上海浦东国际机场三期扩建卫星厅及捷运车站工程桩基施工技术

2018-05-21曹来根上海建工集团股份有限公司上海200080

建筑科技 2018年5期

曹来根（上海建工集团股份有限公司，上海 200080)

1 工程概况

卫星厅及捷运车站工程是浦东机场三期扩建的主体工程，总体造型呈“工”字形，由 S1、S 2 两座卫星厅及对应的地下捷运车站组成，承担了 3 800 万人次/年的候机和中转。S1、S 2 卫星厅分别通过地下捷运通道与现有的 T 1、T 2 航站楼相连，形成“航站楼+卫星厅”构型，主楼功能分别由改造后的 T 1、T 2 航站楼承担[1]。

卫星厅地下 1 层，地上 6 层，总建筑面积约 62.1 万 m2（含 98 座固定登机桥，总建筑面积约 4.8 万 m2）。卫星厅主体采用钢筋混凝土框架结构体系，基础形式为桩基+筏板形式。主楼及登机桥桩基均包含 PHC 管桩及钻孔灌注桩两种桩型，其中 PHC 管桩共 9 078 根，钻孔灌注桩共 3 542根，工程桩总数合计 12 620 根。

2 前期策划

2.1 卫星厅主体及登机桥桩基分阶段施工

卫星厅西侧紧邻运营中的专机坪，原有专机坪禁区围界侵入卫星厅红线，致使主体结构 3 根轴线桩基无法施工，且19～29 号共 11 座登机桥固定端位于专机坪内，必须在专机坪停用后再施工固定端桩基及上部结构。我们充分考虑了施工需求及机坪运营要求，在不影响机坪运营能力的前提下，对该区域卫星厅及登机桥桩基进行三阶段施工[2]，施工时间安排见表1 ，围界布置见图1～图3。

表1 卫星厅机位平衡阶段划分

图1 第一阶段（2016年5月～2017年3月）禁区围界布置图（S1 卫星厅西侧部分主体结构桩基暂不施工）

图2 第二阶段（2017年3月～2017年12月）禁区围界布置图（施工完成所有卫星厅主体结构桩基）

图3 第三阶段（2018年1月～2019年3月）禁区围界布置图（施工 S1 卫星厅西侧登机桥桩基基础）

2.2 卫星厅登机桥桩基基础与机坪道面施工工序

卫星厅周边同步施工工程包括港湾机坪、东机坪等飞行区工程，因卫星厅数十座登机桥固定端位于在建的机坪内，因此登机桥固定端的桩基、承台与机坪的堆载、浅层处理、道面施工工序值得推敲。东机坪施工较快，其工期与卫星厅桩基工程衔接，正好实现如下正常工序：机坪堆载、浅层地基处理→登机桥桩基及土建→机坪场道施工→登机桥钢结构及幕墙。而港湾机坪施工进度滞后，如仍采用上述正常工序，将影响卫星厅桩基施工工期，若在机坪浅层处理前先行施工登机桥桩基，则后续的浅层处理可能对桩基产生影响。

鉴于此，我们在东机坪进行非正常工序的试验验证，即在东机坪浅层处理前打设试桩并灌芯、留置测斜管，待浅层处理完成后，通过测斜管读数获知试桩受浅层处理的影响程度，最终获证了非正常工序的可行性。

3 施工部署及施工流程

根据设计图纸，卫星厅共分为 23 个结构分区，其中S1 卫星厅 12 个（A 1～A 12）、S 2 卫星厅 11 个（B 1～B 11）。钻孔灌注桩分布区域包括 S1、S 2 捷运车站（涉及A 4～A 6、B 4～B 6）及南进场路两侧（涉及 A 11、A 12、B 11），钻孔灌注桩与 PHC 管桩存在大量施工交界面。为避免 PHC 管桩挤土效应对钻孔灌注桩的影响，施工部署的总原则即为不同桩型交界处的 PHC 管桩率先施工，待 PHC 管桩施工至挤土效应影响范围（1.5 倍桩长，约 60 m）以外时，钻孔灌注桩开始跟进施工。桩基工程开工阶段，率先开始施工的区域如图4 所示。

图4 桩基施工第一阶段（春节前）机械布置图

PHC 管桩挤土效应影响区的工程桩施工完毕后，该部分锤击桩机移机至其余区域施工，捷运车站区域钻孔灌注桩开始大面积施工。值得一提的是，S1卫星厅西侧 3 根轴线区域原位于专机坪禁区内，禁区围界及区域内管线于 2016年 1月迁改完成后才具备施工条件，进度有所滞后，故该区域在春节后需增加桩机数量。同时，上述区域紧邻专机坪禁区内的服务车道及禁区管线，故桩机不能集中在一个区域，需尽可能分散并控制台班产量。2016年春节后，桩基施工第二阶段的机械布置如图5 所示。

图5 桩基施工第二阶段（春节后）机械布置图

4 施工质量控制及异常桩处理

4.1 施工中异常桩的控制

PHC管桩施工过程中的标高控制及桩头爆裂问题一直是施工质量控制的重点和难点，这也成为本工程 PHC管桩施工前期的突出问题。以 S1 卫星厅区域为例，从 2015年12月18日至 2016年春节，共施工PHC管桩2 427根，其中未达标高的75根，占总数的 3.09%，桩头爆裂的 16根，占总数的 0.66%，未达标高的问题较为严重。项目部经过初步分析，并查阅相关文献，归纳出导致PHC管桩未达标高或桩头爆裂的原因，分为勘察设计端、材料端、施工端3大类，共9种原因，见图6。

图6 PHC管桩未达标高或桩头爆裂原因

在此基础上，结合现场共91根未达标高及桩头爆裂桩的统计结果，建设单位召集勘察、设计、监理、施工单位开会商讨对策，总结出了4大主要原因及相应措施，见表2。

表2 PHC 管桩未达标高及桩头爆裂主要原因及对策

我们在 2016年春节前夕制定并集中采取了上述措施，以春节为界，我们在春节后的施工中收到了良好的成效：S1卫星厅区域春节后共施工PHC管桩2 050根，其中未达标高的仅19根，桩头爆裂的仅1根，20根异常桩占总数的0.98%。

最终，S1卫星厅区域 PHC 管桩小应变检测结果Ⅰ类桩达标占比达 97.09%，无 Ⅲ、Ⅳ 类桩；超声波检测结果Ⅰ 类桩达标占比达 98.05%，无 Ⅲ、Ⅳ 类桩。对于施工过程中桩头破碎的 17 根桩全数做小应变检测，选取部分做高应变检测及静载试验，异常桩经试验及检测得出结果，经分析全部符合设计要求，判定异常桩为合格。

4.2 异常桩的处理

施工后期对未达标高及桩头爆裂的“异常桩”的处理也是个棘手的问题。我们有针对性地采取了三大措施，使所有异常桩得到了妥善的处置，做到了“不浪费一根好桩，也不放过一根坏桩”。

首先，由于卫星厅场地较大，导致根据详勘报告判别部分异常桩是否进入持力层产生困难，我们挑选部分异常桩较集中的承台位置进行补勘。结合原有详勘报告及补勘成果，确知了每根异常桩进入持力层（⑦2-1 层）的深度或与持力层顶的距离。

其次，在S1卫星厅区域，我们挑选了4根未进入持力层，且桩顶埋深较浅的破碎桩，将其桩头开挖暴露，截除桩头破碎部分，进行低应变测试，验证桩身完整性；然后在确知桩身完好的前提下，采用静载法测试桩基承载力；静载试验结果证明，4 根破碎桩承载力全部达到设计承载力要求。在上述补勘及静载试验结果基础上，我们与设计、监理单位确定了异常桩合格判定标准：破碎桩在开挖暴露，通过低应变测试后，可依据上述 4 根破碎桩的静载测试结果，判定为合格；桩头进入持力层的贯入度桩，可直接判定为合格；上述 4 根破碎桩进入 ⑦-1 层至少 3.79 m，与 ⑦2-1 层顶距离≤1.5 m，可依此判定其余未进入持力层的贯入度桩，只要入土情况好于这一标准，即可判定为合格。

第三个措施：挑选若干桩头破碎的异常桩进行大应变测试，在此基础上，召集业主、设计、监理、施工对测试结果进行商讨，最后判定破碎桩均为合格桩。