灌注桩在深基坑的应用与研究

1 工程概况

某商业公用大厦由位于我地区的繁华地带的大道交汇地段。主楼为28-30层，裙房部分为4-6层，地下室二层，基坑开挖深度为4.0-8.0m。本文采用该商业大厦实际地质资料进行计算和对比分析。计算选取基坑开挖深度为4.0-8.0m，通过对基坑深度、地质状况与周围环境的分析，结合该工程的实际情况与施工条件以及近年来的一些施工经验，本工程中拟采用深层水泥土搅拌桩挡墙和直径600mm混凝土灌注桩组合结构作支护深基坑的结构。

2 灌注桩技术特点

灌注桩属于非挤土或少量挤土桩，施工时低噪音、轻振动，无地面隆起或侧移，也无浓烟排放，因而对环境影响小，对周围建筑物、路面或地下设施等危害小。

单桩承载力高，视地质条件、桩身尺寸、混凝土强度等级不同，一般可达数千至数万千牛，因此常可设计一柱一桩，不需桩顶承台，简化了基础结构。

桩身刚度大，除能承受较大的竖向荷载外，还能承受较大的横向荷载，增强建筑物的抗震能力，并能有效地充当坡地抗滑桩、堤岸支护桩以及地铁或建筑物基坑开挖的支护桩，还可在基坑开挖后继续作为地下室的承重墙等永久性结构使用。

不需要搬运吊装，不必承受打击，因而可用较低的配筋率，并可视建筑物的重要性和荷载条件仅在桩身上段配筋或沿深度做变截面配筋。

桩身配筋可根据荷载大小与性质及荷载沿深度的传递特色以及土层的变化配置，无需像预制桩那样配置起吊、运输、打击应力筋，其配筋率远低于预制桩，相比预制桩可较大幅度地降低造价。

灌注桩施工的现场作业太多，影响桩的质量人为因素较多，质量不够稳定。有时会发生缩颈、断桩、桩身局部夹泥、桩身混凝土离析、桩顶混凝土疏松、混凝土强度较难保证等质量事故；桩侧阻力和桩端阻力的发挥常随工艺变化而有变化，且又在较大程度上受施工操作影响。

3 灌注桩主要施工工艺

3.1 钢筋制作

钢筋的表面应洁净，使用前应将表面油渍、漆皮、鳞锈等清除干净。钢筋应平直，无局部弯折。对于直径小于12的工级钢筋，采用冷拉法调直钢筋时，I级钢筋的冷拉率不宜大于20%钢筋笼分节制作。钢筋笼分节焊接时应按规范要求确保焊缝长度:单面焊不应小于10d，双面焊不应小于5d (d为钢筋直径)，药皮随焊随敲。焊接头应错开，保证同一断面的接头占有率不超过50%。钢筋焊接注意：焊接长度；饱满度；焊缝 宽度；无气孔和无咬肉现象。

3.2 成孔作业

（1）孔深与沉碴

钻孔灌注桩施工中应特别注意孔深与沉碴的控制，尤其对于端承桩，终孔时要测验一次孔深，灌注混凝土前测一只孔深，以确定孔底沉碴厚度，不能只在灌注混凝土前测一只孔深，以设计孔深来确定孔底沉碴厚度，防止“多打少报”。孔深一般用测绳测量，应注意测绳的遇水收缩问题，使用前要先在水中浸泡一段时间，然后用钢尺校正后使用，终孔时最好测量钻杆长度确定孔深，并和测绳测量孔深对比，测孔深测绳要专用，使用中还应不时用钢尺校正，以确保孔底沉碴厚度不超标。

（2）泥浆与孔壁泥皮

钻进成孔过程中要注意泥浆与孔壁泥皮的控制，如果钻进粘性土层不易塌孔，用清水钻进最好，如果存在厚度大、易塌孔的砂层，就要使用泥浆，避免塌孔。使用泥浆应注意避免孔壁泥皮厚度过大。在成桩过程中，桩周形成泥皮是不可避免的，泥皮达到一定厚度时，就会使桩的侧摩阻力大降低，对泥皮厚度的要求理论上是越小越好，至于具体多大可以保证单桩承载力设计值，由于成孔方法、泥浆性能等的不同，还有待于研究，据相关资料介绍，泥皮厚度应控制在8mm以内。

3.3 混凝土的灌注

灌注混凝土必须连续作业，一次完成，避免山于突发原因中断灌注，从而发生断桩的可能，因此混凝土的拌和运输设备应满足连续作业的要求。孔内混凝土面上升到接近钢筋笼底部时，应防止钢筋骨架被顶起。在灌注过程中，要随时测量和记录孔内混凝土灌注标高和导管入孔长度，以控制和保证导管在混凝土内有2m至6m的埋置深度，防止导管提升过猛管底提离混凝土面而使导管内进水造成断桩夹泥，也要防止导管埋入过深而造成导管内混凝土压不出或导管被埋住，不能提升，导致中止浇灌而断桩。混凝土灌注注意： 连续浇筑，间隔时间不宜超过30min；混凝土严禁有大的块石出现，防止出现卡管现象；拌料不宜出现生料的现象和不允许出现离析等现象。

4 施工中质量控制措施

4.1 桩位控制

包括桩在水平方向的位置，桩顶埋深，以及桩身垂直度的控制。桩在水平方向位置控制包括检查红线、灰线、护筒埋设情况及钻机就位情况。由于桩位放样随施工阶段性进行，工作主要采取抽样检查的方法。桩顶埋深主要通过控制吊筋长度及混凝土上翻高度进行。吊筋长度采用理论计算值与实际长度相比较的方法来控制，避免吊筋采用统一长度，而不考虑地坪和机架标高的变化。在混凝土浇捣结束之前，检查实测的上翻高度。桩身垂直度通过控制桩架垂直度、测斜，以及钢筋笼下放顺利程度来进行。

4.3 桩端施工质量

为保证桩端质量，除控制桩径外，还要严格控制沉淤厚度。以孔底部（钻头尖部所处位置）为控制沉淤标准，并相应扣除钻头最大直径断面以下长度的一半为沉淤厚度，要求沉淤符合设计要求。同时还严格控制二次清孔结束至砼浇捣之间间隔时间（≤30分钟）。沉淤厚度与清孔质量是密切相关的，为保证清孔质量，一方面检查清孔时泥浆性能，严禁清水清孔、钻孔用同一泥浆池；再者复校导管长度，控制清孔时导管埋深，以保证清孔效果。改变单纯量测沉淤厚度控制沉淤的方法，变被动为主动，比较好地保证了工程沉淤的性能。

4.3 导管埋深

在灌注过程中，规范规定导管埋深宜为2-6m，一般施工者都能注意做到保持最小的导管埋深，对于最大导管埋深却很容易忽略，混凝土只要能灌注下去， 施工者就一直上料灌注，埋管深度甚至达十几米，远远大于6m，这时不仅容易出现灌注的桩身混凝土质量不好，而且还容易出现一些问题。因此一定在注意控制好导管埋深，对于不是全笼的桩孔，混凝土面上升到钢筋笼底部时，要适当控制放慢灌注速度，并及时地尽快拔起导管，使导管底部出口高出钢筋笼底端一定距离，避免钢筋笼上浮。

4.4 导管提拉

在灌注过程中当混凝土下落不畅时要上下活动提拉导管，当起拔导管时要提拉导管，这时应注意如果导管的提拉速度过快、幅度过大，有时会埋进空气，造成桩身局部混凝土松，出现蜂窝、空洞等，特别是灌注至桩顶部时，灌注时间过长、混凝土搅拌质量不好等，都会造成破流动性变差，上下活动提拉导管，管外混凝土面上升，管内混凝土面高差到一定程度，管外混凝土面不再上升，若放下导管速度过快、幅度过大，管内混凝土流动性又差，有时会形成管外混凝土面高于管内混凝土面。灌注时要控制好混凝土搅拌质量，连续灌注，尽量缩短灌注时间，导管一定不能提拉速度过快、幅度过大，灌注至桩顶部，慢起慢落数次后，再慢慢提出混凝土面，以避免发生桩顶部中心混凝土质量低劣的空心现象。

结语

钻孔灌注桩具有入土深、能进入岩层、刚度大、承载力高、桩身变形小，并可方便地进行水下施工等优点，适应性强，是目前用途最广泛的一种桩基础，但由于其施工工艺的多样性和复杂性、地基地质条件的差异，各施工工艺类型有一定的适用范围。因此，钻孔灌注桩工程施工前，首先因根据地质条件、场地条件、设计桩长、最大桩径等参数选择最适合的施工工艺类型。这是钻孔灌注桩工程质量保证的必要条件。