特殊土层可变式承力支盘扩底压浆桩的施工

□□ 张 琪(山西建设投资集团有限公司，山西 太原 030002)

引言

可变式承力支盘扩底压浆桩施工主要包括钻孔、成盘、放钢筋笼、灌注混凝土、后压浆等主要内容[1]，因其施工均在地下完成，故施工过程无法观察，成桩后的情况只能利用超声波对其进行质量和缺陷检测，施工中任何一个环节出现问题，都将直接影响到整个工程的质量和进度。运用QC方法，在特殊土层施工可变式承力支盘扩底压浆桩时采用了一系列措施，确保了施工质量，并取得了相应的成效。

1 工程概况

晋中市城区某住宅楼工程，结构类型为剪力墙，地下2层，地上25层。桩基采用可变式承力支盘扩底压浆桩，共有三种桩径，承力盘的直径分别为1 200 mm、1 400 mm；有效桩长分别为23 m、21.8 m。桩端和承力盘下进行后压浆，单桩总质量宜控制在4 000 kg，压浆压力为4 MPa。孔底沉渣厚度不得>100 mm。施工时未穿透地下水层，可采用干作业成孔。该工程地层情况特殊，天然地基为不均匀地基，且地基土由于含有大量钙质结核局部夹有粉砂透镜体，桩基成孔后土层易缩颈或局部塌孔。

图1 可变式承力支盘扩底注浆桩施工工艺流程图

2 问题的提出

对一期工程(晋中市某小区11号住宅楼桩基工程)进行调查，调查结果见表1，另外，由调查得知，可变式承力支盘扩底压浆桩的主控项目缺陷率为0。由表1可看出，一般项目中钢筋笼箍筋间距的缺陷率为6%，钢筋笼直径的缺陷率为4%，桩顶标高的缺陷率为34%，混凝土坍落度的缺陷率为8%，沉渣厚度的缺陷率为54%，盘位的缺陷率为2%。可见桩顶标高和沉渣厚度缺陷率较大。

根据表1得出支盘桩质量问题的频数统计表，见表2。

根据表1和表2，绘制排列图，如图2所示。

从图2可看出，目前影响支盘桩施工质量的主要原因是沉渣厚度超差和桩顶标高超差。

表1 支盘桩质量问题调查表

表2 支盘桩质量问题频数统计表

图2 支盘桩质量问题排列图

3 原因分析

根据现场调查结果，采用“头脑风暴法”，对沉渣厚度超差、桩顶标高超差的问题进行原因分析，形成关联图，如图3所示。

4 要因确认

由关联图共找出12条末端因素，并根据末端因素逐一进行症结分析，确认是否为造成沉渣厚度超差、桩顶标高超差的关键因素。

4.1 对工人技术交底不到位

通过对现场进行调查，支盘桩操作工人对支盘桩技术了解，都能够熟练操作。确认为非关键因素。

4.2 项目质量管理措施不完善

通过现场调查，查看项目质量管理措施，发现原先制定的质量管理措施不完善，与施工存在差异，小组成员经过反复讨论，结合现场情况，完善了现场的质量管理措施。确认为非关键因素。

4.3 恶劣天气

经现场调查、分析，支盘桩在恶劣天气施工必须做到以下几点：

(1)在雨雪天施工必须采取预防措施，防止雨雪进入桩孔。现场可将桩孔部位垫高，设置排水沟，及时利用抽水设备排水。

(2)在风速超过6级的大风天气施工，必须有防风措施，现场可在桩孔周围做临时围挡措施。

(3)由于桩基施工时已处于冬期施工尾声，而且桩基施工均是地下作业，受温度变化较小，必要时，可在桩头部位埋置土方进行混凝土的保温。

确认为非关键因素。

4.4 混凝土导管下放不垂直造成接头碰撞钢筋笼

(1)通过5号楼支盘桩钢筋笼下放后，对标高进行检查，可以看出，有一根桩出现偏差，经过分析，采用以下措施：选用长度较长的混凝土灌注导管，尽量减少导管的接头数量。增加一名与吊车司机配合的指挥人员，进行现场指挥吊车。在吊运钢筋笼时，捆绑应使其居中受力，垂直下放。

图3 关联图

(2)现场采取以上措施后，在剩余支盘桩施工中没有发现偏差，可以保证混凝土导管接头部位不碰撞钢筋笼。

确认为非关键因素。

4.5 混凝土灌注速度过快

现场发现，在5号楼试桩(共5根)过程中发现，由于该工程地层的特殊性，工人浇筑桩的混凝土速度过快，造成支盘桩的钢筋笼上浮现象严重，破桩后发现有4根桩的钢筋笼存在上浮现象。但浇筑慢或成桩后放置时间较长，又造成塌孔或缩颈现象，二者存在矛盾。确认为关键因素。

4.6 检测工具未进行检定

现场查看，2套检测工具均有检定证书，且在有效期内，经现场检测，检测工具合格。确认为非关键因素。

4.7 标高标示采用电工胶带

现场测试、测量发现，大部分钢筋笼上的电工胶带未脱落，部分有位移现象，造成标高控制不准。经过分析发现，采用油漆标识的方法，有效地保证了标高准确无误。以往只在桩钢筋上做一个或两个标识，现在改为在桩头钢筋至少做4个标识，采用以上方法后，没有发现油漆有脱落和位移现象。确认为非关键因素。

4.8 工人业务水平

对某支盘桩施工班组所有操作人员进行现场考核，发现有近一半的工人对钢支盘桩混凝土施工不太了解，责任意识很差。对工人进行专业培训，通过培训，工人的业务水平有了明显提高，可以满足施工要求。确认为非关键因素。

4.9 地基土由于含有大量钙质结核局部夹有粉砂透镜体

检查《5号楼的岩土工程勘察报告》发现，该工程地层情况特殊，天然地基为不均匀地基，且地基土由于含有大量钙质结核局部夹有粉砂透镜体，桩基成孔后土层易缩颈或局部塌孔。确认为关键因素。

4.10 混凝土罐车运输不连续

对5号楼11～13支盘桩6:00至次日5:00时间段混凝土罐车运输情况进行现场统计，并对搅拌站现场情况进行调查，发现混凝土罐车运输不连续，搅拌站在早8点和晚7点进行换班，运输时间与当地上下班时间相冲突。根据以上情况，对支盘桩施工时间及时调整，同时，通知搅拌站负责人调节运输时间，错峰出行，可以有效避免混凝土罐车运输间隔时间不超过20 min。确认为非关键因素。

4.11 钢筋笼钢筋焊接时间较长

由于采用9 m长的钢筋，钢筋焊接时间长，超过设定的目标值，查看《5号楼施工图纸》发现，该工程施工的桩基长度为23 m和21.8 m，而市场供应的钢筋定尺一般为9 m，钢筋笼需要接长2次，混凝土浇筑等待时间较长。通过调整施工方案，采用12 m定尺的钢筋进行加工，减少焊接次数，同时增加一名焊工，大大缩短钢筋笼焊接时间。采取以上措施后，钢筋笼焊接时间都控制在10 min以内。确认为非关键因素。

4.12 机械洛阳铲施工产生振动

现场验证情况：在5号楼试桩(共5根)过程中发现，支盘桩成孔作业只是凭经验选择机械洛阳铲，但施工过程中发现，由于该工程地基土层的特殊性，机械洛阳铲成桩过程中产生振动较大，且成桩时间较长，容易造成桩孔周边塌孔或缩颈现象，成孔后发现有5根桩出现不同程度的塌孔和缩颈现象。确认为关键因素。

通过对图3中的12条末端因素进行分析，确定出3条主要关键因素：混凝土灌注速度过快、地基土由于含有大量钙质结核局部夹有粉砂透镜体、机械洛阳铲施工产生振动。

5 制定对策及对策实施

从12条末端因素确定出3条关键因素，针对关键因素制定了相关的对策，并采取了相应的措施，最后由结果确认是否满足目标要求。

5.1 针对混凝土灌注速度过快采取措施

混凝土灌注由专人进行操作，浇筑时，先慢后快，严格控制混凝土放料时间及用量，以≯5 min/桩的速度进行控制为宜；施工过程中，配专业工长进行现场监督检查，认真做好施工记录[2]。

灌注完支盘桩混凝土后，对5号楼的东单元、中单元、西单元支盘桩的外露钢筋标高进行了检查，检查结果显示支盘桩桩顶合格率可以达到97.78%，达到目标要求。

5.2 针对地基土由于含有大量钙质结核局部夹有粉砂透镜体采取措施

支盘桩特殊工艺在于：成孔后进行挤扩成盘工作，成盘过程中会产生较多的土方，再加上地质条件复杂，土方产生较多。传统的干作业成孔都是成孔后立即进行清孔工作，经过现场调查发现，第一次清孔工作放在挤扩成盘后进行较为妥当。清孔后使用检孔器进行沉渣厚度检测，结合同类工程相关经验，确定将支盘桩即时清渣装置挂在挤扩成盘机上，这种设计可消除大部分在成盘过程中产生的土方，有效减少清运土方工作量[2]，所选用的支盘桩即时清渣装置如图4所示。

图4 支盘桩即时清渣装置图

针对地质条件复杂问题，通过采取以上措施后，对现场5个支盘桩的桩孔进行检测孔底沉渣厚度(规范要求为±100 mm)，并对其效果进行评价，检查显示，第一次清孔和第二次清孔这两项合格率达到100%，满足要求。

5.3 针对机械洛阳铲施工产生振动采取措施

更换成孔机械；采用旋挖机进行成孔作业，施工速度快，无振动。经过试桩发现，旋挖机在该特殊土层成孔，通过钻头对土层进行切削摩擦，可以有效避免成桩时产生塌孔和缩颈现象的发生[2]。

针对机械选型不合理的问题，采取以上措施后，对5号楼试桩时采用机械洛阳铲施工的5根支盘桩以及现场随机抽取旋挖机施工的5根支盘桩的桩孔塌孔和缩颈分别进行检查，检查显示，使用旋挖机进行支盘桩施工，成桩后没有发生桩孔塌孔和缩颈现象，达到目标要求。

5.4 效果检查

通过采取以上措施，影响支盘桩施工的各主要因素都得到了有效控制，同时应用到5号楼西单元和8号楼，得出支盘桩质量合格率已由95%上升到97%。影响支盘桩施工质量的问题已大幅减少，还存在的个别因素也已不再是影响支盘桩施工质量的主要因素。

6 承载力试验

对5号楼和8号楼成桩后的质量进行检测，结果显示：5号楼单桩竖向抗压极限承载力均满足设计要求，72根桩经过低应变检测均为Ⅰ类桩；8号楼桩的竖向抗压极限承载力满足设计要求，52根桩经过低应变检测均为Ⅰ类桩和Ⅱ类桩，桩身完整性合格。

7 结语

在施工过程中，通过采取QC方法，按照PDCA循环工作原理开展现场质量管理活动，提高了施工工序的控制力度和质量，对支盘桩施工过程进行探索，确定了在特殊土层适用于支盘桩的施工技术，为今后该地区类似工程施工提供参考。