钻孔灌注桩在基坑支护止水帷幕中的应用

李碧玲

（广西建工集团 第二建筑工程有限责任公司，广西 南宁 530022）

【摘 要】文章结合工程实践和对大唐·天城项目的水文地质报告的分析，采用钻孔灌注桩与塑性混凝土止水桩相互咬合搭接形成连续的止水帷幕、预应力锚索等联合支护技术，既对基坑起到了支护作用，又实现了止水的目的。通过在大唐·天城项目地下室基坑支护工程中的实际应用，证明该方案是安全、有效的，有较好的经济和环保效益，对于复杂多变、透水率大的地质条件下的工程具有较好的推广应用价值。

【关键词】钻孔灌注混凝土桩；塑性混凝土止水桩；支护；止水

【中图分类号】TU753.3 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2016）06-0056-04

1 工程概况及地质水文情况

1.1 工程概况

大唐·天城项目位于广西南宁市北湖路和明秀东路交叉处，地下室4层，基坑开挖深度达17.6 m，属于特大深基坑，基坑面积约5 600 m2，形状不规则，基坑周边环境条件复杂，地下水丰富。

基坑南面为明秀东路，最大放坡宽度仅为3 m；由于地处旧城区，所以地下管线分布较为复杂。

1.2 地质条件

场区地质情况自上而下分层如下：①杂填土层，新近填土，土质不均，层厚0.3～2.50 m，平均层厚1.17 m；②黏土层，层厚3.30～7.40 m，平均厚度为5.56 m；③粉质黏土层，层厚0.70～3.90 m，平均厚度为1.85 m；④圆砾层，层厚3.2～19.6 m，平均厚度为13.24 m；⑤强风化泥岩层，层厚2.60～15.50 m，平均厚度为5.88 m；⑥中风化泥岩层，层厚14.54～31.32 m，平均厚度为22.92 m。

1.3 水文地质情况

（1）地表水：含水量不大，主要赋存于①杂填土层。

（2）地下水：主要分为孔隙潜水和基岩孔隙裂潜水；孔隙潜水主要赋存于粉质黏土③层底部及圆砾④层，水量一般，具有一定的承压性，为本区主要地下含水层，补给来源主要为大气降水和附近江河的侧向补给，其水位在不同的季节的变化幅度为2.0～3.0 m。基岩孔隙裂潜水：主要赋存于泥岩的裂隙内，其补给源主要来自场地周边地下水的侧向径流，与其有一定的互补关系且有滞后现象。综合稳定水位埋深为7.6～9.5 m。

2 基坑支护方案比较分析

人工挖孔桩工艺落后，属于淘汰的工艺；预制桩适用于无大颗粒砂砾石的松软土质，同时运输难、噪音大、管径小。相比以上2个桩型，钻孔灌注桩具有以下优点：机械化作业，施工简单；钢筋笼、砼可集中加工、配送，也可以在现场加工，作业方便；施工速度快，工艺成熟，施工安全可靠。缺点是属于隐蔽工程，质量控制难度大；可能会产生大量的泥浆垃圾，处理难度大，对环保要求高；对现场道路的通行标准有要求。

因为是支护桩，所以对于环保和道路通行要求可以不考虑，而对于隐蔽工程，只要加强管理，就能较好地控制质量。综合各种因素后，决定采用钻孔灌注桩与塑性砼止水桩咬合搭接形成止水帷幕、预应力锚索等联合支护较为合理。

3 基坑支护及止水帷幕方案设计

3.1 支护体系

（1）支护体系采用钻孔灌注桩、预应力锚索作为主要的支护结构体系，每层预应力锚索设置封闭的钢筋混凝土冠梁以形成整体受力结构体系。

（2）钻孔灌注支护桩：最初考虑桩径为φ800 mm，桩中心距离为1 600 mm，桩长25～26 m，根据现场不同的地质情况需不断调整桩径及间距。

3.2 止、排水体系

（1）止水体系由止水帷幕桩和支护桩相互咬合搭接排列共同组成止水帷幕，即在钻孔灌注混凝土止水帷幕桩间，设置钻孔灌注支护桩，使止水桩与支护桩间相互咬合搭接形式，组成连续的止水帷幕。

（2）钻孔灌注砼止水桩：最初考虑桩径为φ800 mm，桩中心距离为1 600 mm，桩长25～26 m，根据现场不同的地质情况而不断调整桩径及间距。

（3）桩顶用水泥砂浆砌M7.5页岩砖做排水沟，拦截地表水流入基坑，同时每隔20 m左右设一个沉砂井。

4 施工过程

4.1 测量放线

准确测量桩位，桩位用φ20 mm、长度为35～40 cm钢筋打入地面30 cm，作为桩的中心点，然后在钢筋头周围画上白灰记号，既便于寻找，又可防止机械移位时破坏桩位。

4.2 泥浆制备

泥浆池及制备泥浆：泥浆池随钻机在作业现场开挖。泥浆采用优质膨润土、纤维素，并加入纯碱和水搅拌而成。现场设置泥浆池（含回泥浆沉淀池及泥浆储备池），一般为钻孔容积的1.5～2.0倍，要有较好的防渗能力。在沉淀池的旁边设置渣土区，沉渣采用反铲清理后放在渣土区，并迅速由人工配合手推车通过浮桥运至岸边指定地点堆放。根据工程地层条件，要求制备泥浆比重控制在1.05～1.15。

4.3 埋设护筒

（1）护筒制作。采用6 mm钢板制作，内径为

1 600 mm，长度一般为3.0 m，同时在护筒的对角分别焊接一个“耳朵”，用来承托护筒，防止护筒意外下沉。上部開设2个溢浆孔。

（2）护筒埋设。利用钻机挖斗将其静力压入土中护筒顶面高出地面0.3 m，周围黏土分层压实，护筒埋设深度为5 m，护筒中心与桩心偏差不得大于50 mm。保持垂直度，倾斜度应小于1.5%。

4.4 成孔施工及注意事项

（1）护筒内径为φ1 000 mm，钻机就位前，测量员复核护筒的偏差情况，以指导钻机的摆放。

（2）钻机就位：钻机就位底座应垫牢，用水平尺对机座底架进行水平调整，直至钻架垂直地面，天车吊轮、回钻盘和钻头与桩位四点中心到同一铅垂线上。钻机就位完毕，当班机班长量取机身高度，报施工员或质量员核准。

（3）成孔施工时，钻具（钻头、主动钻杆和副钻杆）要保证垂直度、同心度和连接时整合可靠，以防止孔斜和钻具脱落。

（4）每次开钻前，当班机班长应负责对钻具的垂直度、连接性和钻头的直径磨损情况进行拉线、拉尺检查和观察检查，撤换和修复不合格的工具件。

（5）钻进时应正确使用泥浆的性能指标。

（6）钻进中应注意通过听动静、观现象及凭操作感来发现孔内的异常情况，当出现钻杆跳动、机架摇晃、钻不进尺、漏浆跑浆时，应及时停钻，查明原因，排除故障或做出处理后再恢复施工。

（7）机班长应根据指令，及时在主动钻杆上画出终孔机上余尺停置标志线，以控制孔底标高。钻进到设计标高终孔时，应保持钻机空转不进尺10 min，直至泥浆指标达到一次清孔要求。

4.5 检孔

钻进达到要求孔深停钻后，主要保持孔内泥浆的浆面高程，确保孔壁的稳定。要尽快将钻机移位，进行终孔验收工作，并利用检孔器进行检孔。桩位偏差≤100 mm；桩身垂直度≤1%。

4.6 清孔

旋挖钻一次清孔用挖斗反复捞取松渣，直到松渣厚度符合规范要求为止。二次清孔在安装钢筋笼和下导管之后进行，调整泥浆比重，以小比重泥浆注入孔中，置换孔中的沉渣和大比重泥浆，使泥浆比重和沉渣厚度符合规范要求，经监理工程师同意后灌注水下砼。

泥浆相对密度为1.02～1.10，黏度为18～22 s，砂率≤4%，泥皮厚度<2 mm，pH值为7～11。

4.7 钢筋笼安装

钢筋笼安装采用16 t汽车吊起吊入孔，采用三点起吊的方式下沉到设计高程后马上检查其位置是否安装到设计位置，是否偏心，经监理工程师检查合格后，笼顶吊环穿入φ100 mm钢管2根予以固定。

（1）钢筋笼搬动和起吊时要防止扭转、变形、弯曲，采用加强架立筋作为支撑以增加钢筋笼的刚度。

（2）钢筋笼吊装前，先在笼外焊接限位筋，保证钢筋笼与孔壁之间的间隔满足钢筋的保护层厚度要求。

4.8 导管安装

导管采用φ300 mm的无缝钢管，每节长3 m，最底节长5 m，配2节长1 m、2节长2 m的短管，用来调节导管高度。在下导管前，要认真检查导管是否损坏，密封圈、卡口是否完好，内壁是否圆顺光滑，接头是否紧密。对导管做水密、承压、接头抗拉试验，检验导管的密封性能、接头抗拉能力，若符合规范要求方可下导管。质量不可靠的导管不准使用。下导管时，必须有专人负责，导管必须居孔中心，下导管时防止导管插入钢筋笼和孔底。导管距离孔底25～40 cm。

4.9 混凝土灌注

导管法灌注水下混凝土的全过程如图1所示。

5 常见质量通病的预防措施

5.1 孔斜预防措施

（1）钻具要保持垂直度、刚度、同心度，钻头须具有保径装置，钻机就位必须准确平稳，确保机座处在稳固的平台或地坪上，中心误差≤5 cm。开钻前，为防止钻孔倾斜，钻机在轨上移行就位后，调整钻机转盘的水平，保持钻塔天车转盘中心、桩孔中心三者在同一铅垂线上。

（2）钻头在吊紧状态下钻进，为确保证孔径和孔的垂直度，桩基施工时除了采用法兰联结钻具刚度较强的钻杆外，采取“悬吊钻进”防斜措施。

5.2 坍孔预防措施

桩基施工过程中一旦发生坍孔，轻则影响成孔进度，严重时直接影响工程质量和整个工程的进度，给工程带来巨大的经济损失。因此，施工时应采取如下措施防止坍孔。

（1）用地层中自然黏土造浆护壁；合理安排施工顺序，做到隔孔施工，防止相邻孔施工过程中的泥浆串孔。

（2）在不同的地层采用合理的转速和钻压，减少由此对孔壁稳定性产生的影响。

（3）为防止水头压力不足而导致孔壁失稳坍塌，施工过程中应注意确保护筒内水头不低于护筒口0.5 m。

5.3 缩径和糊钻的预防措施

（1）改进钻头结构：调整刀具的角度、高度，提高钻头的切削能力，提高排渣能力，从而提高钻进效率。

（2）在保证孔壁稳定的前提下，易糊钻的地层钻进时，采用调整泥漿性能、钻进参数等措施以减少糊钻。

（3）在易缩径的地层中钻进时，可适当抬高水头高度及增大泥浆的黏度和比重来增加泥浆对孔壁的压力，减少缩径。

（4）保证钻头的有效直径满足设计直径。

6 支护结构及周边环境监测

按照基坑支护规范规定，应对基坑、周边建筑物、道路及地下管线的沉降位移进行监测。在基坑四周设置水平位移及沉降监测点，基坑监测必须由专人负责，对监测结果及时反馈，发现异常情况应及时通知设计人员，以便研究相应对策。

7 基坑支护及止水效果及分析

（1）支护结构施工完毕后，经监测数据显示，基坑边坡累计最大水平位移为20.0 mm，地下水位未发生变化，基顶未出现裂缝和隆起现象，证明该方案效果较好，对于复杂的圆砾强透水层地质条件下具有推广价值。

（2）该项目的钻孔灌注桩止水帷幕早已完成，目前土方局部尚未回填，基坑支护依然发挥作用。

8 结语

通过本工程说明在粉土层、圆砾层及高水位的情况下采用钻孔灌注柱和止水桩做深基坑的止水帷幕是切实可行的，确保了基坑土方开挖及后续工程的顺利进行。

参 考 文 献

[1]GB 50026—2007，工程测量规范[S].

[2]GB 50739—2011，复合土钉墙基坑支护技术规范[S].

[3]JGJ 120—2012，建筑基坑支护技术规程[S].

[4]JGJ 94—2008，建筑桩基技术规范[S].

[责任编辑：陈泽琦]