王贺英
北京市顺建工程有限公司 101300
摘要：
建筑工程建设过程中会应用大量的施工技术，桩基础施工技术是其中最为重要的技术之一，通过对该项技术应用应用，可以使建筑物基础的承载力和稳定性都得到较大提升，并且能够实现对不均匀沉降的合理预防。特别是在一些地基相对软弱的地方进行工程建设，合理采用桩基础施工技术，对于提升建筑工程的整体质量来说意义重大。
地基强度及承载力过低是目前建筑工程施工中常见的一项问题，在该类地基上进行施工，难度较大，如果没有采取合理的施工技术，工程竣工后易出现较为严重的质量问题。因此，桩基础施工技术出现在了建筑工程技术领域中，合理应用桩基础技术，可以使建筑工程施工中遇到的地基软弱、承载力不足等问题得到解决，从而促进我了国建筑行业的发展。
基于此，本文结合实际案例，对以下土木工程施工桩基础施工技术进行了研究，案例项目为29层综合楼工程，地下室承台底板完成后因故停工，续建时该工程改为部分框支钢筋混凝土剪力墙结构体系。经设计核算，通过在底板开洞补桩和植筋，可满足工程需求。
关键词：桩基础；补桩施工；承台底板改造；植筋；注浆
前言
随着我国经济与科技的飞速发展，国家对于土木工程的施工技术和质量也提出了更高要求。桩基础施工技术是一种应用较为广泛且很重要的施工技术之一，具体实施方案要依据现场实际情况选择不同类型的桩基础施工技术，从而更加符合对建筑物的各项指标要求。
1、 工程概况
南京某商业综合体广场三期工程，分为酒店式公寓和商业两部分，总占地面积为34 923.5m2，总建筑面积为 31.34 万m2，其中地上总建筑面积22.94 万 m2，地下总建筑面积8.40 万 m2，裙房商业面积 6.38 万 m2。规划总平面如图 1 所示。
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图 1 规划总平面
广场三期项目设置整体 3 层地下室，地下2，3 层部分区域为人防工程，地下 1 层部分区域为商业超市。地上分部由 4 栋高层公寓与3部分商业裙房组成。公寓与商业裙房之间设置抗震缝，分为各自独立的抗震单元。商业裙房总高度为 20.60m，钢筋混凝土框架结构，根据 GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》（2016 版）规定，设计抗震缝宽度为 150mm。
1~4 号公寓楼均采用部分框支抗震墙结构，其中：
2 号公寓高层塔楼地下 3 层，地上 29 层，高度 98.60m，平面长宽为49.0m×27.4m，高宽比 3.599，建筑面积约 38 935m2；
1 号公寓高层塔楼地下 3 层，地上 29 层，高度 98.95m，平面长宽为80.0m×27.4m，高宽比 3.611，建筑面积约 43 246m2；
3号公寓高层塔楼地下3层，地上26 层，高度为 89.75m，平面长宽为62.1m×29.6m，高宽比 3.032，建筑面积约 38 547m2；
4 号公寓高层塔楼地下 3 层，地上 26 层，高度 89.75m，平面长宽为78.9m×29.6m，高宽比 3.032，建筑面积约 46125m2。
2.续建前、后桩基础平面布置：
续建前：原工程地下室底板施工完成后因故停工，5~29层标准层为大开间公寓，型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构体系，桩基础平面布置如图 2 所示。
本工程采用桩基础，基础设计等级为甲级。设有 3 层地下室，地下室底板标高-14.100m，室内外高差 0.200m；承台厚度为2500（2200）mm，核心筒筏板厚度为2200mm，防水板厚度1000mm。桩型选用直径1000mm 的钻孔灌注桩。桩端持力层为勘探报告的第5-2中风化泥岩层，桩端进入持力层深度不小于 4.5m，平均有效桩长约 52m，自然地面找平标高为 -1.100m，钻孔深度约67m。桩身混凝土强度等级为水下C40，桩底采用后注浆工艺。
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图 2 续建前桩基础平面布置
续建后： 将原工程5~29 层标准层大开间公寓改为小开间住宅，采用部分框支钢筋混凝土剪力墙结构体系，需补桩；新增落地剪力墙下也需要补桩，共补桩 14 根。续建后桩基础平面布置如图3所示。
图 3 续建后桩基础平面布置
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3.勘察报告基本数据
3.1 土层分布及岩性特点
1）①-1 杂填土 灰黄~褐灰色，松散，地表散落有少量建筑垃圾，层厚 0.9～6.0m。
2）①-2 素填土 灰色~灰黄色，可~软塑，层顶埋深 0.96.0m，层厚 0.3～4.0m。
3）①-3 淤泥质填土 灰色 ~ 灰黑色，流塑，夹少量碎砖、碎石，层顶面埋深 2.4～4.5m，层厚 0.3～2.3m。
4）②-2 粉质黏土、淤泥质粉质黏土 灰色，软 ~ 流塑，韧性、干强度中等，层顶埋深 3.1～6.9m，层厚 4.4～13.6m。
5）②-3 粉土、粉砂 灰色，稍密，局部中密，夹层状淤泥质粉质黏土、粉质黏土，层顶埋深 9.1~14.4m，层厚 1.1~7.3m。
6）②-4 粉细砂 灰色，中密，含云母碎片，层顶埋深 13.3～18.5m，层厚 12.2~16.6m。
7）②-5 粉细砂 灰色，密实，含云母碎片，层顶埋深 28.6～31.0m，层厚 22.2～27.7m。
8）②-5a 粉质黏土 灰色，可塑 ~ 软塑，夹薄层粉土、粉砂，呈透镜体状分布于②-5 层中，层顶埋深 36.6～43.9m，层厚 1.5～5.1m。
9）④含卵砾石中粗砂 灰色，中密 ~ 密实，卵砾石含量不均匀，粒径 0.5～6.0cm。层顶埋深 52.2～57.2m，层厚 3.1～8.4m。
10）⑤-1 强风化泥岩 棕褐色，风化强烈，岩石结构大部分破坏，岩体基本质量等级分类为Ⅴ级，遇水易软化。层顶埋深 57.4~62.8m，层厚 0.7~3.2m。
11）⑤-2 中风化泥岩 棕褐色，局部夹泥质粉砂岩，以极软岩为主，岩体基本质量等级分类为Ⅴ级，遇水软化。层顶埋深 59.3～64.0m，未钻穿。
3.2 场地与地基地震效应
根据《建筑抗震设计规范》，南京地区抗震设防烈度为七度，设计基本地震加速度为 0.1g，项目所在地区设计地震分组为第一组。建设场地属对抗震不利地段。场地土层等效剪切波速值 Vse为 136~144m/s，覆盖层厚度 57.4~62.8m，按《建筑抗震设计规范》4.1.6 条及表 4.1.6 综合判定：建筑场地类别为Ⅲ类，设计特征周期值取 0.45s。
3.3 地基岩土承载力及钻孔灌注桩基础设计参数
地基岩土承载力根据物理力学指标结合原位测试指标并参照地区经验经综合分析后确定。钻孔灌注桩基础设计参数：⑤-2 层中风化泥岩为极软岩，其单轴抗压强度仅为 frk＝2.41MPa，建议采用以⑤-2 层中风化泥岩为桩端持力层的嵌岩钻孔灌注桩基础设计方案（见表1）。
表 1 地基承载力及钻孔灌注桩基础设计参数
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4.补桩桩位开孔施工
4.1 补桩位置底板开孔
本工程补桩桩位有12根，位于1 000mm 厚底板上，有2根（5号和6号）位于2200mm厚底板上，补桩直径1000mm，需在底板上开出桩机钻头可以进入桩位的孔，开圆孔施工比较麻烦，采用开1100mm×1 100mm 的方孔，2号楼补桩处底板开孔如图 4 所示，开孔机械采用混凝土钻孔取芯机，取芯直径为100mm，相邻孔重叠 17mm，先钻四角孔，然后隔一钻一，最后钻孔连成直径100mm的连续排孔，使开孔部位的混凝土与底板周边混凝土完全分离，凿出原底板面筋，安装吊环，利用10t 手动葫芦，将切断的底板吊出，用叉车运输到栈桥边，然后用25t汽车式起重机，吊出基坑装车外运。栈桥板同样要在补桩处开施工孔。采用GPS和全站仪测量放线，在补桩位置画线定位，在底板上和栈桥板上均要画线定位。
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图 4 补桩处底板开孔
4.2 排孔切割注意事项
1）控制好排孔冷却污水排放；钻机必须固定牢固，严禁在钻孔过程中钻机移位。
2）应连接电力、压缩空气和水。电源应配备接地且接地导线已进行检查、试验。水源和压缩空气源应在允许压力范围内。
3）控制装置应位于危险区外，待锯物体前后的危险区域已进行检查和隔离。
4）切割工作由切割操作人员连续进行，切割过程中要和吊装人员紧密配合。
5.钻孔灌注桩补桩施工
5.1 补桩钻机选型
本工程投入4台 GPS 钻机补桩，配套设备主要有起重机、泥浆泵等，采用国内成熟的施工工艺，高效保质保量地完成本工程钻孔灌注桩施工任务。
1）钻孔灌注桩工艺流程 底板开孔→注入护壁泥浆→桩机就位（钢筋笼制作）→钻孔→排渣→清孔→吊放钢筋笼→插入导管→射水清底→浇注混凝土→工程补桩8~10h开塞→48h 后注浆。
2）钻孔灌注桩施工时应保证桩径偏差不大于 50mm，桩位允许偏差不大于100mm。
3）本次补桩全为嵌岩桩，桩底沉渣厚度不得大于50mm。
4）工程桩相邻桩同时施工时距离不得小于3倍桩径。
5.2 钻孔灌注桩补桩钻机就位
降水井先开始工作，把基坑内水位降到补桩中最低的桩顶标高以下0.5m，保证底板开孔后孔内无积水。底板开孔后，把底板下防水层、混凝土垫层等残留障碍物清理干净，桩机移动到桩位，桩位对中。钻机在栈桥上施工时，必须在走轨下铺设钢板，分散钻机对栈桥的荷载；对钻机施工区域位置的格构柱采用钢材Q345b，规格20b槽钢斜拉焊接加强，焊接方法采用槽钢三面围焊且与格构柱满焊。
钻机在基坑内施工时，因部分桩位处于底板剪力墙预留钢筋附近，甚至有位于剪力墙上方，对钻机行走和施工造成困难，必须扳倒其钢筋，桩基完成后对其校正，如遇柱钢筋（Φ≥18），校直难以恢复的建议截除，后期焊接。对于地漏和预埋管道，必须由总包单位提前进行封堵，露出地面部位的地漏，钻机严禁碾压，实在无法绕行时，钻机必须架空行走。因补桩分栈桥上和基坑 2 处施工，临基坑边需进行围护。栈桥狭窄，机具较多，既要施工又要通车，对施工造成一定困难，为确保施工有序进行，必须在施工前确定钻机施工路线。
5.3 钻孔灌注桩补桩钻进成孔
钻进采用正循环工艺，钻机开钻就进入②-3、②-4、②-5、②-5a 层，土质差，自身不易造浆，易发生塌孔，拟采用泥浆车从外面拖浆进场（优质泥浆）施工；且储备一定膨润土，以防备上班高峰期泥浆车进场困难，自配泥浆施工。该地层主要为粉土、粉质黏土、粉细砂层，这些地段容易造成孔内坍塌，应采用优质泥浆护壁技术。泥浆各性能指标如表2所示。
表 2 泥浆性能指标
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5.4 钢筋笼制作和吊装
钢筋笼制作完成后吊装转运到桩孔附近，桩端注浆管和超声波检测管安装到位，本工程采用钻机自身安置钢筋笼，钢筋笼吊放采用双点起吊法，钢筋笼分节制作，每节长度一般为9m，笼的总长度通过底笼长短调整。主筋采用焊接搭接，每节钢筋笼用专用支架与加强筋成形法分节制作。钢筋笼安装均固定在底板上，确保不会发生下沉和位移。
5.5 二次清孔
本工程采用Φ260mm 导管清孔，导管下放至设计深度后，上端接清孔弯头和胶管，使用 3PN 泵冲孔，冲清孔过程中，质检员要随时检测沉渣厚度和泥浆相对密度，沉渣厚度小于50mm，并满足设计要求后报监理验收，进入下一道工序施工。
5.6 钻孔灌注桩混凝土灌注
为防止桩顶超灌混凝土与地下室底板黏结在一起，影响桩的检测验收和后期桩顶超灌混凝土凿除施工，底板孔内采用模板隔离。本工程利用钻机提升导管进行混凝土灌注，并采用商品混凝土。先将导管沉至孔底，再提离孔底 300～500mm，装上初灌斗，在管内放置球胆隔水塞，准备就绪后，先用清水湿润灌浆斗及导管，然后向初灌斗内送混凝土，等初灌斗内储足初灌量后才能打开盖板，使隔水塞和混凝土迅速下落，随灌注进度随时测量混凝土面上升高度，如果混凝土埋管超过6m以上，应起拔导管后再次灌注。然后再用小斗进行灌注，依此作业直至灌注至设计要求标高。
6.灌注桩后注浆施工
灌注桩后注浆施工成桩后8～10h内，采用清水进行开塞，开塞压力0.8～1.2MPa，水速不宜过大，开塞后立即停止注水。开塞作用：譹訛压通注浆管路；譺訛检查注浆管路状况。压水时若 0.8～1.2MPa 的压水出现并瞬间归零，可视为注浆器开塞成功。注浆阀能承受的压力不应小于 1MPa。
7.地下室底板续建施工
续建前已完成桩基承台底板工程的柱、剪力墙竖向插筋在核心筒平面中心，型钢混凝土框架柱在周边预留，续建工程核心筒改在平面北侧，平面中心改为天井，其他部位布置钢筋混凝土框支柱和钢筋混凝土落地剪力墙，框支柱位置虽与原型钢柱相同，但柱断面明显加大，柱配筋也明显加大，预留柱、墙竖向插筋基本报废，大部分需在承台上植筋，植筋直径大，大量柱筋为Φ32，数量多，困难大，如KZZ12植筋数量如图5所示，原先预留的24根Φ28插筋都用不上，需重新植筋50根Φ32。植筋施工步骤为钻孔、清孔、注胶、植筋 4 步。
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图 5 KZZ12预留插筋与新增植筋
植筋应由有资质的专业厂家施工。植筋长度不应小于21d。用于植筋的钢筋混凝土构件，植筋Φ32的钻孔直径为40mm，植筋深度700mm，要避开承台钢筋，钻孔难度及注胶难度大。植筋应做拉拔检测。
结束语：
在续建基础施工存在极大挑战的前提下，根据现场限制条件进行多次适应施工的基础完善方案。为补桩施工，在厚2200mm和 1 000mm 的底板上采用水钻排孔的方法开出1100mm×1 100mm 的施工孔。由于3道内支撑覆盖约一半的基础平面，需将重达 10t 以上的钻孔桩机吊到 14.1m 深的基坑底施工，或开到栈桥上施工。桩身穿过深厚粉土层和粉砂层，孔壁不稳定，易塌孔，通过场外运入优质泥浆护壁，保证成孔质量。为控制孔底沉渣厚度不大于 50mm，采用反循环清孔工艺。桩端持力层为极软岩，承载力低，采用桩端后注浆技术提高桩的承载力。凿除桩顶超灌混凝土和底板扩孔时不得采用振动大的机械，采用人工慢凿，做好对保留混凝土和钢筋的保护，在狭小空间中完成钢筋焊接绑扎，最终完成基础改造设计与施工，满足了业主要求。
参考文献：
［1］周善来.岩溶地基上高层建筑基础设计与施工［J］.施工技术，2019，45（S1）：135-138.
［2］中国建筑科学研究院.建筑地基基础设计规范：GB50007—2011［S］.北京：中国建筑工业出版社，2011.
［3］中国建筑科学研究院.建筑桩基技术规范：JGJ 94—2008［S］.北京：中国建筑工业出版社，2008.