CFG桩桩顶局部褥垫层施工工艺

中建一局集团第一建筑有限公司 上海 201103

1 工程概况

1.1 工程简介

南宁市富雅·国际金融中心工程主塔楼地下4层、地上70层，建筑高度约310 m，属于超高层建筑。本工程塔楼地基采用CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）加固天然地基，CFG桩为φ800 mm的C40素混凝土，桩身有效长度为24 m，基础为筏板基础，平均厚度为3.80 m，混凝土强度等级为C40、抗渗等级为P8，本工程在桩与筏板基础之间铺设褥垫层以实现桩土共同受力。

本工程基坑开挖深度达18 m，局部落深区可达25 m。项目位于邕江周边，地下水位较高，且南宁雨季时间长、降雨量大，地下水作用十分明显。建筑物周围均为在建超高层建筑。

褥垫层对于整个超高层建筑的基础受力起到极其重要的作用，褥垫层如果不能发挥作用，有可能导致基础沉降不均匀，基础一旦出问题，将影响整个工程质量和进度，甚至有可能影响到周边超高层建筑及地铁隧道的安全，造成不良的社会影响和巨大的经济损失。

1.2 重、难点分析

1）本工程为超高层建筑，也是全国第一个采用对天然地基进行加固处理作为持力层的地基形式，施工的重要性不言而喻；

2）基础筏板与CFG桩设计有褥垫层，褥垫层是桩与基础之间设置的一层散体材料，如何保证褥垫层能够起到使桩及土体共同承担荷载的作用还有待考证；

3）目前关于褥垫层的做法规范在超高层建筑的应用中还无明确的要求，设计厚300 mm的褥垫层是否能够起到褥垫层应有的作用，保证竖向荷载的有效分担也是一大难点；褥垫层厚度过小，桩间土承载力不能充分发挥，厚度过大，桩承担的荷载太小，复合地基中桩的设置又失去了意义。需要通过试验确定褥垫层的压缩模量后方可精确计算褥垫层厚度[1,2]。

2 褥垫层施工方案比选

由于褥垫层的施工质量和建筑物的安全保障是关键，因此在对褥垫层满铺方案和褥垫层局部铺设方案进行比选后，决定采用褥垫层局部铺设方案，即仅在桩头设置一定厚度的褥垫层，桩间土部分浇筑混凝土垫层，使桩间土和CFG桩共同受力，发挥出桩和桩间土的强度。该方案主要优点是施工质量能够得到较好控制，能够处理复杂的基坑环境，不受落深区以及斜坡的影响，施工难度小，周期短。主要缺点是褥垫层厚度和夯填度缺少相关参考数据，需要进行试验确定。

3 褥垫层环梁施工

3.1 环梁设计

在桩头浇筑出内圈φ800 mm、外圈φ1 200 mm、厚400 mm的同心圆混凝土环梁，作为褥垫层的模板。部分桩模需要加固，采用6根φ22 mm钢筋作为环筋，以φ8 mm@200 mm钢筋作为箍筋，对桩模进行加固。为保证褥垫层夯实之后面层同垫层面层平齐，在混凝土环梁上部临时浇筑厚33 mm的混凝土层作为虚铺砂石的约束（图1）。

图1 桩头褥垫层施工示意

3.2 施工工艺及措施

1）施工流程：凿除桩头→制作木模板→绑扎钢筋→加设木方→验槽→浇筑混凝土。

2）标高控制：施工时在施工区域旁支设水准仪1台，测量人员随时对标高进行复测。同时在振动结束后用靠尺对桩模的高度和平整度进行检验，严格控制各项指标。

2）模板制作：模板采用圆柱形结构，下部为1块φ800 mm的圆形模板，侧面先采用木条做成环形，然后外部包裹薄木板使侧面光滑，上部按照抗浮模板进行制作。

4 褥垫层施工

4.1 施工流程

检验碎石、花米石石屑、中粗砂质量→用混凝土搅拌机配制级配砂石→塔吊吊运级配砂石→铺设级配砂石→夯实或碾压→找平验收[3,4]

4.2 施工工艺

1）使用碎石∶花米石∶中粗砂∶水为5∶3∶1∶1的级配碎石作为塔楼褥垫层材料，其中碎石粒径约为20 mm。固体材料为袋装，检验合格后备用。

2）进行桩头圈梁施工，对于需要加固的圈梁钢筋验收后进行浇筑。

3）混凝土圈梁强度足够后，用混凝土搅拌机进行级配砂石的现场配制，严格按照级配进行配制，配制完成后用塔吊将配好的褥垫层材料全部倒入夯填部位。

4）虚铺碎石厚度为333 mm，压实后厚度为300 mm。5）使用平板振动器夯实，要夯实均匀，全面夯实，一般不少于3遍。

材料通过环形道路直接进入于基坑底部堆放，由于用量小，堆料对于基坑的影响可以忽略。材料堆积处与塔楼基坑落深区高度相差4 m，褥垫层材料按5∶3∶1∶1的级配比例用混凝土搅拌机搅拌均匀后，采用塔吊将配制好的褥垫层材料运至基坑，进行振动夯实（图2、图3）。

5 施工质量控制重点

5.1 局部夯实不到位

图2 褥垫层环梁

图3 桩头褥垫层

桩头局部褥垫层，大小较小，用一般的平板振动器夯实，边缘处容易夯打不实。在试验过程中出现，平板振动器平面长度大于褥垫层直径，平板振动器无法直接与级配砂石接触，导致夯打效果不佳。项目部在后续施工中采取了措施，将平板振动器振动板裁剪成圆形，使其能够同级配砂石直接接触；平板振动器贴着环梁内壁沿顺时针进行夯打，经常检查褥垫层是否出现夯打不均匀的情况，若出现不均匀夯打则应及时进行修正[5]。

5.2 材料配比控制难

在现场施工中，由于配合比复杂，工序繁多，容易出现配合错误。对管理进行了完善，首先在级配砂石原材料堆处设置标志板并注明用量，防止施工中砂石配合比出错；其次，采用看板管理，看板随材料走，进行上一道工序结束后，看板同材料一同进入下一道工序，两者缺一不可，一道褥垫层施工完毕后，看板配合下一道褥垫层施工，有效地避免了施工过程中的配合错误。

5.3 后期质量保护

褥垫层施工后，在其之上还将进行基础筏板的施工，人员往来、材料堆放，都容易给褥垫层带来损害。在筏板第1层钢筋绑扎完成前，褥垫层上部盖胶合木模板作为质量保护措施。

6 结语

通过对富雅·国际金融中心工程CFG桩褥垫层的施工，从铺设形式、砂石配比、施工工艺的选择克服了超高层建筑褥垫层铺设要求大、质量要求高等难题，为工程节点的顺利实现提供了有力保障。