闡述混凝土灌注樁支護施工及深基坑支護的應用

摘要：隨著社會經濟的快速發展，深基坑采用混凝土灌注樁加預應力錨桿為主的支護方案，根據不同的部位和實際條件進行優化設計，實現了支護工程的動態管理，可有效解決深基坑支護難點。基坑水平變形監測和管井降水的沉降觀察證明此方案可滿足設計要求。

關鍵詞：深基坑；支護施工； 灌注樁；應用

前言

正常用的深基坑支護種類較多，這些深基坑支護可以分為水泥檔土墻式、排樁及板墻式、邊坡穩定式、逆作拱墻式等幾種。排樁與板墻式還包括了排樁式、板樁式、板墻式、組合式等幾種。本文要介紹的混凝土灌注樁就屬于其中的排樁式支護。應該指出的是，選擇何種深基坑支護方式主要取決于周邊環境要求、工程預算、開挖深度、基礎施工方式等客觀因素。

一、混凝土灌注樁支護設計

（一）計算理論的選擇

無論是朗肯還是庫倫，他們的理論探究的都是在極限平衡狀態之下來自周圍土層的施加在擋土系統上的壓力。朗肯與庫倫的不同之處在于朗肯是不論主動壓力與被動壓力，都從點應力計算壓力強度再求出總土壓力，即傳統意義上的極限應力法；庫倫則將周圍的土層視做一個楔體，整體考慮其靜力平衡直接求得總土壓力。這兩種理論的缺陷是庫化理論的計算結果是一條直線，而實際的壓力是一條波浪曲線；朗肯的理論建立在假定的基礎之上，假定墻背與填土之間沒有壓力，但是實際上這種摩擦力是存在著的。從客觀上來說，這兩種壓力都不可能百分之百吻合每一個施工現場的實際情況，但是這兩種方法都有其科學性，實際的壓力曲線總是圍繞著這兩道壓力線而變化的。對于板樁與連續墻等支護方式，上述兩種方法較為實用，然而對于混凝土灌注樁而言，上述兩種方法也可以使用，但是不如布路姆（Blum）的傳統土壓力理論來得更為切合實際。

（二）計算原理

布路姆的理論模式為土壓力的三角形理論，這種三角形與混凝土灌注樁所承受的來自土體的主動壓力與被動壓力形成的剪力形狀較為一致，以入土深度求得靜力平衡值，由有效嵌深求出支點錨固力來決定錨桿的工藝，由剪力為零求得最大彎矩點的深度就可以在適當的點位配以土層錨桿與橫撐。

比如：懸臂樁由于不需要錨拉，所以其樁體的下部的入土深度決定了其上部的可懸臂的長度，如果其下部入土較淺而上部過長，則不能單純使用懸臂的方法。在使用懸臂樁時

就必須用布路姆理論計算灌注樁的最大彎矩力，以決定其灌注樁的直徑、入土深度、配筋率、混凝土的強度等參數。

二、深基坑支護中混凝土灌注樁支護施工

目前的混凝土灌注樁的施工工藝通常為采用旋挖鉆機鉆進，在鉆進的過程中用泥漿護壁，成孔以后下入鋼筋籠，水下灌注混凝土。另一種施工工藝為鉆孔壓漿灌注樁采用長臂螺旋鉆機鉆孔，高壓灌漿并借助水泥漿壓力將鉆桿慢慢提起，在灌注滿混凝土的孔中用專用的振動器將鋼筋籠沉至樁底。

旋挖鉆機鉆進混凝土灌注樁的施工要點如下：

（一）施工工藝

1.施工前的準備工作

施工前必須對場地進行平整，這是所有的基礎施工的統一要求。平整以后，要在非成孔的區域設置排水溝，以保持施工現場的清潔。在施工現場附近的合適位置挖設泥漿池或者安放預制好的泥漿池，并開始制備泥漿。同時，鉆機可以進行試樁成孔，測量放線工作也可以同時進行，對水準點與軸線位置進行標定，放線定出樁位點，并在樁點釘入醒目的標志桿。等待監理對定位進行復核，同時進行施工的安排與組織工作。

2.鉆孔施工

樁機就定位，安裝樁架及保護架等輔助設施，連接水泵等設備，在樁點位處清挖，布置孔口護筒以保護、定位孔口、防止泥漿外溢。然后就可以進行鉆進成孔。鉆進時必須在鉆孔中不停地注入泥漿，并使泥漿的液面保持在高于地下水的水位1米的位置處，泥漿的作用就是散發鉆頭熱量、降低鉆進阻力、潤滑鉆頭、攜帶鉆進過程中產生的污物泥渣、保護孔壁。泥漿的作用可以說是必不可少的。

3.灌注混凝土樁

確認清孔完畢以后，由監理與質檢人員進行復核簽字，然后進入灌注混凝土樁的工序。清孔與灌樁的過程必須連續，中間最好不要停留過長的時間，因為清水不同于泥漿，時間過長必然會造成孔壁的坍塌，所以必須馬上向孔內吊入預制的鋼筋籠。鋼筋籠的吊裝方法可以采用十字固定法或米字固定法起吊。在鋼筋籠入孔的過程中要求鋼筋籠必面保持直立狀態，杜絕鋼筋籠與孔壁的刮、碰。鋼筋籠入孔以后，保持吊裝姿勢不動，迅速進行水下混凝土的澆注。混凝土澆注之前必須提前做好準備，一次性澆筑完成，一定要杜絕澆筑過程的中斷，否則易在中斷處形成斷樁。

（二）混凝土灌注樁常見問題及預防辦法

1.坍孔

（1）產生原因：護筒埋置太淺，或未及時向孔內加泥漿，且孔內泥漿面低于孔外水位，或孔內出現承壓水降低了靜水壓力，或泥漿稠度不夠。在流砂、軟淤泥、破碎地層松散砂層中鉆進，進尺太快或停在一處空轉時間太長，轉速太快。

（2）防治措施：護筒周圍用粘土填封緊密；鉆進中及時添加新鮮泥漿，使其高于孔外水位：用粘土泥漿投入，待孔壁穩定后采用低速鉆進。

2.流砂

（1）產生原因：孔外水壓比孔內壁松散，使大量流砂涌塞樁底。遇粉砂層，泥漿密度不夠，孔壁未形成泥皮。

（2）防治措施：使孔內水壓高于孔外水位0.5m以上，適當加大泥漿密度。

三、混凝土灌注樁支護施工的要點和質量控制措施

（一）重視地質勘察工作。施工單位要認真閱讀工程的地質勘察報告，了解基坑開挖所在地的地形、地貌和地質特點，分析可能導致邊坡土體滑坡的各種因素。

（二）嚴格按設計方案組織施工。工程施工前，有關人員應熟悉地質資料、設計圖紙及周圍環境，降水系統應確保正常工作，必須的施工設備正常運轉。

（三）核驗水準點及坐標控制點的正確性和保護措施。審查樁孔坐標及標高施工放線是否正確。

（四）堅持見證取樣制度，對進場材料嚴格把關。施工單位進場的水泥、鋼筋、鋼鉸線、砂子、石子、摻加劑等必須按規定報驗。

（五）做好隱蔽工程驗收。施工過程中，應對錨桿位置、鉆孔直徑、深度及角度、錨桿插入長度，注漿配比、壓力及注漿量，噴錨墻面厚度及強度錨桿應力等進行檢查和記錄，并及時向監理單位報驗。

（六）基坑支護單位要與挖土單位緊密配合，堅持分層分段開挖與支護的原則。基坑開挖過程中，應采取措施防止碰撞支護結構、工程樁或撓動基底原狀土。發生異常情況時，應立即停止挖土。

（七）基坑開挖完成后，及早開始地下結構工程的施工，嚴禁基坑長時間暴露。基坑回填前，支護層不能破壞，特別是坡腳部分。

（八）護筒的中心點要盡量保持與放線的樁位的中心點一致，最大的可允許偏差為50mm，且其埋深必須大于1m。循環的泥漿的比須在1.1至1.2之間。鉆孔的底部沉渣必須控制在小于等于150mm以內。為了避免斷樁現象，水下砼灌注不得中途間斷。

四、結語

深基坑的灌注樁支護形式，不僅可以起到支護的作用，而且還可以與高壓旋噴樁一起配合達到止水帷幕止水的效果。混凝土灌注樁的側向剛度極好，其在深基坑支護工程中具有既能保證相鄰建筑物安全，又能保證工期以及降低工程造價，因此而成為時下深基坑支護工程的首選。

參考文獻

[1] 封驥. 建筑工程中深基坑支護技術的施工關鍵性問題研究[J]. 中小企業管理與科技（下旬刊）. 2009（11）

[2] 高險峰. 鋼筋混凝土鉆孔灌注樁施工機具和工藝的選擇[J]. 中國高新技術企業. 2009（12）

[3]劉松玉. 土力學（第3版高校土木工程專業指導委員會規劃推薦教材）. 中國建筑工業出版社. 2010年10月