高低跨深回填區的基礎施工工藝

賀 飛 趙長江 侯春明 譚楊建 彭 歡

中建三局集團有限公司成都分公司 四川 成都 610041

重慶魯能泰山七號二期項目位于重慶市渝北區中央公園公園西路與騰芳大道交叉口處，總建筑面積約425 000 m2，項目物業類型包括15棟高層住宅、14棟洋房、1棟幼兒園及附屬車庫。項目首開區高層節點工期要求為640日歷天，工期緊張，施工任務重。項目地下室底板各區標高不同，高低跨高差約15m，是典型的高低跨基礎結構，項目基礎共包含樁基2 210根，其中高跨區樁基占比約12%，樁基施工采用機械旋挖成孔灌注樁。

對于高低跨結構基礎施工，常規施工方法是“先回填，后樁基”，即先進行基坑開挖及回填，將各區回填至對應的設計標高，待土石方沉降穩定后[1]，再進行各區域的樁基施工。

此種情況下，高跨區域回填土體沉降時間長，高跨樁基施工時間滯后于低跨樁基與地下室結構，容易導致高低跨出現沉降不均勻現象[2]，且高跨區域樁長較長，樁基成孔、澆筑難度較大。

為有效解決上述問題，結合工程實際情況，對高低跨基礎施工工序進行優化，低跨部分按照常規工藝進行施工，高跨區域（深回填區域）創造性地提出“先樁基、后回填”施工工藝。即在高跨區域土方開挖后，與低跨區域同時進行樁基施工，樁基首次施工開挖面后，進行接樁[3]，接樁完成后回填土方至高跨設計標高。最后高低跨結構標高一致的位置即可同步進行結構施工。本文結合重慶魯能泰山七號二期項目，對高低跨結構中的高跨部分（深回填區）基礎施工技術進行介紹。

1 深回填區域施工流程

根據高低跨優化后的施工工藝，將高低跨結構分為低跨區域（無需回填區）與高跨區域（深回填區），分段如圖1所示。低跨區域按照常規的施工流程依次進行基礎施工，高跨區域施工流程主要分為5個階段：土方開挖→機械旋挖樁施工→接樁→土方回填→上部結構施工。

2 深回填區基礎施工工藝

2.1 土方開挖

基坑施工階段，高低跨同時進行土方開挖，全部開挖至低跨區域設計標高，如圖2所示。若高跨區域地質條件良好，可根據地質情況，開挖至不需要回填的標高即可。

圖1 高低跨設計示意

圖2 高低跨土方開挖示意

開挖時結合場地情況進行放線定位，開挖至最外側樁再向外側2 m范圍，分階段進行1∶2放坡開挖，同時對邊坡進行噴錨支護。

土方開挖分為機械大面開挖和人工精細開挖兩步進行，機械開挖至實際標高面以上500 mm后采用人工開挖。土方開挖時應注意以下事項：嚴格控制每層開挖標高，嚴禁超挖；下雨期間，應做好防滑措施；夜間施工時，必須保證有充足的照明；機械開挖必須配備專業的指揮人員，指導開挖；嚴禁在開挖的邊坡上堆土及堆放材料，并在基坑周邊設置防護欄桿。

高跨部分土方開挖時，低跨不需要開挖的部分即可進行樁基施工準備工作。

2.2 機械旋挖樁施工

本工程的樁基成孔采用機械旋挖成孔的方式。旋挖成孔施工順序為：測量定位→旋挖機鉆桿旋入、開挖→清孔→下放鋼筋籠→二次清孔→澆筑混凝土。

樁基施工時應注意以下事項：

1）鉆桿應保持垂直穩固，位置準確，防止因鉆桿晃動引起孔徑擴大或偏移，鉆斗倒出的土與樁孔口的最小距離應大于6 m，并及時組織外運。

2）根據規范要求，樁距小于2倍樁徑時，樁基旋挖需采取跳挖方式。

3）當樁徑≥1 200 mm時，應在鋼筋籠內部加強箍上設置十字撐。

4）混凝土澆筑時，須保證供應及時，保持連續澆筑。

樁基施工時，高低跨同時進行，低跨樁基一次成形，高跨樁基先施工至開挖表面，預留出接樁鋼筋，并剔鑿、清理樁頂混凝土。高低跨樁基成孔及首次澆筑如圖3所示。

2.3 高跨接樁施工

樁基首次施工完成后，低跨樁基完成至設計頂標高，高跨樁基則尚未達到設計頂標高。低跨區域開始地下室結構施工，同時高跨區域開始樁基的接長工作。高跨區域接樁施工工藝如下。

2.3.1 樁頂處理

人工采用電鎬等工具將樁頂剔鑿并清洗，浮漿需要全部清理，以利于新舊混凝土的結合。混凝土澆筑前，再次清理樁頂，以保證樁頂干凈。

2.3.2 操作架體搭設

施工操作架采用普通扣件式鋼管腳手架搭設。本工程操作架體的搭設高度較高，根據現場實際情況，樁間距較遠時，需在樁外側四周設置兩跨架體，呈井字形布置；樁間距較近時，在該片區域范圍內滿堂搭設。架體搭設時應平整場地，立桿底部放置木方支撐，并按規范設置斜撐與剪刀撐。

2.3.3 鋼筋籠吊裝及對接

將已施工部分樁身主筋按規范要求進行調直處理，并按設計要求補強，現場進行上部樁身鋼筋籠安裝定位、綁扎和焊接。樁對接主筋采用單面焊接，焊接長度大于10d。

露樁箍筋采用拉鉤的形式，接樁鋼筋籠吊裝到位后再進行拉鉤綁扎。吊裝完成鋼筋籠采用直徑25 mm的鋼筋固定在接樁架體立桿上，防止傾覆，模板安裝時再拆除。

2.3.4 接樁位置模板加固

根據設計圖紙，按樁截面尺寸定制不同直徑的圓筒狀鋼模作為接長部分的模板。圓筒鋼模板設計為長2 m的分段，現場根據需要長度將鋼模通過法蘭與螺栓進行豎向連接。在鋼模豎向一側開口并預留連接板與螺栓孔，便于安裝時調整鋼模位置。預制圓形鋼模如圖4所示。

圖4 預制圓形鋼模板示意

樁身鋼模板采用分節吊裝、逐節拼裝的方式安裝。吊裝前先檢查預組拼的柱模板拼縫、模板清理情況、連接件、螺絲的數量及緊固程度。檢查鋼筋籠是否妨礙樁模套裝，用鋼絲將樁頂筋預先向內綁攏，以利模板從頂部套入；當模板拼接、安裝完成后，用4根纜風繩在四周將模板進行拉結，纜風繩一端錨于地面，校正鋼模板對中及垂直度后，固定纜風繩。

鋼模板固定后，再次檢查模板拼縫位置、底部與已澆筑位置的縫隙封堵情況，保證封堵嚴密。接樁區域支模情況如圖5所示。

圖5 接樁支模示意

2.3.5 混凝土澆筑及養護

鋼模安裝封閉完成后進行樁上半部分混凝土澆筑，樁身混凝土采用汽車泵進行澆筑，同一根樁的混凝土澆筑必須一次性完成，并應嚴格控制樁頂標高。養護達到標準強度拆模后，用塑料薄膜進行包裹，防止水分散失，保持樁身立柱的溫度和濕度。

2.3.6 增設連系梁

當接樁高度超過6 m時，在接樁高度中部位置增設300 mm×600 mm矩形連系梁，保證樁基垂直度偏差在可控范圍內，提高施工質量。連系梁配筋按照構造要求進行，鋼筋兩端按要求錨入樁內，若連系梁間距超過6 m，則在中間增加300 mm×300 mm立柱支撐。

接樁施工質量控制要點有：接樁部位節點位置鋼筋按設計加強；接樁位置新舊混凝土接頭位置需鑿毛、清理徹底；澆筑過程中的鋼筋籠固定牢固，防止偏心；澆筑完成的混凝土需覆膜養護不少于7 d。

高跨部分接樁施工時，低跨區域進行地下室結構施工。地下室結構施工順序為：底板澆筑→墻、柱、梁彈線→墻、柱綁筋→驗收→合模→梁板支模→梁板鋼筋綁扎→混凝土澆筑→混凝土養護→拆墻模。低跨結構及高跨接樁施工如圖6所示。

圖6 低跨結構及高跨接樁施工示意

2.4 高跨區土方回填

地基對樁的水平動力特性影響范圍主要為10～20倍樁徑，樁周摩擦阻力分布如圖7所示。

圖7 樁周摩擦阻力分布示意

通過采用ANSYS軟件進行建模，取樁周邊土體邊界的半徑和高均為30 m的圓柱體進行受力特性分析，驗算不同粒徑的回填物對樁身的摩擦阻力，從而選出最合適的回填土石材料及粒徑。驗算結果表明：在樁周大于1.5倍樁徑范圍內填充碎石且碎石高度取為3/4樁長時，可以有效地控制樁頂水平位移和樁周負摩阻力，滿足工程質量要求及經濟性要求。

根據計算結果，選用碎石及回填土對高跨區域回填施工。回填前需先保證低跨地下室外墻（高低跨分隔擋墻）及防水施工完成。高跨區回填如圖8所示。

圖8 高跨區回填施工示意

回填施工的質量控制要點如下：回填前基槽清底必須干凈徹底；回填土必須采取分層回填，每層厚度宜為250～300 mm；回填施工必須控制好回填土石的粒徑集配，不得隨意填筑；分層回填時采用小型機械輔以人工進行分層夯實，夯實時不得影響樁身立柱。

高跨區域土方回填夯實后，即可進行上部結構的施工，上部結構施工可與低跨區域同時進行，以減少施工縫。

3 兩種工藝的對比分析

傳統高低跨施工工藝中高跨部分的施工順序為“先回填，后樁基”。優化后的“先樁基，后回填”施工順序為先開挖至低跨標高，然后施工樁基，再將高跨樁基接長，最后進行高跨回填。將2種施工工藝下的高跨區域（深回填區）基礎施工進行對比分析，具體如下：

1）施工順序。傳統工藝：高低跨分隔擋墻施工→分層回填→土體沉降穩定→樁基施工→高跨結構施工。優化工藝：開挖至低跨標高→樁基施工→接樁→高低跨分隔擋墻施工→分層回填→高跨結構施工。

2）施工難點。傳統工藝：高跨區域樁長較長，樁基施工困難。優化工藝：高跨區域接樁施工質量要求較高，回填時需避免擾動樁基。

3）施工措施。傳統工藝：土方回填后需采取措施加速土體的沉降穩定；樁孔較深時內部增設孔壁支撐。優化工藝：土方開挖量增加，樁基成孔深度減少；接樁采用定制鋼模，增設樁間連系梁。

4）施工工期。傳統工藝：工期較長，需待回填土方沉降穩定后方可進行樁基施工，土體沉降時間長，高跨位置樁基較長，施工時間較長。優化工藝：工期較短，無需等待回填土方沉降穩定，提前進行樁基施工，樁基完成后即可繼續跟進上部主體結構。

5）施工安全。傳統工藝：安全隱患較大，回填土內樁基成孔容易發生塌陷，且樁孔較深，孔內施工存在較大隱患。優化工藝：安全性較好，樁基施工成孔較淺，且原自然土體穩定性好。接樁施工代替上半截鉆孔施工，場地寬敞、可視，施工安全便于控制。

4 結語

通過對高低跨結構基礎施工過程中的高跨部分（深回填區）施工順序及工藝進行優化，改變傳統施工作業流程，提出“先樁基、后回填”的施工工序，并在重慶魯能泰山七號二期項目現場實踐應用。通過大面開挖、樁基施工及接樁、優化回填等施工技術，實現了高跨樁基分段和低跨樁基同步施工、高跨樁基接樁和低跨地下室主體結構同步施工、高低跨上部結構同步施工。

該工藝將長樁旋挖施工轉化為地面支模澆筑，減少了深回填區樁基施工前的回填土沉降等待時間和樁基成孔深度，增大了樁基施工作業面，降低基礎施工難度，提高了施工安全性，保證了施工質量，縮短了施工工期，取得了良好的綜合效益，可為類似高低跨結構、深回填基坑等基礎施工提供有效參考。