深基坑基礎(chǔ)樁偏移控制技術(shù)

□文/李艾華

1 工程概況

天津市文化中心商業(yè)體項(xiàng)目，地下2層，基礎(chǔ)均采用柱下樁基，對樁位的偏移要求較高，特別是2條地鐵通道處的樁位，要求的樁位偏移≯70 mm。地質(zhì)條件相對單一，除地表以下4 m內(nèi)存在大量的舊建筑基礎(chǔ)外，其余地層均為淤泥層、粉土、粉質(zhì)粘土及粉質(zhì)砂土，屬于比較典型的軟土地基。

2 工程特點(diǎn)及難點(diǎn)

1）場地條件復(fù)雜，盡管前期已對場地進(jìn)行了翻槽，但地下的舊建筑基礎(chǔ)仍然較多，需要多次反復(fù)定位。

2）工程量大、工期緊，共有基礎(chǔ)樁2 643根，60 d完成，定位的工程量相對較大，很容易導(dǎo)致樁位的偏移。

3）基坑深，成孔的垂直度偏差導(dǎo)致樁位偏移不易控制，基坑深度在11.6～15.0 m，為保證開槽后樁位的準(zhǔn)確，鉆機(jī)的成孔傾斜度要控制在0.5%以內(nèi)，要求較高。

4）機(jī)械設(shè)備多、相互影響大，容易造成樁位偏移。本工程現(xiàn)場布置26臺鉆機(jī)、3臺履帶吊、2臺汽車吊、4臺挖掘機(jī)以及混凝土運(yùn)輸車、泥漿車。各種機(jī)械在施工時(shí)，都會對樁位產(chǎn)生擠壓、碰撞而造成偏移。

5）由于設(shè)計(jì)的原因，造成支撐格構(gòu)柱樁后施工，設(shè)計(jì)的格構(gòu)柱樁與工程樁的外皮間距最小達(dá)到20 cm，施工難度較大。施工正值雨季，頻繁的下雨導(dǎo)致地下水含量增大，場地變軟，車輛行走困難，很容易導(dǎo)致樁位移動(dòng)。

3 施工方法

為滿足工程質(zhì)量和進(jìn)度的需要，根據(jù)本工程的特點(diǎn)和以往的施工經(jīng)驗(yàn)，采取組合式分類施工，利用工程鉆機(jī)和潛水鉆機(jī)的不同特性，完成不同部位的工程樁。

1）工程鉆機(jī)主要施工單樁、邊樁。主要施工樁長為27、34.5、42 m的鉆孔灌注樁，成孔深度超過40 m，主要為單樁和邊樁，特別是地鐵通道兩側(cè)的工程樁。工程鉆機(jī)主要是利用自重，通過鉆斗的旋轉(zhuǎn)、削土、提升，反復(fù)循環(huán)而成孔，原土造漿，護(hù)壁能力強(qiáng)，技術(shù)成熟。整個(gè)鉆桿絲扣連接的整體性較好，操作簡單，容易控制，垂直度好，適用于粘性土、粉質(zhì)土、砂土等土層施工。

樁機(jī)對位是施工中的重點(diǎn)，對位前埋設(shè)護(hù)筒，將樁位用十字線引出，護(hù)筒周圍土要壓實(shí)，局部地方可以墊鐵板，在鉆機(jī)的施工過程中，需反復(fù)多次調(diào)平。

施工前兩根樁時(shí)，要試成孔，低速運(yùn)轉(zhuǎn)，掌握地層的實(shí)際情況，以便確定該地質(zhì)條件下的鉆進(jìn)參數(shù)。

2）潛水鉆機(jī)施工承臺樁和群樁。潛水鉆機(jī)與工程鉆機(jī)的成孔工藝是一樣的，區(qū)別在于成孔時(shí)的驅(qū)動(dòng)力點(diǎn)不一樣，工程鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)力在鉆機(jī)平臺上，利用自重下切土層，而潛水鉆機(jī)的動(dòng)力點(diǎn)在鉆頭上，成孔時(shí)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆頭，產(chǎn)生自傳，擺動(dòng)性大，很容易產(chǎn)生偏移，造成垂直度偏差大，優(yōu)點(diǎn)是電機(jī)轉(zhuǎn)速快，成孔速度快。潛水鉆機(jī)的垂直度，一直是控制的重點(diǎn)。

（1）成孔初期特別重要。吊鉆成孔，上下反復(fù)移動(dòng)鉆機(jī)，及時(shí)檢測，進(jìn)行垂直度修正是控制成孔垂直度的最關(guān)鍵的第一步。

（2）在鉆機(jī)上安裝扶正器，其高度一般為2.0 m左右，直徑較樁徑小2 cm，其在成孔的過程中，通過扶正器能夠有效地糾正垂直度。

（3）施工過程的控制。及時(shí)檢測垂直度，每節(jié)鉆桿均需檢測，發(fā)現(xiàn)偏移及時(shí)修正，通過調(diào)整鉆機(jī)的平整度或者調(diào)整控制鉆桿的合箱滑輪，控制垂直度。

（4）密切注意地層的變化，通過試成孔確定施工參數(shù)，在地層多變處，要減小進(jìn)尺速度，上下移動(dòng)鉆機(jī)，修正垂直度。

（5）供水位置的控制。選擇內(nèi)走水電機(jī)，讓清水從鉆頭的中間出來，便于清水與泥漿的均勻攪拌，有利于成孔的垂直度。

（6）控制鉆桿接頭的磨損量。潛水鉆機(jī)的鉆桿是插銷式連接，磨損較大，盡管有合箱控制，仍有很大的活動(dòng)量，通過鉆桿加壓成孔時(shí)，容易造成偏移，所以潛水鉆機(jī)的最大缺點(diǎn)是成孔垂直度差，通過垂直度檢測，發(fā)現(xiàn)磨損量大時(shí)，及時(shí)修正或者更換鉆桿，減少由于鉆桿磨損而造成的垂直度偏差。

3）格構(gòu)柱樁的施工。由于設(shè)計(jì)原因，格構(gòu)柱樁在工程樁后施工，只能在工程樁間布設(shè)。由于兩條16 m寬的地鐵通道通過整個(gè)構(gòu)筑物，導(dǎo)致局部的格構(gòu)柱樁調(diào)整的范圍非常小，離工程樁最近的外皮尺寸只有20 cm，施工難度較大。

（1）場地處理。由于二次施工，再加上雨季，場地較軟，用渣石或者鐵板修建施工場地及臨時(shí)道路，保證樁機(jī)施工的穩(wěn)定性。

（2）樁位測定。利用全站儀測定樁位，增加護(hù)筒的埋設(shè)深度，保證樁位的準(zhǔn)確，樁位誤差＜1 cm，確?？卓诟浇姆€(wěn)定。

（3）設(shè)備的選定。挑選垂直度易控的工程鉆機(jī)。

（4）樁機(jī)垂直度的測定。嚴(yán)格控制樁機(jī)的垂直度，每進(jìn)尺2 m，測定一次垂直度，發(fā)現(xiàn)偏差立即吊鉆上下移動(dòng)，進(jìn)行修正。

（5）施工速度的控制。由于是在工程樁間穿插施工，特別是基坑的上部，存在沒有澆筑混凝土的樁孔，導(dǎo)致地質(zhì)的不穩(wěn)定，易塌孔，成孔速度要降低一半且泥漿密度要加大，保證良好的護(hù)壁。

（6）深部障礙物的處理。由于與工程樁相距較近，局部可能由于原工程樁施工時(shí)的塌孔，導(dǎo)致格構(gòu)柱樁成孔困難，這時(shí)需要加大泥漿密度，調(diào)整進(jìn)尺速度，及時(shí)檢查和更換鉆頭，將探出的混凝土清除，反向調(diào)整垂直度。

4）土方的開挖。采用中心島式開挖，便于應(yīng)力的均勻釋放，也可提高開挖速度。對于天津的軟土地基來說，控制土方開挖對樁位的影響，必須注意以下幾點(diǎn)。

（1）注意降水效果，深基坑灌注樁施工時(shí)，上部樁孔中滯留大量的泥漿，對土層有液化作用，影響土質(zhì)的穩(wěn)定性。另外，天津地區(qū)許多基坑有大量的淤泥質(zhì)土，滲透系數(shù)小，一定要注意監(jiān)測降水效果。隨著土體水量的減少，能夠充分保證土體的固結(jié)，減少開挖時(shí)土的側(cè)壓力對樁的影響。

（2）邊開挖邊施工墊層，保持坑底的穩(wěn)定性，避免坑底土體的移動(dòng)，造成樁位的偏移。

（3）合理分層開挖，根據(jù)地質(zhì)情況，注意開挖深度，保持坑底開挖的坡度，避免由于挖土的高差形成的一側(cè)卸荷的側(cè)向推力，土體易產(chǎn)生一定的水平移動(dòng)，造成已施工完的樁產(chǎn)生平移或傾斜，軟土地區(qū)很容易發(fā)生。天津市文化中心商業(yè)體的挖土共分3層開挖，見圖1。

圖1 分層開挖

4 測量控制措施

4.1 測量控制網(wǎng)測定

建筑物樁基礎(chǔ)定位測量，一般是根據(jù)建設(shè)單位或設(shè)計(jì)單位所提供的測量控制點(diǎn)，在場地內(nèi)建立導(dǎo)線控制網(wǎng)，本工程共設(shè)4個(gè)控制點(diǎn)，每個(gè)控制點(diǎn)采用不少于0.5 m3混凝土澆筑，中間放置埋件，在埋件上刻十字作為軸線引測點(diǎn)，每邊長度在200 m左右，在樁基施工過程中，每天應(yīng)對現(xiàn)場測量控制點(diǎn)進(jìn)行校核并作好有效保護(hù)。

4.2 工程樁樁位的測定

隨著科技的進(jìn)步，工程樁的定位技術(shù)也逐漸發(fā)展，早期一般是通過控制網(wǎng)測定軸線控制點(diǎn)，再由軸線控制點(diǎn)測定樁位，測定的站點(diǎn)較多，人為因素導(dǎo)致的誤差較大；后期一般使用全站儀，利用控制網(wǎng)，直接測定樁位，誤差較??；現(xiàn)在隨著先進(jìn)測量儀器的普及，GPS設(shè)備可以直接測設(shè)工程樁的樁位，既簡單又準(zhǔn)確，解決了樁基施工時(shí)，現(xiàn)場不通視條件的限制，便于操作。在天津市文化中心商業(yè)體項(xiàng)目中，由于遇上天津市的雨季，現(xiàn)場設(shè)備較多，相互間的影響較大，為了保證工程樁的測量精度，首先通過樁位圖的電子版坐標(biāo)，測定樁位后，用十字線引出，挖完護(hù)筒后及時(shí)恢復(fù)樁位，再進(jìn)行復(fù)核，對于環(huán)境影響較大的部位，必須用全站儀或者GPS直接定位復(fù)核，定位準(zhǔn)確后再安裝鉆機(jī)，這樣就保證了施工前樁位的準(zhǔn)確。

5 關(guān)鍵技術(shù)質(zhì)量控制

1）地質(zhì)條件造成的樁孔傾斜，成孔后孔不豎直，出現(xiàn)偏差。

（1）及時(shí)清除障礙物，重新定位，低速鉆進(jìn)。

（2）安裝鉆機(jī)時(shí)要使轉(zhuǎn)盤和底座水平，起重滑輪緣、固定鉆桿的卡孔和護(hù)筒中心樁位三者應(yīng)在同一軸線上并經(jīng)常檢查校正。

（3）在軟硬地層鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)吊住鉆桿控制進(jìn)尺，低速鉆進(jìn)，上下移動(dòng)鉆頭多次。

（4）在偏斜處吊住鉆頭，上下反復(fù)掃孔，使孔垂直或者在偏斜處回填砂粘土，待沉積密實(shí)后再鉆。

（5）場地處理時(shí)，一定要壓實(shí)，確保場地的地耐力能夠滿足施工的需要。保證鉆機(jī)底座的水平。

2）人為因素造成的樁孔位移，開槽后，發(fā)現(xiàn)樁位與設(shè)計(jì)中心不符。

（1）對測量人員進(jìn)行交底考核，堅(jiān)持做好第三方的復(fù)核工作。

（2）認(rèn)真按設(shè)計(jì)圖紙放好樁位，做好明顯的標(biāo)志并做好保護(hù)及復(fù)查工作。

3）鉆孔設(shè)備的不同造成的樁位偏移，不同的成孔工藝和設(shè)備，最后的樁位偏移量是不一樣的。

（1）對于深基坑，成孔深度和直徑較大的樁，一定要選擇自重大的設(shè)備，便于保持樁機(jī)的穩(wěn)定性。

（2）控制成孔速度，施工前一定要試成孔，摸清地質(zhì)情況，通過成孔檢測，確定合理的施工參數(shù)。

（3）工程鉆機(jī)的送漿一般是通過鉆桿來控制的，漿液從鉆頭中間向四周擴(kuò)散便于成孔，而潛水鉆機(jī)的漿液是由水龍帶從孔的側(cè)邊送到孔底，漿液在孔的一側(cè)流出，為了保證孔的垂直度，選擇內(nèi)走水的鉆機(jī)。

（4）鉆桿接頭逐個(gè)檢查，發(fā)現(xiàn)磨損及時(shí)修理。

（5）盡量選擇垂直度容易控制的設(shè)備，對于濕作業(yè)成孔來說，旋挖鉆機(jī)的垂直度最高，工程鉆機(jī)的垂直度較潛水鉆機(jī)高。

4）不科學(xué)的土方開挖，也容易造成樁位偏移。

（1）開挖時(shí)避免對樁體產(chǎn)生碰撞，對于超灌的樁，必須用機(jī)械破除，嚴(yán)禁用挖掘機(jī)碰撞，造成樁體傾斜。

（2）對槽底部的地耐力不能滿足設(shè)備正常行走時(shí)，及時(shí)鋪設(shè)鐵板，增大受力面積，減少設(shè)備行走或自重對樁產(chǎn)生的側(cè)壓，而導(dǎo)致樁傾斜移位。

6 效果分析

天津市文化中心商業(yè)體項(xiàng)目樁基工程中，共使用2種不同設(shè)備施工，開槽后的樁位偏移情況見表1。

表1 樁位偏移情況

7 結(jié)語

深基坑基礎(chǔ)樁施工中的樁位偏移，是完全可以預(yù)控的，選擇先進(jìn)的設(shè)備，用方案指導(dǎo)施工，加強(qiáng)技術(shù)管理，提高施工人員的素質(zhì)，采取一定的控制措施，就能夠保證工程樁的施工質(zhì)量，最大限度地控制質(zhì)量隱患的發(fā)生。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)不同的設(shè)備，對樁位的偏移影響很大，不確定的因素仍然存在，潛水鉆機(jī)的垂直度還有待于提高，在深基坑中要有選擇地使用。