冲孔灌注桩技术在深基坑支护中的应用及施工控制

冲孔灌注桩技术在深基坑支护中的应用及施工控制

郑昊

广东省第一建筑工程有限公司

摘要:我国新时期城市更新迅速发展，建筑基础工程难度持续增大，深基坑施工的规模不断增加，成为较常见的施工技术应用。本文以某工程项目深基坑工程作为研究案例，详细分析冲孔灌注桩在深基坑支护中的特点、主要工艺应用和质量控制措施，为同行提供有益的借鉴和参考。

关键词: 深基坑; 冲孔灌注桩; 施工工艺; 质量控制

1、前 言

我国新时期建筑业持续向前发展，城市化发展不断加快，人口密度持续增加，城市建设项目集中度越来越强，高层建筑也越来越多，在有限空间环境中接纳更多的人口，建筑工程项目要向密集度强的高空间发展，高层建筑工程结构施工要在深基坑内实施。因此，要保证深基坑的安全稳定性，深基坑的支护手段十分重要。在建筑工程中进行大跨度、超深度、地层变化多等复杂环境中进行深基坑施工，要保证基坑四周的安全稳定性的情况下合理控制支护成本是工程业界值得重视探究的技术难题。

2、冲孔灌注桩在深基坑支护中应用

2.1 工程概况

  某综合楼项目位于市政主干道以东，拟建建筑总高99.5m，地下2层，地上30层，框支剪力墙结构，建筑物安全等级为二级。基坑深9.0m。总占地面积约6500m2，建筑面积约60000m2。原始地貌为海积平原，现状地形为洼地。北侧为新建市政路，尚未开通，南侧为另一在建项目深基坑施工，西侧为市政主干道，距辅道边约20m，东侧为空地。+0.00相当于绝对标高4.6m。工程桩拟采用冲孔灌注桩，静压预应力管桩。

   2.2地质条件分析

   根据钻探揭示，场地内地层自上而下依次为：人工回填层，沉积层、冲洪积层、残积层、下伏基岩为震旦系混合花岗岩（Z）。场地软弱土为素填土和淤泥层。素填土全场地分布，揭露层厚1.50～6.40m，平均层厚3.35m，底板标高-2.57～1.58m。土质较均匀，成份主要为粘性土、砖块、砼块、砂砾、碎块石等，松散状态。基坑侧壁主要出露土层为素填土层、淤泥、粘土和中粗砂层。该层中局部存在的块径较大的建筑垃圾及碎块石将对搅拌桩及预应力管桩成桩造成困难。除ZK7、ZK9外，其余各孔均有淤泥层揭露，揭露层厚0.60～5.00m，平均层厚2.60m；底板埋深430～8.00m，底板标高-4.83～-0.57m，底板平均标高-2.33m。该层局部为淤泥质粘土，淤泥质土含水量丰富、承载能力差、内部压缩性很强，易产生过大沉降和不均匀沉降，诱发构筑物变形、开裂。进行大面积挤土桩施工时，该层的流变性质易造成地面隆起。当采用搅拌桩对地基土进行处理时，淤泥中的有机质会对成桩的质量产生一定影响，须采取相应的措施。基坑开挖后基底部分出露土体主要为粘土、中粗砂或砂质粘性土，由于应力场的变化和软土层具有流变性，将引起基坑侧壁土体（主要为素填土、淤泥）整体失稳，而可能导致对邻近大道及管道的危害。

    2.3现场支护施工重难点分析

建筑物设地下2层，基坑开挖深度约8.0～10.0m，要运输土方回填至与周边道路相平或略高。由于施工现场场地限制，而且是在-9m的基坑底部施工，基底表面有丰富的地下水，基底表面需要整体实施回填，现场不能直接开挖泥浆池，冲出的泥浆需即时清理，是施工难点。外运余土渣距离超过20km，基坑整体面积需用建筑砖灰渣回填100mm厚度，才能满足800t静压桩机及桩管的运输车行驶。为保证冲孔灌注桩不被挤压影响质量，先施工静压完成后，再施工冲孔灌注桩，而后开挖承台、地梁等基坑，挖走砖渣。从勘察探查中发现现场拟建土层地下水的分类包含两种：孔隙潜水、基岩裂隙水，其中孔隙潜水在第四系全新统人工素填土层、第四系全新统冲洪积中粗砂、砾砂中，具有中～强透水性；第四系全新统海相沉积淤泥层、第四系全新统粘土层和残积砂质粘性土层具弱透水性。孔隙潜水和基岩裂隙水，地下水丰富情况下进行灌注桩作业孔壁易出现坍塌问题，钻孔灌注桩作业过程要采取合理防塌措施。

   2.4施工机械配置（表1）

      表1  灌注桩施工机械配置情况表

2.5深基坑支护工程应用主要特点

2.5.1 基坑深度大，地质条件变化增大

沿海地区部分地方填海、回填鱼塘、滩涂而成，填筑的材料含有大量腐土、建筑垃圾等，桩基础地下土层进行处理难度和置换加固成本大大提升。在本工程中开挖深度达到9m，经过勘探发现拟建区域原状为海积平原，土层软弱土多，淤积泥土层厚度大，大型运输车辆要先回填硬度大的砖灰渣才能正常出入，给桩基础正常施工带来非常大的困难。

2.5.2支护设计的参数以稳定性为主

普通的基坑支护设计出发点以维护坑内土体达到一定强度为主进行考虑，当支护的强度能实现对应的指标后即表示满足设计，而支护中的复杂可能性未进行综合考虑，如直接影响内部变化的承载力、刚度、结构变形程度、土层变化稳定等情况考虑因素不多，深基坑的开挖深度不断增大，地下土层剧变可能性大幅增加，支护设计必须增加抗变形能力、刚度、土层变化等重要因素进行综合考虑，才能实现深基坑可靠性、安全性。在本工程中底板埋深最大达到8.00m，该层泥土淤质泥土，具有高压缩性，易出现沉降问题出现，支护设计桩参数要考虑刚度、抗变形能力等因素的影响。

    2.5.3  基坑监测专业性越来越强

基坑监测工作以前得不到重视，专业化监测较少。随着基坑施工环境复杂程度增加，一旦未能及时预警，坑内发生变形、坍塌会造成较大的经济损失、人员伤亡。基坑的专业监测数据成为开挖和支护的重要参考指标，这些任务需要专业化技术团队完成。

3、冲孔灌注桩施工主要质量控制要点分析

3.1 作业对标高、桩垂直度等测量校对严格控制

    基坑开挖深度大，深度达到8.0～10.0m，抗浮设防水位按照周边道路标高（约4.4m）取值，即取绝对标高4.40m。现状地形约3.50m，测量人员对已灌注桩混凝土表面标高要进行反复校对确保参数准确，当表面标高控制不到位时，导管无法进入设计要求指定位置，当导管上升后会出现中间部分漏灌混凝土的现象，尤其在浇灌桩体的后半段时，现场测量人员使用探测仪器精度不佳时，会误判泥浆里面拌合的土层作为桩混凝土表面层。为减少测量误差过大出现断桩质量通病发生，测量队设置两组技术人员根据规范要求使用测深锤对孔内标高进行双重对照，经校对无误后再提升导管。桩体成孔的垂直度是重要质量控制关键点，钻入深度2m左右即测量成孔的垂直度是否出现偏移，查看勘察报告中地下土层变化交接处、可能出现偏斜的区域，选择降低锤击力度、频次的方式进行钻孔，保证钻孔孔形质量。

3.2 导管下沉的速度保持均速，避免管内混凝土出现堵塞

桩体混凝土浇筑使用P.I 32.5复合普硅水泥，控制浆液配合比质量不能出现离析问题，检测坍落度是否过大，采取避免出现导管堵塞方法如利用泵流量调整混凝土灌注速度、减少灌注时间过长、保持浆液灌注作业连续性、控制混凝土坍落度在合理范围、调整浆液配合比、适量掺入外加剂等，导管保持合    图1 导管安装

理速度下降进行注浆，控制注浆压力在0.6MPa和注浆量保持50L/min，注浆过程连续不间断（图1），记录导管下沉、上升时间、外加剂使用数量、泵送时间等重要参数。

   3.3注意做好孔壁防坍塌措施

   冲击钻头快速撞击孔壁、进尺过快、地层变化过大、泥浆面过低等情况下都可能会造成孔壁坍塌。从勘察资料中查证和现场对基坑侧壁探查，素填土下部土层含有大量淤积泥、淤泥质砂土层，属于第四系全新统海相沉积层，对不同层出现较大变化性质土需要采取防孔壁坍塌措施，对淤泥层钻进前及时调整泥浆相对密度后再调低进尺以缓慢低速度方式钻进，及时补充浆液提高泥浆面，维持浆液在护筒四周平衡，针对砂土层可能出现较大流失的情况，在保持孔内水头情况下现场将准备好的碎砖石、粘土等材料用锤冲入砂层产生牢固的结块，形成坚固的孔壁。此外，钢筋笼的下放保持良好垂直度，避免碰撞孔壁。

   3.4运用OFDR设备监测桩身变形

   传统型灌注桩桩身变形使用钢筋应力计、电阻式应变片等点式传感器，这类传感器防水性能差、易损坏，OFDR（光纤传感）设备具备高分辩率、高精度特点（图2），

通过四级加载和三级卸载测得竖向荷载作用下的桩身变形数据，分析数据对比桩身变形  图2 试验装置及光纤布设示意图

值。沿边坡每隔30m设置监测点，加强基坑变形、沉降情况监测。

4、结 语

深基坑支护工程越来越普遍，冲孔灌注桩在深基坑支护中是重要工艺，冲孔灌注桩能适用软弱性土层深基坑复杂施工环境，质量控制中要注意做好软土层防孔壁坍塌、防断桩、密切监测测量等措施，实现有效的质量控制。

参 考 文 献:

［1］施福冲．冲孔灌注桩施工常见问题分析及解决对策［J］．江苏建材，2023（10）：101-102．

［2］吕志彬．房建施工中冲孔灌注桩施工技术浅析［J］．中国住宅设施，2023( 09) : 151－153．

［3］刘锋易．基于复杂地层超深冲孔灌注桩施工技术要点及控制措施探究［J］．中国建筑装饰装修，2023（09）：170-172.

［4］阳斌．冲孔灌注桩施工技术在深厚砂层基础工程中的应用［J］．工程技术研究，2023（06）：54-56.

［5］孔秋平．丘陵与滩涂交替区域抛石层冲孔灌注桩施工方法探讨［J］．福建建设科技，2023（01）：109-111.