鉆孔灌注樁在基坑支護(hù)止水帷幕中的應(yīng)用

李碧玲

（廣西建工集團(tuán) 第二建筑工程有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530022）

【摘 要】文章結(jié)合工程實(shí)踐和對(duì)大唐·天城項(xiàng)目的水文地質(zhì)報(bào)告的分析，采用鉆孔灌注樁與塑性混凝土止水樁相互咬合搭接形成連續(xù)的止水帷幕、預(yù)應(yīng)力錨索等聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，既對(duì)基坑起到了支護(hù)作用，又實(shí)現(xiàn)了止水的目的。通過(guò)在大唐·天城項(xiàng)目地下室基坑支護(hù)工程中的實(shí)際應(yīng)用，證明該方案是安全、有效的，有較好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益，對(duì)于復(fù)雜多變、透水率大的地質(zhì)條件下的工程具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】鉆孔灌注混凝土樁；塑性混凝土止水樁；支護(hù)；止水

【中圖分類號(hào)】TU753.3 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2016）06-0056-04

1 工程概況及地質(zhì)水文情況

1.1 工程概況

大唐·天城項(xiàng)目位于廣西南寧市北湖路和明秀東路交叉處，地下室4層，基坑開(kāi)挖深度達(dá)17.6 m，屬于特大深基坑，基坑面積約5 600 m2，形狀不規(guī)則，基坑周邊環(huán)境條件復(fù)雜，地下水豐富。

基坑南面為明秀東路，最大放坡寬度僅為3 m；由于地處舊城區(qū)，所以地下管線分布較為復(fù)雜。

1.2 地質(zhì)條件

場(chǎng)區(qū)地質(zhì)情況自上而下分層如下：①雜填土層，新近填土，土質(zhì)不均，層厚0.3～2.50 m，平均層厚1.17 m；②黏土層，層厚3.30～7.40 m，平均厚度為5.56 m；③粉質(zhì)黏土層，層厚0.70～3.90 m，平均厚度為1.85 m；④圓礫層，層厚3.2～19.6 m，平均厚度為13.24 m；⑤強(qiáng)風(fēng)化泥巖層，層厚2.60～15.50 m，平均厚度為5.88 m；⑥中風(fēng)化泥巖層，層厚14.54～31.32 m，平均厚度為22.92 m。

1.3 水文地質(zhì)情況

（1）地表水：含水量不大，主要賦存于①雜填土層。

（2）地下水：主要分為孔隙潛水和基巖孔隙裂潛水；孔隙潛水主要賦存于粉質(zhì)黏土③層底部及圓礫④層，水量一般，具有一定的承壓性，為本區(qū)主要地下含水層，補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水和附近江河的側(cè)向補(bǔ)給，其水位在不同的季節(jié)的變化幅度為2.0～3.0 m?；鶐r孔隙裂潛水：主要賦存于泥巖的裂隙內(nèi)，其補(bǔ)給源主要來(lái)自場(chǎng)地周邊地下水的側(cè)向徑流，與其有一定的互補(bǔ)關(guān)系且有滯后現(xiàn)象。綜合穩(wěn)定水位埋深為7.6～9.5 m。

2 基坑支護(hù)方案比較分析

人工挖孔樁工藝落后，屬于淘汰的工藝；預(yù)制樁適用于無(wú)大顆粒砂礫石的松軟土質(zhì)，同時(shí)運(yùn)輸難、噪音大、管徑小。相比以上2個(gè)樁型，鉆孔灌注樁具有以下優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械化作業(yè)，施工簡(jiǎn)單；鋼筋籠、砼可集中加工、配送，也可以在現(xiàn)場(chǎng)加工，作業(yè)方便；施工速度快，工藝成熟，施工安全可靠。缺點(diǎn)是屬于隱蔽工程，質(zhì)量控制難度大；可能會(huì)產(chǎn)生大量的泥漿垃圾，處理難度大，對(duì)環(huán)保要求高；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)道路的通行標(biāo)準(zhǔn)有要求。

因?yàn)槭侵ёo(hù)樁，所以對(duì)于環(huán)保和道路通行要求可以不考慮，而對(duì)于隱蔽工程，只要加強(qiáng)管理，就能較好地控制質(zhì)量。綜合各種因素后，決定采用鉆孔灌注樁與塑性砼止水樁咬合搭接形成止水帷幕、預(yù)應(yīng)力錨索等聯(lián)合支護(hù)較為合理。

3 基坑支護(hù)及止水帷幕方案設(shè)計(jì)

3.1 支護(hù)體系

（1）支護(hù)體系采用鉆孔灌注樁、預(yù)應(yīng)力錨索作為主要的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系，每層預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)置封閉的鋼筋混凝土冠梁以形成整體受力結(jié)構(gòu)體系。

（2）鉆孔灌注支護(hù)樁：最初考慮樁徑為φ800 mm，樁中心距離為1 600 mm，樁長(zhǎng)25～26 m，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)不同的地質(zhì)情況需不斷調(diào)整樁徑及間距。

3.2 止、排水體系

（1）止水體系由止水帷幕樁和支護(hù)樁相互咬合搭接排列共同組成止水帷幕，即在鉆孔灌注混凝土止水帷幕樁間，設(shè)置鉆孔灌注支護(hù)樁，使止水樁與支護(hù)樁間相互咬合搭接形式，組成連續(xù)的止水帷幕。

（2）鉆孔灌注砼止水樁：最初考慮樁徑為φ800 mm，樁中心距離為1 600 mm，樁長(zhǎng)25～26 m，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)不同的地質(zhì)情況而不斷調(diào)整樁徑及間距。

（3）樁頂用水泥砂漿砌M7.5頁(yè)巖磚做排水溝，攔截地表水流入基坑，同時(shí)每隔20 m左右設(shè)一個(gè)沉砂井。

4 施工過(guò)程

4.1 測(cè)量放線

準(zhǔn)確測(cè)量樁位，樁位用φ20 mm、長(zhǎng)度為35～40 cm鋼筋打入地面30 cm，作為樁的中心點(diǎn)，然后在鋼筋頭周?chē)?huà)上白灰記號(hào)，既便于尋找，又可防止機(jī)械移位時(shí)破壞樁位。

4.2 泥漿制備

泥漿池及制備泥漿：泥漿池隨鉆機(jī)在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖。泥漿采用優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土、纖維素，并加入純堿和水?dāng)嚢瓒伞，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)置泥漿池（含回泥漿沉淀池及泥漿儲(chǔ)備池），一般為鉆孔容積的1.5～2.0倍，要有較好的防滲能力。在沉淀池的旁邊設(shè)置渣土區(qū)，沉渣采用反鏟清理后放在渣土區(qū)，并迅速由人工配合手推車(chē)通過(guò)浮橋運(yùn)至岸邊指定地點(diǎn)堆放。根據(jù)工程地層條件，要求制備泥漿比重控制在1.05～1.15。

4.3 埋設(shè)護(hù)筒

（1）護(hù)筒制作。采用6 mm鋼板制作，內(nèi)徑為

1 600 mm，長(zhǎng)度一般為3.0 m，同時(shí)在護(hù)筒的對(duì)角分別焊接一個(gè)“耳朵”，用來(lái)承托護(hù)筒，防止護(hù)筒意外下沉。上部開(kāi)設(shè)2個(gè)溢漿孔。

（2）護(hù)筒埋設(shè)。利用鉆機(jī)挖斗將其靜力壓入土中護(hù)筒頂面高出地面0.3 m，周?chē)ね练謱訅簩?shí)，護(hù)筒埋設(shè)深度為5 m，護(hù)筒中心與樁心偏差不得大于50 mm。保持垂直度，傾斜度應(yīng)小于1.5%。

4.4 成孔施工及注意事項(xiàng)

（1）護(hù)筒內(nèi)徑為φ1 000 mm，鉆機(jī)就位前，測(cè)量員復(fù)核護(hù)筒的偏差情況，以指導(dǎo)鉆機(jī)的擺放。

（2）鉆機(jī)就位：鉆機(jī)就位底座應(yīng)墊牢，用水平尺對(duì)機(jī)座底架進(jìn)行水平調(diào)整，直至鉆架垂直地面，天車(chē)吊輪、回鉆盤(pán)和鉆頭與樁位四點(diǎn)中心到同一鉛垂線上。鉆機(jī)就位完畢，當(dāng)班機(jī)班長(zhǎng)量取機(jī)身高度，報(bào)施工員或質(zhì)量員核準(zhǔn)。

（3）成孔施工時(shí)，鉆具（鉆頭、主動(dòng)鉆桿和副鉆桿）要保證垂直度、同心度和連接時(shí)整合可靠，以防止孔斜和鉆具脫落。

（4）每次開(kāi)鉆前，當(dāng)班機(jī)班長(zhǎng)應(yīng)負(fù)責(zé)對(duì)鉆具的垂直度、連接性和鉆頭的直徑磨損情況進(jìn)行拉線、拉尺檢查和觀察檢查，撤換和修復(fù)不合格的工具件。

（5）鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)正確使用泥漿的性能指標(biāo)。

（6）鉆進(jìn)中應(yīng)注意通過(guò)聽(tīng)動(dòng)靜、觀現(xiàn)象及憑操作感來(lái)發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)的異常情況，當(dāng)出現(xiàn)鉆桿跳動(dòng)、機(jī)架搖晃、鉆不進(jìn)尺、漏漿跑漿時(shí)，應(yīng)及時(shí)停鉆，查明原因，排除故障或做出處理后再恢復(fù)施工。

（7）機(jī)班長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)指令，及時(shí)在主動(dòng)鉆桿上畫(huà)出終孔機(jī)上余尺停置標(biāo)志線，以控制孔底標(biāo)高。鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)標(biāo)高終孔時(shí)，應(yīng)保持鉆機(jī)空轉(zhuǎn)不進(jìn)尺10 min，直至泥漿指標(biāo)達(dá)到一次清孔要求。

4.5 檢孔

鉆進(jìn)達(dá)到要求孔深停鉆后，主要保持孔內(nèi)泥漿的漿面高程，確?？妆诘姆€(wěn)定。要盡快將鉆機(jī)移位，進(jìn)行終孔驗(yàn)收工作，并利用檢孔器進(jìn)行檢孔。樁位偏差≤100 mm；樁身垂直度≤1%。

4.6 清孔

旋挖鉆一次清孔用挖斗反復(fù)撈取松渣，直到松渣厚度符合規(guī)范要求為止。二次清孔在安裝鋼筋籠和下導(dǎo)管之后進(jìn)行，調(diào)整泥漿比重，以小比重泥漿注入孔中，置換孔中的沉渣和大比重泥漿，使泥漿比重和沉渣厚度符合規(guī)范要求，經(jīng)監(jiān)理工程師同意后灌注水下砼。

泥漿相對(duì)密度為1.02～1.10，黏度為18～22 s，砂率≤4%，泥皮厚度<2 mm，pH值為7～11。

4.7 鋼筋籠安裝

鋼筋籠安裝采用16 t汽車(chē)吊起吊入孔，采用三點(diǎn)起吊的方式下沉到設(shè)計(jì)高程后馬上檢查其位置是否安裝到設(shè)計(jì)位置，是否偏心，經(jīng)監(jiān)理工程師檢查合格后，籠頂?shù)醐h(huán)穿入φ100 mm鋼管2根予以固定。

（1）鋼筋籠搬動(dòng)和起吊時(shí)要防止扭轉(zhuǎn)、變形、彎曲，采用加強(qiáng)架立筋作為支撐以增加鋼筋籠的剛度。

（2）鋼筋籠吊裝前，先在籠外焊接限位筋，保證鋼筋籠與孔壁之間的間隔滿足鋼筋的保護(hù)層厚度要求。

4.8 導(dǎo)管安裝

導(dǎo)管采用φ300 mm的無(wú)縫鋼管，每節(jié)長(zhǎng)3 m，最底節(jié)長(zhǎng)5 m，配2節(jié)長(zhǎng)1 m、2節(jié)長(zhǎng)2 m的短管，用來(lái)調(diào)節(jié)導(dǎo)管高度。在下導(dǎo)管前，要認(rèn)真檢查導(dǎo)管是否損壞，密封圈、卡口是否完好，內(nèi)壁是否圓順光滑，接頭是否緊密。對(duì)導(dǎo)管做水密、承壓、接頭抗拉試驗(yàn)，檢驗(yàn)導(dǎo)管的密封性能、接頭抗拉能力，若符合規(guī)范要求方可下導(dǎo)管。質(zhì)量不可靠的導(dǎo)管不準(zhǔn)使用。下導(dǎo)管時(shí)，必須有專人負(fù)責(zé)，導(dǎo)管必須居孔中心，下導(dǎo)管時(shí)防止導(dǎo)管插入鋼筋籠和孔底。導(dǎo)管距離孔底25～40 cm。

4.9 混凝土灌注

導(dǎo)管法灌注水下混凝土的全過(guò)程如圖1所示。

5 常見(jiàn)質(zhì)量通病的預(yù)防措施

5.1 孔斜預(yù)防措施

（1）鉆具要保持垂直度、剛度、同心度，鉆頭須具有保徑裝置，鉆機(jī)就位必須準(zhǔn)確平穩(wěn)，確保機(jī)座處在穩(wěn)固的平臺(tái)或地坪上，中心誤差≤5 cm。開(kāi)鉆前，為防止鉆孔傾斜，鉆機(jī)在軌上移行就位后，調(diào)整鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)的水平，保持鉆塔天車(chē)轉(zhuǎn)盤(pán)中心、樁孔中心三者在同一鉛垂線上。

（2）鉆頭在吊緊狀態(tài)下鉆進(jìn)，為確保證孔徑和孔的垂直度，樁基施工時(shí)除了采用法蘭聯(lián)結(jié)鉆具剛度較強(qiáng)的鉆桿外，采取“懸吊鉆進(jìn)”防斜措施。

5.2 坍孔預(yù)防措施

樁基施工過(guò)程中一旦發(fā)生坍孔，輕則影響成孔進(jìn)度，嚴(yán)重時(shí)直接影響工程質(zhì)量和整個(gè)工程的進(jìn)度，給工程帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，施工時(shí)應(yīng)采取如下措施防止坍孔。

（1）用地層中自然黏土造漿護(hù)壁；合理安排施工順序，做到隔孔施工，防止相鄰孔施工過(guò)程中的泥漿串孔。

（2）在不同的地層采用合理的轉(zhuǎn)速和鉆壓，減少由此對(duì)孔壁穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響。

（3）為防止水頭壓力不足而導(dǎo)致孔壁失穩(wěn)坍塌，施工過(guò)程中應(yīng)注意確保護(hù)筒內(nèi)水頭不低于護(hù)筒口0.5 m。

5.3 縮徑和糊鉆的預(yù)防措施

（1）改進(jìn)鉆頭結(jié)構(gòu)：調(diào)整刀具的角度、高度，提高鉆頭的切削能力，提高排渣能力，從而提高鉆進(jìn)效率。

（2）在保證孔壁穩(wěn)定的前提下，易糊鉆的地層鉆進(jìn)時(shí)，采用調(diào)整泥漿性能、鉆進(jìn)參數(shù)等措施以減少糊鉆。

（3）在易縮徑的地層中鉆進(jìn)時(shí)，可適當(dāng)抬高水頭高度及增大泥漿的黏度和比重來(lái)增加泥漿對(duì)孔壁的壓力，減少縮徑。

（4）保證鉆頭的有效直徑滿足設(shè)計(jì)直徑。

6 支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)

按照基坑支護(hù)規(guī)范規(guī)定，應(yīng)對(duì)基坑、周邊建筑物、道路及地下管線的沉降位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在基坑四周設(shè)置水平位移及沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，基坑監(jiān)測(cè)必須由專人負(fù)責(zé)，對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)反饋，發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)及時(shí)通知設(shè)計(jì)人員，以便研究相應(yīng)對(duì)策。

7 基坑支護(hù)及止水效果及分析

（1）支護(hù)結(jié)構(gòu)施工完畢后，經(jīng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，基坑邊坡累計(jì)最大水平位移為20.0 mm，地下水位未發(fā)生變化，基頂未出現(xiàn)裂縫和隆起現(xiàn)象，證明該方案效果較好，對(duì)于復(fù)雜的圓礫強(qiáng)透水層地質(zhì)條件下具有推廣價(jià)值。

（2）該項(xiàng)目的鉆孔灌注樁止水帷幕早已完成，目前土方局部尚未回填，基坑支護(hù)依然發(fā)揮作用。

8 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本工程說(shuō)明在粉土層、圓礫層及高水位的情況下采用鉆孔灌注柱和止水樁做深基坑的止水帷幕是切實(shí)可行的，確保了基坑土方開(kāi)挖及后續(xù)工程的順利進(jìn)行。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]GB 50026—2007，工程測(cè)量規(guī)范[S].

[2]GB 50739—2011，復(fù)合土釘墻基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

[3]JGJ 120—2012，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

[4]JGJ 94—2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[責(zé)任編輯：陳澤琦]