長，摩阻力增大；群樁施工時，后沉的樁因擠土造成沉樁困難；等等。

前期巖土工程勘察測點(diǎn)無法做到全覆蓋，僅以有限的測點(diǎn)作為代表分析場地土層分布，導(dǎo)致場地個別區(qū)域土層分布與巖土工程勘察報告中的結(jié)論不符。這可能是產(chǎn)生異常樁的原因之一。對于此類樁，監(jiān)理項目部應(yīng)當(dāng)建議施工單位補(bǔ)充勘探測點(diǎn)，分析局部區(qū)域土層分布。若分析結(jié)果表明異常樁已進(jìn)入持力層，則后續(xù)采取截樁的措施；若未進(jìn)入持力層，則采取規(guī)范推薦的輔助壓樁措施如復(fù)壓、引孔、組合樁法、中掘法、旋噴樁輔助壓樁法等進(jìn)行補(bǔ)壓。本項目現(xiàn)場遇到了異常樁，通常設(shè)計方建議的處理方式是，待樁身與土固結(jié)后，以兩倍于單樁承載力特征值檢驗(yàn)樁的承載力和變形值，合格后方可以下述停止條件進(jìn)行大面積沉樁[4]，這點(diǎn)與 JGJ 94—2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》相一致。

由于上海地區(qū)多軟土，停壓后，樁的承載力會隨著時間的推移而增大，因而復(fù)壓意義不大。經(jīng)本工程實(shí)踐證明，復(fù)壓時已將樁機(jī)頂起，而入土深度沒有明顯增長，只能通過預(yù)先鉆進(jìn)或者改變樁尖形式方可達(dá)到良好效果。若壓樁的壓力過小或接樁的間隙時間過長，則摩阻力會增大，這也可能是產(chǎn)生異常樁的原因之一。對于此類情況，應(yīng)當(dāng)在滿足冷卻時間的前提下盡量控制接樁時間，盡快壓樁送樁，連續(xù)施工，中間不得停留。因此，監(jiān)理在巡視時若發(fā)現(xiàn)樁的停留時間過長，應(yīng)及時向施工單位提出建議，要求其連續(xù)施工。

在群樁施工時，后沉的樁因擠土造成沉樁困難，特別是在施工單位采取從兩邊向中間施打的方式以防擠土效應(yīng)對周圍環(huán)境的影響時尤為明顯。監(jiān)理項目部推薦采取規(guī)范推薦的輔助壓樁措施進(jìn)行處理，后續(xù)施工單位采取智能植入樁的方式，即先采用三軸樁機(jī)鉆至設(shè)計標(biāo)高，然后將樁壓入預(yù)定標(biāo)高。這樣既減小了擠土效應(yīng)，又避免了異常樁的產(chǎn)生，取得了良好的效果。

5.2 坑邊監(jiān)測報警及擠土效應(yīng)預(yù)防

周邊管線和建筑物的監(jiān)測點(diǎn)位移值因靜壓樁擠土效應(yīng)而超出了報警值日變化量或累計變化量，監(jiān)理項目部要求監(jiān)測單位及時告知施工單位和監(jiān)理項目部。為了控制周邊環(huán)境的變化，必須防止或減緩擠土效應(yīng)，目前的主要措施有：開挖防擠溝、設(shè)置應(yīng)力釋放孔、設(shè)置砂井、合理安排沉樁順序、控制壓樁速率、局部更改沉樁工藝等。

利用防擠溝、應(yīng)力釋放孔和砂井等工藝可以控制壓樁時產(chǎn)生的超孔隙水壓力使土體膨脹位移，從而達(dá)到減緩擠土效應(yīng)的目的。合理安排沉樁順序是指通過改變打樁順序，使擠土效應(yīng)按照預(yù)定的方向進(jìn)行釋放。局部更改沉樁工藝是指采用擠土效應(yīng)小的沉樁工藝代替靜壓樁施工。上述措施可聯(lián)合采用，監(jiān)理項目部仔細(xì)研究以上各措施的施工工藝，并在施工后評價其效果，積累項目經(jīng)驗(yàn)，以期在后續(xù)工程中及時提出可靠措施。

6 結(jié) 語

大型地下室結(jié)構(gòu)靜壓樁施工難點(diǎn)在于對擠土效應(yīng)的控制和對異常樁的處理，其質(zhì)量控制的重點(diǎn)是樁垂直度和焊接質(zhì)量。

監(jiān)理項目部在進(jìn)場時即積極參與巖土工程勘察交底會以及各類設(shè)計交底會，明確設(shè)計意圖，了解場地土狀況，提前規(guī)劃可能出現(xiàn)異常樁的區(qū)域，及時提醒施工單位。

對于異常樁，監(jiān)理項目部要全面分析其產(chǎn)生的原因，組織復(fù)壓驗(yàn)證，建議施工單位采取植入樁措施，在降低擠土效應(yīng)的同時，確保將樁壓至預(yù)定標(biāo)高。對于在施工過程中產(chǎn)生的質(zhì)量問題，監(jiān)理項目部應(yīng)事先查閱大量規(guī)范，深入研究各類質(zhì)量通病產(chǎn)生的原理和整改措施，積極組織培訓(xùn)，使項目部每個監(jiān)理人員都做到心中有數(shù)；施工時組織大量監(jiān)理人員旁站，重點(diǎn)控制垂直度和焊接質(zhì)量，對每根樁做到事前交底、事中控制和事后留檔分析，保證靜壓樁具有較好的施工質(zhì)量。

以上均為現(xiàn)場施工遇到的問題及監(jiān)理項目部采取的措施，在質(zhì)量控制中收到了良好的效果，以期供后續(xù)項目借鑒。