超深基坑水下灌注桩防水节点优化对比研究.pdf

·岩土工程·收稿日期：２０１６０５１７基金项目：中国铁建股份有限公司科技研究开发计划项目（１３Ｃ２０岩）优先数字出版：本文已于２０１６－０５－１８在中国知网上优先数字出版，数字出版网址ｈｔｔｐ：∥ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／１１．３３６８．ＴＵ．２０１６０５１８．１５０４．００８．ｈｔｍｌ超深基坑水下灌注桩防水节点优化对研究刘强（中铁十六局集团城市建设发展有限公司北京１０００１８）摘要在房屋建筑施工中，地下防水工程都被列为施工重难点之一。本文结合工程实例，针对桩筏基础灌注桩桩头防水节点细部做法进行研究。研究后发现，按照图集做法，不仅单桩施工周期长，劳动力、机械投入较多，不满足进度需要，更重要的是节点防水施工繁琐，不利于保证防水效果质量，且防水材料消耗比较大，因此通过现场试验、专家论证、设计确认等方式，对图集做法进行优化。优化后的桩头防水节点，没有改变结构原理和防水原理，同时还改善了施工方法、增强了防水效果、加快了施工进度、节约了施工材料等优点；经济效益和社会效益明显。关键词桩筏基础水下基础灌注桩桩头防水节点无接槎技术柔性材料中图分类号ＴＵ７５３．３；ＴＵ７６１．１１文献标识码Ａ文章编号１００９４５３９（２０１６）１２０１１００４∥°×∶×①②°×③④②④“”③∶∥② ×③④③②° ∥ ③③③“③ ∥ ·“∥③④“②°×③④×°④“ ②° ③ “×ＬｉｕＱｉａｎｇ（”×④②②×②ｔｈＢｕｒｅａｕＧｒｏｕｐＣｉｔｙＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００１８，１限收２期）ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇｐｒｏｊｅｃｔ，ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｐｒｏｏｆｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｈａｓｂｅｅｎｌｉｓｔｅｄａｓｏｎｅｏｆｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃ岩ｔｉｏｎｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｓｓｏｍｅｋｅｙｐａｒｔｓｏｆｔｈｅｄｅｔａｉｌｅｄｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓｏｆｐｉｌｅｄｒａｆｔｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｂｏｒｅｄｐｉｌｅｈｅａｄｗａｔｅｒｐｒｏｏｆｎｏｄｅ．Ａｆｔｅｒｒｅｓｅａｒｃｈ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｄｒａｗｉｎｇｓ，ｉｔｎｏｔｏｎｌｙｃｏｓｔｓｌｏｎｇｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｃｙｃｌｅｏｆｓｉｎｇｌｅｐｉｌｅ，ｍｏｒｅｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｓｏｆｌａｂｏｒｆｏｒｃｅａｎｄｔｈｅｍａｃｈｉｎｅｒｙ，ｕｎａｂｌｅｔｏｍｅｅｔｔｈｅｎｅｅｄｏｆｔｈｅｐｒｏｇｒｅｓｓ，ｂｕｔａｌｓｏｕｎ岩ｆａｖｏｕｒａｂｌｅｔｏｇｕａｒａｎｔｅｅｔｈｅｗａｔｅｒｐｒｏｏｆｅｆｆｅｃｔｑｕａｌｉｔｙａｎｄｃｏｎｓｕｍｅａｌｏｔｏｆｗａｔｅｒｐｒｏｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｉｔｓｔｅｄｉｏｕｓｎｏｄｅｗａｔｅｒｐｒｏｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｉｅｌｄｔｅｓｔ，ｅｘｐｅｒｔｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎａｎｄｄｅｓｉｇｎｃｏｎｆｉｒｍａｔｉｏｎｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｄｒａｗｉｎｇｓ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｐｉｌｅｈｅａｄｗａｔｅｒｐｒｏｏｆｎｏｄｅｄｏｅｓｎｏｔｃｈａｎｇｅｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｗａｔｅｒｐｒｏｏｆｐｒｉｎｃｉｐｌｅｂｕｔｈａｓｓｏｍｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｓｕｃｈａｓｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｅｎｈａｎｃｉｎｇｔｈｅｗａｔｅｒｐｒｏｏｆｅｆｆｅｃｔ，ｓｐｅｅｄｉｎｇｕｐｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｐｅｅｄａｎｄｓａｖｉｎｇｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｉｔｈａｓａｃｈｉｅｖｅｄｇｏｏｄｅｃｏｎｏｍｉｃａｎｄｓｏｃｉａｌｂｅｎｅｆｉｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｐｉｌｅｄｒａｆｔｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ；ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｂｏｒｅｄｐｉｌｅ；ｐｉｌｅｈｅａｄｗａｔｅｒｐｒｏｏｆｎｏｄｅ；ｎｏｊｏｉｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｆｌｅｘｉ岩ｂｌｅｍａｔｅｒｉａｌ１引言随着城市发展，高层建筑越来越多，越来越高，地下基础深度也越来越深，地下防水工程一直是施工项目中的重难点之一［１］。尤其是投入使用的建筑物，很多地下室的功能都是设备用房等功能设施。因此防水工程稍有不慎，都有可能造成地下室渗水、返潮，影响建筑物的使用功能。由于高层和超高层的增多，钢筋混凝土钻孔灌注桩已经成为房建工程结构常用的桩基形式［２］，由于灌注桩桩头要进入底板１０ｃｍ，因此桩头处防水节点的处理，直接影响到底板防水的整体效果［３］。２工程概况燕翔饭店改扩建项目工程位于北京市朝阳区，东北侧为将台路，西南侧为花园西路，西北侧为市政道路，地处繁华商务区，东南侧紧临海润国际公寓，西南侧靠近丽都花园，西北侧正对丽都假日饭店。是酒店、办公楼与零售商场为一体的高档建筑。０１１铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６（１２）万方数据·岩土工程·该项目总建筑面积１６６２９３．２ｍ２，其中地上建筑面积１０８７６６．００ｍ２，五星级酒店（诺金饭店）建筑面积５７９６６．２ｍ２，地上２５层，高度９９．９９ｍ。三星级酒店（谭阁美饭店）及办公楼（首旅大厦）建筑面积５０４６１．００ｍ２，地上２８层，高度１１９．９９ｍ。地下建筑面积５７５２７．２０ｍ２，地下共四层。基坑内地下水埋深为２１．０ｍ。拟建场地为旧建筑拆除，根据地勘报告，场地类别是三类，基础持力层良好［４］。桩基础施工中，研８００水下钢筋混凝土灌注桩６７４根，研２００抗浮锚杆４１０根。３桩头防水节点方案优化前和优化后的对比［５］３．１桩头防水节点优化前施工方法及施工分析３．１．１桩头防水节点优化前施工方法根据设计要求，桩头采用华北标ＢＪ系列图集《０８ＢＪ６－１地下工程防水》中桩头做法二［６］，如图１所示。图１优化前喇叭型桩头防水细部节点（１）桩头研８００范围内，按１３５°梯形状土方人工开挖３００ｍｍ深至桩边。（２）１００厚Ｃ１５混凝土垫层施工，桩边做４５°喇叭状倒角［７］。（３）桩头精修后，涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料在桩头顶面和侧面衳露处并延伸至结构底板垫层２５０ｍｍ处［８］。（４）桩钢筋周围安装１０ｍｍ×１０ｍｍ遇水膨胀止水条。（５）桩头２０ｍｍ厚∶１２聚合物水泥防水砂浆层，施工范围如图１所示。（６）２０厚ＤＳ砂浆找平层施工，施工范围如图１所示。（７）４＋４厚ＳＢＳ一级改性沥青防水卷材施工至混凝土垫层倒角下边缘［９］；４ｍｍ厚卷材附加层施工，图２止水条细部节点附加层上口采用密封材料封闭，下口采用２０ｍｍ×３０ｍｍ遇水膨胀止水条及２０厚∶１２聚合物防水砂浆进行封闭，如图２所示。（８）低档材料保护层施工铺设及５０厚Ｃ２０细石混凝土保护层施工［１０］。３．１．２施工缺点分析在施工过程中发现按照图集做法施工，不仅单桩施工周期长，劳动力、机械投入较多，不满足进度需要，更重要的是节点防水施工繁琐，不利于保证防水效果质量，且防水材料消耗比较大。（１）如图１大样节点Ａ所示，由于聚合物水泥防水砂浆属于刚性材料，在桩体受到上部承载荷载后，节点Ａ区域受压后，存在开裂的隐患，并致使防水效果失效。（２）如图１大样节点Ｂ所示，下口采用２０ｍｍ×３０ｍｍ腻子型遇水膨胀止水条及２０厚∶１２聚合物防水砂浆进行封闭，施工难度大且工期加长［１１］。（３）如图１大样节点Ｃ所示，安装１０ｍｍ×１０ｍｍ腻子型遇水膨胀止水条时，由于材料短小，易出现止水条接缝闭合不密实的质量隐患。（４）梯形状土方开挖，人工用工量大，土方方量增大。３．２桩头防水节点优化后施工方法及施工分析３．２．１桩头防水节点优化后施工变化部位优化后桩头如图３所示，具体施工工序与优化前基本相同，不同点如下：（１）桩头研８００范围内，按１３５°梯形状土方人工开挖３００ｍｍ深至桩边。（２）１００厚垫层由平面顺３０°坡找平，桩边做４５°喇叭状倒角施工取消；然后进行涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料施工，如图４所示。１１１铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６（１２）万方数据·岩土工程·图３优化后喇叭型桩头防水细部节点（３）桩钢筋周围安装１０ｍｍ×１０ｍｍ腻子型遇水膨胀止水条更改为工厂化加工的同规格的遇水膨胀止水环，如图５所示。图４水泥基防水涂料涂刷图５定型模具及止水环（４）２０ｍｍ厚∶１２聚合物水泥防水砂浆层；采用定制模具施工，如图５所示，确保里面平面无接槎，一次施工完成，保证了质量，如图６所示。（５）４ｍｍ厚卷材附加层施工取消；新增立面、平面１００ｍｍ范围内聚氨酯涂料涂刷施工，如图７所示。图６桩头无接槎图７聚氨酯涂料涂刷（６）２０ｍｍ×３０ｍｍ腻子型遇水膨胀止水条更换改为工厂化加工的同规格的遇水膨胀止水环［１２］，解决止水条闭合区域不闭合的隐患，如图８所示，做法如图９所示。然后防水保护层施工，如图１０所示。３．２．２桩头防水节点优化后的优点（１）经济效益①人工土方开挖量大大减少，节约了工期。研８００单桩优化前土方开挖量为０．４９４ｍ３，优化后开挖量为０．０５１ｍ３。②材料节省，节约了成本。以响８００单桩为例，涉及材料见表１。根据表１单桩优化前费用为２９５３．９５元／桩，优化后费用１６２８．８０元／桩，材料及人工费用节约１３２５．１５元／桩。本工程研８００灌注桩共计６７４根，共计节省费用８９３１５１．１元。优化效果非常明显。图８止水环图９优化后桩止水环安装示意图１０保护层完成表１方案优化材料对比序号材料名称优化前优化后单价总价／元１土方开挖０．４９４ｍ３０．０５１ｍ３８０元／ｍ３究开发计计２１００厚”\"混凝土垫层０．５８１ｍ３０．２８６ｍ３５６５元／ｍ３１６６．６７５究２０厚ＤＳ砂浆找平层!#%∶２２．２５ｍ２５５元／ｍ２５２．２５４ＸＹＰＥＸ水泥基渗透结晶防水涂料!#&∶２１．８ｍ２１６８元／ｍ２究究技５遇水膨胀材料（１０×１０ｍｍ）５０．０４元／桩２６元／桩２４．０４６遇水膨胀材料（２０×!\'∶∶）９２．１元／桩５０元／桩４２．１７２０厚聚合物水泥砂浆防水层２．８ｍ２１．１ｍ２!\"#\"６０．３６７８４＋４ＳＢＳ改性沥青防水卷材８．５９６ｍ２５．６６ｍ２１３８元／ｍ２４０５．１６８９聚氨酯密封膏０ｍ２－０．５３２ｍ２２０元／ｍ２１０．６４１００．４厚塑料薄膜隔离层４．７９３ｍ２２．８３８ｍ２２２元／ｍ２４３．０１１１５０厚”%\'细石混凝土保护层４．５ｍ２１．６８ｍ２５３元／ｍ２１４９．４６合计２９５３．９５元１６２８．８元前－后１３２５．１５２１１铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６（１２）万方数据·岩土工程·（２）质量效益优化的重点是在如何确保防水质量，优化后的质量保证效果非常明显。分析如下：①改变土方开挖角度，随之垫层、找平层发生角度改变，并使防水卷材平铺遇到阳角的角度变小，但喇叭状桩体结构并未发生明显变化，却减少了垂直作用力对阳角防水的破坏。减少了防水卷材的破坏隐患，确保了施工质量［１３］。②将腻子型遇水膨胀止水条改成工厂化加工的同规格的遇水膨胀止水环成品，从根本上解决了止水条连接不闭合的隐患。③桩体２０ｍｍ厚∶１２聚合物水泥防水砂浆层采用响８４０的模具，有效地保证了聚合物水泥防水砂浆施工质量［１４］，同时保证桩头聚合物水泥砂浆处理无接槎，一次施工完成，确保了施工质量。④增加涂刷聚氨酯防水，是优化重点之一，垫层根部与桩体由原来４５°喇叭状倒角变成垫层与桩体存在一个阴角，防水卷材施工完成后涂刷聚氨酯防水，这种材料属于柔性材料，涂刷后会有部分材料流坠到阴角处汇集，形成柔性闭合圈，有效解决刚性材料阴角收外力作用下产生裂缝，可封堵受力带来的刚性裂缝，更加确保了桩体防水质量。（３）社会效益①“”在百年大计，质量第一的质量方针中，确保工程质量是工程施工的重中之重，而针对优化的重点是为了有效保证桩头节点的防水质量，是对工程负责的态度。②在环境形势严峻的情况下，如何控制施工环保，减少对环境的影响，是建筑人必须有的社会责任，如何减少对环境的影响，是从施工过程中的一点一滴来做起。本项目仅对桩头节点的优化，所节约的材料就涉及混凝土、防水卷材、砂浆等多种材料，因此在材料节约的同时，也减少建筑垃圾，这正是建筑人加强环保意识的一种体现。③灌注桩桩头防水节点的优化还具有推广作用，例如抗浮锚杆桩等都可以采用类似施工方法施工，以满足工期、质量、环保和节约材料的需要。４结束语本文通过在建项目工程实例，阐述了水下基础灌注桩桩头防水节点优化的全过程，本次优化在征得设计同意后，进行了施工，优化后的节点没有改变结构原理和防水原理，同时还改善了施工方法、增强了防水效果、加快了施工进度、节约了施工材料等优点。该技术同时获得中华人民共和国国家“”知识产权局授予的一种桩头节点防水处理装置实用新型专利（专利号：ＺＬ２０１３２０７３５４５９．７）和“”一种桩头节点防水处理装置及施工方法发明专利（发明专利号：ＺＬ２０１３１０５８５６９２．６）。取得了一定的经济效益、社会效益和质量效益。参考文献［１］王冰．建筑地下防水工程的施工管理探析［Ｊ］．城市建设理论研究：电子版，２０１３（２６）．［２］穆伟．浅谈钻孔灌注桩完整性检测与施工质量控制［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１２（２）：１０４－１０６．［３］刘海忠．基于ＴＱＣ理论的建筑物渗漏原因分析与防治［Ｄ］．大连：大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