摘要：目前我国高层建筑一幢接着一幢拔地而起，地下空间也不断向更深的地下掘进。地下空间施工过程必定伴随着基坑支护工程。随着设计、施工技术水平的不断提高，深基坑支护工程采用钻孔灌注桩成功施工的案例也多不胜数。本文以岭南V谷C区项目基坑为例，讲述了深基坑工程钻孔灌注桩相关施工技术和质量控制要点。
关键词：深基坑；钻孔灌注桩；施工技术；质量控制
钻孔灌注桩在大部分地质条件中都能施工，由于其施工过程中投入机械设备相对较少，施工过程相对简单，且施工质量较容易得到保障，在各类桩基工程得到广泛应用。尤其在深基坑支护工程采用钻孔灌注桩相对地下连续墙而言，其经济性、工期、投入方面的优势将得到最大程度体现。
一、项目简介
本工程位于广州市荔湾区花地大道东侧，设地下室3层，基坑大致呈梯形，基坑面积约7433㎡，基坑周长约390m，基坑开挖深度约14.6m，挖方量约10万方。本场区四周较简单，基坑北边20m外是一层临时花圃，东边20m米外是一层简易垃圾废品处理棚架，南边距离珠江边约110m，西侧离武广高铁约60m。根据《广州地区建筑基坑支护技术规定》（GJB02-98）的规定，本基坑安全等级为一级，基坑支护结构使用年限自支护结构完工之日起计为1年。
地质概况：根据钻探资料，场地内岩土结构大致为：人工填土（层厚2.3-5.3m）、冲击土层（包括淤泥质土1.4-7.7m、粉砂层4.4-13.5m、中砂层1.2-4.6m、粉质黏土0.8-4.6m、淤质粘土1.3-2.3m、粗砾砂0.7-3m）、残积土层（粉质黏土1-7.1m）、基岩（主要为全风化岩0.7-4.5m、强风化砂岩0.8-25m、中风化砂岩0.6-18.6m）
地下水情况：根据勘探报告，场地地下水埋藏较浅，测得孔内静止水位埋深在0.80-3.5m，标高4.71-8.19m。按含水介质特征划分，地下水类型主要为第四系覆盖层孔隙潜水和基岩裂隙承压水。场区地下水主要接受大气降水垂直补给和珠江侧向渗透补给，与珠江存在较强的水力联系。场地地下水及土对混凝土结构、钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性。
基坑支护方案：场地地质条件较差，根据基坑周边环境和工程地质特征，基坑四周上部采用放坡+土钉墙的支护形式，下部支护结构采用钻孔灌注桩+两道混凝土内支撑+外围三轴搅拌桩止水帷幕形式。
二、钻孔灌注桩施工技术
根据设计要求，支护桩采用旋挖成孔灌注桩，桩径1200mm，间距1500mm，桩身混凝土强度等级C35。本工程支护桩桩端需进入连续中风化岩层1m或连续强风化岩层4-6m，桩长21.6-23.6m不等。用于格构柱使用的支撑桩桩径1200mm，孔底离基坑底距离不得少于5m，且需进入连续中风化岩层不少于2m。
（1）施工准备
1、施工前应做好场地平整工作，参照已有的测量基准线、水准基点等，按照设计图纸进行桩位放线，建立场区桩位控制网；
2、根据地勘报告、设计图纸，确定施工机械设备。选用满足施工条件的的吊机、钻孔机及其它施工机具。将施工场区进行合理划分，确定钻孔施工顺序以及吊机行走路线。
（2）主要工艺流程：场地平整→桩位放线→泥浆制备→护筒埋设→钻孔机就位→钻进成孔→清孔、终孔验收→下放钢筋笼→二次清孔→浇筑水下混凝土→拔出导管、护筒→成桩。
1.场地平整。施工前应做好场地平整工作，达到“三通一平”。现场临时施工道路进行硬化，沿施工通道布置施工临时用水、用电，按规定配置消防灭火器。施工现场制定有效的排水措施，按规定设置泥浆池和沉淀池。
2.桩位放线。场地平整完成后放线定桩位，根据场区控制网、设计图纸，放线每个桩定位。定位后在每个桩位中心点打入一根钢筋做桩位标记，并用混凝土固定好。桩位放线后会同有关人员对轴线和桩位进行复核，并要有复核记录。轴线和桩位经复核无误后才可进行下一步施工。
3.泥浆制备。钻孔泥浆由水、粘土（膨润土）和添加剂组成。具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用。泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握，泥浆太稀，排渣能力小、护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。泥浆拌制后应贮放24h，待泥浆充分水化后方可使用。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆性能应符合技术指标的要求。
4.护筒埋设。护筒一般用6～8mm厚的钢板加工制作，高度为0.8～1.5m，内径应大于钻头直径100mm。护筒顶部应开设1～2个溢浆口，高出地面0.15～0.3m。护筒能有效防止孔壁坍塌，同时还有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用。根据放线桩位，采用桩机或勾机将护筒等振动打入泥土中。护筒埋设好后应复核校正，护筒中心与桩位中心应重合，偏差不得大于50mm。护筒埋设深度：在粘性土中不宜小于1m，在砂土中不宜小于1.5m，并应保持孔内泥浆面高出最高水位1.0m以上。
5.钻孔机就位。钻孔机就位前必须保证其基础稳固。地层较软和有坡度的地基，可用勾机填平压实，再垫上钢板或枕木加固。钻孔机就位后必须保持平稳，不发生倾斜、位移。为准确控制钻孔深度，应在机架上或机管上作出控制的标尺，以便在施工中进行观测，记录。钻孔前必须确定钻孔顺序，既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔，又要使钻机的移动距离不要过远和相互干扰。
6.钻进成孔。钻孔是一道关键工序，在施工中必须严格按照操作要求进行，才能保证成孔质量。每次开孔前，必须对好中线及垂直度，按规定压好护筒。在钻进过程中，要不断添加事先调制好的泥浆，还要随时检查成孔位是否有偏斜现象。钻进时须严格控制泥浆的比重、粘度、砂率等指标，泥浆比重应控制在1.3～1.5。泥浆池和沉淀池的池面标高应比护筒顶低0.5～1m，以利于泥浆回流畅顺。泥浆池和沉淀池的位置要合理布局，不得妨碍吊机和钻机行走。为防止表层土受振动坍塌，钻孔时不能让孔内泥浆水位下降。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆钻机钻进深度按设计要求，同时根据泥浆补给情况，严格控制钻进速度：在淤泥和淤泥质土层中，一般不宜大于1m/min；在松散砂层中，不宜超过3.0m/h；在硬土层或岩层中的钻进速度以钻机不发生跳动为准；钻进时应及时补充泥浆，保持孔内泥浆面高于地下水位0.5-1.0m以上。为了保证造孔的垂直度，钻机应配置符合要求的导向装置，确保钻机在钻进过程中开孔垂直度偏差符合规定要求，垂直度偏差≤1/100。钻孔的深度、直径、位置和孔形直接关系到成桩质量与桩身曲直。
7.清孔、终孔验收。在钻孔达到设计要求深度后，应对孔深、孔位、孔形、孔径等进行检查。在终孔检查完全符合设计要求时，应立即进行孔底清理，避免隔时过长以致泥浆沉淀，引起钻孔坍塌。清孔的主要目的是清除孔底沉渣。清孔是利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣，使沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态，再利用泥浆胶体的粘结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔，最终将桩孔内的沉渣清干净。灌注桩成孔至设计标高，应充分利用钻杆在原位进行第一次清孔，直到孔口返浆比重持续小于1.10-1.25。清孔结束时，应按要求测定孔底泥浆的比重、含砂率及其粘度。清孔后孔底500mm以内泥浆的比重应小于1.25，含砂率应≤8%，粘度应≤28s。
8.下放钢筋笼。钢筋笼制作前首先要检查钢材的质保资料，检查合格后再按设计和施工规范验收钢筋的规格、数量和制作质量。钢筋笼的制作应符合下列规定：钢筋净距必须大于混凝土粗骨料粒径3倍以上；加劲箍宜在主筋外面，主筋一般不设弯钩，钢筋头也不得向内圆弯曲，以免阻碍导管工作；主筋的搭接焊应相互错开。在任一接头中心至长度为35倍钢筋直径且不小于500mm区段范围内的同一根钢筋不得有两个接头，同区段内接头数不得超过钢筋总数的50%；钢筋笼外径应比钻孔设计直径小100-140mm；钢筋笼内径应比导管接头处的外径大100mm以上；钢筋笼的主筋净保护层为50-70mm，其允许偏差为±20mm。钢筋笼放置前应绑好砂浆垫块，吊耳与钢筋笼焊接固定可靠。吊放时要对准孔位，吊直扶稳，缓慢下沉。钢筋笼放到设计位置时，应立即固定在孔口钢护筒上，防止在浇灌混凝土过程中不向上浮起，也不下沉。钢筋笼固定好后，应进行隐蔽工程验收，合格后立即插入混凝土导管。混凝土导管和料斗采用起重机械分段吊装。混凝土导管按照设计桩长配置，导管接长应牢固可靠，分段沉入钢筋笼内。混凝土导管底部至孔底的距离宜为300～500mm，混凝土料斗的选用须经过计算，满足导管一次埋入混凝土灌注面不应少于0.8m的要求。
9.二次清孔。二次清孔主要是为了防止在下钢筋笼与混凝土导管过程中碰撞孔壁，造成孔底沉渣厚度超过规定。二次清孔步骤及质量控制要点同上，不再重复。
10.浇筑水下混凝土。二次清孔完成后应立即开始浇筑水下混凝土。清孔完成后间隔时间不应超过4h，以防泥浆沉淀和塌孔。水下混凝土必须具备良好的和易性，配合比应根据试验确定；坍落度宜为18～22cm；水灰比不大于0.5，并有一定的流动度保持率。混凝土的初凝时间要满足混凝土浇灌的要求。浇筑水下混凝土应遵守下列规定：开始灌注混凝土时，为使隔水栓能顺利排出，导管底部至孔底的距离宜为300～500mm；开灌前储料斗内必须有足够的混凝土储备量，使导管一次性埋入混凝土中0.8m～1.2m以上；为了防止泥浆卷入导管内，导管在混凝土内必须保持适宜的埋置深度，一般应控制在2～4m为宜，严禁把导管底端提出混凝土面，应有专人测量导管埋深及管内外混凝土面的高差，填写水下混凝土浇筑记录；水下混凝土必须连续施工，孔内混凝土面上升速度一般不宜少于2m/h，中途不得停歇。每根桩的浇筑时间按初盘混凝土的初凝时间控制，对浇筑过程中的一切故障均应记录备案。当混凝土不能畅通时，应将导管上下提动，慢提快放，但不宜超过300mm。导管不能作横向移动。提升导管应避免碰挂钢筋笼，控制最后一次灌注量，桩顶的混凝土标高一定要符合设计要求，桩顶不得偏低，应凿除的泛浆高度必须保证暴露的桩顶混凝土达到强度设计值，一般按照设计桩长高500mm。浇筑过程中须按要求留置同一配合比的试块，每班不得少于1组，每根灌注桩不得少于1组。
11.拔出导管、护筒。拔出导管过程中严禁左右摆动、碰撞钢筋笼。混凝土浇筑到设计桩长（桩顶）时，检查浇筑的混凝土量是否存在偏差。浇筑完成后应及时拔出砼导管、护筒，预留空桩位置采用沙子进行回填，以确保后续施工场地安全施工作业。
12.成桩。拔出导管、护筒后，将对应桩的混凝土同条件和标养试件进行养护存放，并做好相应记录。将终孔验收、钢筋隐蔽验收等资料以及浇筑过程中有关的记录资料进行整理、归档，完成灌注桩施工。
三、施工过程中应注意的质量安全问题
1.钢筋笼在制作、堆放、运输、起吊、入孔等过程中，必须加强对相关操作人员的安全技术交底，严格按照要求安装加固措施，防止钢筋笼变形。钢筋笼吊装作业时确保吊机覆盖范围内无其他人员交叉作业，吊车行走路线须平稳或铺设钢板。
2.在钻孔机安装行走、钢筋笼运输及混凝土浇筑等大型施工机械施工范围内，均应注意保护好现场的轴线桩、高程桩，并应经常予以核校。
3.施工中应经常测定泥浆密度，并定期测定粘度、含砂率和胶体率。泥浆粘度18～22s，含砂率4%～8%，胶体率不小于90%。
4.在灌注混凝土前必须复测沉渣厚度，确保清孔后的孔底沉渣厚度≤100mm，沉渣厚度超过规定者，必须重新清孔，合格后方可灌注混凝土。
5.混凝土浇筑到接近桩顶时，应随时测量顶部标高，以免过多截桩或补桩。
6.灌注桩施工完毕进行基础开挖前，应制定合理的施工顺序和技术措施，防止桩的位移和倾斜。并应检查每根桩的纵横水平偏差。开挖过程中，桩头的混凝土强度没有达到设计要求时，不得碾压，以防桩头损坏。
7.钻进过程中若发生斜孔、弯孔、缩径、塌孔或沿护筒周围冒浆以及地面沉陷等情况，应立即停止钻进。经采取以下措施后，方可施工：当钻孔倾斜时，可往复扫孔修正，如纠正无效，应在孔内回填粘土或风化岩块至偏孔处上部0.5m，再重新钻进；钻进中如遇塌孔，应立即停钻，并回填粘土，待孔壁稳定后再钻。
四、结束语
深基坑钻孔灌注桩的施工质量好坏将直接影响基坑开挖或地下结构施工阶段的基坑安全。从原材料进场开始把关，严格按照《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）、《建筑基坑工程技术规程》（JGJ120-2012）等规范落实各关键工序质量控制要求，及时收集整理施工过程质量控制资料，按规范、设计要求进行检测、验收。基坑开挖过程严格落实第三方监测，确保基坑工程施工安全。
论文作者:黄志富
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/20
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