预制混凝土套筒在桩基承台施工中的应用

  1   工程概况

某城市综合体由三栋写字楼（分别48层、48层、24层）及其附属商业裙楼组成。总建筑面积约350?600?㎡，其中商业街及商铺面积约为67?000?㎡，办公及商业为210?500?㎡；地下室2层、局部3层，建筑面积约73?100?㎡。基础形式采用桩—筏形基础，主体塔楼结构由外围20根钢管混凝土柱、钢筋混凝土核心筒及钢筋混凝土梁共同组成框架—核心筒结构体系（图1）。基础筏板顶面标高为-9.050?m、局部降板顶面标高-10.750?m，钢管混凝土柱下桩基承台尺寸为3?300?mm×3?300?mm×1?850?mm（图2）。

图1　核心筒与钢管巨型柱承台平面布置

图2　钢管巨型柱桩基承台

2   施工难点

根据结构设计要求该核心筒北侧局部降板1.7?m，而该标高段属于粉质砂土，同时地下水较为丰富，部分粉质砂土遇水后形成流砂，造成北侧降板区域4根桩头在开挖过程中无法彻底清理，严重影响桩基承台施工进度，承台质量亦无法得到保证。若仅为局部降板处桩基承台施工而采用大面积降水放坡，代价过高不利于施工成本目标控制。

3   新型施工工艺

综合上述各项因素，项目部拟采用预制混凝土套筒法进行桩头开挖及承台施工。

3.1   预制混凝土套筒设计

在预制混凝土套筒设计需考虑以下几点因素。

（1）与桩基承台平面尺寸相匹配，这样既可作为承台支护结构，又可起到承台胎模作用。

（2）需考虑地下水位高度，以便确定套筒实际高度。

（3）需考虑塔式起重机吊装起重能力，以便确定套筒壁厚。

（4）在初步确定套筒外形尺寸后进行简单土侧压力验算并适当配筋。

通过上述分析，桩基承台套筒尺寸及配筋采用如下参数（图3）。

图3?钢管巨型柱桩基承台

3.2   工艺流程

预制混凝土套筒工艺流程为：桩头开挖→承台第一次浇筑垫层→放出承台平面位置并设置钢筋桩→吊装预制混凝土套筒→待底部垫层达到强度后在套筒周围进行回填并二次浇筑垫层→预制混凝土套筒内抽水并清理桩头周围砂土→砌筑砖胎模至承台设计标高。

3.3   工艺操作要点及原理

（1）测定承台垫层底部标高，进行桩头开挖（图4）。

图4?桩头开挖

（2）初步挖至垫层底部标高后应及时进行垫层混凝土浇筑，以便压住下部砂土并形成硬化面，测量工程师跟进放出承台四角位置并打钢筋桩，为吊装预制套筒做好准备（图5）。

  图5?第一次浇筑垫层

（3）待垫层接近初凝阶段，根据测量工程师工序定出的钢筋桩位吊装预制混凝土套筒，并利用套筒自重在承台底部形成封闭空间，从而使周围流沙不再侵入承台内部，为后期承台内部抽水清理砂土创造有利条件（图6）。

图6?预制混凝土套筒吊装

（4）待底部垫层达到强度后进行回填，并在套筒周围进行二次垫层浇筑，为砌筑砖胎模提供工作面（图7、图8）。

图7?垫层二次浇筑

图8?现场施工剖面示意

（5）承台内部因预制混凝土套筒而形成封闭空间，并利用高压水枪冲刷桩头后，人工配合泥浆泵清理内部砂土淤泥达到一次清理标准，无须再担心砂土侵入造成的多次反复清淤工作，节约了人工成本。

4   小结

实践证明，采用上述预制混凝土套筒工艺可有效克服因地质、高水位带来的桩头开挖以及桩基承台施工过程中的种种难题，大幅度增强项目部工期履约能力。同时在人工成本与日俱增的市场背景下，利用混凝土材料替换部分高成本的砖胎模工艺，并避免了人工反复清理承台内砂土淤泥工作，具有十分广阔的应用前景。