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摘 要：随着城市的不断发展，地下工程的增多和加深，围护工程施工难度不断加大，施工要求不断提高。钻孔灌注桩作为围护结构的重要组成部分，施工工艺和施工要求不断加强。本文主要对围护结构中钻孔灌注桩施工做出了详细说明。首先，讲述了水文地质、周围环境和围护设计对钻孔灌注桩的施工影响。其次，阐述了从施工过程上控制钻孔灌注桩的质量。最后，描述了从材料上保证钻孔灌注桩的质量。

关键词：围护结构；钻孔灌注桩；施工技术；施工工艺；质量控制

引言

社会的进步人类的发展，城市土地资源的利用加大，城市土地储备量的不断减少，使得地下空间开发力度不断加大，基坑开挖深度的增加，深基坑施工越来越成为工程施工中的重要部分，深基坑围护施工要求越来越高。而钻孔灌注桩是深基坑围护桩中的重要部分，施工要求不断加大，质量要求不断提高。而要做好围护结构中的钻孔灌注桩，不仅要对钻孔灌注桩的施工过程和材料上保证质量，还要从场地水文地质情况及基坑围护设计分析，全面考虑钻孔灌注桩的质量。

1 工程概况

工程的地质水文和围护设计对围护结构中钻孔灌注桩施工起到了决定性的作用，而要做好围护结构中钻孔灌注桩施工，就要从工程的地质水文条件和围护结构设计分析，共同决定钻孔灌注桩的施工流程和要求。

1.1 周围环境和管线情况

本工程位于上海市浦东新区临港新城镇，场地中间被秋涟河划分为东、西两块场地，本次开发的单体主要集中在秋莲河西侧。工程中需要对场地周边道路及其地下管线、河道驳岸采取合理的保护措施。

1.2 场地水文地质情况

1.2.1 工程地质概要

拟建场地为空地，场地内长满荒草，局部用作菜地，有数条明浜分布。拟建场地地势总体较为平坦，勘察期间实测各勘探孔孔口标高为+4.0～+4.3m之间。拟建场地西北紧邻沪城环路（R2），东北侧邻杞青路，其边线距离杞青路红线最近距离约53m；南侧空旷。本项目场地建筑施工条件相对宽松。

本次勘察查明，拟建场地在勘察深度（最大勘察深度为55.25m）内地下土均属第四纪沉积物。根据地基土的各种性质指标综合分析，可划分为6个工程地质层及分属不同工程地质层的亚层。第①层吹填土、第②3层砂质粉土、第④层灰色淤泥质粘土、第⑤层灰色粘土、第⑥层暗绿色粉质粘土、第⑦层粉砂。

1.2.2 场地内的地下水

1）潜水：拟建场地上部土层中的水属于潜水。勘察期间场地内稳定的地下水位埋深为1.00～1.40m，设计计算按上海市常年平均地下水位0.5m考虑。

2）承压水：上海地区第⑦层一般为第一承压水含水层，依据相关规范，按实测水头水头埋深5.0m，基坑最大开挖深度10.6m，根据公式7.1.11：Ky=pcz/pwy验算，第⑦层承压含水层上的覆土重与承压水头之比如下：Ky=1.23＞1.05，因此本工程最深开挖区域不会产生突涌现象。

1.2.3 场地内可能存在不良地质现象与对策

1）不良地质现象一：厚填土。据本次勘察，本场地填土较厚，一般约1.0-4.6m，夹较多灰黄色粘性土，含植物根茎，土质不均。围护结构施工前应进行适当处理，以保证围护结构顺利施工、土方顺利开挖。

2）不良地质现象二：管涌与流砂。场地内第②3层砂质粉土，渗透系数较大，尤其是该层土厚度普遍超过9m。基坑开挖过程中应加强此段基坑围护监控，防止该区域发生流砂、渗漏、管涌等不良现象，即要保护基坑工程施工安全，还要保护好周边环境的安全。

3）不良地质现象三：软弱土层：场地内第①、④层均属于高压缩性土，是具有压缩模量小、孔隙比大、含水量高等特性的软弱土层。在基坑围护结构设计时及后期基坑施工中，都应注意该土层对基坑开挖的影响。

1.2.4 工程场地土层物理力学性质指标

基坑围护设计参数及场地的工程地质条件如表3.1所示：

根据场地工程地质条件、结合环境条件及建筑基坑支护技术规程，场区局部填土厚度较大，且距现河道较近，宜采用灌注桩结合水泥搅拌桩隔水帷幕体系进行支护。

1.3  基坑围护设计概况

（1）基坑工程设计本着安全可靠、技术先进、经济合理、方便施工的原则，综合考虑本次基坑工程情况、周边环境条件及基坑开挖深度、面积，并对各种围护结构进行比较分析的基础上，本方案建议办公宿舍楼基坑采用三轴水泥搅拌桩内插型钢结合一道支撑的围护形式。

（2）基坑的普遍开挖深度约为6.6m，局部落深1.4m。采用如下的围护形式：

基坑开挖深度6.6m，采用三轴水泥搅拌桩Φ850@600，内插型钢为H700x300x13x24作为围护结构，完全隔断浅层含水层。本工程中钻孔灌注桩用于办公及员工宿舍楼车道区域围护、支撑栈桥立柱桩以及塔吊基础桩。

1.3.1 支撑

宿舍办公楼基坑普遍采用一道水平内支撑。

支撑采用φ609x16钢管对撑，中心标高+2.650；为了加强支撑整体性，增设了φ609x16钢管连杆，采用十字钢管接头连接。围檩采用1200×700的钢筋混凝土围檩，中心标高+2.650。

1.3.2 立柱

支撑立柱采用型钢格构柱4L125×10，截面为420×420，其下设置立柱桩，立柱桩为Φ750的钻孔灌注桩。

1.4   钻孔灌注桩

用于办公宿舍楼坑内的立柱桩，桩身混凝土强度等级设计为水下C30（C35）；灌注桩74Φ750，桩顶标高-2.250m，桩长16m，主筋保护层厚度50mm。钢筋锚固长度和搭接长度均为35d。

1.5   难点

开挖深度比较深，开挖面积较大，宿舍办公楼北侧围护边线距离场地红线最近约2.8m，红线外绿地；宿舍办公楼东侧围护边线距离场地红线最近约3.1m，红线外是市政规划道路（L5），目前为空地。地下施工存在一定风险。

据本工程地下室设计基底和场地现状地面标高，基坑开挖深度约为6.6m，局部落深1.4m，且基坑开挖面积约10271.5平方米，根据相关规范，本工程基坑属于三级基坑。

2 深基坑围护结构中钻孔灌注桩施工技术

在钻孔灌注桩施工的今天，施工工艺是相当成熟，工程质量也有一定的保证，但对具体工程的不同，周围环境、水文地质、围护结构形式等不同，结合工程的难点，共同决定了钻孔灌注桩施工的不同。根据本工程的具体特点，从施工过程和材料施工上共同控制钻孔灌注桩的质量。

2.1   施工准备

在钻孔灌注桩施工前，首先确认施工范围内有无管线和构筑物，其次施工时，应先对施工场地进行平整硬化处理，使施工机械在场地内行走和搬移方便，同时在施工中确保钻机的平稳和安全。

2.2  测量定位

测定桩位时，埋设护筒前测量一次，护筒埋设后再复测一次，确保桩位与护筒中心偏差不大于20mm，然后测量好护筒的标高，做好记录，待钻机就位后再次进行测量，使钻机的钻头对准桩位。

桩位线放好后，施工单位须进行自检，自检合格后，再请监理单位、建设单位组织人员复查，复查合格后及时办理复核手续。

2.3  埋设护筒

钻孔灌注桩施工前必须埋设护筒，护筒起到了保护孔口，隔离上部松散物，防止孔口塌陷，控制定位等作用。护筒的埋入深度以满足隔离杂填土并应深入原土层不得少于20cm，护筒外围应回填密实，沟漕两边应做好控制点以便控制桩位。

2.4  钻机就位

钻机就位时，钻机的转盘中心对准桩位中心，并保证转盘的各个方向水平，再放入钻头、接上主钻杆，连接好泥浆循环系统。

2.5  成孔

（1）钻机连接：

本工程采用正循环钻进方法，钻机从上至下依次为提引水龙头、主动钻杆、从动钻杆、钻头。

（2）钻进技术参数：

1）压力：钻具自重。

2）转速：10～128rpm。

3）泵量：108m3/h。

4）施工中要根据土层情况，合理选择钻进速度，一般开钻时宜慢转，正常钻进时，钻进速度较快，临近终孔前降低钻进速度以便排出孔底沉渣，降低孔底沉渣量。

5）根据施工场地水文地质条件，密切注意钻进中每一环节的变化，预防发生质量事故，另有如下情况时应立即停钻，待查明原因后，方可钻进。

（1）孔口冒细密的水泡；

（2）钻机负荷显著增加；

（3）钻孔内水位突然下降。

6）为保证钻孔灌注桩成孔的设计直径，在成孔施工过程中，应随时检查钻头的直径，如有偏差应及时修复。

7）钻孔完成后应检测孔深、孔径、垂直度。

在钻孔施工过程中，依据不同地层相对应的钻进特点，采用相应的操作技术，在粉沙土层中钻进速度要适当控制，同时要注意软硬换层的钻孔操作，确保钻孔的同心度，保证钢筋笼的顺利下放，控制桩的混凝土灌注充盈系数在1.15～1.25之间。

（3）护壁：

钻孔形成时，泥浆使用得当可以抑制受地层覆盖压力影响产生的自由面变形。钻进时控制好泥浆比重，平衡地层的侧压力，以防止孔壁的缩径，坍塌。

（4）终孔确定：

应根据设计要求，成孔至设计桩底标高深度后，采用标准测绳测量孔深，沉渣测定应根据钻具长度和钻头长度及机上余尺来控制成孔的实际深度，根据二次清孔后实测深度之间的误差，一般认为孔底沉渣。在孔径倾斜方面，钻孔施工时，钻机的机架及钻具需保持水平及垂直，确保桩身的垂直度，经监理验收后即可终孔。

2.6 清孔

清孔是钻孔灌注桩施工中的一道重要工序。为了保证清孔质量，采用二次清孔，一清采用正循环清孔，待钢筋笼和导管安装完成后，混凝土灌注前进行二次清空。以保证沉渣的厚度满足设计要求。

2.7 钢筋笼安放

1）钢筋笼应根据钢筋长度分段制作 ，孔口吊装焊接，钢筋笼吊装时，要确保钢筋笼的不变形及垂直度，且钢筋笼的中心应与孔的中心在同一直线上；

2）为了保证灌注桩钢筋笼的混凝土保护层厚度，在钢筋笼主筋上每间隔4米设置一道保护垫块，详见《钢筋笼保护层措施图》。

3）采用2根吊筋的长度来控制钢筋笼的标高，吊筋长度根据机台标高及钢筋笼顶标高计算确定，焊接在钢筋笼上部，然后悬挂固定。

4）钢筋笼应缓慢入孔。如遇卡住钢筋笼现象，应及时查找原因，采取相应的措施，清除障碍后，再下放钢筋笼。

2.8  水下混凝土灌注

（1）清孔（第二次清孔）：

1）清孔结束后，测量孔深及孔底沉渣厚度，孔底沉渣须满足设计要求，待监理验收合格后，方可进行后续工作施工。

2）如果二次清孔完毕后，与混凝土开始灌注时间间隔大于30分钟，需对孔底沉渣厚度重新检测，若沉渣厚度超出相关要求，需再次进行清孔，直至满足设计要求。

（2）灌注前准备工作：

灌注前应准确量好导管的总长度，检查导管的密封性，铺设好混凝土运输车辆的行驶道路，及相应混凝土灌注所需的所有物件。

（3）混凝土灌注：

1）加强混凝土班组的管理，保证混凝土的灌注质量，并保证在灌混凝土过程供应及时，不得间断。

2）灌注混凝土使用“０”型密封圈密封导管接头，储料斗容量根据孔径和孔深设置，使第一次封底混凝土埋设导管深度达到0.8米以上，保证桩端混凝土质量。桩灌混凝土速度控制在每小时5-6m3左右，灌注过程中保证整个桩灌注连续进行。正确指导拆管，保证拆管过程中混凝土埋设导管深度在２米左右，严禁导管拔出混凝土面，保证桩身混凝土质量。

3）初灌量控制：

初灌量计算公式：

V ≥ 0.25πd²h1+ 0.25kπD²h2

式中：V---混凝土初灌量 （m³）

h1---导管内混凝土柱与管外泥浆柱压力平衡所需高度

h1=（h- h2）γw/γc（m）

h---桩孔深度（m）

h2---初灌混凝土下灌后，导管外混凝土面高度，取1.3～1.8（m）

γw---泥浆密度，取1.05～1.15*10³kg/m³

γc---混凝土密度，取2.3*10³kg/m³

d---导管内径（m）

k---混凝土充盈系数，取1.2

D---桩孔直径（m）

若工程钻孔灌注桩φ1000，h=28m， h2=1.5m，γw=1.15*10³kg/m³，γc=2.30 *10³kg/m³，k=1.2，d=0.23m，D＝1.0m，代入公式计算，则可得V不小于3.1m³。

初灌量满足大于或等于3.1 m³。

4）拔管振捣控制：当混凝土埋管深度超过10米时，混凝土排放比较困难，应边灌注边上下拔管振捣，并及时卸管，但埋管深度应控制在3米以上，塌落度控制，塌落度控制在180±20mm，以保证排放畅通及成桩质量，导管下入孔内之前应计算总长度，保证导管底端距离孔底在0.5m左右，且保证第一次灌注混凝土时导管埋入混凝土面大于1.50m。

5）混凝土隔水塞的大小要与导管的内径相符。

6）混凝土灌注过程中，保证钢筋笼牢固可靠，防止跑笼。

7）灌注完毕后，待混凝土初凝后，才能割断钢筋笼吊筋，拔出护筒，回填孔口，以保证施工现场安全文明施工。

3  钻孔灌注桩质量控制措施

3.1 钢筋笼质量保证措施

1）钢筋进场需进行原材料检查验收，且钢筋力学和焊接试验合格后方可使用。

2）焊条的牌号要与钢筋性能相适应，且有产品质量证明书。

3）钢筋笼制作应根据设计要求，每间隔2米加一道加劲箍。

4）钢筋笼的加强筋与主筋的分布连接，保证成形质量，箍筋按设计间距螺旋缠绕，并隔点点焊与主筋固定，点焊时防止烧伤钢筋，需选用合理的电焊电流，。

5）现场制作好的钢筋笼要全部进行检查是否符合相关规范要求，不合格的应立即整改。钢筋接头采用单面焊，焊接长度应不小于10d，并按相关规定对焊接接头进行抽样检查，检查其焊接质量是否符合相关规定。

6）钢筋笼验收合格，使用之前应平放在平整的场地上。

3.2 混凝土质量保证措施

1）商品混凝土应寻找三家以上的供应商进行考察，选择信誉好、质量好的供应商，保证水下混凝土的强度达到设计要求，确保在混凝土灌注过程中，供应混凝土及时，不间断。

2）混凝土灌注过程中，应定时测量混凝土的坍落度，随时检查商品混凝土的流动性及和易性，不合格的混凝土严禁灌入孔内。

3）采用商品混凝土时，混凝土的制作材料应符合相关规范，混凝土的坍落度应控制在16～22cm之间，混凝土的初凝时间为6～8小时，混凝土开始灌注时级配单及质量证明书应随第一辆混凝土车带到施工现场。每根桩的灌注混凝土须做一组混凝土试块及混凝土坍落度试验。

4 结论与建议

综上所述，深基坑围护结构中的钻孔灌注桩施工技术和质量控制要求越来越高，要确保围护结构中灌注桩的施工质量，必须先从工程的地质水文条件和周边环境考虑，并结合项目围护结构的整体设计，在钻孔灌注桩施工过程中严格控制施工技术及质量，全方位综合考虑围护结构中的钻孔灌注桩施工。。

以往都是单独考虑钻孔灌注桩的施工工艺和质量要求，并没有综合考虑各个方面的工程因素。诸如工程的水文地质、周边环境和围护设计等对施工的影响。深基坑围护结构中的灌注桩施工，要根据具体项目的水文地质条件及基坑周边环境，结合项目围护结构的设计，分析出项目施工的重点、难点，控制好施工过程中的施工技术要求及质量保证措施，才能真正意义上做好深基坑围护结构中的钻孔灌注桩施工。

参考文献

[1]《建筑施工手册》（第四版）编写组.建筑施工手册.第4版.北京：中国建筑工业出版社，2003

[2]《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50007-2011）

[3]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）

[4]《基坑工程技术规范》（DG/TJ08-61-2018）

[5]《钻孔灌注桩施工规程》（DG/TJ08-202-2007）

[6]《施工现场安全生产保证体系》（DBJ08-903-2010）

[7]《岩土工程勘察规范》（DGJ08-37-2018）

[8]《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）

撰写日期：2024-03