鉆孔灌注樁在深基坑支護結構中的應用

張 建

（上海建工五建集團有限公司，上海 200063）

0 引言

在工程行業快速發展及建設用地資源日漸緊張的背景下，深基坑項目的數量及深度都在不斷增加，無形中增大了支護施工難度。為了克服這一難題，應選擇合適的支護結構施工技術，而鉆孔灌注樁作為一種比較成熟的技術，在深基坑支護結構施工中應用具有深遠的意義，不僅可以適應多種不良地質，而且也有施工效率高、機械化水平高、操作簡便、污染小等很多優點。下面進行詳細論述。

1 工程概況

某項目建筑總面積為8.7萬m，為框剪結構，地上7層、局部5層，地下3層。該項目的深基坑開挖深度是20m且呈不規則組合矩形，南北長度是92m，東西寬度是186m。基坑外緣距離既有建筑（基礎埋深-9m，高度35m）為2m~5m且四周有既有辦公樓、市政道路及雨污水等地下管線，施工安全控制難度大。

2 現場地質水文情況

為保證鉆孔灌注樁施工順利開展，深入現場做了全面的勘測工作，具體如下：1）經專業地質勘測人員現場勘測后得知，擬建場地的上部以雜填土和濕陷性粉質黏土為主且厚度不一，自地表算起厚度為5m~8m，其下面的土層主要以粗砂、粉質黏土為主。2）現場沒有地表水，地下水位在-19.2m，基坑開挖深度為20m，因此現場采用基坑邊坡設置φ300mm管井降水，基坑內部設置疏干井，疏干井同降水井規格一致，降水深度38m。

3 深基坑支護方案

結合現場地質水文情況經綜合考慮后，決定深基坑支護采取排樁＋預應力錨索結構，樁數共計379根，樁徑為100cm，按間距180cm布置，樁的頂部標高是-2.8m，底部標高是-30m，采用C35混凝土（設計圖紙為C30，因采用旋挖鉆機泥漿護壁成樁工藝，屬水下澆筑混凝土，提升一個強度等級）澆筑樁身，樁身垂直度偏差≤1%，鋼筋籠主筋采用Ⅲ鋼，分上下兩段加工制作，鋼筋連接方式為直螺紋套筒連接，接頭錯開50%，保護層厚度是50mm。

4 鉆孔灌注樁施工

4.1 施工準備

施工準備如下：1）結合鉆孔灌注樁平面布置圖，利用全站儀進行樁位測量放線，并做詳細的驗收工作，以確保樁位準確。2）將鉆機、導管等鉆孔灌注樁施工所需的各種設備準備齊全，并全部就位（見表1）。

表1 主要機械設備表

熟悉設計圖紙內容，了解和掌握鉆孔灌注樁施工要點及質量控制要點，以便后續施工高效、優質開展。針對既有建筑回填松軟區域，采用加長鋼護筒，配合旋挖鉆機成孔，避開松軟回填土層。協調和組織各部門資源，合理安排施工進度及工期，保證鉆孔灌注樁施工如期保質完成任務。

4.2 鉆機就位

先對現場地面進行平整處理，然后將鉆機就位，旋挖鉆機緩慢移至鉆孔平臺上，調整鉆機，使樁孔處于鉆機的工作范圍之內。同時對鉆機四周有效范圍進行清理，保證鉆孔過程中卸渣合理、操作靈便并無碰掛現象。鉆機對中前，復核樁位坐標位置，滿足規范要求后，啟動電腦自動復位裝置，并對鉆機進行調整，使鉆桿、鉆頭的中心與樁位中心點對準，并用垂線復核，鉆機就位后，底座必須用水平尺打好水平，達到平整、穩固，以確保鉆進中不發生傾斜和移動；鉆頭中心與樁位中心的允許偏差應小于20mm，鉆桿垂直誤差小于1/300。

4.3 測量放線定樁位

測量時遵循“由整體到局部的原則”，用通過復測校準后的基準坐標點對各樁位進行定位放樣。測設的主要內容包括各樁位的中心樁位、圍繞中心樁的十字護樁樁位，同時測設出該位置的地面標高。樁位放樣時，十字護樁距中心樁的距離不得小于1.5m并且應埋設穩固。每個樁位應按設計要求，用全站儀定放，具體做法如下：根據設計單位提供的控制點和樁位圖，利用全站儀進行樁點定位放樣。軸線樁及樁位點放好后，須進行自檢，自檢合格后報監理單位、建設單位進行驗收。

4.4 鋼護筒埋設

開工前，須將護筒按設計要求埋設到位，以此來確保鉆機鉆孔施工的垂直性并且也可以保護孔口穩定。當護筒埋設好后，對護筒面進行標高測量，以此確定成孔深度；成孔后對護筒再次測量，以確保成孔深度滿足設計孔深。

該工程樁徑為Φ1000mm的鉆孔灌注樁，選用的護筒為Φ1200mm，采用厚度8mm鋼板制作而成，并設置角鋼進行加固，高度是1.2m。埋設護筒時，其中心線與樁位中心線偏差不得大于20mm，傾斜度不得超出1%且護筒應高出地面100mm，并與周圍垂直（如圖1所示）。開挖埋設的護筒周圍用黏土分層回填夯實（夏季300mm每層、冬季200mm每層回填），避免發生漏水。同時，護筒上設計有溢漿口，以便施工中溢出泥漿且能回流到泥漿池中，實現泥漿回收及循環利用。

圖1 護筒埋設示意圖

4.5 鉆孔

在鉆孔施工的過程中，必須要嚴格按照規范及設計要求進行施工，以保證成孔質量。鉆孔施工具體操作如下：1）開始鉆孔施工前，須再次對鉆機性能、平穩性等進行仔細檢查和確認，這樣做可以確保鉆孔施工的質量，并防止鉆進施工期間發生土體沉陷或位移。同時，也應做足其他相應準備工作，以保證一次性不間斷地完成鉆孔施工，中間不能無故停鉆，以防孔壁四周土層失穩，并記錄好施工原始數據。另外，為了盡可能地提高鋼護筒和鉆孔之間土體的穩固性，提前用水和黏土按設計比例制備了泥漿，并填筑進護筒中，這樣一來可以有效保證護筒下面的土體不會因為鉆孔施工而出現坍塌。2）待質檢人員檢查鉆機安裝質量合格后，將吊錘中心和樁位中心對準（偏差＜20mm）開始鉆孔操作。剛開始要低錘快沖，等鉆孔深大于護筒深度1.5m~2.0m，再按照設計要求的速度開始正式鉆進施工，從而避免引起塌孔擴徑問題。此外，為了保證鉆孔施工的效率，安排了2個施工班組輪流嚴格按照規范開展鉆進施工，并詳細記錄好現場施工的各項數據。鉆孔施工過程中要嚴格控制鉆進的深度，通常鉆進深度要比設計深度值略大（約30cm），嚴禁出現超挖，從而有效保證最終的成樁質量。3）鉆孔過程中，一定要使用優質泥漿進行護壁，以防出現縮徑或者塌孔等問題影響成孔質量。泥漿宜用就地原土進行配制且必要的情況下也可以適量加入黏土。同時要注意保持孔內泥漿面穩定，要始終高于自然地面30cm。如果鉆孔施工中遇到了松軟易塌的土層，應根據實際情況及時對泥漿性能指標進行調整，并將泥漿池內剩余的廢泥漿及時排放干凈。通常情況下，注入孔口的泥漿密度應在1.05~1.2，黏度在18′′~22′′；而孔口排出的泥漿密度應≤1.30，黏度應在20′′~26′′。4）待鉆孔達到設計要求的深度之后，要及時檢查成孔質量，包括孔深、孔徑、垂直度、沉漿濃度及沉渣深度等指標（具體標準及檢查方法參考表2），確定成孔各項指標都合格之后，再開始實施下一道工序。同時，要注意對孔口進行保護，以防鉆孔中掉入雜物，損害成孔質量。

表2 成孔質量指標及檢查方法

4.6 清孔

待鉆孔施工達到要求深度之后，應使鉆頭繼續保持轉動狀態，同時緩慢往上提起鉆頭，攪動泥漿，使其中的沉渣順著鉆頭排出到鉆孔外面。隨著沉渣不斷地被排出孔外，孔內的泥漿比重也會隨之下降，這時向孔內注入清水進行重復置換清孔，并實時監測鉆孔的清孔情況，通常情況下應控制孔內的泥漿比重在1.13~1.20，鉆孔底部的沉渣厚度應＜30cm。清孔作業通常都是在成孔之后30min開始進行且做完清孔作業之后，要及時對鉆孔垂直度、鉆孔深度、沉渣厚度及泥漿比重等進行檢驗，以確保清孔施工的質量。

4.7 鋼筋籠放置

在特制的加工平臺上對鋼筋籠進行分段加工并組合成型，每節加工長度為9.0m。制作鋼筋籠的過程中，必須嚴格按設計及規范要求進行，確保主筋足夠平直且規格、數量、尺寸及位置等要正確，各箍筋之間的距離必須均勻，預防偏差過大。鋼筋籠允許偏差見表3。焊接施工、搭接的長度及位置等也必須達到規范要求，同時每間隔2m距離須布置一組保護層墊塊。鋼筋籠主筋接頭采用直螺紋套筒進行連接且同一連接區段的接頭面積不大于50%；定位鋼筋與主筋雙面焊接牢固，焊接長度不小于100mm，焊接高度為10mm，在鋼筋籠吊點處應加強，避免吊放時開焊。

制作完鋼筋籠之后，安排質檢員進行檢查及驗收，驗收標準參考表3，并填寫詳細的鋼筋籠隱蔽檢查驗收記錄。驗收合格后，開始進行鋼筋籠下放入孔。鋼筋籠采用16t以上的起重機進行現場鋼筋籠的倒運和吊放；鋼筋籠擬采用兩點起吊，利用滑輪自動平衡的原理，達到由水平位置逐漸轉換到垂直位置；根據籠長合理布置吊點位置，以防鋼筋籠起吊變形過大。同時，為了確保吊裝的安全性，將吊點位置設置在加強箍筋上且對縱筋做焊接處理，同一截面上的接頭數量也控制在縱筋數量的50%以內。鋼筋籠下放過程中，要確保鋼筋籠中心點對準樁孔中心，然后緩慢下放，控制鋼筋籠不能左右搖晃，避免碰到孔壁，破壞施工質量。鋼筋籠入孔之后，在孔口將其固定，并在護筒上做出標記，確保主筋在孔內位置準確，偏差應≤5°。鋼筋籠下放過程中若遇到阻礙，要上下輕輕活動鋼筋籠或者停止下放操作，待確定原因后再做進一步操作，禁止強行下放。

表3 鋼筋籠允許偏差

4.8 導管安裝

該項目中用的導管每節長度為3m，直徑是150mm，使用法蘭進行拼裝連接使用，兩節導管的法蘭要對稱擰緊，以防單側擰緊而引起法蘭張嘴漏氣情況發生，進而會在灌注混凝土時發生漏漿或者進水堵住導管。灌注過程中，導管下口要與鉆孔底部保持約60cm的間距，以便控制灌注質量。導管安裝的過程中也不可碰到孔壁，并使用吊車將導管吊起。

4.9 灌注水下混凝土

待商品混凝土運至現場后，安排質檢人員對混凝土的均勻性及坍落度等進行檢測，合格后再進場使用。砼澆筑過程中根據澆筑砼量，判斷砼澆筑高度，以決定導管拔出時機。導管在混凝土中深度應保證≥2m，≤5m，一次拆除一節導管（3m）。混凝土灌注過程要連續施工、一氣呵成、不能中斷，直至灌注混凝土到樁頂標高以上設計超灌量，停止灌注混凝土。取樣人員在灌注過程中進行取樣，以供后續進行28d強度試驗。

鉆孔中的導管及料斗等一一拆除后，沖洗干凈，碼放整齊有序。以備下一根鉆孔灌注樁施工使用。

綜上所述，重復上述施工步驟直至所有的鉆孔灌注樁施工完成。

4.10 實施效果

該項目鉆孔灌注樁施工完成后，對基坑及四周既有建筑物位移情況進行了監測，得出結果：在基坑圍護結構的頂部圈梁部位存在位移，位移最大值為1.95cm且附近市政管線收施工影響也發生位移，位移量為2.0cm，沉降量為2.65cm，均在合理控制范圍內，滿足設計及規范要求。同時，相對地下連續墻，采用鉆孔灌注樁技術節省資金約243萬元且施工周期也縮短了1.5個月。由此可見，在深基坑項目中應用鉆孔灌注樁圍護體系不僅施工效果良好，而且也能夠有效節省成本，降低工程造價，工程效益更好。因此，也證明該項目采用鉆孔灌注樁基坑圍護體系是可行的。

5 結語

總之，對深基坑項目來說，選擇合適的支護結構是確保安全及質量的關鍵因素。而鉆孔灌注樁技術不僅可以適用各種不良地質環境，而且在效率、效益及安全等各方面有明顯的優勢。因此，在深基坑項目不斷發展的背景下，加大鉆孔灌注樁技術的應用及創新研究有深遠的現實意義。同時，實際深基坑支護施工中應用鉆孔灌注樁技術時，必須要從準備環節到成樁驗收要做好全過程的質量控制，才能確保鉆孔灌注樁技術充分發揮出其價值及優勢，為深基坑提供安全可靠的支護，確保深基坑項目實現預期質量及安全目標的同時，也可以提高經濟及社會效益。