南京紫鑫中华广场三期工程2号楼续建工程中桩基础改造设计与施工

周善来，邵卫国

（1.南京兴华建筑设计研究院股份有限公司，江苏 南京 210004；2.南京建瑞房地产开发有限公司，江苏 南京 210004）

1 工程概况

南京紫鑫中华广场三期工程位于南京市江东中路和梦都大街交叉口西北角，东临江东中路，南临梦都大街，北临松花江西街，西侧紧邻紫鑫中华广场一二期。功能为酒店式公寓和商业2部分。总用地面积约34 923.5m2，总建筑面积约31.34万m2，其中地上总建筑面积约22.94万m2，地下总建筑面积约8.40万m2，裙房商业面积6.38万m2。规划总平面如图1所示。

图1 规划总平面

南京紫鑫中华广场三期项目设置整体3层地下室，地下2，3层部分区域为人防地下室，地下1层部分区域为商业超市。上部由4栋高层公寓与商业裙房组成。地面以上公寓与商业裙房之间设置抗震缝，分为各自独立的抗震单元。商业裙房总高度20.60m，钢筋混凝土框架结构，根据GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》（2016版）规定，设计抗震缝宽度为150mm。

1～4号公寓楼均采用部分框支抗震墙结构，其中2号公寓高层塔楼地下3层，地上29层，高度98.60m，平面长宽为49.0m×27.4m，高宽比3.599，建筑面积约38 935m2；1号公寓高层塔楼地下3层，地上29层，高度98.95m，平面长宽为80.0m×27.4m，高宽比3.611，建筑面积约43 246m2；3号公寓高层塔楼地下3层，地上26层，高度为89.75m，平面长宽为62.1m×29.6m，高宽比3.032，建筑面积约38 547m2；4号公寓高层塔楼地下3层，地上26层，高度89.75m，平面长宽为78.9m×29.6m，高宽比3.032，建筑面积约46 125m2。

2 续建前后桩基础平面布置

工程施工完地下室底板后因故停工，续建前5～29层标准层为大开间公寓，型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构体系，续建前桩基础平面布置如图2所示。本工程采用桩基础，基础设计等级为甲级。设有3层地下室，地下室底板标高-14.100m，室内外高差0.200m；承台厚度为2 500（2 200）mm，核心筒筏板厚度为2 200mm，防水板厚度1 000mm。桩型选用直径1 000mm的钻孔灌注桩。桩端持力层为勘探报告的第⑤-2中风化泥岩层，桩端进入持力层深度不小于4.5m，平均有效桩长约52m，自然地面找平标高为-1.100m，钻孔深度约67m。桩身混凝土强度等级为水下C40，桩底采用后注浆工艺。

图2 续建前桩基础平面布置

续建后5～29层标准层改为小开间住宅，采用部分框支钢筋混凝土剪力墙结构体系，需补桩，新增落地剪力墙下也需要补桩，共补桩14根。续建后桩基础平面布置如图3所示。

3 勘察报告基本数据

3.1 土层分布及岩性特点

1）①-1杂填土 灰黄～褐灰色，松散，地表散落有少量建筑垃圾，层厚0.9～6.0m。

图3 续建后桩基础平面布置

3）①-3淤泥质填土 灰色～灰黑色，流塑，夹少量碎砖、碎石，层顶面埋深2.4～4.5m，层厚0.3～2.3m。

4）②-2粉质黏土、淤泥质粉质黏土 灰色，软～流塑，韧性、干强度中等，层顶埋深3.1～6.9m，层厚4.4～13.6m。

5）②-3粉土、粉砂 灰色，稍密，局部中密，夹层状淤泥质粉质黏土、粉质黏土，层顶埋深9.1～14.4m，层厚1.1～7.3m。

6）②-4粉细砂 灰色，中密，含云母碎片，层顶埋深13.3～18.5m，层厚 12.2～16.6m。

7）②-5粉细砂 灰色，密实，含云母碎片，层顶埋深28.6～31.0m，层厚 22.2～27.7m。

8）②-5a粉质黏土 灰色，可塑～软塑，夹薄层粉土、粉砂，呈透镜体状分布于②-5层中，层顶埋深36.6～43.9m，层厚1.5～5.1m。

9）④含卵砾石中粗砂 灰色，中密～密实，卵砾石含量不均匀，粒径0.5～6.0cm。层顶埋深52.2～57.2m，层厚3.1～8.4m。

当将仿真内的电容C分别取4 mF和16 mF，其余参数固定，通过仿真结果可知增大电容C的取值，电池电流及直流侧电压波形的峰值都相应随之降低，有效地提升了系统稳定性；减小电容C的取值，直流电压振动更加剧烈，系统稳定性降低，仿真验证的结果与阻抗比判据判定的结果相同。

10）⑤-1强风化泥岩 棕褐色，风化强烈，岩石结构大部分破坏，岩体基本质量等级分类为Ⅴ级，遇水易软化。层顶埋深 57.4～62.8m，层厚 0.7～3.2m。

11）⑤-2中风化泥岩 棕褐色，局部夹泥质粉砂岩，以极软岩为主，岩体基本质量等级分类为Ⅴ级，遇水软化。层顶埋深59.3～64.0m，未钻穿。

3.2 场地与地基地震效应

根据《建筑抗震设计规范》，南京地区抗震设防烈度为七度，设计基本地震加速度为0.1g，南京地区设计地震分组为第一组。建设场地属对抗震不利地段。场地土层等效剪切波速值 Vse为 136～144m/s，覆盖层厚度 57.4～62.8m，按《建筑抗震设计规范》4.1.6条及表4.1.6综合判定：建筑场地类别为Ⅲ类，设计特征周期值取0.45s。

3.3 地基岩土承载力及钻孔灌注桩基础设计参数

地基岩土承载力根据物理力学指标结合原位测试指标并参照地区经验经综合分析后确定。钻孔灌注桩基础设计参数：⑤-2层中风化泥岩为极软岩，其单轴抗压强度仅为frk＝2.41MPa，建议采用以⑤-2层中风化泥岩为桩端持力层的嵌岩钻孔灌注桩基础设计方案（见表1）。

表1 地基承载力及钻孔灌注桩基础设计参数

4 补桩桩位开孔施工

4.1 补桩位置底板开孔

本工程补桩桩位有12根位于1 000mm厚底板上，有2根（5号和6号）位于2 200mm厚底板上，补桩直径1 000mm，需在底板上开出桩机钻头可以进入桩位的孔，开圆孔施工比较麻烦，采用开1 100mm×1 100mm的方孔，2号楼补桩处底板开孔如图4所示，开孔机械采用混凝土钻孔取芯机，取芯直径为100mm，相邻孔重叠17mm，先钻四角孔，然后隔一钻一，最后钻孔连成直径100mm的连续排孔，使开孔部位的混凝土与底板周边混凝土完全分离，凿出原底板面筋，安装吊环，利用10t手动葫芦，将切断的底板吊出，用叉车运输到栈桥边，然后用25t汽车式起重机，吊出基坑装车外运。栈桥板同样要在补桩处开施工孔。采用GPS和全站仪测量放线，在补桩位置画线定位，在底板上和栈桥板上均要画线定位。

图4 补桩处底板开孔

4.2 排孔切割注意事项

1）控制好排孔冷却污水排放；钻机必须固定牢固，严禁在钻孔过程中钻机移位。

2）应连接电力、压缩空气和水。电源应配备接地且接地导线已进行检查、试验。水源和压缩空气源应在允许压力范围内。

3）控制装置应位于危险区外，待锯物体前后的危险区域已进行检查和隔离。

4）切割工作由切割操作人员连续进行，切割过程中要和吊装人员紧密配合。

5 钻孔灌注桩补桩施工

5.1 补桩钻机选型

本工程投入4台GPS钻机补桩，配套设备主要有起重机、泥浆泵等，采用国内成熟的施工工艺，高效保质保量地完成本工程钻孔灌注桩施工任务。

1）钻孔灌注桩工艺流程 底板开孔→注入护壁泥浆→桩机就位（钢筋笼制作）→钻孔→排渣→清孔→吊放钢筋笼→插入导管→射水清底→浇注混凝土→工程补桩8～10h开塞→48h后注浆。

2）钻孔灌注桩施工时应保证桩径偏差不大于50mm，桩位允许偏差不大于100mm。

3）本次补桩全为嵌岩桩，桩底沉渣厚度不得大于50mm。

4）工程桩相邻桩同时施工时距离不得小于3倍桩径。

5.2 钻孔灌注桩补桩钻机就位

降水井先开始工作，把基坑内水位降到补桩中最低的桩顶标高以下0.5m，保证底板开孔后孔内无积水。底板开孔后，把底板下防水层、混凝土垫层等残留障碍物清理干净，桩机移动到桩位，桩位对中。钻机在栈桥上施工时，必须在走轨下铺设钢板，分散钻机对栈桥的荷载；对钻机施工区域位置的格构柱采用钢材Q345b，规格20b槽钢斜拉焊接加强，焊接方法采用槽钢三面围焊且与格构柱满焊。

钻机在基坑内施工时，因部分桩位处于底板剪力墙预留钢筋附近，甚至有位于剪力墙上方，对钻机行走和施工造成困难，必须扳倒其钢筋，桩基完成后对其校正，如遇柱钢筋（φ≥18），校直难以恢复的建议截除，后期焊接。

对于地漏和预埋管道，必须由总包单位提前进行封堵，露出地面部位的地漏，钻机严禁碾压，实在无法绕行时，钻机必须架空行走。因补桩分栈桥上和基坑2处施工，临基坑边需进行围护。栈桥狭窄，机具较多，既要施工又要通车，对施工造成一定困难，为确保施工有序进行，必须在施工前确定钻机施工路线。

5.3 钻孔灌注桩补桩钻进成孔

钻进采用正循环工艺，钻机开钻就进入②-3、②-4、②-5、②-5a层，土质差，自身不易造浆，易发生塌孔，拟采用泥浆车从外面拖浆进场（优质泥浆）施工；且储备一定膨润土，以防备上班高峰期泥浆车进场困难，自配泥浆施工。该地层主要为粉土、粉质黏土、粉细砂层，这些地段容易造成孔内坍塌，应采用优质泥浆护壁技术。泥浆各性能指标如表2所示。

表2 泥浆性能指标

5.4 钢筋笼制作和吊装

钢筋笼制作完成后吊装转运到桩孔附近，桩端注浆管和超声波检测管安装到位，本工程采用钻机自身安置钢筋笼，钢筋笼吊放采用双点起吊法，钢筋笼分节制作，每节长度一般为9m，笼的总长度通过底笼长短调整。主筋采用焊接搭接，每节钢筋笼用专用支架与加强筋成形法分节制作。钢筋笼安装均固定在底板上，确保不会发生下沉和位移。

5.5 二次清孔

本工程采用φ260mm导管清孔，导管下放至设计深度后，上端接清孔弯头和胶管，使用3PN泵冲孔，冲清孔过程中，质检员要随时检测沉渣厚度和泥浆相对密度，沉渣厚度小于50mm，并满足设计要求后报监理验收，进入下一道工序施工。

5.6 钻孔灌注桩混凝土灌注

为防止桩顶超灌混凝土与地下室底板黏结在一起，影响桩的检测验收和后期桩顶超灌混凝土凿除施工，底板孔内采用模板隔离。本工程利用钻机提升导管进行混凝土灌注，并采用商品混凝土。先将导管沉至孔底，再提离孔底300～500mm，装上初灌斗，在管内放置球胆隔水塞，准备就绪后，先用清水湿润灌浆斗及导管，然后向初灌斗内送混凝土，等初灌斗内储足初灌量后才能打开盖板，使隔水塞和混凝土迅速下落，随灌注进度随时测量混凝土面上升高度，如果混凝土埋管超过6m以上，应起拔导管后再次灌注。然后再用小斗进行灌注，依此作业直至灌注至设计要求标高。

6 灌注桩后注浆施工

灌注桩后注浆施工成桩后8～10h内，采用清水进行开塞，开塞压力0.8～1.2MPa，水速不宜过大，开塞后立即停止注水。开塞作用：①压通注浆管路；②检查注浆管路状况。压水时若0.8～1.2MPa的压水出现并瞬间归零，可视为注浆器开塞成功。注浆阀能承受的压力不应小于1MPa。

7 地下室底板续建施工

续建前已完成桩基承台底板工程的柱、剪力墙竖向插筋在核心筒平面中心，型钢混凝土框架柱在周边预留，续建工程核心筒改在平面北侧，平面中心改为天井，其他部位布置钢筋混凝土框支柱和钢筋混凝土落地剪力墙，框支柱位置虽与原型钢柱相同，但柱断面明显加大，柱配筋也明显加大，预留柱、墙竖向插筋基本报废，大部分需在承台上植筋，植筋直径大，大量柱筋为φ32，数量多，困难大，如KZZ12植筋数量如图5所示，原先预留的24根φ28插筋都用不上，需重新植筋50根φ32。植筋施工步骤为钻孔、清孔、注胶、植筋4步。

图5 KZZ12预留插筋与新增植筋

植筋应由有资质的专业厂家施工。植筋长度不应小于21d。用于植筋的钢筋混凝土构件，植筋φ32的钻孔直径为40mm，植筋深度700mm，要避开承台钢筋，钻孔难度及注胶难度大。植筋应做拉拔检测。

8 结语

在续建基础施工存在极大挑战的前提下，根据现场限制条件进行多次适应施工的基础完善方案。为补桩施工，在厚2 200mm和1 000mm的底板上采用水钻排孔的方法开出1 100mm×1 100mm的施工孔。由于3道内支撑覆盖约一半的基础平面，需将重达10t以上的钻孔桩机吊到14.1m深的基坑底施工，或开到栈桥上施工。桩身穿过深厚粉土层和粉砂层，孔壁不稳定，易塌孔，通过场外运入优质泥浆护壁，保证成孔质量。为控制孔底沉渣厚度不大于50mm，采用反循环清孔工艺。桩端持力层为极软岩，承载力低，采用桩端后注浆技术提高桩的承载力。凿除桩顶超灌混凝土和底板扩孔时不得采用振动大的机械，采用人工慢凿，做好对保留混凝土和钢筋的保护，在狭小空间中完成钢筋焊接绑扎，最终完成基础改造设计与施工，满足了业主要求。