鉆孔灌注樁在基坑圍護(hù)施工中的應(yīng)用與實(shí)踐

沈子龐

上海龍象建設(shè)集團(tuán)有限公司 上海 201136

基坑圍護(hù)施工是建筑工程當(dāng)中的基礎(chǔ)施工組成部分，其施工質(zhì)量對地基結(jié)構(gòu)建設(shè)能否順利完成有著決定性影響。為了保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性，必須在基坑中打樁及多種形式的圍護(hù)支撐。樁基施工方法有很多種，其中鉆孔灌注樁技術(shù)由于其諸多優(yōu)勢而廣受青睞。但是該技術(shù)的工藝操作要求相對也更為嚴(yán)格，相關(guān)施工技術(shù)人員必須在充分掌握工藝技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格按照規(guī)范要求操作，這樣才能確保施工質(zhì)量的可靠度。

1 項(xiàng)目概況

本文所述項(xiàng)目主要為上海市閔行區(qū)中心醫(yī)院新建科研樓項(xiàng)目樁基及圍護(hù)施工工程，圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要采用三軸水泥攪拌樁止水帷幕+鉆孔灌注樁結(jié)合混凝土支撐的形式，其中鉆孔灌注樁部分包括171根35mΦ800樁和169根24mΦ600樁。施工現(xiàn)場的場地空間較小，且周圍環(huán)境復(fù)雜，交通組織及總體平面布置都較為困難，如何在不影響周邊環(huán)境的前提下組織施工是本工程的重難點(diǎn)之處。

2 基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)

2.1 基坑降水設(shè)計(jì)

根據(jù)前期地質(zhì)水文勘察分析，本工程基坑降水主要應(yīng)考慮微承壓含水層的影響，圍護(hù)結(jié)構(gòu)重點(diǎn)作用在于隔斷灰色砂質(zhì)粉土層地下水影響?；谙嚓P(guān)勘察數(shù)據(jù)，降水井一共設(shè)置23口，按200m2每口布置，每3口深井配備1臺真空泵。井點(diǎn)間距控制在14m以內(nèi)，距基坑邊緣距離設(shè)計(jì)為7m以上，采用多級濾水管，疏干井加真空的降水措施。為防止地表污水滲入井內(nèi)，井口高出地面以上0.30m。井管分別在第一和第二道支撐以及基坑底部以下位置設(shè)置濾管，連接橋式過濾器，過濾器的表面包有兩層尼龍濾網(wǎng)。井管底設(shè)置1m長沉砂管，防止過濾器因井內(nèi)沉砂堵塞而影響進(jìn)水[1]。

2.2 圍梁及支撐的保護(hù)

本工程的基坑挖深普遍為11.15m左右，最深14.15m左右，圍梁的豎向結(jié)構(gòu)采用兩道鋼筋混凝土支撐。為了減少基坑的暴露時間，確?；影踩谓Y(jié)構(gòu)施工與土方開挖施工同步開展，一開開挖一邊支護(hù)，現(xiàn)場準(zhǔn)備 1臺QTZ250型塔吊和2臺25T汽車吊作為場內(nèi)材料運(yùn)輸設(shè)備。支撐結(jié)構(gòu)的具體參數(shù)如下：

表1 支撐結(jié)構(gòu)參數(shù)

其中第一道支撐棧橋施工在第一層土方分層間布置，按照由南向北的開挖順序，先構(gòu)建各區(qū)分塊圍檁，然后是圈梁，接下來是對撐及棧橋板，最后構(gòu)建角撐結(jié)構(gòu)；第二道支撐在第二層土方層間布置，采用盆式開挖方法，只需要布置各區(qū)分塊圈梁、對撐以及角撐結(jié)構(gòu)。

3 主要施工工藝

3.1 樁位測量定位及護(hù)筒埋設(shè)

施工現(xiàn)場根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙參數(shù)放出樁位并引出樁位軸線，確保護(hù)筒埋設(shè)位置的準(zhǔn)確性。護(hù)筒采用6mm鋼板制成，內(nèi)徑大于樁徑100mm，護(hù)筒口開設(shè)1個溢漿孔。在埋設(shè)護(hù)筒之前先對現(xiàn)場進(jìn)行必要的清理，比如雜填土、建筑垃圾等。護(hù)筒埋設(shè)深度為1.5m左右，采用是人工挖土和機(jī)械挖土結(jié)合方式，其中人工挖土到原狀土部分。采取正循環(huán)成孔工藝，孔內(nèi)水位至少高出地面以下30cm，以保證護(hù)筒內(nèi)水位高度的合理性；護(hù)筒底部埋入原狀土深度不小于200mm，以確保護(hù)筒結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定；護(hù)筒與孔壁之間用粘土分層填實(shí)，以防地面水流入造成護(hù)筒下移塌孔[2]。

3.2 成孔及清孔

護(hù)筒埋設(shè)好后，鋪設(shè)枕木或道軌，便于鉆機(jī)就位準(zhǔn)備開孔。開孔前，用水準(zhǔn)儀測量護(hù)筒口、地面或鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤面標(biāo)高，作為控制鉆進(jìn)孔洞深度的依據(jù)。前期鉆進(jìn)遵循輕壓、慢轉(zhuǎn)、低泵量原則，逐漸加大轉(zhuǎn)速和鉆進(jìn)速度使鉆進(jìn)作業(yè)進(jìn)入正常狀態(tài)。具體鉆進(jìn)參數(shù)依據(jù)地層，樁徑，砂石泵的合理排量和鉆機(jī)的經(jīng)濟(jì)鉆速等綜合指標(biāo)進(jìn)行確認(rèn)。采取泥漿護(hù)壁措施，泥漿為自然造漿，漿液密度控制在1.15以下，粘度控制為18，鉆至砂層時泥漿中加入陶土粉，適當(dāng)增加泥漿粘度，增強(qiáng)護(hù)壁效果?？紤]到本工程中鉆孔灌注樁成孔穿越砂質(zhì)粉土層，成孔易坍孔，沉渣厚度也較難保證，所以施工中在泥漿摻入了適量的膨潤土，防止因坍孔而引起孔外土體沉降進(jìn)而影響周邊建筑物。在成孔進(jìn)尺較快的地層孔段適當(dāng)上下提動鉆頭，防止出現(xiàn)螺旋狀孔。換層鉆進(jìn)時，適當(dāng)?shù)販p慢轉(zhuǎn)速和減輕鉆壓，防止造成鉆孔傾斜。定期清理泥漿循環(huán)槽清洗孔底并將管道內(nèi)的鉆渣攜出排凈。清孔采用兩次清理措施，第一次在成孔完畢后立即進(jìn)行，時間持續(xù)至少30分鐘以上，第二次在安放鋼筋籠和導(dǎo)管安裝完畢后進(jìn)行，與混凝土灌注施工工序開展之間的時間間隔不能超過是30分鐘。加接鉆桿之前停泵并將鉆具向上提高距離孔底一定距離，使鉆具保持慢速空轉(zhuǎn)，2-3分鐘之后再接新鉆桿。孔壁鉆進(jìn)成鋸齒狀，以提高樁體下設(shè)后與孔壁的摩擦力，加強(qiáng)樁體荷載力。

3.3 鋼筋籠的制作與安裝

鋼筋籠采取分節(jié)制方法，主筋采用單面搭接焊法，螺旋筋與主筋之間采用點(diǎn)焊法，焊縫連續(xù)滿焊飽滿，不允許出現(xiàn)斷焊、虛焊。吊裝使用鉆機(jī)，以雙吊點(diǎn)吊放為主，加強(qiáng)筋處為吊點(diǎn)。吊放入孔保持垂直狀態(tài),采取垂吊對中法，對準(zhǔn)孔口中心輕放、慢放,分節(jié)下放，每節(jié)籠子焊接完畢后應(yīng)補(bǔ)足焊接位置的箍筋。并經(jīng)驗(yàn)收后方可進(jìn)行下一節(jié)鋼筋籠的安裝。分段鋼筋主筋搭接接頭按50%錯開，焊接長度為12d, 焊縫寬不小于0.8d, 厚度不小于0.3d。焊接時下節(jié)鋼筋籠宜露出操作平臺1m左右。鋼筋籠全部下入孔內(nèi)后，根據(jù)地面標(biāo)高、籠頂標(biāo)高選擇合適長度、合適強(qiáng)度的鋼筋做吊筋，對鋼籠進(jìn)行居中固定，避免鋼籠下沉和砼灌注時出現(xiàn)上浮。鋼筋籠外側(cè)增加使用混凝土墊塊，每3m設(shè)置一組混凝土導(dǎo)正圈，規(guī)格為直徑100mm，厚30mm，總體達(dá)到鋼筋籠保護(hù)層厚度50mm以上，保護(hù)鋼筋籠主筋[3]。

3.4 混凝土灌注

混凝土灌注是鉆孔灌注樁施工工藝當(dāng)中最為關(guān)鍵的一道工序環(huán)節(jié)，從成孔完畢到混凝土樁開始灌注操作，之間的時間間隔不應(yīng)超過16小時，每根樁灌砼時間控制在4-6小時之內(nèi)。本項(xiàng)目混凝土灌注為水下灌注，混凝土為商品混凝土，材料配比按水下C30級配，按常規(guī)提高一個等級。為保證水下混凝土灌注的順暢性，初灌時采取連續(xù)灌注方法。先在導(dǎo)管內(nèi)安放好隔水球, 隔水球應(yīng)下在導(dǎo)管內(nèi)泥漿面以上,蓋板蓋好，待斗內(nèi)混凝土達(dá)到初灌量時拉起蓋板，把混凝土一次連續(xù)投入孔內(nèi), 同時繼續(xù)向斗內(nèi)輸送混凝土，出孔口大量涌出泥漿, 說明初灌成功, 然后連續(xù)灌注作業(yè)。導(dǎo)管底部距孔底的距離為30cm-50cm，初灌量保證混凝土灌入后，導(dǎo)管埋入混凝土深度不小于1m。 初灌量依據(jù)參照上海市標(biāo)準(zhǔn)《鉆孔灌注樁施工規(guī)程》（DBJ08-202-92）第7.3.7條要求進(jìn)行計(jì)算。具體參數(shù)如下表所示：

表2 灌注樁參數(shù)

灌注混凝土樁的過程中，導(dǎo)管埋入混凝土深度控制在3m以上，全程安排專人對導(dǎo)管埋入深度以及起拔導(dǎo)管前的混凝土面高度記性測量，防止因?yàn)閷?dǎo)管拔出距離過大而出現(xiàn)斷樁事故。灌注完成后，割斷吊筋、拔出護(hù)筒，清除孔口泥漿和混凝土殘漿，對于樁頂混凝土面低于自然地面的局部區(qū)域，樁頂上部用回填土填滿，或加蓋厚鋼板、木板，防止人、車、物掉進(jìn)其中。

3.5 基坑變形監(jiān)測

本工程基坑變形監(jiān)測等級為一級，監(jiān)測要求較高。監(jiān)測設(shè)備采用行業(yè)內(nèi)最具水準(zhǔn)的測量儀器，水平位移監(jiān)測采用綜合控制線偏離法或小角度法，垂直位移監(jiān)測在基坑開挖區(qū)外側(cè)60～100m處設(shè)置垂直位移基準(zhǔn)點(diǎn)，總數(shù)不少于3個，定期聯(lián)測。監(jiān)測點(diǎn)的布置以基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)方案為主要依據(jù)，同時綜合考慮本工程的基坑特點(diǎn)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)類型以及周邊環(huán)境等各方面因素，其中基坑斷面為重點(diǎn)監(jiān)測位置[4]。具體監(jiān)測項(xiàng)目以及報警值參數(shù)如下：

表3 基坑監(jiān)測報警值

4 施工質(zhì)量控制

本次施工所在位置臨近居民區(qū)與醫(yī)院急診樓，工程周邊道路狹窄且部分地下管線以及既有建筑圍墻與基坑施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)存在一定的重疊，如何合理組織交通是質(zhì)量控制的第一個難點(diǎn)。對此，施工期間將圍護(hù)區(qū)段內(nèi)雨污水管線安排翻交搬遷至圍護(hù)外1m，并對道路進(jìn)行修復(fù)，外擴(kuò)施工新圍墻至圍護(hù)邊線外2.5m左右，地下一層連通道施工時，局部圍墻稍作調(diào)整至距離急診樓外墻面約4.25m。另外，本工程共開設(shè)4個施工出入口，使場內(nèi)外形成環(huán)通交通網(wǎng)，同時向當(dāng)?shù)亟煌ú块T申請施工期間部分道路臨時改為雙車道，滿足了不同階段施工區(qū)域車輛通行需求。

除此之外，針對施工中樁距過小問題，采用跳樁施工措施，鄰樁連續(xù)施工間距大于4倍樁徑，或者間隔36小時以上，同時選擇強(qiáng)度較高的鋼筋做吊筋，嚴(yán)格控制砼面的高度，保證樁頂質(zhì)量。采取硬化施工場地、升高護(hù)筒、增大水頭等措施防止塌孔問題；采用上下反復(fù)掃孔方法擴(kuò)大孔徑防止縮孔問題；在鉆進(jìn)有傾斜的軟、硬地層時，通過吊住鉆桿的方法有效控制進(jìn)尺，降低鉆進(jìn)速度，在回填片、卵石并沖平后再進(jìn)行鉆進(jìn)，有效防止樁孔偏斜；澆筑混凝土前檢查商品混凝土的和易性和流動度，邊灌注混凝土邊拔套管，做到連續(xù)作業(yè)，一氣呵成，避免了混凝土灌注堵管現(xiàn)象的發(fā)生。澆筑的全過程都安排專門的技術(shù)人員對混凝土頂面上升高度進(jìn)行測量，隨時掌握導(dǎo)管埋入深度，防止導(dǎo)管埋入過深或?qū)Ч苊撾x混凝土面，防止斷樁問題的發(fā)生[5]。

5 結(jié)論

本次針對上海市閔行區(qū)中心醫(yī)院新建科研樓項(xiàng)目樁基及圍護(hù)工程施工才去的針對性措施取得了良好的效果，鉆孔灌注樁施工質(zhì)量可靠，為后續(xù)其他環(huán)節(jié)的順利有序施工奠定了是堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，同時也可以預(yù)測地降低了日后建筑維護(hù)成本，施工效益突出。另外，通過本項(xiàng)目工程，也積累了大量關(guān)于鉆孔灌注樁技術(shù)在基坑圍護(hù)施工中的應(yīng)用與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為其他類似項(xiàng)目工程的實(shí)施提供了可靠的參考案例，具有非常強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。