深大基坑防护桩施工技术探析

黄耀民

南宁铁路局建设管理处 广西 南宁 530029

前言

深大基坑工程是由地面向下开挖一个地下空间，基坑四周围一般设置垂直的挡土围护结构，围护结构一般是在开挖面基底下有一定插入深度的桩墙结构，主要承受基坑开挖卸荷所产生的土压力。钢筋混凝土钻孔桩因有刚度大，施工对周边地层、环境影响小的优点，在深大基坑工程中得到广泛应用，一般采用排桩或排桩组合结构。

1 工程概况及地质特征

1.1 工程概况

柳州站站房扩建工程东站房基坑尺寸为：286m *74m，南北两侧包括侧式站房全长287m，东西方向宽74m；1～6道基坑东西方向全长62.58m，通道宽28.6m。东站房基坑防护桩286根，1～6道基坑防护桩66根，共计352根，均采用钢筋混凝土钻孔桩，桩身直径为Ф1.2～2.0m不等，桩中心间距3m，桩长约25m。

图1 深大基坑全景图

1.2 地质特征

（1）场地位置及地形地貌：工程场地位于柳江背斜东翼。场地地貌单元属柳江右岸二级阶地，局部小地貌属于大鹅山溶蚀残余地貌。场地岩溶发育强烈，溶洞以全充填为主。

（2）水文地质条件：地下水主要为孔隙水及岩溶水，地下水主要受大气降水补给，主要向柳江排泄，地下水埋深7～10m[1]。

2 防护桩施工技术要点

2.1 测量定位

平整场地后，根据设计桩位，准确定出钻孔中心位置。

2.2 钢护筒埋设

（1）钢护筒采用厚度为12mm的Q235钢板卷制，内径比桩径应大于20cm。

（2）护筒埋置深度符合下列规定：黏性土不小于1m，砂类土不小于2m。当表层土松软时将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5m，在护筒四周回填黏土并分层夯实；护筒顶面中心与设计桩位偏差不大于5cm，倾斜度不大于1%。

2.3 泥浆制备

在砂类土、碎（卵）石土或黏土夹层中钻孔，采用膨润土泥浆护壁。在黏性土中钻孔，泥浆比重可为1.05～1.15，黏度为19～28s，当塑性指数大于15，可利用孔内原土造浆护壁[2]。

2.4 钻孔

（1）安装钻机。将钻机移至桩位，采用5mm钢板作机座，确保在钻进和运行中不产生位移和沉陷，钻架和钻杆要竖直，钻头、钻杆和钻径中心在一铅垂线上，其最大偏差不得大于50mm。

（2）钻进。①钻孔时旋挖机先行停稳对位并保持钻杆竖直。泥浆池的护壁泥浆从孔口流入，钻机不断向下挖进。粗圆砾土层、卵石层中钻进时，着重要求每2m检查钻头直径一次，确保挖桩直径。钻孔作业应连续，经常对钻孔泥浆抽检试验，不符合要求及时调整。钻机钻进过程中孔内水头始终保持在水位线以上2.0～3.0m，加强护壁，防止塌孔。②开始钻进时，进尺应适当控制，在护筒刃脚处，应低挡慢速钻进，使刃脚处有坚固的泥皮护壁。钻至刃脚下1m后，可按土质以正常速度钻进。如护筒外侧土质松软发现漏浆时，可提起钻锥，向孔中到入黏土，再放下钻锥倒转，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙，稳住泥浆继续钻进。③在砂类土或软土层钻进时，易坍孔。宜选用平底钻锥、控制进尺、轻压、低挡慢速、大泵量、稠泥浆钻进。④处理软弱层时，采用钢护筒跟进法。在钢护筒振动下沉过程中要精确定位、跟踪监测、调整，满足规范要求，保证钻孔桩施工顺利进行。护筒内径宜比桩直径大10cm，钢护筒在钢筋加工棚分节制造，在平台对接后整体下沉，下沉中随时用木楔在导向架与护筒之间调整偏差，护筒底口要求到达卵石层顶面，护筒顶口宜高出施工水位或地下水位2.0m。

（3）终孔。当钻孔达到设计标高孔位后，对孔深、孔径、孔位和孔形、倾斜度、孔底地质情况进行检查，然后填写终孔记录，并及时通知监理工程师到现场检查验收，孔深不小于设计孔深，并进入设计土层；孔径不小于设计孔径；倾斜度小于1%孔深；孔位偏差为50mm，合格后方准进入下一道工序。

（4）清孔。清孔禁止采用掏碴筒,建议采用换浆法：即钻孔完成后，提起钻头至距孔底20cm，继续旋转，逐步把孔内浮悬的钻渣换出。严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。

2.5 吊装钢筋笼

钢筋笼顶端应根据孔顶标高设置吊筋，钢筋笼下放至标高后检查其是否中心偏位，使之满足规范要求，并用4根φ20钢筋将其与钢护筒焊接，或与灌注平台连成一体，以防止钢筋笼在混凝土灌注过程中下沉或上浮[3]。

2.6 混凝土灌注

（1）安装导管。①导管使用前应组装编号，根据孔深计算导管长度及节数，导管应顺直并进行水密试验，确认导管不漏水及拆接情况良好才能下入孔中。②用吊车下导管，下放导管时小心操作，避免挂碰钢筋笼，并做好记录。

（2）二次清孔。①孔底沉渣厚度应满足设计要求，在设计无要求时，柱桩孔底沉渣厚度应不大于200mm，二次清孔一般采用抽渣法进行清孔。②二次清孔完毕，将导管轻轻下放到底，然后再往上提升25～40cm，与导管的理论长度进行比较，吻合之后，将导管固定在灌注平台孔座上。③灌注混凝土前检测孔底沉渣厚度及泥浆指标，直至达到设计和规范要求再拆除封头，接上混凝土初灌漏斗，检查孔底沉渣厚度，符合规范要求后，开始灌注混凝土。

（3）灌注水下混凝土。①计算和控制首批封底混凝土数量，下落时有一定的冲击能量，能把泥浆从导管中排出，并能把导管下口埋入混凝土1～3m深，当桩身较长时，导管埋入混凝土中的深度可适当放大。足够的冲击能量能够把桩底沉渣尽可能地冲开，是控制桩底沉渣，减少工后沉降的重要环节。②桩基混凝土采用罐车运输配合导管灌注，导管直径为25～30cm。在灌注过程中，导管的埋置深度应控制在2～6m。同时应经常测探孔内混凝土面的位置，即时调整导管埋深。③首批混凝土灌入孔底后，立即测探孔内混凝土面高度，计算出导管内埋置深度，如符合要求，即可正常灌注。④灌注开始后，应紧凑连续地进行，中途不得停歇。⑤导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。⑥当混凝土面升到钢筋骨架下端时，为防钢筋骨架被混凝土顶托上升，可采取以下措施：

1）尽量缩短混凝土总的灌注时间，防止顶层混凝土进入钢筋骨架时混凝土的流动性过小。

2）当混凝土面接近和初进入钢筋骨架时，应使导管底口处于钢筋笼底口3m以下和1m以上处，并慢慢灌注混凝土，以减小混凝土从导管底口出来后向上的冲击力。

3）当孔内混凝土进入钢筋骨架4～5m以后，适当提升导管，减小导管埋置长度，以增加骨架在导管口以下的埋置深度，从而增加混凝土对钢筋骨架的握裹力。

⑦为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应加灌0.5～1.0m，以便灌注接受后将此段混凝土清除。

3 坍孔的预防和处理措施

（1）在松散粉砂土或流沙中钻进时，应控制进尺速度，选用较大相对密度、黏度、胶体率的泥浆或高质量泥浆。

（2）发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻。

（3）如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，立即回填黏质土、片石及水泥到坍孔处以上1m～2m，如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进[4]。

4 结束语

深大基坑工程属危险性较大的分部分项工程，本文试图通过柳州站站房扩建工程东站房、1～6道深大基坑围护结构排桩施工工艺、施工技术要点总结，为类似工程施工提供一些经验借鉴。

[1] JGJ 120-2012.建筑基坑支护技术规程[S].北京:中国标准出版社,2012.

[2] JGJ94-2008.建筑桩基技术规范[S].北京:中国标准出版社,2008.

[3] JGJ 311-2013.建筑深基坑工程施工安全技术规范[S].北京:中国标准出版社,2013.

[4] 马恒勇.解读《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》[J].建设监理,2009,12,(8):25-25.