鉆孔灌注樁在深基坑支護結(jié)構(gòu)中的應(yīng)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(yè)快速發(fā)展及建設(shè)用地資源日漸緊張的背景下，深基坑項目的數(shù)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(yīng)選擇合適的支護結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，而鉆孔灌注樁作為一種比較成熟的技術(shù)，在深基坑支護結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)用具有深遠的意義，不僅可以適應(yīng)多種不良地質(zhì)，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(yōu)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(jié)構(gòu)，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(guī)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(chǔ)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(xiàn)場地質(zhì)水文情況

為保證鉆孔灌注樁施工順利開展，深入現(xiàn)場做了全面的勘測工作，具體如下：1）經(jīng)專業(yè)地質(zhì)勘測人員現(xiàn)場勘測后得知，擬建場地的上部以雜填土和濕陷性粉質(zhì)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(zhì)黏土為主。2）現(xiàn)場沒有地表水，地下水位在-19.2m，基坑開挖深度為20m，因此現(xiàn)場采用基坑邊坡設(shè)置φ300mm管井降水，基坑內(nèi)部設(shè)置疏干井，疏干井同降水井規(guī)格一致，降水深度38m。

3 深基坑支護方案

結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)水文情況經(jīng)綜合考慮后，決定深基坑支護采取排樁＋預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)，樁數(shù)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(shè)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(jié)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(dǎo)管等鉆孔灌注樁施工所需的各種設(shè)備準備齊全，并全部就位（見表1）。

表1 主要機械設(shè)備表

熟悉設(shè)計圖紙內(nèi)容，了解和掌握鉆孔灌注樁施工要點及質(zhì)量控制要點，以便后續(xù)施工高效、優(yōu)質(zhì)開展。針對既有建筑回填松軟區(qū)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(xié)調(diào)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(zhì)完成任務(wù)。

4.2 鉆機就位

先對現(xiàn)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(diào)整鉆機，使樁孔處于鉆機的工作范圍之內(nèi)。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(xiàn)象。鉆機對中前，復(fù)核樁位坐標位置，滿足規(guī)范要求后，啟動電腦自動復(fù)位裝置，并對鉆機進行調(diào)整，使鉆桿、鉆頭的中心與樁位中心點對準，并用垂線復(fù)核，鉆機就位后，底座必須用水平尺打好水平，達到平整、穩(wěn)固，以確保鉆進中不發(fā)生傾斜和移動；鉆頭中心與樁位中心的允許偏差應(yīng)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(fù)測校準后的基準坐標點對各樁位進行定位放樣。測設(shè)的主要內(nèi)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(shè)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(yīng)埋設(shè)穩(wěn)固。每個樁位應(yīng)按設(shè)計要求，用全站儀定放，具體做法如下：根據(jù)設(shè)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(jiān)理單位、建設(shè)單位進行驗收。

4.4 鋼護筒埋設(shè)

開工前，須將護筒按設(shè)計要求埋設(shè)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(wěn)定。當護筒埋設(shè)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(shè)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(shè)置角鋼進行加固，高度是1.2m。埋設(shè)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(yīng)高出地面100mm，并與周圍垂直（如圖1所示）。開挖埋設(shè)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(fā)生漏水。同時，護筒上設(shè)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(xiàn)泥漿回收及循環(huán)利用。

圖1 護筒埋設(shè)示意圖

4.5 鉆孔

在鉆孔施工的過程中，必須要嚴格按照規(guī)范及設(shè)計要求進行施工，以保證成孔質(zhì)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(wěn)性等進行仔細檢查和確認，這樣做可以確保鉆孔施工的質(zhì)量，并防止鉆進施工期間發(fā)生土體沉陷或位移。同時，也應(yīng)做足其他相應(yīng)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(wěn)，并記錄好施工原始數(shù)據(jù)。另外，為了盡可能地提高鋼護筒和鉆孔之間土體的穩(wěn)固性，提前用水和黏土按設(shè)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(xiàn)坍塌。2）待質(zhì)檢人員檢查鉆機安裝質(zhì)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(shè)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(guī)范開展鉆進施工，并詳細記錄好現(xiàn)場施工的各項數(shù)據(jù)。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(shè)計深度值略大（約30cm），嚴禁出現(xiàn)超挖，從而有效保證最終的成樁質(zhì)量。3）鉆孔過程中，一定要使用優(yōu)質(zhì)泥漿進行護壁，以防出現(xiàn)縮徑或者塌孔等問題影響成孔質(zhì)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(nèi)泥漿面穩(wěn)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(yīng)根據(jù)實際情況及時對泥漿性能指標進行調(diào)整，并將泥漿池內(nèi)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(yīng)在1.05~1.2，黏度在18′′~22′′；而孔口排出的泥漿密度應(yīng)≤1.30，黏度應(yīng)在20′′~26′′。4）待鉆孔達到設(shè)計要求的深度之后，要及時檢查成孔質(zhì)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(zhì)量。

表2 成孔質(zhì)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(yīng)使鉆頭繼續(xù)保持轉(zhuǎn)動狀態(tài)，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(nèi)的泥漿比重也會隨之下降，這時向孔內(nèi)注入清水進行重復(fù)置換清孔，并實時監(jiān)測鉆孔的清孔情況，通常情況下應(yīng)控制孔內(nèi)的泥漿比重在1.13~1.20，鉆孔底部的沉渣厚度應(yīng)＜30cm。清孔作業(yè)通常都是在成孔之后30min開始進行且做完清孔作業(yè)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(zhì)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(jié)加工長度為9.0m。制作鋼筋籠的過程中，必須嚴格按設(shè)計及規(guī)范要求進行，確保主筋足夠平直且規(guī)格、數(shù)量、尺寸及位置等要正確，各箍筋之間的距離必須均勻，預(yù)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(guī)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(qū)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(yīng)加強，避免吊放時開焊。

制作完鋼筋籠之后，安排質(zhì)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(xiàn)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(zhuǎn)換到垂直位置；根據(jù)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(shè)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(shù)量也控制在縱筋數(shù)量的50%以內(nèi)。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(zhì)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(nèi)位置準確，偏差應(yīng)≤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(dǎo)管安裝

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

4.9 灌注水下混凝土

待商品混凝土運至現(xiàn)場后，安排質(zhì)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(jù)澆筑砼量，判斷砼澆筑高度，以決定導(dǎo)管拔出時機。導(dǎo)管在混凝土中深度應(yīng)保證≥2m，≤5m，一次拆除一節(jié)導(dǎo)管（3m）。混凝土灌注過程要連續(xù)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(shè)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(xù)進行28d強度試驗。

鉆孔中的導(dǎo)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(fù)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(jiān)測，得出結(jié)果：在基坑圍護結(jié)構(gòu)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(fā)生位移，位移量為2.0cm，沉降量為2.65cm，均在合理控制范圍內(nèi)，滿足設(shè)計及規(guī)范要求。同時，相對地下連續(xù)墻，采用鉆孔灌注樁技術(shù)節(jié)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(yīng)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(jié)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(jié)語

總之，對深基坑項目來說，選擇合適的支護結(jié)構(gòu)是確保安全及質(zhì)量的關(guān)鍵因素。而鉆孔灌注樁技術(shù)不僅可以適用各種不良地質(zhì)環(huán)境，而且在效率、效益及安全等各方面有明顯的優(yōu)勢。因此，在深基坑項目不斷發(fā)展的背景下，加大鉆孔灌注樁技術(shù)的應(yīng)用及創(chuàng)新研究有深遠的現(xiàn)實意義。同時，實際深基坑支護施工中應(yīng)用鉆孔灌注樁技術(shù)時，必須要從準備環(huán)節(jié)到成樁驗收要做好全過程的質(zhì)量控制，才能確保鉆孔灌注樁技術(shù)充分發(fā)揮出其價值及優(yōu)勢，為深基坑提供安全可靠的支護，確保深基坑項目實現(xiàn)預(yù)期質(zhì)量及安全目標的同時，也可以提高經(jīng)濟及社會效益。