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灌注桩在深基坑的应用与研究
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摘要：结合实际工程，介绍了灌注桩在建筑基坑中的应用，阐述了方案筛选、方案设计以及施工技术措施。实践证明，该工程施工安全可靠，取得了较好的经济效益。
关键词：灌注桩 基坑 技术措施
1 工程概况
1.1 位置及环境 该工程地上十一层，地下一层，大部分基底相应开挖深度为6.95m。场地南侧为2层的陶艺馆，基坑边距离建筑物基础最近处只有4.8m。场地的东侧为道路，路下埋有自来水管，距离基坑边最近为1.5m，埋深2m，该道路的另一侧为6层住宅，距离基坑最近处约6.4m。场地北侧、西侧均埋有电缆、自来水、市政污水管，距离基坑边最近约6m，埋深为2.1m。由于环境复杂，与邻近建筑物的距离在开挖深度以内，且市政重要管线需要严加保护，因此将此基坑列为一级基坑。
1.2 工程地质情况 场地中西部有一条宽约10m的河道分布，大致星南北走向，地基土主要由第四纪冲海相松散沉积层组成，基坑开挖影响范围以内的土层分布依次为：①杂填土，层厚0.7~4.2m；②粉质粘土，层厚0.0~3.4m；③淤泥质粉质粘土，层厚1.5~2.9m；④-1粘土，层厚3.8~ 4.2m；4)-2粉质粘土，层厚2.5~3.6m：⑤淤泥质粉质粘土，层厚11.6~13.2m；6)-1粘土，层厚2.0 ~2.7m；⑥-2粉质粘土夹粘质粉土，层厚1.0~2.0m；⑦粉质粘土，层厚11.4~12.2m。地下水属孔隙潜水型，主要赋存于浅部①、②、③、⑤、⑦层土中，给水来源主要为大气降水及地表水，地下水受大气降水及季节影响较明显。
2 围护方案的设计
2.1 围护支撑方案的比选 方案一：地下连续墙加内支撑，该方案可有效保证基坑的稳定性及变形控制，采用围护墙及地下室外墙合成一道地下连续墙，可以减少施工空间，但是地下连续墙造价较高，施工难度较大，对本工程来说综合经济性较差。方案二：沉管灌注桩加内支撑，沉管桩具有施工速度快，造价低的优点，但是沉管灌注桩在施工过程中，存在振动及挤土效应，对邻近建筑和地下管线设施将有一定的影响，控制围护变形不理想。方案三：钻孔灌注桩加内支撑，该方案在基坑的稳定性及变形控制方面均有保证，且施工时对周边环境的影响小，产生的噪音较小，对周围居民生活干扰较小。与沉管灌注桩相比，工程造价的增加有限，因此，比较适合。
2.2 围护方案的设计 经过对上述方案进行比较和分析，确定设计方案如下：采用一排钻孔灌注桩和一道钢结构内支撑的围护结构形式，并设置一排水泥搅拌桩，作为防渗止水帷幕，基坑内局部高差处采用水泥搅拌桩重力式挡墙围护：东北角局部由于场地的限制，采用Φ800钻孔灌注桩，作为挡土结构，以Φ800无筋钻孔灌注桩作为止水帷幕。具体的设计为：①钻孔灌注桩Φ700、Φ800，混凝土的强度等级为C25，桩身配筋分别为16Φ22、16Φ25，Φ14@2000加强钢筋及Φ8@200螺旋箍筋，钢筋笼采用焊接成型，螺旋箍筋与主筋采用全点焊，桩位Φ700@900，Φ800@1000，桩位偏差不得大于50，垂直度偏差不得大于0.5%，沉渣厚度应小于150mm。水泥搅拌桩Φ600@400，采用32.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺量为15%，相邻施工间歇时间不大于24小时。②基坑内的竖向立柱支撑桩为新增Φ800支承桩，施工沉渣厚度应小于100mm，竖向立柱的上部采用井字形钢构架，角钢为Q235钢，焊条为E43，焊接为围焊，焊缝高度大于8。井形钢构架顶伸入支撑0.4m，下部插入钻孔灌注桩内2.0m，竖向立拄施工时，先钻孔到设计标高放人工程桩钢筋笼后，再放人预制的井形钢构架，并与桩主筋焊接，然后再灌注混凝土。③围护桩顶增设一道压顶梁，以增强围护桩整体稳定性，采用现浇钢筋混凝土结构，强度等级为C25。坑内水平支撑为钢结构，用工字形钢梁，以便施工更快捷，以后可循环利用。更经济。这样对基坑整体安全有利，也优化了围护桩的受力，节约了施工场地。结合基坑的平面形状，支撑平面主要采用对撑，局部布置角撑，这样既使支撑的受力合理，又使基坑中部留出了较大的挖土空间。该方案经过多方专家进行可行性论证，一致认为此基坑围护支撑方案的可行性、安全可靠性均能达到施工要求，同意按此方案进行施工。
3 围护桩的主要施工技术措施
3.1 桩位定位 施工时应对桩位分三次定位复核。在挖埋护筒前测量一次，在埋设护简后复测一次，使护筒中心与桩位偏差不大于50mm，并做好桩位标志，然后用水准仪测量护筒的标高，做好测量记录。第三次在钻机就位后检测钻机是否对准桩中心标记，经过三次的定位复核，确保了桩位定位准确性。
3.2 护筒埋设 施工前应挖除地下障碍物，埋设好护筒，钻孔桩的护筒是保护孔口、隔离上部杂填松散物，防止孔口塌陷的必要措施，也是控制钻孔灌注桩的定位、标高的基准点。因此每根工程桩施工前必须埋设护筒，护筒选用大于桩径10cm的钢制护筒，埋入深度以满足隔离杂填土、防止孔口塌陷为准，护筒外周边间隙用粘土回填并捣实，以确保护筒稳定牢靠。
3.3 成孔控制 本工程采用正循环回转钻进成孔，成孔施工中，应根据地质土层的性质、分布状况、深度分析，选择合理的钻进参数，并采用人造泥浆轻压慢钻，以保证成孔的垂直度，临近终孔时放慢钻速，及时排出钻屑，减少孔内的沉渣，并适度加大泥浆的相对密度。在施工过程中，经过多次试验，最后将泥浆性能指标控制在如下范围内，确保钻孔灌注桩泥浆护壁的质量。
3.4 钢筋笼的制作与安装 如果钢筋笼安放时间过长，不但导致孔底沉渣过厚，钢筋笼难以下放，还会影响周围土体的变形，为了加快钢筋笼的施工速度，缩短钢筋笼的焊接时间，减少孔底沉渣的厚度，在孔口焊接钢筋笼时。采用3台电焊机同时进行焊接，钢筋笼吊放时一定要对准钻孔的中心。缓慢下放，一定要防止碰壁、防止钢筋笼变形，这样就能够保证泥浆护壁不被破坏，钢筋笼能顺利安放。
3.5 水下混凝土的灌注 首先要保证导管的质量，特别是导管的连接处，应具有良好的密封性，以及较强的刚度。导管下入孔内，通过对混凝土达到埋管高度时，导管内的混凝土压力与导管外泥浆压力平衡所需高度计算，第一斗采用大斗装1.5m。左右混凝土一次性灌入，能保证混凝土的初灌量，以后保证灌注的连续性，导管埋深控制在2m~4m之间，混凝土灌注速度不小于20m3/h，灌注时间不超过4h，在灌注过程中，要定时测量混凝土高度，并做好记录。在设置隔水栓时，隔水栓选用环胆或铁板，禁止使用砂包或其他代用品。
4 应用效果
4.1 基坑开挖及施工情况 土方开挖至钻孔灌注桩的桩顶标高时，进行压顶梁的施工，混凝土强度达到80% 时，进行水平支撑施工，然后进行土方开挖。开挖后，发现钻孔灌注桩的围护效果比较理想，周边环境没有发生明显的改变，基坑底部比较干燥，无地表水渗入现象。
4.2 监测结果 按照规范要求，对围护剖面进行计算，结果均满足规范要求。对地域深层土体的水平位移(测斜管监测)、钢结构支撑的轴力和周围建筑的沉降进行监测。监测预警值为：水平位移预警值累计最大水平位移25mm，或连续3天位移速率大于3mm/d。钢结构支撑的轴力预警值为1200kN，周围建筑最大沉降量为20mm。在基坑开挖及地下室施工过程中每天观测2次，并有专人每天24小时注意观察围护桩之间是否有水渗漏。监测的结果为：最大深层土体的水平位移为19.6mm，基坑开挖钢结构支撑轴力最大为371kN，周围建筑最大沉降量为13mm。观测结果均符合设计和规范要求。定期观察没有发现任何异常。在施工过程中，基坑位移控制较好，基坑开挖对周围建筑物、周边道路市政管线设施基本没有影响，基坑施工对周围居民正常生活的影响较小，证明了此方案安全、可靠有效、经济合理。
参考文献：
[1]GB5001 0-2002.混凝土结构设计规范[S].
[2]JGJ120-99.建筑基坑围护技术规范[S].
[3]GB50202-2002.建筑地基基础工程施工质量验收规范[S]. 来源: 《建筑中文网》.
关键词：灌注桩 基坑 技术措施
1 工程概况
1.1 位置及环境 该工程地上十一层，地下一层，大部分基底相应开挖深度为6.95m。场地南侧为2层的陶艺馆，基坑边距离建筑物基础最近处只有4.8m。场地的东侧为道路，路下埋有自来水管，距离基坑边最近为1.5m，埋深2m，该道路的另一侧为6层住宅，距离基坑最近处约6.4m。场地北侧、西侧均埋有电缆、自来水、市政污水管，距离基坑边最近约6m，埋深为2.1m。由于环境复杂，与邻近建筑物的距离在开挖深度以内，且市政重要管线需要严加保护，因此将此基坑列为一级基坑。
1.2 工程地质情况 场地中西部有一条宽约10m的河道分布，大致星南北走向，地基土主要由第四纪冲海相松散沉积层组成，基坑开挖影响范围以内的土层分布依次为：①杂填土，层厚0.7~4.2m；②粉质粘土，层厚0.0~3.4m；③淤泥质粉质粘土，层厚1.5~2.9m；④-1粘土，层厚3.8~ 4.2m；4)-2粉质粘土，层厚2.5~3.6m：⑤淤泥质粉质粘土，层厚11.6~13.2m；6)-1粘土，层厚2.0 ~2.7m；⑥-2粉质粘土夹粘质粉土，层厚1.0~2.0m；⑦粉质粘土，层厚11.4~12.2m。地下水属孔隙潜水型，主要赋存于浅部①、②、③、⑤、⑦层土中，给水来源主要为大气降水及地表水，地下水受大气降水及季节影响较明显。
2 围护方案的设计
2.1 围护支撑方案的比选 方案一：地下连续墙加内支撑，该方案可有效保证基坑的稳定性及变形控制，采用围护墙及地下室外墙合成一道地下连续墙，可以减少施工空间，但是地下连续墙造价较高，施工难度较大，对本工程来说综合经济性较差。方案二：沉管灌注桩加内支撑，沉管桩具有施工速度快，造价低的优点，但是沉管灌注桩在施工过程中，存在振动及挤土效应，对邻近建筑和地下管线设施将有一定的影响，控制围护变形不理想。方案三：钻孔灌注桩加内支撑，该方案在基坑的稳定性及变形控制方面均有保证，且施工时对周边环境的影响小，产生的噪音较小，对周围居民生活干扰较小。与沉管灌注桩相比，工程造价的增加有限，因此，比较适合。
2.2 围护方案的设计 经过对上述方案进行比较和分析，确定设计方案如下：采用一排钻孔灌注桩和一道钢结构内支撑的围护结构形式，并设置一排水泥搅拌桩，作为防渗止水帷幕，基坑内局部高差处采用水泥搅拌桩重力式挡墙围护：东北角局部由于场地的限制，采用Φ800钻孔灌注桩，作为挡土结构，以Φ800无筋钻孔灌注桩作为止水帷幕。具体的设计为：①钻孔灌注桩Φ700、Φ800，混凝土的强度等级为C25，桩身配筋分别为16Φ22、16Φ25，Φ14@2000加强钢筋及Φ8@200螺旋箍筋，钢筋笼采用焊接成型，螺旋箍筋与主筋采用全点焊，桩位Φ700@900，Φ800@1000，桩位偏差不得大于50，垂直度偏差不得大于0.5%，沉渣厚度应小于150mm。水泥搅拌桩Φ600@400，采用32.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺量为15%，相邻施工间歇时间不大于24小时。②基坑内的竖向立柱支撑桩为新增Φ800支承桩，施工沉渣厚度应小于100mm，竖向立柱的上部采用井字形钢构架，角钢为Q235钢，焊条为E43，焊接为围焊，焊缝高度大于8。井形钢构架顶伸入支撑0.4m，下部插入钻孔灌注桩内2.0m，竖向立拄施工时，先钻孔到设计标高放人工程桩钢筋笼后，再放人预制的井形钢构架，并与桩主筋焊接，然后再灌注混凝土。③围护桩顶增设一道压顶梁，以增强围护桩整体稳定性，采用现浇钢筋混凝土结构，强度等级为C25。坑内水平支撑为钢结构，用工字形钢梁，以便施工更快捷，以后可循环利用。更经济。这样对基坑整体安全有利，也优化了围护桩的受力，节约了施工场地。结合基坑的平面形状，支撑平面主要采用对撑，局部布置角撑，这样既使支撑的受力合理，又使基坑中部留出了较大的挖土空间。该方案经过多方专家进行可行性论证，一致认为此基坑围护支撑方案的可行性、安全可靠性均能达到施工要求，同意按此方案进行施工。
3 围护桩的主要施工技术措施
3.1 桩位定位 施工时应对桩位分三次定位复核。在挖埋护筒前测量一次，在埋设护简后复测一次，使护筒中心与桩位偏差不大于50mm，并做好桩位标志，然后用水准仪测量护筒的标高，做好测量记录。第三次在钻机就位后检测钻机是否对准桩中心标记，经过三次的定位复核，确保了桩位定位准确性。
3.2 护筒埋设 施工前应挖除地下障碍物，埋设好护筒，钻孔桩的护筒是保护孔口、隔离上部杂填松散物，防止孔口塌陷的必要措施，也是控制钻孔灌注桩的定位、标高的基准点。因此每根工程桩施工前必须埋设护筒，护筒选用大于桩径10cm的钢制护筒，埋入深度以满足隔离杂填土、防止孔口塌陷为准，护筒外周边间隙用粘土回填并捣实，以确保护筒稳定牢靠。
3.3 成孔控制 本工程采用正循环回转钻进成孔，成孔施工中，应根据地质土层的性质、分布状况、深度分析，选择合理的钻进参数，并采用人造泥浆轻压慢钻，以保证成孔的垂直度，临近终孔时放慢钻速，及时排出钻屑，减少孔内的沉渣，并适度加大泥浆的相对密度。在施工过程中，经过多次试验，最后将泥浆性能指标控制在如下范围内，确保钻孔灌注桩泥浆护壁的质量。
3.4 钢筋笼的制作与安装 如果钢筋笼安放时间过长，不但导致孔底沉渣过厚，钢筋笼难以下放，还会影响周围土体的变形，为了加快钢筋笼的施工速度，缩短钢筋笼的焊接时间，减少孔底沉渣的厚度，在孔口焊接钢筋笼时。采用3台电焊机同时进行焊接，钢筋笼吊放时一定要对准钻孔的中心。缓慢下放，一定要防止碰壁、防止钢筋笼变形，这样就能够保证泥浆护壁不被破坏，钢筋笼能顺利安放。
3.5 水下混凝土的灌注 首先要保证导管的质量，特别是导管的连接处，应具有良好的密封性，以及较强的刚度。导管下入孔内，通过对混凝土达到埋管高度时，导管内的混凝土压力与导管外泥浆压力平衡所需高度计算，第一斗采用大斗装1.5m。左右混凝土一次性灌入，能保证混凝土的初灌量，以后保证灌注的连续性，导管埋深控制在2m~4m之间，混凝土灌注速度不小于20m3/h，灌注时间不超过4h，在灌注过程中，要定时测量混凝土高度，并做好记录。在设置隔水栓时，隔水栓选用环胆或铁板，禁止使用砂包或其他代用品。
4 应用效果
4.1 基坑开挖及施工情况 土方开挖至钻孔灌注桩的桩顶标高时，进行压顶梁的施工，混凝土强度达到80% 时，进行水平支撑施工，然后进行土方开挖。开挖后，发现钻孔灌注桩的围护效果比较理想，周边环境没有发生明显的改变，基坑底部比较干燥，无地表水渗入现象。
4.2 监测结果 按照规范要求，对围护剖面进行计算，结果均满足规范要求。对地域深层土体的水平位移(测斜管监测)、钢结构支撑的轴力和周围建筑的沉降进行监测。监测预警值为：水平位移预警值累计最大水平位移25mm，或连续3天位移速率大于3mm/d。钢结构支撑的轴力预警值为1200kN，周围建筑最大沉降量为20mm。在基坑开挖及地下室施工过程中每天观测2次，并有专人每天24小时注意观察围护桩之间是否有水渗漏。监测的结果为：最大深层土体的水平位移为19.6mm，基坑开挖钢结构支撑轴力最大为371kN，周围建筑最大沉降量为13mm。观测结果均符合设计和规范要求。定期观察没有发现任何异常。在施工过程中，基坑位移控制较好，基坑开挖对周围建筑物、周边道路市政管线设施基本没有影响，基坑施工对周围居民正常生活的影响较小，证明了此方案安全、可靠有效、经济合理。
参考文献：
[1]GB5001 0-2002.混凝土结构设计规范[S].
[2]JGJ120-99.建筑基坑围护技术规范[S].
[3]GB50202-2002.建筑地基基础工程施工质量验收规范[S]. 来源: 《建筑中文网》.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200907/13346.htm
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