鉆孔灌注樁支護(hù)方案應(yīng)用質(zhì)量管控探析

楊聿智

（國家能源集團(tuán)國能榆林能源有限責(zé)任公司，陜西 榆林 719408）

0 引言

在三維世界里水平方向沒有支護(hù)空間情況下，尋求豎向支護(hù)方式是必經(jīng)之路。要解決支護(hù)方式問題就要搞清既有建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)形式及結(jié)構(gòu)所用材料等，還要考慮新建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與原建筑設(shè)計(jì)是否連續(xù)或沖突，才能在選擇支護(hù)方式和材料時(shí)既滿足既有建筑的安全性又兼顧新建筑物的適用性，此外，支護(hù)的質(zhì)量管控也是支護(hù)成敗的重要因素。在綜合考慮既有建筑和新建筑設(shè)計(jì)的同時(shí)考慮選擇什么樣的支護(hù)方式和支護(hù)材料對(duì)既有建筑安全起到保障作用，還對(duì)新建筑物沒有不利影響就成為關(guān)鍵因素。在水平方向沒有支護(hù)空間，新建筑物基礎(chǔ)又低于既有建筑基礎(chǔ) 1.2 m 的狹窄空間里為滿足了上述功能和要求，從而引出對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析、對(duì)基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)質(zhì)量控制、沉降觀察對(duì)灌注樁施工的質(zhì)量控制方法以及灌注樁整體質(zhì)量管理與控制方法應(yīng)用的研究。

1 工程概況

郭家灣煤礦職工食堂由于就餐人員增加需新增加結(jié)構(gòu)空間，為了既有建筑安全擴(kuò)建工程采用增加水平面方向結(jié)構(gòu)空間。由于增加電梯功能，新的改擴(kuò)建工程基礎(chǔ)深度比既有建筑物基礎(chǔ)深度增加了 1.2 m，且新建基礎(chǔ)外邊沿與既有建筑物基礎(chǔ)外邊沿相距僅 0.55 m，因此不具備放坡條件，施工狹窄和基礎(chǔ)不在同一標(biāo)高處成為本工程施工難點(diǎn)，為此選擇施工方案成為關(guān)鍵。施工過程中通過分析大開挖和斜壁支撐是不可行的，因?yàn)榇箝_挖勢(shì)必對(duì)既有建筑地基造成擾動(dòng)，斜壁支撐影響新建建筑無法施工。如果選擇鋼板樁直臂打入支撐，由于鋼板樁抗壓能力較低的特性，也不符合有效支撐條件。通過比較選擇鋼筋混凝土灌注樁，既利用鋼筋的強(qiáng)抗拉、抗彎等特性，又利用混凝土強(qiáng)抗壓特性，且垂直施工節(jié)約空間，起到直臂支護(hù)效果。同時(shí)考慮到鋼筋混凝土灌注樁既對(duì)既有建筑物結(jié)構(gòu)安全進(jìn)行了保護(hù)，又利用基層掛鋼筋網(wǎng)片抹灰作為新建剪力墻模板，解決了兩建筑物相距甚近的施工難題，最終選擇了混凝土灌注樁支護(hù)方案。鉆孔灌注樁按其作用可分一是地基加固的一種方式，通過打樁加大地基的承載能力；二是邊坡支護(hù)的一種方式，用于邊坡維護(hù)抵抗土方側(cè)壓力，防止土方位移。本工程正是用支護(hù)的方式對(duì)既有建筑的防護(hù)。

為了形象的理解既有建筑和新建筑的關(guān)系以及灌注樁布置，下面提供基坑斷面圖和基坑支護(hù)施工圖，如圖 1～圖 3 所示。

圖1 基坑斷面示意圖（單位：mm）

圖2 灌注樁支護(hù)平面圖

圖3 基坑支護(hù)剖面圖［1］（單位：mm）

2 兩建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

本工程既有建筑為郭家灣煤礦職工食堂，結(jié)構(gòu)形式為混凝土獨(dú)立柱基礎(chǔ)，混凝土框架結(jié)構(gòu)工程。擴(kuò)建工程為郭家灣職工食堂改擴(kuò)建工程，結(jié)構(gòu)形式是混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)安全等級(jí)均為一級(jí)，結(jié)構(gòu)使用年限均為 50 年。對(duì)建筑工程進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，可提升工程安全性和功能性，減少質(zhì)量問題發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步提升建筑工程施工質(zhì)量，有利于延長土木工程建筑的使用年限。土木工程使用年限是評(píng)估建筑施工質(zhì)量的關(guān)鍵性指標(biāo)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是使用年限的重要因素。鋼筋混凝土材料在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用已有上百年的歷史，實(shí)踐證明鋼筋混凝土材料兼具鋼筋抗拉、抗彎等優(yōu)點(diǎn)和混凝土抗壓、耐久等優(yōu)點(diǎn)，且二者線膨脹系數(shù)基本一致，具有耐久性、高強(qiáng)性、高流動(dòng)性、耐火性、可模性、整體性等特性，雖然有著自重大、抗裂性差等缺點(diǎn)，但通過高強(qiáng)混凝土配合比技術(shù)處理和鋼筋強(qiáng)度技術(shù)的提高可以克服以上缺點(diǎn)，是延長結(jié)構(gòu)使用年限很好的材料?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一方面通過正截面、斜截面、彎剪受力數(shù)據(jù)提供設(shè)計(jì)依據(jù)，另一方面混凝土結(jié)構(gòu)裂縫采用相應(yīng)控制措施，提升鋼筋混凝土耐久性和抗震性能。按照既有建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則［2］，擴(kuò)建工程采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式，延續(xù)了既有建筑的安全等級(jí)和使用壽命。從設(shè)計(jì)八大控制指標(biāo)（剛度比、剛重比、抗剪承載力之比、周期比、剪重比、位移比、位移角、軸壓比）來看，相同結(jié)構(gòu)形式在保證結(jié)構(gòu)延性、結(jié)構(gòu)安全、結(jié)構(gòu)變形等方面具有更簡單、更有效的控制方法。相同結(jié)構(gòu)形式在空間使用上也更具有延續(xù)性，使得新建物與既有建筑物使用功能沒有視覺落差。

3 基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)是質(zhì)量管控的總閥門

3.1 基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)的理論分析

地基加固技術(shù)是土木工程建筑施工當(dāng)中十分重要的一項(xiàng)技術(shù)，能有效地對(duì)建筑物質(zhì)量進(jìn)行保護(hù)，還能避免很多安全事故的發(fā)生［3］。基坑支護(hù)是對(duì)既有建筑結(jié)構(gòu)可靠性的保證措施，結(jié)構(gòu)體系模型和結(jié)構(gòu)材料對(duì)結(jié)構(gòu)安全起著至關(guān)重要的作用。結(jié)構(gòu)失效模式和鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)變形特征并不是結(jié)構(gòu)可靠度的充分條件，從試驗(yàn)結(jié)果看小震、中震大都是獨(dú)立的，大震相關(guān)性較高［4］，所以基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式、選用材料對(duì)既有建筑物可靠性非常重要，按照現(xiàn)行極限概率設(shè)計(jì)規(guī)范是可行的。考慮到既有建筑已使用了 10 年，地基已處于穩(wěn)定狀態(tài)，新的改擴(kuò)建工程地基層在原有建筑地基層下 1.2 m 處，且基礎(chǔ)外邊沿相距僅 0.55 m 的實(shí)際情況，JGJ 120－2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》總則 1.0.3 條規(guī)定：基坑支護(hù)設(shè)計(jì)、施工與基坑開挖，應(yīng)綜合考慮地質(zhì)條件、基坑周邊環(huán)境要求、主體地下結(jié)構(gòu)要求、施工季節(jié)變化及支護(hù)結(jié)構(gòu)使用期等因素，因地制宜、合理選型、優(yōu)化設(shè)計(jì)、精心施工、嚴(yán)格監(jiān)控［5］，基坑開挖勢(shì)必影響到原有建筑地基的受力狀態(tài)，選擇什么樣的基坑支護(hù)方案對(duì)既有建筑地基受力狀態(tài)影響最小就顯得非常重要。在組織榆林市巖土專家、結(jié)構(gòu)專家、有經(jīng)驗(yàn)的施工專家反復(fù)比較論證基礎(chǔ)上，排除了大開挖對(duì)既有建筑地基擾動(dòng)、排除了斜壁支撐無法滿足現(xiàn)有建筑施工、排除了鋼板樁抗壓能力較低的缺點(diǎn)，最終采用鉆孔灌注樁加固方案。鉆孔灌注樁加固方案既起到基坑支護(hù)作用，又對(duì)既有建筑地基擾動(dòng)影響最小。JGJ 120－2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》設(shè)計(jì)原則 3.1.2 基坑支護(hù)應(yīng)滿足下列功能要求：①保證基坑周邊建（構(gòu)）筑物、地下管線、道路的安全和正常使用；②保證主體地下結(jié)構(gòu)的施工空間。

3.2 采用鋼筋混凝土灌注樁主要理由和措施

灌注樁在原地面開始施工，并沒有直接擾動(dòng)原地基，最不利的是施工鉆孔振動(dòng)引起的動(dòng)載荷對(duì)原地基影響，但是考慮原地基已處于穩(wěn)定狀態(tài)，根據(jù)鉆孔機(jī)振動(dòng)頻率和既有地基失穩(wěn)應(yīng)力，經(jīng)相關(guān)人員推算施工動(dòng)載荷不會(huì)對(duì)原地基形成破壞狀態(tài)，在理論上給了信心。為了避免因振動(dòng)對(duì)原地基沉降變形，施工中采取既有建筑設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)措施，動(dòng)態(tài)監(jiān)視既有建筑地基狀態(tài)。

鋼筋混凝土灌注樁由于充分發(fā)揮抗拉、抗彎、抗剪、抗壓、耐久等基本性能［6］，基坑開挖后起到保護(hù)既有建筑和保證基坑開挖不放坡的有利狀態(tài)，同時(shí)為了發(fā)揮混凝土灌注樁的整體保護(hù)作用，所有灌注樁用冠梁連接，使樁頂錨入形成固定端，從而控制基坑開挖過程中樁頂變形，保證基坑的穩(wěn)定和安全。支護(hù)樁的樁頂冠梁冠梁將作為結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)，此時(shí)，JGJ 120－2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》要求，樁身縱向受力鋼筋深入冠梁的錨固長度需要按照 GB 50010－2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)鋼筋錨固的規(guī)定執(zhí)行［7］。

灌注樁支護(hù)方案設(shè)計(jì)已經(jīng)陜西中宏巖土工程有限公司驗(yàn)算，在整體穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性、嵌固深度構(gòu)造驗(yàn)算、嵌固段基坑內(nèi)側(cè)土反力驗(yàn)算均滿足規(guī)范要求。

4 沉降觀察使用對(duì)灌注樁施工的質(zhì)量控制方法

本工程建筑物沉降觀察是灌注樁施工振動(dòng)對(duì)既有建筑地基影響的有力佐證，以便在施工時(shí)適時(shí)調(diào)整施工方案和提出確保安全的預(yù)案措施。雖然本工程沉降觀測(cè)記錄結(jié)果從沉降觀察曲線表上看基本沒什么變化，但是在施工前還是做了充分準(zhǔn)備，施工中按照 JGJ 8－2016《建筑變形測(cè)量規(guī)范》已編制詳細(xì)的沉降觀測(cè)方案［8］，這里不作詳細(xì)贅述，僅就思路方式介紹幾點(diǎn)。

4.1 沉降觀測(cè)點(diǎn)布置

在原建筑物選擇臨靠新建筑兩個(gè)不同柱子上布置和原建筑物中部兩個(gè)不同柱子布置共 4 個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。這樣布置目的就是觀察臨近振動(dòng)點(diǎn)建筑物沉降有無變化，中部觀察點(diǎn)觀察建筑物沉降有無變化，進(jìn)而判斷對(duì)整個(gè)建筑物有無影響。

4.2 沉降觀測(cè)周期

施工開始前記錄觀測(cè)結(jié)果，施工開始后 1 d 記錄觀測(cè)沉降結(jié)果，目的就是看振動(dòng)對(duì)既有建筑物有無影響；然后 3 d 再記錄一次，以后每隔 5 d 記錄一次，目的就是較長時(shí)間內(nèi)看振動(dòng)對(duì)既有建筑物有無影響。

4.3 沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)

建筑物沉降豎向位移記錄數(shù)值，建筑物裂縫觀察記錄數(shù)值，繪制沉降曲線。

4.4 沉降結(jié)果處置

符合 GB 50007－2011《建筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》的地基變形允許值［9］。

5 灌注樁整體質(zhì)量管理與控制方法

建筑物方案設(shè)計(jì)階段是質(zhì)量控制的起點(diǎn)，我們從新建筑物方案設(shè)計(jì)審查開始對(duì)兩建筑物的相容性、延續(xù)性、結(jié)構(gòu)安全性一直到施工圖審查以及設(shè)計(jì)交底和圖紙會(huì)審，嚴(yán)格按基本建設(shè)程序履行質(zhì)量管理與控制方法。施工階段尤其對(duì)影響既有建筑的混凝土灌注樁更加大了控制力度。灌注樁成型質(zhì)量對(duì)保護(hù)既有建筑起重要作用，灌注樁施工質(zhì)量控制至關(guān)重要，實(shí)際施工中主要通過以下方法進(jìn)行控制。

1）施工前先進(jìn)行打試樁和試驗(yàn)樁。試樁為設(shè)計(jì)人員提供設(shè)計(jì)參數(shù)，參考試樁特征值換算成工程樁的特征值；試驗(yàn)樁為工程樁成孔的施工流程和工藝參數(shù)提供依據(jù)，確定和檢驗(yàn)樁基成孔施工設(shè)備、流程和工藝，包括鉆機(jī)設(shè)備選擇、成孔工藝、樁位的控制、樁身垂直度的控制、護(hù)壁泥漿的濃度、鋼筋籠的放置、混凝土的澆注、后壓漿參數(shù)等。

2）編制灌注樁施工方案，方案對(duì)成孔質(zhì)量控制、鋼筋籠制作質(zhì)量控制、混凝土灌注質(zhì)量控制都有具體的控制措施以及質(zhì)量通病處理預(yù)案，質(zhì)量通病見《土木工程施工與管理》中 2.2.6 灌注樁施工常遇問題及預(yù)防處理方法［10］。這里重點(diǎn)提一下方案審查程序，根據(jù) GB/T 50502－2009《施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》［11］中 3.0.5 條 2 款規(guī)定：“施工方案應(yīng)由項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人審批；重點(diǎn)、難點(diǎn)分部（分項(xiàng)）工程和專項(xiàng)工程施工方案由施工單位技術(shù)部門組織相關(guān)專家評(píng)審，施工單位技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)。”的規(guī)定，根據(jù)本工程灌注樁重要性提高管控檔次，按專項(xiàng)工程施工方案執(zhí)行，方案經(jīng)施工單位技術(shù)部門組織相關(guān)專家評(píng)審，施工單位技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)后再報(bào)監(jiān)理、建設(shè)單位審查。

3）選擇有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)承包隊(duì)伍，不僅要有專業(yè)承包資質(zhì)，更注重實(shí)地考察業(yè)績，打有準(zhǔn)備之仗。

4）做好各項(xiàng)記錄，包括打樁記錄、放線記錄、軸線偏移記錄、測(cè)溫記錄、既有建筑沉降觀測(cè)記錄等各項(xiàng)施工記錄和監(jiān)理旁站記錄。

5）加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)工程質(zhì)量檢查、驗(yàn)收，按照 GB 50202－2018《建筑地基基礎(chǔ)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》驗(yàn)收項(xiàng)目和質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)［12］，嚴(yán)格組織驗(yàn)收。驗(yàn)收主要依據(jù)施工圖、樁基檢測(cè)報(bào)告（依據(jù) JGJ 106－2014《建筑樁基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》出具的檢測(cè)報(bào)告［13］）、施工記錄、混凝土標(biāo)養(yǎng)試塊試驗(yàn)報(bào)告和鋼筋的復(fù)試報(bào)告、樁竣工圖和現(xiàn)場(chǎng)檢查標(biāo)高、偏移尺寸等。尤其樁基竣工圖，在嚴(yán)格執(zhí)行NB/T 51051－2016《煤炭建設(shè)工程資料管理標(biāo)準(zhǔn)》［14］基礎(chǔ)上，對(duì)規(guī)范上沒有特別指出樁基竣工圖的具體標(biāo)注方法，要求以下具體的參數(shù)、信息必須如實(shí)地反映在竣工圖上。

6）實(shí)際施工的樁編號(hào)（與打樁記錄一致）。設(shè)計(jì)變更的樁，應(yīng)用紅筆寫上變更的內(nèi)容標(biāo)出變更圖號(hào)；樁位實(shí)際測(cè)量偏差值；實(shí)際打樁樁頂標(biāo)高偏差值，灌注樁截樁后的實(shí)際標(biāo)高偏差值；樁基竣工圖章，其中審核人應(yīng)為項(xiàng)目經(jīng)理。

6 結(jié)語

鋼筋混凝土灌注樁支護(hù)方案選擇是本工程保護(hù)既有建筑物的關(guān)鍵因素，施工過程質(zhì)量控制、嚴(yán)格質(zhì)量驗(yàn)收是控制灌注樁達(dá)到保護(hù)既有建筑物的有效手段。通過本案例介紹以期達(dá)到引發(fā)在狹窄地段選擇支護(hù)方法和控制施工質(zhì)量的目的。經(jīng)實(shí)踐證明選擇鉆孔灌注樁支護(hù)加固方案是經(jīng)濟(jì)可行且安全有效。Q