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1、538臨臨江江地地區區超超大大直直徑徑承承壓壓樁樁雙雙導導管管水水下下混混凝凝土土灌灌注注施施工工工工法法1 1前前言言重慶來福士項目塔樓樁采用超大直徑擴底承壓樁，樁徑大，樁距離密，最大圓形擴底樁徑達9.4m，最大橢圓樁擴底直徑 6.4m,平直段 3m。項目直面長江與嘉陵江，工程臨江距離僅 34m，基巖裂隙發育完整，地下水與江水貫通，滲透系數 K 達 31.3m/d，滲透半徑達 187.4m，巖面標高以上地下水采用降水井方式進行控制，而樁底涌水及樁壁基巖滲水量大，采用大流量水泵無法將樁底積水完全抽干，且基巖裂隙滲水源源不斷，采用常規混凝土澆方式無法保證樁基質量，需采用水下混凝土澆筑方式施工。然2、而，受水影響的最大橢圓樁擴底直徑 6.4m，平直段長 2.5m，擴底面積達到 48，采用常規單導管+小料斗進行水下混凝土澆筑，無法保證建筑樁基技術規范（JGJ 94-2008）規范中對水下混凝土導管底端距離樁底不小于 300mm、導管一次埋入混凝土灌注面以下不應少于 0.8m 的初灌量要求；此外，采用常規水下混凝土及單導管送料方式，混凝土性能無法保證初灌混凝土在短時間內擴展覆蓋整個樁底的要求。結合現場場地情況，從提高水下混凝土性能、優化水下混凝土初灌技術，設計加工超大容量料斗三方面出發，進行超大直徑承壓樁雙導管水下混凝土灌注及相關性能研究與應用，形成整套臨江地區超大直徑承壓樁雙導管水下混凝土灌3、注施工工法，與本工法相關的成果申請了技術專利，申請號 201611015796.3。2016 年重慶市城鄉建設委員會組織對“臨江地區超大直徑承壓樁雙導管水下混凝土灌注施工技術”進行了科技成果鑒定，達到國際先進水平。2 2工工法法特特點點2.0.1 研發超高流態 C45 水下自密實混凝土綜合考慮水下混凝土坍落度、擴展度性能要求，以及混凝土在運輸、澆筑準備過程中（1.5h）性能損失，為確?；炷聊軌蛟诔豕喽虝r間內擴展覆蓋整個樁底，且在混凝土初凝時間內完成整個樁基混凝土的灌注，提前對水下混凝土進行研發，通過優化配合比、優化骨料、提高砂率，添加外加劑等手段，研發一種坍落度可達 280mm、擴展度可達 4、750mm（標準塌落度桶測試）、2h經時損失為零、初凝時間達 10h2h 的 C45 水下自密實混凝土；2.0.2 優化超大直徑樁水下混凝土初灌方法減小規范中對水下混凝土導管底端距離樁底不小于 300mm、導管一次埋入混凝土灌注面以下不應少于0.8m的初灌量要求，按導管底端距離樁底250mm，導管一次埋入混凝土灌注面定為0.5m的原則，從理論分析及模擬澆筑試驗兩方面驗證方案的可行性，將初灌量由規范要求的 51.35m減少到 36m；2.0.3 設計加工超大容量料斗及研發架設方法突破常規混凝土料斗容量限制，自主設計加工兩個容量達 18m的大料斗，并研發料斗的架設方法，實現超大直徑樁水下混凝土澆筑5、的初灌需求；2.0.4 總結優化超大擴底面積承壓樁雙導管水下混凝土澆筑工藝根據模擬澆筑試驗，總結澆筑經驗，參考規范要求，形成超大擴底面積承壓樁雙導管水下混凝土澆筑技術。5393 3適用范圍適用范圍本工法適用于地下水豐富、基巖裂隙發育完整，樁底積水深、擴底面積超過 40、初灌混凝土方量大的超大直徑承壓樁雙導管水下混凝土澆筑施工。4 4工藝原理工藝原理4.0.1 水下自密實混凝土性能優化技術通過優化配合比，采用絕對體積法優化骨料體系、粉料體系，發揮各種材料特色，彌補其它材料缺陷；優選骨料，采用兩種粒型較好的卵碎石，按一定比例搭配成連續級配使用，提高砂率，降低粗集料間的孔隙率，保證填充砂漿用量，提高6、混凝土流動性。研發一種坍落度可達 280mm、擴展度可達 750mm、2h 經時損失為零、初凝時間達 10h2h 的 C45 水下自密實混凝土。4.0.2 超大直徑樁水下混凝土初灌優化技術按導管底端距離樁底 250mm，導管一次埋入混凝土灌注面定為 0.5m 的原則，從理論分析及模擬澆筑試驗兩方面驗證方案的可行性，將初灌量由規范要求的 51.35m減少到 36m。4.0.3 超大容量料斗設計加工及安裝技術突破常規混凝土料斗容量限制，自主設計加工兩個容量達 18m的大料斗，并研發料斗的架設方法，實現超大直徑樁水下混凝土澆筑的初灌需求。5 5施工工藝流程及操作要點施工工藝流程及操作要點5.1 施工7、工藝流程施工工藝流程雙導管水下混凝土灌注工藝流程如圖 5.1。圖 5.1 雙導管水下混凝土灌注工藝流程5405.2 操作要點操作要點5.2.1 混凝土性能研發為確保在高水壓、直徑為 300mm 的導管底端距離樁底僅 250mm 的情況下，混凝土能夠達到短時間擴展覆蓋整個樁底的要求，并在初凝時間內完成整個樁基混凝土的澆筑（按照混凝土運輸及灌注準備 1.5h，據統計兩臺天泵每小時澆筑 106m，樁基總混凝土方量 655m計算，澆筑時間需 7.68h）。研發混凝土性能，通過優化配合比、優化骨料、提高砂率，添加外加劑等手段，研發一種坍落度可達 280mm、擴展度可達 750mm（標準塌落度桶測試）、28、h 經時損失為零、初凝時間達 10h2h 的 C45 水下自密實混凝土，如圖 5.2.1-1。1 優化配合比，采用絕對體積法優化骨料體系、粉料體系，發揮各種材料特色，彌補其它材料缺陷，從而提高混凝土流動性、粘聚性和保水性。2 優選骨料，采用兩種粒型較好的卵碎石，按一定比例搭配成連續級配使用，降低粗集料間的孔隙率，保證填充砂漿用量，提高混凝土流動性。3 提高砂率，保證混凝土拌合物的流動性?；炷猎蠀等缦拢? 膠凝材料：水泥采用 PO42.5R 水泥、粉煤灰采用級灰、礦粉采用 S95 級，技術指標滿足相關標準要求；2 砂：采用中粗砂，技術指標滿足相關標準要求；3 碎石：采用直徑 5-20mm 9、的卵碎石，技術指標滿足相關標準要求。圖 5.2.1-1 研發混凝土塌落度及擴展度測量5.2.2 試驗樁成孔以工程樁最大擴底尺寸為參照，開挖試驗樁，如圖 5.2.2-1。圖 5.2.2-1 試驗樁成孔實景圖5.2.3 料斗加工以工程樁最大擴底面積 48 為例，按導管底部下端距離孔底 250mm 處，混凝土初灌埋過導541管 0.5m 的要求，同時考慮采用市面上常規 300mm 直徑的導管澆筑情況下，料斗下料速度等多方面因素進行料斗的設計。兩個料斗采用外加工制作而成，尺寸 3m4m2.5m，料斗容量 18m，如圖 5.2.3-1。圖 5.2.3-1 料斗加工平面圖圖 5.2.3-2 料斗加工剖面圖10、圖 5.2.3-3 料斗加工制作實景圖5.2.4 料斗支架搭設在樁側墊層區域鋪墊 2cm 厚鋼板，采用 12 根 36a 工字鋼橫向架與樁側兩端作為料斗主要承重梁，主梁工字鋼長 9m，間距 60cm；36a 工字鋼上縱向搭設 6 根 6m 的 16#工字鋼及井口架，根據料斗立柱位置調節工字鋼擺放位置，確保每個料斗立柱均落在主、次工字鋼相交節點處。工字鋼位置擺放正確后，對料斗外圈立柱對應的主、次工字鋼相交節點處進行點焊，確保架體形成整體，如圖 5.2.4-1。542圖 5.2.4-1 料斗支架搭設示意圖5.2.5 導管連接及料斗安裝工字鋼搭設完畢后，計算導管的連接總長度 L，確保導管底端距離樁底11、面 250mm。導管總長計算公式如下：L=H-H1-H2其中：H導管附近上層工字鋼上表面至樁底的高度，采用端部捆綁重錘的皮尺實地測量；H1料底端接頭外漏長度，取 0.26m；H2導管底端距離樁底距離，取 0.25m。根據算得導管總長度進行導管的搭配，最下端一節導管采用短導管進行切割，確保導管底端距離樁底面 250mm，導管搭配成功后，在 36a 工字鋼上、之間兩 16#工字鋼之間架設井口架，配合進行導管的連接，完成料斗的安裝，如圖 5.2.5-1。圖 5.2.5-1 導管連接與料斗安裝示意圖5435.2.6 模擬試驗組織兩臺汽車吊拔料斗堵塞，并向兩個大容量料斗輸送自密實水下混凝土，兩料斗內均裝12、滿混凝土，初灌高度 0.5m。待料斗內均灌滿混凝土后，兩吊車同時拔出料斗堵塞，如圖 5.2.6-1。圖 5.2.6-1 同時拔出隔料塞施工注意事項：1 測量混凝土覆蓋范圍及各代表點覆蓋厚度，以驗證其擴展度；將坑內積水抽排完成，對樁內情況進行觀測：混凝土鋪滿整個樁底，每個導管形成的混凝土面標高大面平整，導管底端被混凝土封實。下料快的導管所覆蓋區域較下料慢的導管所覆蓋區域的混凝土厚度略低，在相交面形成累痕。對距離導管中心最遠處的混凝土厚度進行測量，距導管3.6m 的最遠處，混凝土厚度約 30cm，如圖 5.2.6-2。圖 5.2.6-2 混凝土成型效果及擴展度測量2 14d 后，選取特征點在不同厚13、度處取樣進行強度試驗，驗證混凝土有效強度范圍和深度，計算浮漿厚度，驗證工藝澆筑質量。3 對兩導管涌出混凝土的交界面進行剔鑿并取樣進行強度試驗，驗證其混凝土強度。4 記錄天泵送料至料斗的速度：每灌混凝土 12m輸送時間為 13.5m，約合 53.3m/h；記錄初灌時間，從拔料塞到料斗內混凝土初灌結束，共耗時為 3m。初灌的同時，若兩臺天泵連續向料斗內供料，初灌混凝土實際方量可由料斗容量的 36m增大到 36+53.323/60=41.3m。5.2.7 工程樁的澆筑544混凝土澆筑前準備工作同澆筑試驗，根據模擬實驗結果和暴露的問題，為防止兩料斗下料速度不一造成混凝土無法買過導管足夠高度，將每個料斗14、尺寸由 12m增加到 18m，優化澆筑方案，進行工程樁澆筑。1 沉渣厚度測量水下混凝土澆筑前，需選多個點位對孔底的沉渣厚度進行測量，第一次測繩懸掛尖長重物，第二次懸掛底端為平面的重物，兩次長度相減值即為沉渣厚度，各點沉渣厚度均需小于 5cm，若不滿足要求，需對孔底沉渣進行清除。2 混凝土初灌開始灌注時，先配制 0.20.3m流動性好的水泥砂漿，對天泵進行洗管。然后，將場內最后攪拌出罐的三車混凝土作為初灌混凝土，每車混凝土均均分輸入兩個料斗。第四車、第五車混凝土準備就緒后，汽車吊同時將隔料塞拔出，開始初灌，初灌的同時，兩臺天泵連續向兩個料斗內輸送混凝土。待樁底混凝土大面上升高度不小于 6m（混凝15、土方量 208m、澆筑時間約 2h）后，汽車吊將大料斗吊離樁口區域，換常規小型料斗（2m），進行混凝土的連續澆筑。水下混凝土一經開始灌注，須連續進行，任何中斷時間不得超過 30m，以保證混凝土的灌注質量，為防止白天澆筑因交通造成斷料的現象，水下混凝土澆筑均選擇在晚上進行。3 混凝土面標高測量灌注水下混凝土過程中，孔內混凝土面連續不斷上升，導管埋深也在不斷增加，需要定時測量混凝土上升情況，適時測量混凝土面標高，記下罐入的混凝土量。測量混凝土面的標高需要用專業測繩及測錘。在測量時，在導管與鋼筋籠的中間部位下放測錘，測 45 個點，分別記入灌注記錄本，然后取平均值，以此確定導管拆卸的高度。4 拔管經16、測量，計算導管埋入混凝土面深度。當導管埋入混凝土面大于 6m（混凝土方量 208m、澆筑時間約 2h）時，提升導管進行拆除。正常澆筑過程中，導管埋入混凝土內深度一般為 36m，最小深度為 1.52.0m，最深不超過 8m。兩根導管同步提升，提升速度保持一致，導管提升不得過快過猛，以防拖帶表層混凝土造成泥渣浮漿侵入，或掛動鋼筋籠等。導管的拆裝要干凈利落，并防止工具、密封圈及螺栓掉入孔中。拆下的導管應立即用清水沖洗干凈，集中堆放整齊。為避免因初灌時被水離析涌上表層的混凝土卷入樁中，采用雙導管澆筑的樁，需保證兩導管的送料速度一致，嚴禁在澆筑過程中因拆管、斷料或其中一根導管未被混凝土封實等原因，出現只17、有一根導管澆筑的情況。5.2.8 混凝土養護樁基混凝土超灌 1000mm，通過實際測量復核超灌標高。澆筑完成后，水面上升，蓄水養護。澆筑前按照最新規范要求布設測溫點，養護期間采用無線測溫儀樁身混凝土溫度進行無間斷監測記錄。5.2.9 混凝土檢測樁身混凝土澆筑 28d，達到強度要求后，通過聲波透射法和混凝土鉆芯取樣兩種方式對樁身完整性進行檢驗，鉆芯檢驗除按規范對豎直段范圍樁身完整性及混凝土強度進行檢驗外，另增加樁底擴大頭范圍內樁身完整性及混凝土強度的檢驗，檢驗結果均屬于類樁。6 6材料與設備材料與設備6.1 材料材料主要材料見表 6.1。表 6.1 主要材料序號序號名稱名稱規格規格備注備注1混凝18、土C45 水下自密實商品混凝土2混凝土C20樁口場地平整5453工字鋼36a孔口架體搭設4工字鋼16#孔口架體搭設5鋼板Q235孔口架體搭設6料斗3m4m2.5m（定制）水下混凝土澆筑7導管300mm水下混凝土澆筑6.2 設備設備主要設備見表 6.2。表 6.2 主要設備序號序號機械名稱機械名稱型號型號單位單位數量數量備注備注1塔吊MCT200臺2材料、設備吊裝2汽車吊50t臺2設備吊裝、拔料塞3天泵ZLJ5411THBB（52m）臺2混凝土運輸4混凝土車12m輛25混凝土運輸7 7質量控制質量控制7.0.1 質量控制執行標準建筑工程施工質量驗收統一標準（GB 50300-2013）建筑地基基19、礎工程施工質量驗收規范（GB 50202-2002）建筑樁基技術規范（JGJ 94-2008）建筑基樁檢測技術規范（JGJ 106-2014）7.0.2 施工過程質量控制1 為保證在初灌混凝土初凝時間 8h 內完成灌注，按照混凝土運輸及灌注準備 1.5h，每小時澆筑 106m，樁基總混凝土方量 655m計算，按混凝土最小初凝時間為 8h 計算，中途富裕時間僅8-1.5-655/106=0.32h。因此，必須保證灌注的連續性。對此，需與混凝土供應商做好部署配合，選擇夜間澆筑，做好交通疏散，保證供料的連續性。2 初灌完成及過程中每次拆管完成后，采用重錘從導管內側沉入底端，檢驗混凝土是否將導管密封嚴20、實。若未密封嚴實，需停止澆筑，若因混凝土沉淀泌出較少積水（20cm 高度以內），需采用小料斗裝滿混凝土后，拔開料斗底端料塞，再次進行沖灌。3 為避免因初灌時被水離析涌上表層的混凝土卷入樁中，采用雙導管澆筑的樁，需保證兩導管的送料速度一致，嚴禁在澆筑過程中因拆管、斷料或其中一根導管未被混凝土封實等原因，出現只有一根導管澆筑的情況。4 因水下混凝土為自密型混凝土，為了保證樁頂混凝土的質量，超灌高度為 1000mm，下道工序施工時將其鑿除即可。8 8安全措施安全措施8.0.1 對各施工、操作人員進行安全意識及操作規程教育。各施工操作人員未經安全培訓教育不得上崗。8.0.2 嚴格遵守施工現場的有關安全21、規定。8.0.3 施工前，施工人員要根據具體的工序對施工班組進行安全技術交底，班組長每天上班對全班工人要進行上崗安全交底。8.0.4 建立安全設施檢驗制度。施工前及施工中要對本工程的各種安全設施如機械設備、起重用具、支架、用電設施、安全防護用品等，實行檢查驗收制度，符合規定要求并辦理驗收手續后546方得投入施工。8.0.5 嚴格執行施工現場臨時用電安全技術規范（JGJ 4688）的有關規定，現場采用“三相五線”制供電，執行“一機一閘一漏電保護開關”制度。按規定架設電纜、電線，嚴禁拖地和亂拉、亂接。8.0.6 汽車吊、汽車泵架設完畢后需通過安全部、工程部、技術部等相關部門驗收合格后方可進行使用。22、8.0.7 起吊材料及構件時，吊索必須綁扎牢固，繩扣必須在吊鉤內鎖牢，并指定專人指揮。起吊物件下嚴禁人員通行與停留。8.0.8 雨天不得露天電焊。在潮濕地帶作業時，操作人員應站在鋪有絕緣物品的地方并穿好絕緣鞋。8.0.9 加強施工過程中的監測。9 9環保措施環保措施9.0.1 嚴格按照施工平面布置圖堆放原材料、施工機具及料具并掛牌堆放整齊。9.0.2 現場做到工完場清，余料要堆放整齊。9.0.3 機械設備應潔凈，標識明確；離開現場的混凝土車輛要沖洗干凈后才能除去，在自卸車行走的范圍內，安排人員清掃落地泥土，澆筑完成后用灑水車對路面進行清洗。9.0.4 組織專人對于施工所用場地及道路應定期維護、23、清掃、灑水，降低灰塵對環境的污染。9.0.5 建立嚴格門衛制度，項目人員出入要佩帶統一發放的胸卡，核對無誤后予以放行。9.0.6 夜間施工，需提前向重慶相應的建設行政主管部門提出申請，經審查批準后到環保部門備案；未經批準，禁止在此段時間進行超過國家標準噪聲限值的施工作業。9.0.7 夜間施工前，張貼安民告示公布連續施工時間，并向工程周圍居民作好解釋工作。1010 效益分析效益分析10.0.1 經濟效益1 在蓄水期高水位情況下完成了塔樓樁混凝土的澆筑，避免了枯水期水位下降后再澆筑樁基混凝土所造成的工期延誤，推動塔樓施工，節省兩個多月工期，帶來可觀的經濟效益；2 水下混凝土澆筑無需抽排樁底積水，一24、定程度上節約了時間及財力。10.0.2 社會效益臨江地區超大直徑承壓樁雙導管水下混凝土灌注施工工法在重慶市新地標重慶朝天門來福士廣場項目等工程的成功應用，有效解決了大直徑擴底樁高水壓條件下混凝土擴展度要求、水下混凝土初灌量、溫度變化對水下大體積混凝土影響等技術難題，推動現場施工，保證施工質量；此外，樁底面積大達 40 的層壓樁雙導管水下混凝土澆筑目前尚無工程典例，該工法的成功應用，積累了豐富的經驗，可為今后類似工程施工做參考。1111 應用案例應用案例11.1 重慶來福士廣場項目工程重慶來福士廣場項目工程11.1.1 工程概況重慶來福士廣場項目位于長江與嘉陵江交匯處,項目總占地面積 9 萬 m25、2，總建筑面積約 113萬 m2，其中地下室總建筑面積 9.8 萬 m2。地東西兩側與江水聯系密切，場內基巖上部覆土層及砂卵石層厚度大、透水性好且分布不均，為含水層，江水透過卵石層側向補給場地中地下水，連通性好，水量大，地下水位與江水位基本一致。11.1.2 實施情況547臨江地區超大直徑承壓樁雙導管水下混凝土灌注施工工法成功應用于重慶來福士廣場項目，在工程施工過程中，水下混凝土初灌、導管埋深、高水壓條件下混凝土擴展度、雙導管交界面混凝土成型質量、溫度變化對水下大體積混凝土影響等技術難題得到很好解決，塔樓受裂隙水影響超大直徑樁基成功澆筑完成，施工質量良好，確保了塔樓底板施工的順利進行，取得了較好的綜合效益。11.1.3 實施效果臨江地區超大直徑承壓樁雙導管水下混凝土灌注施工工法在重慶市新地標重慶朝天門來福士廣場項目等工程的應用，順利完成塔樓超大直徑樁在蓄水期高水位情況下的混凝土澆筑，推動塔樓施工進度，在社會、經濟及環保等方面均具取得了良好的效益，得到了業主的充分肯定，見圖 11.1-1。圖 11.1-1 重慶來福士廣場項目應用