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摘要：本文通过某商务大厦工程实例，就钻孔灌注桩在基坑支护工程中的应用进行了简要的阐述，可供参考。
关键词：深基坑支护；钻孔灌注桩
1 工程概况
某拟建商务大厦楼，占地面积约10680m2，框剪结构，钻孔灌注桩基础，上部21层，总建筑面积约55860m2，设有二层地下室，层高4.9m，建筑面积约6580m2，基坑东西长约115m，南北宽约63m，基坑开挖深度达9.3m。
根据地质勘察资料，该场地地层可分为6个工程地质大层15个亚层，其中②层硬壳层和③淤泥质土层经过地基处理后可作为一般沿线管道基底持力层；⑥、⑧粘土层，可塑。硬可塑状，性质较好，沿线分布，可利用为工程桥梁桩端持力层；⑩、⑩、⑩为风化岩层，基岩埋深一般约在30m以深，性质好，在大荷载作用下变形量小，可利用为大荷载作用下的桩端持力层。主要不良地质：通过现场考察与地质资料反映，场地内地层地质条件较差，其下砂层透水性强，地下水位高且丰富；基坑开挖深度较大（约-10.2m），基坑东、西及南面附近建筑密集，东北面地下管线分布复杂，因此本基坑支护工程施工难度较大，有较大的安全风险，基坑安全等级均为一级。本文主要就基坑支护工程中钻孔灌注桩技术进行探讨。
2 施工前期准备
①施工场地方面：清除桩位处地上及地下一切障碍，确保施工场地的平整。在桩位范围内开挖一道宽1.5m深2m的沟槽，对桩基行驶轨道范围内的施工场地进行平整压实，并根据土层情况，铺垫木、钢板或特制路轨箱。②材料方面：对全部材料的取样和测试进行日常检查，控制其质量并保证它们与技术规定和批准的试样相一致。工程中的所用材料须经过甲方及监理认可，并经过材料试验合格后方可以使用。材料进场数量根据工程进度需求来定，必要时提前与供应商联系，工地上贮备一定数量的工程材料。③机械设备：选择具备良好及稳定性能的施工机械进场，桩机开钻之前由监理工程师和项目经理部组织检查验收合格后方可开钻。另外，机械设备应由专人操作，操作人员必须遵守机械参作安全规定。
3 钻孔灌注桩施工方案
本工程采用正循环钻机成孔，分段下钢筋笼并在孔口连接，水下灌注桩基混凝土，混凝土浇注至设计标高高出0.8m后停止浇注，围护桩较普通钻孔灌注桩成桩工艺相同，钢筋笼焊接合格后安放吊入孔内，从加工到安装全过程控制施工精度。排桩采用跳桩打施工，相邻混凝土强度达到一定的强度才可以进行另一根桩施工。
3.1钻孔灌注桩施工工艺流程（见图1）
3.2施工方法
（1）施工放线及钻机定位：钻孔桩桩位的测量放样根据设计图纸的具体位置，现场放线定出桩位后，做好桩位的轴线标记，随后，会同有关人员进行复核，经复核确认桩位的轴线正确无误，并用管线探测器探测桩位下面是否埋有管线，确认地下无管线时，方可清障和埋设护筒。
（2）钻孔灌注桩护筒设置：护筒采用6mm厚的钢板加工制作，高度根据地质情况而定，护筒内径比钻头大200mm。护简要根据设计桩位中心线埋设，然后复核校正，其误差不大于50mm。护筒顶部开设1-2个溢浆口，溢流泥浆流入排水泥浆沟，减少污染场地。
（3）钻孔灌注桩泥浆制拌：开孔使用的泥浆用优质粘土制作，当钻孔至粘土层时可原土造浆，泥浆技术指标见表1。
（4）钻孔灌注桩成孔：开始钻孔时，稍提钻杆，在护筒内打浆，开动泥浆泵，进行循环，待泥浆均匀后开始钻进，进尺适当控制在护筒刃脚处，低档慢速钻进，钻至刃脚下1m后，方可按土质情况以正常速度钻进。不同土质应选用不同钻速，一般控制在40-70r/min。通常对于粘土，选用中速、大泵量、稀泥浆钻进，对于砂土或软土层，须控制进尺、轻压、低速。大泵量、稠泥浆钻进，泥浆比重控制范围在1.15-1.20。如发生孔壁坍塌，立即停止钻孔，首先探明坍塌位置，将粘土回填到坍孔位置以上1～2m，待回填物沉积密实后再进行钻孔。钻孔过程应连续进行，钻孔主吊钩始终吊住钻具，不使钻具的全部重量由孔底承受，避免钻杆折断，也可保证成孔质量，经常测定泥浆的各项性能指标，根据土层变化确定相应的钻进方法。降钻头时保持平稳，钻头提出井口时不能碰撞护筒孔壁，拆装钻头尽量迅速。
（5）清孔：钻孔深度达到设计标高后，立即检查孔深、孔径和倾斜率。其中孔深采用测量绳检查，孔径采用探孔器检查，倾斜率采用测壁（斜）仪或钻杆垂线法进行检查合格后，再拆卸钻机进行清孔工作，否则重新进行扫孔。清孔的目的是使孔底沉碴、泥浆相对密度、泥浆中含钻渣量和孔壁厚度等指标符合规范要求。不论用何种方法清孔，在抽渣或吸泥时要及时向孔内加注清水或新鲜泥浆保持孔内水位。清孔达到以下标准：泥浆比重不大于1.15，沉渣厚度不大于20cm，粘度17-22s。
（6）钻孔灌注桩钢筋笼制作：钢筋笼按设计图纸加工制作，加劲箍设置在主筋外面，钢筋笼的主筋接头采用焊接接头，主筋不设弯钩，以免妨碍导管抽拔，主筋与箍筋焊成钢筋笼骨架。钢筋笼加工前先调直主筋，焊接时，主筋的搭接应互相错开，在500mm区段范围内，要做到同一根主筋上不得有两处驳接接头，同区段内接头数不得超过钢筋总数的50%。钢筋笼现场制作，制作钢筋笼过程中要焊接钢筋支架作为保护层。主筋与主筋采用焊接，双面焊缝长度>5d，单面焊缝长度>10d，且主筋接头间距大于1m，同一连接区段上的接头数不得多于总数的50%。顶、底板接驳器标高由吊筋和地面标高控制。
（7）导管安装：导管采用+260的钢导管，必须保证导管内壁光滑、圆顺，内径一致，接口严密。按自下而上顺序编号和标示尺度。导管组装后轴线偏差，不超过钻孔深的0.5%并不大于10cm，连接时连接螺栓的螺帽在上。导管长度按孔深和工作平台高度决定。漏斗底距钻孔上口，大于一节中间导管长度。导管接头法兰盘加锥形活套，底节导管下端不得有法兰盘。采用螺旋丝扣型接头，设防松装置。导管位于钻孔中央，在浇筑混凝土前，进行升降试验。导管吊装升降设备能力，与全部导管充满混凝土后的总重量和摩阻力相适应，并有一定的安全储备。 （8）二次清孔：在吊入钢筋骨架后，灌注水下混凝土之前，应再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度，如超过规定，应进行第二次清孔，符合要求后方可灌注水下混凝土。二清后泥浆比重1.05～1.2，粘度18-22s。
4 水下混凝土灌注质量控制
二次清孔后30min内开始灌注水下混凝土，灌注首批混凝土的数量经过计算确定，装入和导管相连的带有堵塞的大料斗中。首批混凝土的量要确保能把泥浆从导管中排出，开始灌注混凝土时，导管底端至孔底距离宜为300-500mm，施工工时还须有足够的混凝土储备量，使导管一次埋入混凝土下1m以上，大料斗中混凝土量达到计算量的最小值时用吊机拔起堵塞使混凝土一次冲下。封底成功后浇注连续进行，随浇随量测随拆卸导管。整个浇注过程中保持导管的埋深控制在3～10m，最小埋置深度2m。浇注中保持混凝土的连续性，最大间歇不得超过45min，混凝土初凝时间不应少于运输时间和灌注时间总和的两倍，且不少于8h。混凝土的浇注标高高出设计标高0.5m以上，以确保桩头混凝土质量。桩施工完成，混凝土达到设计强度80%并经过检测合格后方可开始结构支撑施工。
5 基坑监测
该工程基坑面积大、深度深、基坑边有建筑物，为确保周围建筑物及其他相关设施、人员的财产生命安全，应对支护结构及周边环境进行监测，确保地下室土方开挖及施工期间的顺利进行，本工程采用信息化施工方法，通过施工监测，掌握基坑开挖过程中的支护结构变形情况及周边的变化情况，将信息及时反馈到各相关单位，判断支护结构及周边环境的安全状态，指导地下室土方开挖施工，当出现异常情况时，及时采取必要措施，以确保支护结构的安全及地下室土方开挖施工的顺利进行。委托专业监测单位对基坑施工实行全程跟踪监测，且项目部同步进行自行监测，确保第一手数据。基坑周围工设置24个观测点，其中水平位移观测点12个，沉降观测点12个，另设置水平位移控制基准点4个，沉降控制基准点4个。监测内容包括：①支护位移的测量；②地表开裂状态（位置、裂宽）的观察；③附近建筑物和重要管线等设施的变形测量和裂缝观察；④基坑渗、漏水和基坑内外的地下水位变化。监测方法：采用精密全站仪及水准仪进行位移变形观测、肉眼巡检等。监测周期：在支护施工阶段，每天监测2次；在完成基坑开挖、变形趋于稳定的情况下适当减少监测次数。施工监测过程应持续至整个基坑回填结束、支护退出工作为止。
6 结束语
本工程在挖土及地下室施工期间，基坑周围没有出现塌方，桩体外观圆匀，无缩颈和回陷现象，搅拌均匀，凝体无松散，群桩联结均匀，没有出现异常位移，保证了施工的正常进行。采用灌注桩进行基坑支护，达到了预期的技术效果。
关键词：深基坑支护；钻孔灌注桩
1 工程概况
某拟建商务大厦楼，占地面积约10680m2，框剪结构，钻孔灌注桩基础，上部21层，总建筑面积约55860m2，设有二层地下室，层高4.9m，建筑面积约6580m2，基坑东西长约115m，南北宽约63m，基坑开挖深度达9.3m。
根据地质勘察资料，该场地地层可分为6个工程地质大层15个亚层，其中②层硬壳层和③淤泥质土层经过地基处理后可作为一般沿线管道基底持力层；⑥、⑧粘土层，可塑。硬可塑状，性质较好，沿线分布，可利用为工程桥梁桩端持力层；⑩、⑩、⑩为风化岩层，基岩埋深一般约在30m以深，性质好，在大荷载作用下变形量小，可利用为大荷载作用下的桩端持力层。主要不良地质：通过现场考察与地质资料反映，场地内地层地质条件较差，其下砂层透水性强，地下水位高且丰富；基坑开挖深度较大（约-10.2m），基坑东、西及南面附近建筑密集，东北面地下管线分布复杂，因此本基坑支护工程施工难度较大，有较大的安全风险，基坑安全等级均为一级。本文主要就基坑支护工程中钻孔灌注桩技术进行探讨。
2 施工前期准备
①施工场地方面：清除桩位处地上及地下一切障碍，确保施工场地的平整。在桩位范围内开挖一道宽1.5m深2m的沟槽，对桩基行驶轨道范围内的施工场地进行平整压实，并根据土层情况，铺垫木、钢板或特制路轨箱。②材料方面：对全部材料的取样和测试进行日常检查，控制其质量并保证它们与技术规定和批准的试样相一致。工程中的所用材料须经过甲方及监理认可，并经过材料试验合格后方可以使用。材料进场数量根据工程进度需求来定，必要时提前与供应商联系，工地上贮备一定数量的工程材料。③机械设备：选择具备良好及稳定性能的施工机械进场，桩机开钻之前由监理工程师和项目经理部组织检查验收合格后方可开钻。另外，机械设备应由专人操作，操作人员必须遵守机械参作安全规定。
3 钻孔灌注桩施工方案
本工程采用正循环钻机成孔，分段下钢筋笼并在孔口连接，水下灌注桩基混凝土，混凝土浇注至设计标高高出0.8m后停止浇注，围护桩较普通钻孔灌注桩成桩工艺相同，钢筋笼焊接合格后安放吊入孔内，从加工到安装全过程控制施工精度。排桩采用跳桩打施工，相邻混凝土强度达到一定的强度才可以进行另一根桩施工。
3.1钻孔灌注桩施工工艺流程（见图1）
3.2施工方法
（1）施工放线及钻机定位：钻孔桩桩位的测量放样根据设计图纸的具体位置，现场放线定出桩位后，做好桩位的轴线标记，随后，会同有关人员进行复核，经复核确认桩位的轴线正确无误，并用管线探测器探测桩位下面是否埋有管线，确认地下无管线时，方可清障和埋设护筒。
（2）钻孔灌注桩护筒设置：护筒采用6mm厚的钢板加工制作，高度根据地质情况而定，护筒内径比钻头大200mm。护简要根据设计桩位中心线埋设，然后复核校正，其误差不大于50mm。护筒顶部开设1-2个溢浆口，溢流泥浆流入排水泥浆沟，减少污染场地。
（3）钻孔灌注桩泥浆制拌：开孔使用的泥浆用优质粘土制作，当钻孔至粘土层时可原土造浆，泥浆技术指标见表1。
（4）钻孔灌注桩成孔：开始钻孔时，稍提钻杆，在护筒内打浆，开动泥浆泵，进行循环，待泥浆均匀后开始钻进，进尺适当控制在护筒刃脚处，低档慢速钻进，钻至刃脚下1m后，方可按土质情况以正常速度钻进。不同土质应选用不同钻速，一般控制在40-70r/min。通常对于粘土，选用中速、大泵量、稀泥浆钻进，对于砂土或软土层，须控制进尺、轻压、低速。大泵量、稠泥浆钻进，泥浆比重控制范围在1.15-1.20。如发生孔壁坍塌，立即停止钻孔，首先探明坍塌位置，将粘土回填到坍孔位置以上1～2m，待回填物沉积密实后再进行钻孔。钻孔过程应连续进行，钻孔主吊钩始终吊住钻具，不使钻具的全部重量由孔底承受，避免钻杆折断，也可保证成孔质量，经常测定泥浆的各项性能指标，根据土层变化确定相应的钻进方法。降钻头时保持平稳，钻头提出井口时不能碰撞护筒孔壁，拆装钻头尽量迅速。
（5）清孔：钻孔深度达到设计标高后，立即检查孔深、孔径和倾斜率。其中孔深采用测量绳检查，孔径采用探孔器检查，倾斜率采用测壁（斜）仪或钻杆垂线法进行检查合格后，再拆卸钻机进行清孔工作，否则重新进行扫孔。清孔的目的是使孔底沉碴、泥浆相对密度、泥浆中含钻渣量和孔壁厚度等指标符合规范要求。不论用何种方法清孔，在抽渣或吸泥时要及时向孔内加注清水或新鲜泥浆保持孔内水位。清孔达到以下标准：泥浆比重不大于1.15，沉渣厚度不大于20cm，粘度17-22s。
（6）钻孔灌注桩钢筋笼制作：钢筋笼按设计图纸加工制作，加劲箍设置在主筋外面，钢筋笼的主筋接头采用焊接接头，主筋不设弯钩，以免妨碍导管抽拔，主筋与箍筋焊成钢筋笼骨架。钢筋笼加工前先调直主筋，焊接时，主筋的搭接应互相错开，在500mm区段范围内，要做到同一根主筋上不得有两处驳接接头，同区段内接头数不得超过钢筋总数的50%。钢筋笼现场制作，制作钢筋笼过程中要焊接钢筋支架作为保护层。主筋与主筋采用焊接，双面焊缝长度>5d，单面焊缝长度>10d，且主筋接头间距大于1m，同一连接区段上的接头数不得多于总数的50%。顶、底板接驳器标高由吊筋和地面标高控制。
（7）导管安装：导管采用+260的钢导管，必须保证导管内壁光滑、圆顺，内径一致，接口严密。按自下而上顺序编号和标示尺度。导管组装后轴线偏差，不超过钻孔深的0.5%并不大于10cm，连接时连接螺栓的螺帽在上。导管长度按孔深和工作平台高度决定。漏斗底距钻孔上口，大于一节中间导管长度。导管接头法兰盘加锥形活套，底节导管下端不得有法兰盘。采用螺旋丝扣型接头，设防松装置。导管位于钻孔中央，在浇筑混凝土前，进行升降试验。导管吊装升降设备能力，与全部导管充满混凝土后的总重量和摩阻力相适应，并有一定的安全储备。 （8）二次清孔：在吊入钢筋骨架后，灌注水下混凝土之前，应再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度，如超过规定，应进行第二次清孔，符合要求后方可灌注水下混凝土。二清后泥浆比重1.05～1.2，粘度18-22s。
4 水下混凝土灌注质量控制
二次清孔后30min内开始灌注水下混凝土，灌注首批混凝土的数量经过计算确定，装入和导管相连的带有堵塞的大料斗中。首批混凝土的量要确保能把泥浆从导管中排出，开始灌注混凝土时，导管底端至孔底距离宜为300-500mm，施工工时还须有足够的混凝土储备量，使导管一次埋入混凝土下1m以上，大料斗中混凝土量达到计算量的最小值时用吊机拔起堵塞使混凝土一次冲下。封底成功后浇注连续进行，随浇随量测随拆卸导管。整个浇注过程中保持导管的埋深控制在3～10m，最小埋置深度2m。浇注中保持混凝土的连续性，最大间歇不得超过45min，混凝土初凝时间不应少于运输时间和灌注时间总和的两倍，且不少于8h。混凝土的浇注标高高出设计标高0.5m以上，以确保桩头混凝土质量。桩施工完成，混凝土达到设计强度80%并经过检测合格后方可开始结构支撑施工。
5 基坑监测
该工程基坑面积大、深度深、基坑边有建筑物，为确保周围建筑物及其他相关设施、人员的财产生命安全，应对支护结构及周边环境进行监测，确保地下室土方开挖及施工期间的顺利进行，本工程采用信息化施工方法，通过施工监测，掌握基坑开挖过程中的支护结构变形情况及周边的变化情况，将信息及时反馈到各相关单位，判断支护结构及周边环境的安全状态，指导地下室土方开挖施工，当出现异常情况时，及时采取必要措施，以确保支护结构的安全及地下室土方开挖施工的顺利进行。委托专业监测单位对基坑施工实行全程跟踪监测，且项目部同步进行自行监测，确保第一手数据。基坑周围工设置24个观测点，其中水平位移观测点12个，沉降观测点12个，另设置水平位移控制基准点4个，沉降控制基准点4个。监测内容包括：①支护位移的测量；②地表开裂状态（位置、裂宽）的观察；③附近建筑物和重要管线等设施的变形测量和裂缝观察；④基坑渗、漏水和基坑内外的地下水位变化。监测方法：采用精密全站仪及水准仪进行位移变形观测、肉眼巡检等。监测周期：在支护施工阶段，每天监测2次；在完成基坑开挖、变形趋于稳定的情况下适当减少监测次数。施工监测过程应持续至整个基坑回填结束、支护退出工作为止。
6 结束语
本工程在挖土及地下室施工期间，基坑周围没有出现塌方，桩体外观圆匀，无缩颈和回陷现象，搅拌均匀，凝体无松散，群桩联结均匀，没有出现异常位移，保证了施工的正常进行。采用灌注桩进行基坑支护，达到了预期的技术效果。