深大基坑防護樁施工技術(shù)探析

黃耀民

南寧鐵路局建設(shè)管理處 廣西 南寧 530029

前言

深大基坑工程是由地面向下開挖一個地下空間，基坑四周圍一般設(shè)置垂直的擋土圍護結(jié)構(gòu)，圍護結(jié)構(gòu)一般是在開挖面基底下有一定插入深度的樁墻結(jié)構(gòu)，主要承受基坑開挖卸荷所產(chǎn)生的土壓力。鋼筋混凝土鉆孔樁因有剛度大，施工對周邊地層、環(huán)境影響小的優(yōu)點，在深大基坑工程中得到廣泛應(yīng)用，一般采用排樁或排樁組合結(jié)構(gòu)。

1 工程概況及地質(zhì)特征

1.1 工程概況

柳州站站房擴建工程東站房基坑尺寸為：286m *74m，南北兩側(cè)包括側(cè)式站房全長287m，東西方向?qū)?4m；1～6道基坑?xùn)|西方向全長62.58m，通道寬28.6m。東站房基坑防護樁286根，1～6道基坑防護樁66根，共計352根，均采用鋼筋混凝土鉆孔樁，樁身直徑為Ф1.2～2.0m不等，樁中心間距3m，樁長約25m。

圖1 深大基坑全景圖

1.2 地質(zhì)特征

（1）場地位置及地形地貌：工程場地位于柳江背斜東翼。場地地貌單元屬柳江右岸二級階地，局部小地貌屬于大鵝山溶蝕殘余地貌。場地巖溶發(fā)育強烈，溶洞以全充填為主。

（2）水文地質(zhì)條件：地下水主要為孔隙水及巖溶水，地下水主要受大氣降水補給，主要向柳江排泄，地下水埋深7～10m[1]。

2 防護樁施工技術(shù)要點

2.1 測量定位

平整場地后，根據(jù)設(shè)計樁位，準(zhǔn)確定出鉆孔中心位置。

2.2 鋼護筒埋設(shè)

（1）鋼護筒采用厚度為12mm的Q235鋼板卷制，內(nèi)徑比樁徑應(yīng)大于20cm。

（2）護筒埋置深度符合下列規(guī)定：黏性土不小于1m，砂類土不小于2m。當(dāng)表層土松軟時將護筒埋置到較堅硬密實的土層中至少0.5m，在護筒四周回填黏土并分層夯實；護筒頂面中心與設(shè)計樁位偏差不大于5cm，傾斜度不大于1%。

2.3 泥漿制備

在砂類土、碎（卵）石土或黏土夾層中鉆孔，采用膨潤土泥漿護壁。在黏性土中鉆孔，泥漿比重可為1.05～1.15，黏度為19～28s，當(dāng)塑性指數(shù)大于15，可利用孔內(nèi)原土造漿護壁[2]。

2.4 鉆孔

（1）安裝鉆機。將鉆機移至樁位，采用5mm鋼板作機座，確保在鉆進和運行中不產(chǎn)生位移和沉陷，鉆架和鉆桿要豎直，鉆頭、鉆桿和鉆徑中心在一鉛垂線上，其最大偏差不得大于50mm。

（2）鉆進。①鉆孔時旋挖機先行停穩(wěn)對位并保持鉆桿豎直。泥漿池的護壁泥漿從孔口流入，鉆機不斷向下挖進。粗圓礫土層、卵石層中鉆進時，著重要求每2m檢查鉆頭直徑一次，確保挖樁直徑。鉆孔作業(yè)應(yīng)連續(xù)，經(jīng)常對鉆孔泥漿抽檢試驗，不符合要求及時調(diào)整。鉆機鉆進過程中孔內(nèi)水頭始終保持在水位線以上2.0～3.0m，加強護壁，防止塌孔。②開始鉆進時，進尺應(yīng)適當(dāng)控制，在護筒刃腳處，應(yīng)低擋慢速鉆進，使刃腳處有堅固的泥皮護壁。鉆至刃腳下1m后，可按土質(zhì)以正常速度鉆進。如護筒外側(cè)土質(zhì)松軟發(fā)現(xiàn)漏漿時，可提起鉆錐，向孔中到入黏土，再放下鉆錐倒轉(zhuǎn)，使膠泥擠入孔壁堵住漏漿孔隙，穩(wěn)住泥漿繼續(xù)鉆進。③在砂類土或軟土層鉆進時，易坍孔。宜選用平底鉆錐、控制進尺、輕壓、低擋慢速、大泵量、稠泥漿鉆進。④處理軟弱層時，采用鋼護筒跟進法。在鋼護筒振動下沉過程中要精確定位、跟蹤監(jiān)測、調(diào)整，滿足規(guī)范要求，保證鉆孔樁施工順利進行。護筒內(nèi)徑宜比樁直徑大10cm，鋼護筒在鋼筋加工棚分節(jié)制造，在平臺對接后整體下沉，下沉中隨時用木楔在導(dǎo)向架與護筒之間調(diào)整偏差，護筒底口要求到達(dá)卵石層頂面，護筒頂口宜高出施工水位或地下水位2.0m。

（3）終孔。當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計標(biāo)高孔位后，對孔深、孔徑、孔位和孔形、傾斜度、孔底地質(zhì)情況進行檢查，然后填寫終孔記錄，并及時通知監(jiān)理工程師到現(xiàn)場檢查驗收，孔深不小于設(shè)計孔深，并進入設(shè)計土層；孔徑不小于設(shè)計孔徑；傾斜度小于1%孔深；孔位偏差為50mm，合格后方準(zhǔn)進入下一道工序。

（4）清孔。清孔禁止采用掏碴筒,建議采用換漿法：即鉆孔完成后，提起鉆頭至距孔底20cm，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，逐步把孔內(nèi)浮懸的鉆渣換出。嚴(yán)禁采用加深鉆孔深度方法代替清孔。

2.5 吊裝鋼筋籠

鋼筋籠頂端應(yīng)根據(jù)孔頂標(biāo)高設(shè)置吊筋，鋼筋籠下放至標(biāo)高后檢查其是否中心偏位，使之滿足規(guī)范要求，并用4根φ20鋼筋將其與鋼護筒焊接，或與灌注平臺連成一體，以防止鋼筋籠在混凝土灌注過程中下沉或上浮[3]。

2.6 混凝土灌注

（1）安裝導(dǎo)管。①導(dǎo)管使用前應(yīng)組裝編號，根據(jù)孔深計算導(dǎo)管長度及節(jié)數(shù)，導(dǎo)管應(yīng)順直并進行水密試驗，確認(rèn)導(dǎo)管不漏水及拆接情況良好才能下入孔中。②用吊車下導(dǎo)管，下放導(dǎo)管時小心操作，避免掛碰鋼筋籠，并做好記錄。

（2）二次清孔。①孔底沉渣厚度應(yīng)滿足設(shè)計要求，在設(shè)計無要求時，柱樁孔底沉渣厚度應(yīng)不大于200mm，二次清孔一般采用抽渣法進行清孔。②二次清孔完畢，將導(dǎo)管輕輕下放到底，然后再往上提升25～40cm，與導(dǎo)管的理論長度進行比較，吻合之后，將導(dǎo)管固定在灌注平臺孔座上。③灌注混凝土前檢測孔底沉渣厚度及泥漿指標(biāo)，直至達(dá)到設(shè)計和規(guī)范要求再拆除封頭，接上混凝土初灌漏斗，檢查孔底沉渣厚度，符合規(guī)范要求后，開始灌注混凝土。

（3）灌注水下混凝土。①計算和控制首批封底混凝土數(shù)量，下落時有一定的沖擊能量，能把泥漿從導(dǎo)管中排出，并能把導(dǎo)管下口埋入混凝土1～3m深，當(dāng)樁身較長時，導(dǎo)管埋入混凝土中的深度可適當(dāng)放大。足夠的沖擊能量能夠把樁底沉渣盡可能地沖開，是控制樁底沉渣，減少工后沉降的重要環(huán)節(jié)。②樁基混凝土采用罐車運輸配合導(dǎo)管灌注，導(dǎo)管直徑為25～30cm。在灌注過程中，導(dǎo)管的埋置深度應(yīng)控制在2～6m。同時應(yīng)經(jīng)常測探孔內(nèi)混凝土面的位置，即時調(diào)整導(dǎo)管埋深。③首批混凝土灌入孔底后，立即測探孔內(nèi)混凝土面高度，計算出導(dǎo)管內(nèi)埋置深度，如符合要求，即可正常灌注。④灌注開始后，應(yīng)緊湊連續(xù)地進行，中途不得停歇。⑤導(dǎo)管提升時應(yīng)保持軸線豎直和位置居中，逐步提升。⑥當(dāng)混凝土面升到鋼筋骨架下端時，為防鋼筋骨架被混凝土頂托上升，可采取以下措施：

1）盡量縮短混凝土總的灌注時間，防止頂層混凝土進入鋼筋骨架時混凝土的流動性過小。

2）當(dāng)混凝土面接近和初進入鋼筋骨架時，應(yīng)使導(dǎo)管底口處于鋼筋籠底口3m以下和1m以上處，并慢慢灌注混凝土，以減小混凝土從導(dǎo)管底口出來后向上的沖擊力。

3）當(dāng)孔內(nèi)混凝土進入鋼筋骨架4～5m以后，適當(dāng)提升導(dǎo)管，減小導(dǎo)管埋置長度，以增加骨架在導(dǎo)管口以下的埋置深度，從而增加混凝土對鋼筋骨架的握裹力。

⑦為確保樁頂質(zhì)量，在樁頂設(shè)計標(biāo)高以上應(yīng)加灌0.5～1.0m，以便灌注接受后將此段混凝土清除。

3 坍孔的預(yù)防和處理措施

（1）在松散粉砂土或流沙中鉆進時，應(yīng)控制進尺速度，選用較大相對密度、黏度、膠體率的泥漿或高質(zhì)量泥漿。

（2）發(fā)生孔口坍塌時，可立即拆除護筒并回填鉆孔，重新埋設(shè)護筒再鉆。

（3）如發(fā)生孔內(nèi)坍塌，判明坍塌位置，立即回填黏質(zhì)土、片石及水泥到坍孔處以上1m～2m，如坍孔嚴(yán)重時應(yīng)全部回填，待回填物沉積密實后再行鉆進[4]。

4 結(jié)束語

深大基坑工程屬危險性較大的分部分項工程，本文試圖通過柳州站站房擴建工程東站房、1～6道深大基坑圍護結(jié)構(gòu)排樁施工工藝、施工技術(shù)要點總結(jié)，為類似工程施工提供一些經(jīng)驗借鑒。

[1] JGJ 120-2012.建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2012.

[2] JGJ94-2008.建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008.

[3] JGJ 311-2013.建筑深基坑工程施工安全技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2013.

[4] 馬恒勇.解讀《危險性較大的分部分項工程安全管理辦法》[J].建設(shè)監(jiān)理,2009,12,(8):25-25.