老舊小區(qū)綜合整治項目中樁基礎施工的探索和應用

胥 剛（中國新興建設開發(fā)有限責任公司,北京 100039）

樁基施工作為建筑工程重要部分,直接關系到建筑結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性,而筆者所參建的老舊小區(qū)項目，樁基施工遇到了些困難和阻力，通過摸索取得了一些成果，筆者從自己所參建的項目中得到的認識，通過本文進行淺顯的分析。

1 工程概況

本項目為西黃城根南街45號院綜合整治項目，位于北京市西城區(qū)西黃城根南街45號院院內(nèi)，緊鄰首都政治和經(jīng)濟核心圈，地理位置敏感。場地地貌位置屬永定河沖洪積扇的中、上部，地形較平坦。小區(qū)建筑年代從1973年~1990年，筆者參建的本次施工改造項目內(nèi)容眾多，而其中新建電梯結(jié)構(gòu)的完成，有著示范和展示的作用，對于改善院區(qū)內(nèi)老人出行便利具有重大意義，電梯結(jié)構(gòu)基礎的順利進行對于推進現(xiàn)場施工的開展有著立竿見影的效果，而基礎樁施工是新建電梯結(jié)構(gòu)在整個施工過程中的關鍵環(huán)節(jié)和控制要點。

2 原樁型存在的問題

原設計采用泥漿護壁鉆孔灌注樁，在城市中心的老舊小區(qū)改造項目施工過程中，場地條件和環(huán)保要求限制了大型設備進出場，居民的出行安全又限制了泥漿池的位置、大小和數(shù)量，地理位置的特殊性限制了車輛通行時間，不能保障連續(xù)施工，樁身完整性無法保證，進而導致常規(guī)工藝在老舊小區(qū)改造項目中施工進度緩慢、機械選擇局限、出行安全隱患大、質(zhì)量難以保障等一系列問題的產(chǎn)生。

對原設計泥漿護壁鉆孔灌注樁進行試樁施工檢驗發(fā)現(xiàn)，本改造項目可利用場地和施工時間十分有限，設備選擇、泥漿池設置、加工場地、澆筑時間均不能同常規(guī)新建工程條件相比較，每臺機械設備每日成樁數(shù)量2根，不能滿足現(xiàn)場工期要求。如采用大型施工設備提升施工效率，又受老舊小區(qū)場地限制無法采用。車輛限行的規(guī)定限制了澆筑的樁數(shù)和連續(xù)性，泥漿池的設置嚴重影響了居民的出行安全，且廢漿外運極其困難，鉆機設備和泥漿攪拌設備噪聲難以達到小區(qū)內(nèi)施工不擾民的要求。

3 改變施工工藝

根據(jù)現(xiàn)場的實際情況及原設計采用泥漿護壁鉆孔灌注樁在老舊小區(qū)內(nèi)施工中發(fā)現(xiàn)的問題，筆者總結(jié)了幾點改進意見：①老舊小區(qū)內(nèi)建議采用小型可移動鉆機，減少場地占用，消除成孔設備搬運組裝的時間，增加施工機動靈活性；②建議采用干鉆成孔的施工方法，避免濕作業(yè)，排出的渣土易于集中堆放外運；③樁身膠凝材料建議選用水泥，現(xiàn)場設置水泥罐，有利于材料集中進場，減小受車輛限行的影響，便于施工安排；④建議采用空心鉆桿，完成鉆孔清渣后，通過空心鉆桿頂部的單向閥導出素水泥漿，邊提鉆邊形成護壁；⑤樁身鋼筋骨架建議采用鋼管，減少鋼加工場地占用面積；⑥建議采用壓漿施工工藝，采用后壓漿技術能顯著提高樁身承載力，這樣就可以縮小樁徑，減小鉆孔清土工程量，減小樁身澆筑量，施工機械也可選擇相對小型的設備，減少場地占用。

綜合上述情況，提出采用鋼管水泥漿灌注樁施工工藝。

4 試驗樁

4.1 試驗樁目的

①驗證施工成樁工藝的可行性和效率；②檢驗水泥鋼管樁的豎向承載力；③對水泥鋼管樁后注漿工藝及效果進行檢驗；④樁基工程造價估算。

4.2 試驗工作內(nèi)容

①φ180mm鋼管樁4根，編號為S1、S2、S3、S4。S1、S2、S3樁長13m，其中S1、S2樁端后壓漿，S4樁長15m，驗證鉆機成樁施工的可行性，S1、S2、S3、S4均進行豎向承載力試驗；②S1、S2微型樁樁端后壓漿施工工藝的可行性；③靜載試驗反力抗拔錨桿施工。

4.3 技術情況

①本工程采用水泥鋼管微型樁基礎，微型樁直徑為180mm，樁頂標高48.1m，樁長13m、15m兩種；②成孔工藝可采用錨桿鉆機干鉆成孔；③微型樁中配置直徑114mm、壁厚4mm焊接鋼管，樁身下部500mm范圍設置直徑不小于10mm的透漿孔10個，采用梅花形式均布，安放鋼管后，灌漿成樁，也可采用提桿注漿后插鋼管工藝；④水泥漿采用PO42.5水泥制備，水灰比0.5；⑤鋼管上間隔3000mm焊接3φ6.5對中支架；⑥要求單樁承載力特征值不小于150kN；⑦成樁要求：S1、S2樁鉆孔到位后，提鉆壓力灌漿使得鋼管內(nèi)外側(cè)水泥漿飽滿，插入后注漿管，用振搗器振動后注漿管尾部至不下沉停止振動，48h后樁端后注漿,每根樁樁端壓漿水泥量不少于300kg，水灰比0.6～0.7，壓力注漿不小于0.5MPa；S3、S4樁鉆孔到位后，提鉆壓力灌漿使得鋼管內(nèi)外側(cè)水泥漿飽滿。

4.4 試驗結(jié)果

試驗樁號：S1，實際最大試驗荷載300kN，累計沉降量3.71mm。

試驗樁號：S2，實際最大試驗荷載300kN，累計沉降量3.54mm。

試驗樁號：S3，實際最大試驗荷載300kN，累計沉降量8.73mm。

4.5 試驗樁結(jié)論

①工藝可行、6～8根/d，效率提高3～4倍；②180mm水泥鋼管樁的極限豎向承載力不小于300kN，滿足設計要求；③后注漿工藝可有效保障樁基礎質(zhì)量；④環(huán)境友好、凈空要求低（4m～5m）、干作業(yè)，效率高；⑤綜合考慮樁基工程、地層的差異、時間（環(huán)境、天氣、行政命令）、人員管理成本。

經(jīng)過專家論證及現(xiàn)場試驗樁施工及試驗，達到了預期設定的目標，后經(jīng)參建各方共同確認了基礎樁施工工藝由泥漿護壁鉆孔灌注樁工藝變換成鋼管水泥漿灌注樁工藝。

5 樁基施工

采用MDL-135D型鉆機平臺進行施工，采用180mm帶單項注漿孔鉆頭及配套180mm空心鉆桿，干鉆成孔；鉆孔過程中，注意土層變化，針對不同地層調(diào)節(jié)鉆速、鉆進壓力。提鉆，排出渣土及時清理，集中堆放，覆蓋防塵。成孔注意事項：

a.鉆機就位時將鉆具中心與樁位中心標志或預鉆孔中心對齊，對中誤差小于10mm；鉆機就位后調(diào)整好鉆機機架，保持鉆機水平，然后起立大桿，用靠尺調(diào)整大桿垂直度，控制在1%內(nèi)。之后將鉆頭對準樁中心點，緩慢下放鉆桿，使樁頭與點位接觸。

b.啟動鉆機，鉆進過程中，在孔口安裝鉆桿，注意檢查鉆機垂直度，垂直度偏差不大于1%；開鉆后上部3.0m要慢進成孔，以免對老舊小區(qū)地下管線、地下構(gòu)筑物等造成破壞。

完成鉆孔及出土后，從樁機注漿導管出素水泥漿，邊提鉆邊形成護壁，從而保證成孔周邊土方不會塌落。放置鋼管，鋼管樁身采用長6m、直徑114mm、壁厚4mm鋼管焊接而成，鋼管樁底部500mm～800mm處設置透漿孔，梅花形布置，孔徑為20mm。

鋼管水泥漿灌注樁所用的散裝水泥，于晚高峰后運入現(xiàn)場，并且由生產(chǎn)部門提前計劃好施工進度，在散裝水泥快用完前，提前運來下一批散裝水泥，確保施工連續(xù)性。施工前對水泥灌、水泥漿攪拌機、注漿泵、出漿管進行調(diào)試[1]。加工場設置水泥罐并將水泥漿攪拌機設置在加工場庫房內(nèi)，通過注漿加壓泵連接的長導管泵送至鉆孔處，MDL-135D型鉆機自帶注漿導管，在成孔下放鋼管后直接注漿。注漿流量不宜超過75L/min。

制漿注意事項：

a.水泥漿液水灰比應按設計要求配制，水泥漿應具有良好的流動性和最佳的水灰比，灌注樁身用水泥漿水灰比0.5，后壓漿水泥漿水灰比0.6～0.7，現(xiàn)場施工時可根據(jù)地質(zhì)水文情況及后壓漿工藝進行適當調(diào)整。

b.制漿時應采用合適的度量方法進行配料，配料的允許誤差為土5%。

c.水泥漿液的攪拌時間：使用普通攪拌機時，應不少于3min；使用高速攪拌機時，宜不少于30s。漿液在使用前應過篩。

d.寒冷季節(jié)制漿時，水泥漿液的溫度應不小于5℃，拌和料應不含雪、冰和霜；炎熱季節(jié)制漿時應采取防熱和防曬措施，漿液的溫度應不超過40℃。寒冷季節(jié)若采用熱水制漿，水溫不得超過40℃。

e.水泥漿液從拌制至使用的最長保留時間應由試驗來確定，一般不得超過4h。

鋼管安裝完成后，立即在管內(nèi)放置注漿管，注漿管提前進行套絲，采用管箍連接，為確保注漿時的密封效果，可在管箍外側(cè)纏裹透明膠帶。壓漿閥設置在注漿管底部，要超過鋼管管底100mm～200mm。鋼管及注漿管安置完畢后，進行二次補漿，直至液面與地面平齊，而后靜止48h。后壓漿質(zhì)量控制以水泥注入量大于320kg為標準，在樁身底部形成擴大效果，提高了單樁承載力。注漿順序應根據(jù)地基土質(zhì)條件、現(xiàn)場環(huán)境確定，注漿應采用先外圍后內(nèi)部的注漿施工，不得采用單向推進的壓注方式。

后壓漿質(zhì)量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。具體施工控制如下：

a.注漿總量和注漿壓力均達到設計要求即可終止注漿；

b.水泥壓入量達到預定值的75%，泵送壓力超過0.5MPa可終止注漿；

c.水泥壓入量達到設計值的75%，泵送壓力不足預定壓力的75%時，應調(diào)小水灰比，繼續(xù)壓漿至水泥量滿足要求；若水泥漿從樁側(cè)溢出或地面出現(xiàn)冒漿，應調(diào)小水灰比，改間歇壓漿至水泥量滿足預定值。

d.若遇到特殊地層，如斷裂帶、流沙、軟弱層等，應召開技術專題會議研究處理。

e.注漿工作必須連續(xù)進行，若因故中斷，應按以下原則進行處理：①盡可能縮短中斷時間，盡早恢復注漿工作；②中斷時間超過30min時，應立即設法沖洗設備、管道等，以防水泥漿固化，堵塞管道；③恢復注漿后，應先注入大水灰比的水泥漿，當管路及壓力閥暢通后再恢復到正常的水灰比。

f.注漿時應制作水泥漿試件，并進行相關試驗，施工中現(xiàn)場技術人員應認真填寫現(xiàn)場資料。

新建電梯及陽臺結(jié)構(gòu)基坑開挖完成后，開展樁頭標高測量放線工作，確定樁身剔鑿部位；人工使用電鎬剔除樁身外側(cè)保護層，露出鋼管；采用角磨機切斷多余樁身，運輸出基坑，統(tǒng)一堆放處理。

6 BIM應用

新工藝的應用雖然能有效地提升施工速度和施工質(zhì)量，但是因為缺乏成熟的施工經(jīng)驗，這時BIM技術就能快速地完成新技術的摸索工作，讓新技術能快速應用。

場布設計，老舊小區(qū)內(nèi)場地布置是施工單位的一個難點，通過BIM就可以做“三維協(xié)同施工”。這樣可以更好地融合老舊小區(qū)場地實際現(xiàn)狀及總體的施工部署、技術部計算的空間需要、安全部提出的設施要求、生產(chǎn)部提出的施工安排要求，再進行各種細節(jié)的深化設計，讓全項目部在同一個模型平臺上展現(xiàn)自己的能力價值。還貫徹了一模多用的原則，各個專業(yè)的場地布置都在同一個模型上建立，還能相互計算空間預留，確保場布的可執(zhí)行性[2]。

施組方案編制，使用BIM手段來制作施工組織方案，可以在編制過程中就發(fā)現(xiàn)施組中的問題，并進行虛擬驗證。方案策劃初期就通過三維模型及其相關模擬協(xié)助各方研究方案的各種可能性，提前預知施工難點，利用干涉檢查計算了交通流線、確定罐車數(shù)量并將方案模擬視頻用于方案交底和匯報工作。在方案實施過程中，利用BIM的信息化平臺，實時收集、匯總現(xiàn)場數(shù)據(jù)，幫助管理者及時對交通、物資、人員等現(xiàn)場情況進行調(diào)整。

虛擬施工，運用BIM模型執(zhí)行建造過程，模擬施工場地布置、施工工藝、施工流程等。在施工前預測新工藝下樁基工程項目功能及可建造性等潛在問題;提前反映出工程項目的施工難點，避免重復用工、返工。

可視化三維交底，將1:1的節(jié)點模型按工序拆分，做出爆炸圖，這種三維立體圖的形式可以形象直觀地展現(xiàn)方案或者節(jié)點的動態(tài)施工過程，替代了傳統(tǒng)的文字、表格的表達形式，不僅顯著提高了方案交底的交流效率，還能作為材料采購的依據(jù)。對于施工質(zhì)量的提高起到了促進作用，更重要的是可以直觀快速地展示施工過程，對于新工藝的應用起到了保駕護航的作用。

物料需求分析，有了標準化的模型之后，計算工程量會變得非常輕松。安排專人進行現(xiàn)場工程量、模型實物量、預算清單量的三算對比，既幫助了經(jīng)營部對比算量，也幫助了工長更有效地控制現(xiàn)場的材料量。且通過物資、清單、完工等對比，可以清楚地顯現(xiàn)出當前項目的進度、預計收入情況、輔助動態(tài)成本管理，而這對于新技術的應用和推廣有著積極的推動作用。

施工進度管控，使用BIM技術能直觀便捷的展示項目進度與時間計劃之間的關系，從而對進度計劃進行可視化驗證，在收集了各個工種的實際工效之后，進行虛擬施工工序模擬，來驗證各時間節(jié)點的合理性，再重新編排施工作業(yè)，并統(tǒng)計施工數(shù)據(jù)，總結(jié)施工經(jīng)驗。

7 居民意見

隨著樁基礎施工采用新工藝，居民直觀地感受到施工區(qū)域占用的時間和空間減少了，場地也不在泥濘不平，安全出行得到了有效保證，施工噪聲也大幅降低，筆者所在項目部居民協(xié)調(diào)小組收到關于樁基礎施工的居民投訴量也大幅減少。

8 結(jié)語

城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造是重大民生工程和發(fā)展工程，對滿足人民群眾美好生活需要、推動惠民生擴內(nèi)需、推進城市更新和開發(fā)建設方式轉(zhuǎn)型、促進經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展具有十分重要的意義。目前國內(nèi)老舊小區(qū)改造已經(jīng)進入大范圍推進階段，但是應用此工藝的并不多，不同的工程地質(zhì)條件也有很大的差異，不可能用相同的壓漿參數(shù)及水灰比，預先設定的壓漿參數(shù)往往作為參考，壓漿參數(shù)的最終確定要依賴于試驗樁的結(jié)果，但后壓漿法工藝經(jīng)驗并不多，施工過程還需進一步實踐和完善總結(jié)。