0 引言

　　 随着经济发展，建筑工程同时向高空和地下延伸，规模越来越大。超高、超大规模工程常规的筏板基础、箱形基础等形式无法满足上部结构承载要求，通常采用混凝土灌注桩基础、桩筏基础或柱下独立承台基础等桩基。而混凝土灌注桩施工完毕后需进行桩体静载检测，且需在检测前对桩头进行加固处理。一般常规桩头加固方式为先按设计标高剔凿桩头，安装加固护筒后使用高一强度等级混凝土重新浇筑养护，加固混凝土达到设计强度后可进行桩体静载检测。按常规施工工艺，从灌注桩桩体达到设计强度至具备检测条件需较长施工周期。

　　 静载检测桩及桩头加固一体化施工是指在工程施工过程中采用桩头加固护筒与桩体一体施工的工艺，即在混凝土灌注桩施工阶段，将桩头加固钢护筒固定在钢筋笼桩头位置，桩头加固与桩身同时施工的技术。静载检测桩及桩头加固一体化施工技术的应用可使部分检测提前插入，静载桩检测会延后后续分项工程施工。该工法可在保证满足检测要求的前提下，有效减少施工工序，缩短施工周期，具有较好的经济效果和应用价值。

　　 北京大兴国际机场航站楼核心区工程建筑面积约60万m²，地下2层，地上5层，主体结构为现浇钢筋混凝土框架结构，局部为劲性钢结构，基础采用桩筏基础和独立承台桩基础。工程以±0.000作为标高24.550m，现况地面标高约-2.500m，工程平面中间部分为地下2层，地下2层结构顶面标高为-18.250m，板厚2.5m，埋深约18m，工程地下东、西两侧为地下1层，结构顶面标高-8.200～-4.000m，板厚为400mm。混凝土灌注基础桩直径分为800, 1 000mm 2种，直径800mm混凝土桩有效桩长为21m，直径1 000mm混凝土桩有效桩长为32～40m。

　　 北京大兴国际机场工程位于永定河冲洪积扇扇缘地带，区内地形地貌较简单，主要为冲积、洪积平原。场地原始地形地貌已人工改造，施工前场区为农田，拟建场地总体地形开阔，地势较平坦，地面标高为21.000～23.000m。

　　 根据岩土工程勘察报告，勘探最大孔深120.00m深度范围内所揭露地层，按成因年代分为人工堆积层、一般第四纪新近沉积层和第四纪冲洪积层3大类，按地层岩性进一步分为13个大层及其亚层，主要为粉细砂、粉质黏土、泥炭质土、黏土等，地层分布较复杂。各层地层岩性及其特点如表1所示。

　　 本工程中间部分为地下2层，采用桩筏基础，筏板厚2.5m，柱下布设抗压桩，桩径1.0m，有效桩长≥40.0m，单桩竖向抗压承载力特征值6 500kN，桩侧桩端复式注浆;柱间布设抗压兼抗拔桩，桩径0.8m，有效桩长≥21.0m，单桩竖向抗压承载力特征值3 000kN，单桩竖向抗拔承载力特征值1 600kN，桩侧桩端复式注浆。工程两侧为地下1层，采用独立承台基础，筏板厚1.5～2.0m，柱下布桩，桩径1.0m，有效桩长不小于32～39m，单桩竖向抗压承载力特征值5 500kN，桩侧桩端复式注浆。

　　 抗压静载检测桩按1%的比例抽检，静载检测桩每根桩设置4根反力桩，反力桩使用工程桩代替，工程桩无法满足检测要求的情况下，单独增加锚桩。静载检测桩、锚桩配筋为单独设计，不同于普通工程桩 (见图1) 。

　　 一般情况下，静载桩成桩后，需先按设计标高破除桩头，钢筋调直后在桩头处增加3层钢筋网片以保证静载桩抗压强度，然后放置加固钢帽，使用高一强度等级混凝土进行二次浇筑，按要求进行混凝土养护，待加固混凝土达到设计强度后进行桩体静载检测。此过程经历混凝土浇筑→剔凿→二次灌浆的重复工作，为避免工序重复、材料浪费、减少等待混凝土满足试验强度的时间，现引入静载检测桩及桩头加固一体化施工技术。

　　 钢筋笼加工时，按工程设计图纸要求预留静载检测桩钢筋长度，同时钢筋长度要考虑加固钢帽长度，控制原则是桩顶钢筋低于钢帽安装上口5cm。

　　 钢筋笼加工时，要同时进行压浆管及超声波检测管安装。每根超声波检测桩内设3根50钢管，长度高出桩头加固检测面30cm，超声波检测管两端封闭;注浆管长度高出施工作业面20cm，注浆管根部不同部位进行标识，桩底端注浆管设置止逆型注浆筏。

　　 静载检测加固钢帽为焊接钢板筒，钢板材质为Q235，厚10mm，高1 200mm，直径为1 050mm。

　　 钢帽在场外订货加工，运抵现场后与绑扎好的钢筋笼焊接。在钢筋笼外周四等分点使用附加钢筋将钢帽与钢筋笼主筋焊接，上口、中间、下口焊接3道，整个桩帽共12个焊接加固点;桩帽加固范围内要按桩顶加密区安装箍筋，桩帽下口高出桩顶设计标高100mm，便于后续桩头剔凿。原做法在桩顶位置有3道钢筋网片，为保证桩帽的顺利安放，将钢筋网片取消，改为增设2道加劲箍 (见图2) 。加劲箍与桩帽焊接，形成整体，以满足桩头局部承压要求 (见图3) 。

　　 混凝土预制桩施工中，桩入土深度的控制 (即桩顶标高) 不但直接影响桩承载力，而且直接影响承台构造，静载检测桩及桩头加固一体化施工中桩帽与钢筋笼同步施工浇筑，静载桩桩顶标高控制尤为关键。桩顶标高控制主要有以下3个方面。

　　 1) 钻孔深度控制严格控制成孔深度，允许偏差为+300mm。

　　 2) 桩孔口标高控制桩孔完成后，将孔口周围整平、硬化，利用水准仪测出孔口标高。

　　 3) 桩顶标高控制计算桩顶设计标高与孔口标高差值，在桩头甩筋上焊接适当长度的吊耳，吊耳要确保高度在同一平面，以保证桩身垂直度，在孔口水平放置2根钢筋，将钢筋笼及护筒吊入桩孔并悬挂在孔口钢筋上，以保证桩顶标高正确。

　　 4) 超灌高度控制灌注混凝土必须达到设计要求标高，并保证一定的混凝土超灌高度，以确保桩顶混凝土质量。灌注将结束时，控制好最后一次混凝土灌注量，既要防止严重超灌，又要杜绝欠灌现象发生，超灌高度控制在0.5～1.0m。

　　 基础桩采用旋挖钻机成孔施工。先使用大于桩径200mm钻头在地面上钻孔，安装成桩钢护筒，然后进行注浆和旋挖成孔作业，成孔过程中不断补入泥浆，保证泥浆液面在地下水水位2m以上且不超过钢护筒上口。钢护筒侧壁留置泥浆溢出口，及时排出桩孔溢出泥浆。

　　 本工程钢筋笼按有效桩长40m加工，为保证基础桩施工质量，缩短泥浆成孔至混凝土浇筑完成的时间控制桩底沉渣，保证桩身承载力。钢筋笼采用整体吊装方式，使用1台汽车式起重机、1台履带式起重机进行配合吊装，钢筋笼扶立采用6点吊装，履带式起重机4个吊点，汽车式起重机2个吊点，钢筋笼直立后，仅为履带式起重机吊装。吊装点按施工方案确定，上顶的吊装点距离钢帽≥1m。

　　 钢筋笼下插时，不能磕碰孔壁，控制钢筋笼标高，吊挂钢筋笼挂钩或吊环要固定在加劲箍或钢筋笼主筋上，不得与加固钢帽连接。

　　 基础桩混凝土施工组织应流畅，保证混凝土浇筑质量。控制混凝土进场时间，减少下钢筋笼后的等待时间。桩水下混凝土浇筑采用250～300导管，导管接头采用键销式快速接头，浇筑前应试拼装、试压，试水压力为0.6～1.0MPa。导管底部至孔底距离宜为300～500mm。开始浇筑混凝土时，上口设置大料斗，料斗容量满足一次性将导管埋置0.8m深。孔口安装排浆泵，返出的泥浆回收至泥浆池中。导管提升过程中，保证导管埋深宜为2～6m，严禁导管提出混凝土面，设专人测量导管埋深，填写混凝土浇筑记录。控制最后一次浇筑量，桩顶不得偏低，混凝土上层存在1层与混凝土接触的浮浆层需凿除，混凝土高度需超灌1.0m。

　　 基础桩施工过程中，桩顶标高均在施工作业面以下，桩孔混凝土浇筑后，将溢出的泥浆排除后，剩余泥浆不再处理，混凝土处于地面以下，可自然养护。

　　 为提高桩体承载力，基础桩采用后压浆施工设计，在混凝土浇筑后12～48h进行注浆筏 (管) 开塞，成桩后2～30d注浆，注浆采用压力和注浆量双控。

　　 桩身混凝土同条件试块达到设计强度后，可展开静载检测的各项工作。

　　 基础桩检测前的土方开挖使用挖掘机机械开挖。因需预留静载检测的汽车式起重机、拖车通行道路，基础桩静载检测完毕前，现场不得进行大面积土方开挖，根据检测桩位置设置基坑内通行道路，施工道路布置时要考虑检测钢梁的临时存放，同时考虑后续塔式起重机安装的组装场地。开挖前要确定开挖上口线和下口线。检测作业面要保证检测钢梁能正常安装，本工程的检测钢梁长度为10m，则静载桩检测的施工作业区开挖下口线按11m控制。

　　 土方开挖过程中，要严格控制开挖过程，挖掘机不得磕碰桩头及钢帽，防止对桩体造成破坏。土方开挖标高按基础底板表面标高控制，与基础桩的实际工作状态相近。

　　 桩体混凝土浇筑时，按桩帽顶标高再超灌1m，检测前要将桩头素混凝土剔凿，剔凿应在后压浆完成固化后再开始，间隔时间≥14d。剔凿时，在桩头上端的钢帽上口先进行环线切割，切割深度控制在3～5cm。桩头剔凿环切时，应双道环切，第1道在桩帽上口标高位置，第2道在桩帽上口标高上5～10cm位置，防止向下劈裂并控制边缘平整度。使用手持风镐及钢钎剔凿桩头素混凝土，桩帽顶部应剔凿平整 (见图4) 。

　　 静载检测桩桩头素混凝土剔凿完毕验收合格后，可开始静载检测桩的加载检测工作。

　　 1) 作业面清理工程静载检测为“一桩四锚”，即1根检测桩配4根锚桩，检测作业前，需完成静载桩加固及锚桩桩头剔凿，并进行作业面清理，保证作业面可进行检测钢梁保护性支撑块的堆载和桩体位移测量。

　　 2) 锚盘安装调整反力桩钢筋间距，在反力桩钢筋上安装锚盘。

　　 3) 钢梁吊装摆放检测前，先在钢梁两端摆放混凝土支墩，将钢梁吊装就位。

　　 4) 千斤顶就位钢梁吊装前，千斤顶现场就位;钢梁就位后，将锚盘拉结丝杆调节就位，千斤顶也相继就位。

　　 5) 加载检测利用锚桩反力装置提供试验加载的抗压力，由通过校准且精度达±1%的2～3个6 300kN (或8 000kN) 液压千斤顶并联在一起施加测试荷载，逐级加压，千斤顶荷载应由压力传感器监测。利用位移传感器测读每级荷载作用下试验桩桩顶沉降量。

　　 本工程静载试验为非破坏性检测，当检测值达设计值2倍后立即停止加载。

　　 静载检测桩及桩头加固一体化施工与常规工艺对比分析结果如表2所示。

　　 本工程静载检测桩及桩头加固一体化施工技术与常规的静载桩桩头加工施工相比较，在满足静载检测要求的前提下，一体化施工技术具有以下优势。

　　 1) 操作简单钢筋笼加工时，将桩头加固钢帽固定在钢筋笼上，成桩后无须剔凿钢帽上素混凝土，相对于常规工艺，操作简单。

　　 2) 大大缩短工期混凝土灌注桩检测是在混凝土桩身达到设计强度后才开始，检测时间处于工程施工关键线路上，静载检测桩及桩头加固一体化施工技术可缩短关键线路上检测的加固准备时间，有效缩短工程施工工期。

　　 3) 减少施工组织协调工作量。

　　 4) 节约费用一体化施工无须提高加固段混凝土强度等级，无需单独加固的吊装设备，减少一次钢筋混凝土剔凿，无须进行二次加固的养护作业。

　　 综上所述，静载检测桩及桩头加固一体化施工技术可有效缩短静载检测准备阶段的施工工期，减少协调工作，同时可以节约成本支出，具有推广应用价值。