鉆孔灌注樁在基坑支護止水帷幕中的應用

李碧玲

（廣西建工集團 第二建筑工程有限責任公司，廣西 南寧 530022）

【摘 要】文章結合工程實踐和對大唐·天城項目的水文地質報告的分析，采用鉆孔灌注樁與塑性混凝土止水樁相互咬合搭接形成連續的止水帷幕、預應力錨索等聯合支護技術，既對基坑起到了支護作用，又實現了止水的目的。通過在大唐·天城項目地下室基坑支護工程中的實際應用，證明該方案是安全、有效的，有較好的經濟和環保效益，對于復雜多變、透水率大的地質條件下的工程具有較好的推廣應用價值。

【關鍵詞】鉆孔灌注混凝土樁；塑性混凝土止水樁；支護；止水

【中圖分類號】TU753.3 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2016）06-0056-04

1 工程概況及地質水文情況

1.1 工程概況

大唐·天城項目位于廣西南寧市北湖路和明秀東路交叉處，地下室4層，基坑開挖深度達17.6 m，屬于特大深基坑，基坑面積約5 600 m2，形狀不規則，基坑周邊環境條件復雜，地下水豐富。

基坑南面為明秀東路，最大放坡寬度僅為3 m；由于地處舊城區，所以地下管線分布較為復雜。

1.2 地質條件

場區地質情況自上而下分層如下：①雜填土層，新近填土，土質不均，層厚0.3～2.50 m，平均層厚1.17 m；②黏土層，層厚3.30～7.40 m，平均厚度為5.56 m；③粉質黏土層，層厚0.70～3.90 m，平均厚度為1.85 m；④圓礫層，層厚3.2～19.6 m，平均厚度為13.24 m；⑤強風化泥巖層，層厚2.60～15.50 m，平均厚度為5.88 m；⑥中風化泥巖層，層厚14.54～31.32 m，平均厚度為22.92 m。

1.3 水文地質情況

（1）地表水：含水量不大，主要賦存于①雜填土層。

（2）地下水：主要分為孔隙潛水和基巖孔隙裂潛水；孔隙潛水主要賦存于粉質黏土③層底部及圓礫④層，水量一般，具有一定的承壓性，為本區主要地下含水層，補給來源主要為大氣降水和附近江河的側向補給，其水位在不同的季節的變化幅度為2.0～3.0 m。基巖孔隙裂潛水：主要賦存于泥巖的裂隙內，其補給源主要來自場地周邊地下水的側向徑流，與其有一定的互補關系且有滯后現象。綜合穩定水位埋深為7.6～9.5 m。

2 基坑支護方案比較分析

人工挖孔樁工藝落后，屬于淘汰的工藝；預制樁適用于無大顆粒砂礫石的松軟土質，同時運輸難、噪音大、管徑小。相比以上2個樁型，鉆孔灌注樁具有以下優點：機械化作業，施工簡單；鋼筋籠、砼可集中加工、配送，也可以在現場加工，作業方便；施工速度快，工藝成熟，施工安全可靠。缺點是屬于隱蔽工程，質量控制難度大；可能會產生大量的泥漿垃圾，處理難度大，對環保要求高；對現場道路的通行標準有要求。

因為是支護樁，所以對于環保和道路通行要求可以不考慮，而對于隱蔽工程，只要加強管理，就能較好地控制質量。綜合各種因素后，決定采用鉆孔灌注樁與塑性砼止水樁咬合搭接形成止水帷幕、預應力錨索等聯合支護較為合理。

3 基坑支護及止水帷幕方案設計

3.1 支護體系

（1）支護體系采用鉆孔灌注樁、預應力錨索作為主要的支護結構體系，每層預應力錨索設置封閉的鋼筋混凝土冠梁以形成整體受力結構體系。

（2）鉆孔灌注支護樁：最初考慮樁徑為φ800 mm，樁中心距離為1 600 mm，樁長25～26 m，根據現場不同的地質情況需不斷調整樁徑及間距。

3.2 止、排水體系

（1）止水體系由止水帷幕樁和支護樁相互咬合搭接排列共同組成止水帷幕，即在鉆孔灌注混凝土止水帷幕樁間，設置鉆孔灌注支護樁，使止水樁與支護樁間相互咬合搭接形式，組成連續的止水帷幕。

（2）鉆孔灌注砼止水樁：最初考慮樁徑為φ800 mm，樁中心距離為1 600 mm，樁長25～26 m，根據現場不同的地質情況而不斷調整樁徑及間距。

（3）樁頂用水泥砂漿砌M7.5頁巖磚做排水溝，攔截地表水流入基坑，同時每隔20 m左右設一個沉砂井。

4 施工過程

4.1 測量放線

準確測量樁位，樁位用φ20 mm、長度為35～40 cm鋼筋打入地面30 cm，作為樁的中心點，然后在鋼筋頭周圍畫上白灰記號，既便于尋找，又可防止機械移位時破壞樁位。

4.2 泥漿制備

泥漿池及制備泥漿：泥漿池隨鉆機在作業現場開挖。泥漿采用優質膨潤土、纖維素，并加入純堿和水攪拌而成。現場設置泥漿池（含回泥漿沉淀池及泥漿儲備池），一般為鉆孔容積的1.5～2.0倍，要有較好的防滲能力。在沉淀池的旁邊設置渣土區，沉渣采用反鏟清理后放在渣土區，并迅速由人工配合手推車通過浮橋運至岸邊指定地點堆放。根據工程地層條件，要求制備泥漿比重控制在1.05～1.15。

4.3 埋設護筒

（1）護筒制作。采用6 mm鋼板制作，內徑為

1 600 mm，長度一般為3.0 m，同時在護筒的對角分別焊接一個“耳朵”，用來承托護筒，防止護筒意外下沉。上部開設2個溢漿孔。

（2）護筒埋設。利用鉆機挖斗將其靜力壓入土中護筒頂面高出地面0.3 m，周圍黏土分層壓實，護筒埋設深度為5 m，護筒中心與樁心偏差不得大于50 mm。保持垂直度，傾斜度應小于1.5%。

4.4 成孔施工及注意事項

（1）護筒內徑為φ1 000 mm，鉆機就位前，測量員復核護筒的偏差情況，以指導鉆機的擺放。

（2）鉆機就位：鉆機就位底座應墊牢，用水平尺對機座底架進行水平調整，直至鉆架垂直地面，天車吊輪、回鉆盤和鉆頭與樁位四點中心到同一鉛垂線上。鉆機就位完畢，當班機班長量取機身高度，報施工員或質量員核準。

（3）成孔施工時，鉆具（鉆頭、主動鉆桿和副鉆桿）要保證垂直度、同心度和連接時整合可靠，以防止孔斜和鉆具脫落。

（4）每次開鉆前，當班機班長應負責對鉆具的垂直度、連接性和鉆頭的直徑磨損情況進行拉線、拉尺檢查和觀察檢查，撤換和修復不合格的工具件。

（5）鉆進時應正確使用泥漿的性能指標。

（6）鉆進中應注意通過聽動靜、觀現象及憑操作感來發現孔內的異常情況，當出現鉆桿跳動、機架搖晃、鉆不進尺、漏漿跑漿時，應及時停鉆，查明原因，排除故障或做出處理后再恢復施工。

（7）機班長應根據指令，及時在主動鉆桿上畫出終孔機上余尺停置標志線，以控制孔底標高。鉆進到設計標高終孔時，應保持鉆機空轉不進尺10 min，直至泥漿指標達到一次清孔要求。

4.5 檢孔

鉆進達到要求孔深停鉆后，主要保持孔內泥漿的漿面高程，確保孔壁的穩定。要盡快將鉆機移位，進行終孔驗收工作，并利用檢孔器進行檢孔。樁位偏差≤100 mm；樁身垂直度≤1%。

4.6 清孔

旋挖鉆一次清孔用挖斗反復撈取松渣，直到松渣厚度符合規范要求為止。二次清孔在安裝鋼筋籠和下導管之后進行，調整泥漿比重，以小比重泥漿注入孔中，置換孔中的沉渣和大比重泥漿，使泥漿比重和沉渣厚度符合規范要求，經監理工程師同意后灌注水下砼。

泥漿相對密度為1.02～1.10，黏度為18～22 s，砂率≤4%，泥皮厚度<2 mm，pH值為7～11。

4.7 鋼筋籠安裝

鋼筋籠安裝采用16 t汽車吊起吊入孔，采用三點起吊的方式下沉到設計高程后馬上檢查其位置是否安裝到設計位置，是否偏心，經監理工程師檢查合格后，籠頂吊環穿入φ100 mm鋼管2根予以固定。

（1）鋼筋籠搬動和起吊時要防止扭轉、變形、彎曲，采用加強架立筋作為支撐以增加鋼筋籠的剛度。

（2）鋼筋籠吊裝前，先在籠外焊接限位筋，保證鋼筋籠與孔壁之間的間隔滿足鋼筋的保護層厚度要求。

4.8 導管安裝

導管采用φ300 mm的無縫鋼管，每節長3 m，最底節長5 m，配2節長1 m、2節長2 m的短管，用來調節導管高度。在下導管前，要認真檢查導管是否損壞，密封圈、卡口是否完好，內壁是否圓順光滑，接頭是否緊密。對導管做水密、承壓、接頭抗拉試驗，檢驗導管的密封性能、接頭抗拉能力，若符合規范要求方可下導管。質量不可靠的導管不準使用。下導管時，必須有專人負責，導管必須居孔中心，下導管時防止導管插入鋼筋籠和孔底。導管距離孔底25～40 cm。

4.9 混凝土灌注

導管法灌注水下混凝土的全過程如圖1所示。

5 常見質量通病的預防措施

5.1 孔斜預防措施

（1）鉆具要保持垂直度、剛度、同心度，鉆頭須具有保徑裝置，鉆機就位必須準確平穩，確保機座處在穩固的平臺或地坪上，中心誤差≤5 cm。開鉆前，為防止鉆孔傾斜，鉆機在軌上移行就位后，調整鉆機轉盤的水平，保持鉆塔天車轉盤中心、樁孔中心三者在同一鉛垂線上。

（2）鉆頭在吊緊狀態下鉆進，為確保證孔徑和孔的垂直度，樁基施工時除了采用法蘭聯結鉆具剛度較強的鉆桿外，采取“懸吊鉆進”防斜措施。

5.2 坍孔預防措施

樁基施工過程中一旦發生坍孔，輕則影響成孔進度，嚴重時直接影響工程質量和整個工程的進度，給工程帶來巨大的經濟損失。因此，施工時應采取如下措施防止坍孔。

（1）用地層中自然黏土造漿護壁；合理安排施工順序，做到隔孔施工，防止相鄰孔施工過程中的泥漿串孔。

（2）在不同的地層采用合理的轉速和鉆壓，減少由此對孔壁穩定性產生的影響。

（3）為防止水頭壓力不足而導致孔壁失穩坍塌，施工過程中應注意確保護筒內水頭不低于護筒口0.5 m。

5.3 縮徑和糊鉆的預防措施

（1）改進鉆頭結構：調整刀具的角度、高度，提高鉆頭的切削能力，提高排渣能力，從而提高鉆進效率。

（2）在保證孔壁穩定的前提下，易糊鉆的地層鉆進時，采用調整泥漿性能、鉆進參數等措施以減少糊鉆。

（3）在易縮徑的地層中鉆進時，可適當抬高水頭高度及增大泥漿的黏度和比重來增加泥漿對孔壁的壓力，減少縮徑。

（4）保證鉆頭的有效直徑滿足設計直徑。

6 支護結構及周邊環境監測

按照基坑支護規范規定，應對基坑、周邊建筑物、道路及地下管線的沉降位移進行監測。在基坑四周設置水平位移及沉降監測點，基坑監測必須由專人負責，對監測結果及時反饋，發現異常情況應及時通知設計人員，以便研究相應對策。

7 基坑支護及止水效果及分析

（1）支護結構施工完畢后，經監測數據顯示，基坑邊坡累計最大水平位移為20.0 mm，地下水位未發生變化，基頂未出現裂縫和隆起現象，證明該方案效果較好，對于復雜的圓礫強透水層地質條件下具有推廣價值。

（2）該項目的鉆孔灌注樁止水帷幕早已完成，目前土方局部尚未回填，基坑支護依然發揮作用。

8 結語

通過本工程說明在粉土層、圓礫層及高水位的情況下采用鉆孔灌注柱和止水樁做深基坑的止水帷幕是切實可行的，確保了基坑土方開挖及后續工程的順利進行。

參 考 文 獻

[1]GB 50026—2007，工程測量規范[S].

[2]GB 50739—2011，復合土釘墻基坑支護技術規范[S].

[3]JGJ 120—2012，建筑基坑支護技術規程[S].

[4]JGJ 94—2008，建筑樁基技術規范[S].

[責任編輯：陳澤琦]