复杂环境下深基坑工程排桩施工质量控制研究

邢海青

(甘肃省建设监理公司， 甘肃 兰州 730000)

复杂环境下深基坑工程排桩施工质量控制研究

邢海青

(甘肃省建设监理公司， 甘肃 兰州 730000)

摘 要：复杂环境下深基坑工程是个系统工程，它涉及到排桩、土钉墙、预应力锚杆、挂网喷射混凝土、冠梁及内支撑；基坑开挖、配以降水排水、基坑监测。其中排桩是深基坑工程的关键节点。结合工程实例就排桩的设计、施工工艺，质量控制进行了探索研究，最终确保了深基坑工程顺利完成。

关键词：排桩；施工工艺；钢筋笼；混凝土浇筑；控制要点；通病预防

1 工程概况

兰州大学第二医院医疗综合楼 2 期内科大楼工程位于兰大二院院内，处于兰州市西关什字繁华地带。拟建物为地上23 层、地下 3 层，建筑面积 12.4 万 m2，框架-剪力墙结构。

基坑工程采用“排桩+放坡+土钉墙+预应力锚杆+内支撑+冠梁”等综合支护措施，现场土方开挖量为 178 243 m3，开挖面面积为 10 065 m2，开挖深度为 17.2 m～20.8 m。

基坑西侧与 1 期医疗综合楼相连，间距仅有 5 m，之间有高压电缆沟、蒸汽管沟、消防管道，1 期工程为 3 层地下室；北侧西段为受保护古代建筑，间距为 32 m，北侧中段为 1 栋 8 层住宅楼，井桩基础，距基坑边为 7.7 m～7.9 m；东侧为一高层建筑，地下 2 层，筏板基础，距基坑为 6.8 m～8.1 m；南侧为兰州市西关什字交通流量密集的公交站，距基坑为 15 m。

据此，本基坑工程为复杂环境下的复杂基坑工程。

2 支护排桩设计

本基坑工程设计支护桩共计 218 根，桩径均为1 m，不同区域采用不同的桩顶标高和桩长，其中主楼基坑场地北侧、东侧、南侧以及场地西侧为“排桩+预应力锚杆+冠梁”支护，该区域的支护桩 156 根，连廊两侧采用“排桩+钢管内支撑”支护方式，连廊区域共布置支护桩 62 根。强度等级为 C30，保护层厚度 70 mm，主筋采用 HRB335φ25 mm 通长设置，箍筋采用为 HPB235φ10@200/150/200 mm。排桩桩长21.2 m～28.7 m。

3 排桩施工工艺

图 1 排桩施工工艺流程

排桩施工工艺流程如图 1 所示。

4 排桩施工控制要点

4.1 定位放线

(1)根据基坑施工图桩位定位坐标，由专职测量人员按桩号平面图准确无误地将桩位放样到现场。现场桩位放样采用木桩作为桩位标识。桩位放样允许误差 50 mm。桩位放样后经自检无误，填写《施工测量放线报验表》，经监理单位检验桩位合格后签字。

(2)埋置钢护筒。钢护筒用厚为 4 mm～6 mm 的钢板焊接，护筒直径大于设计桩径 100 mm，护筒长度一般为 1.0 m～3.0 m；同时在护筒顶部开设 1 个～2 个溢浆孔。护筒埋设时严格控制护筒中心偏差＜5 cm，垂直度＜1%，施工时应保证护筒位置的正确和稳定。护筒吊装就位后，对中检查，平面中心位移不大于 50 mm，保持垂直，固定后，在钢护筒上沿口处作好标识，以便确定成孔深度、桩顶标高、钻机就位依据。

(3)复核验收。现场测量人员再次进行桩位复核，经自检无误后报监理工程师验收，经监理工程师验收合格后，可进行下道工序。

4.2 成孔过程

(1)将旋挖钻机开至桩位标记位置，调平钻机，拉十字线调整钻头中心对准桩位中心，钻机司机调整钻杆、桅杆竖直度并锁定，将钻头着地，将进尺深度标定为零，保持钻机垂直稳固。

(2)开钻以顺时针方向，以钻斗自重、钻杆加以液压力作为钻进压力，先慢后快，开始每次进尺为 400 mm～500 mm，确认地下是否有不利地层，进尺 5 m 后如钻进正常，可适当加大进尺，每次控制在 70 cm～90 cm。

(3)不同地质条件采取不同类别的旋挖钻机钻头进行施工，黏土、粉土中采用筒式钻头；对于地基土强度不均匀、易偏孔的地段采用短螺旋嵌岩钻头；岩土层软硬不均、存在孤石及抗压强度较高的岩石地段中，采用筒式嵌岩钻头。

(4)钻进中要不断补充泥浆，使孔内浆液处于钢护筒内，根据地质情况及时调整泥浆配比。钻至设计标高时用带有活门的筒形钻清理沉渣。

(5)钻进过程，设专人对地质状况进行检查，并记录每次的进尺深度、异常情况处理，并填写钻孔施工记录。

(6)桩孔完成进行检查验收，用测绳检测孔深，对于直径≤1.5 m 的桩，沉渣厚度要求≤200 mm；桩位误差≤ 50 mm。

4.3 钢筋笼的制作、吊装

(1)钢筋笼制作按图纸要求下料，钢筋笼按桩身通常配置。主筋配筋时，满足每个断面接头率不超过主筋总数的50%，主筋连接采用直螺纹套筒连接，受力筋保护层厚度为70 mm。

(2)在布好的受力钢筋上，按图纸要求用粉笔画出箍筋间距线。按已划好的箍筋位置线，将主筋与加强筋电焊焊接，螺旋箍筋与主筋用绑扎丝绑扎。箍筋与主筋要垂直，箍筋转角处与主筋交点均要点焊。

(3)钢筋笼上端螺旋筋应加密，加密区长度及加密区内箍筋间距应符合设计图纸。

(4)钢筋笼起吊采用汽车吊，起吊点在钢筋笼上部箍筋与主筋连接处设 3 个～4 个，且吊点对称。吊装入孔，钢筋笼上口标高误差不得大于 ±5 cm。

(5)钢筋笼加工完成后，应放置在硬化专用材料堆放场地，避免污染；钢筋笼吊入桩孔后，应牢固固定其位置，防止上浮。

(6)遇雨天天气，应采取防雨措施，用塑料布对钢筋及钢筋笼进行覆盖。

4.4 混凝土灌注

(1)混凝土采用商品混凝土，灌注前应检查混凝土的强度等级、坍落度、和易性，确保符合设计要求。混凝土由罐车运至现场后，直接往导管内灌注。在灌注过程中，导管埋深一般控制在 4 m～6 m 之间。

(2)混凝土的坍落度一般宜为 180 mm～220 mm；为保证其和易性及坍落度，应注意调整砂率和掺入减水剂、粉煤灰等外加剂。

(3)灌注要连续地进行，提前准备好导管拆卸机具，缩短拆除导管时间，防止塌孔。

(4)灌注至接近设计标高时，要控制导管内混凝土的灌注量，随时测量桩内混凝土高度。

(5)钻孔灌注桩浇注完成后，清理桩头表面浮浆，清理完成后，不应再扰动排桩，桩头的混凝土强度没有达到 5 MPa时，不得碾压，以防桩头损坏。

(6)排桩施工完毕进行土方开挖时，应制定合理的开挖顺序和技术措施，严禁桩身混凝土强度未达到设计要求时进行开挖，开挖中严禁机械碰撞排桩。

4.5 施工记录

成孔和浇筑过程均配备技术人员做好记录，成孔时记录成桩过程的各种参数，如钻杆长度、钻进深度、地质特征、机械设备损坏、障碍物等情况。浇筑过程要记录材料参数、导管埋深和提速等资料，以防导管提升过猛或导管埋入过深造成断桩。记录要做到真实、及时、准确、清晰。

5 排桩施工质量通病预防

5.1 桩孔孔壁坍塌

5.1.1 原因分析

主要是由于土质松散、护筒埋设深度不足、提钻过快或空转时间太长、成孔后待灌时间和灌注时间长。

5.1.2 预防措施

在松散易坍土层中适当深埋护筒；对旋挖机司机进行技术交底，并设专人进行检查监督；保证钢筋笼制作质量，防止变形，吊装时要对准孔位，吊直扶稳，缓缓下沉，防止碰撞孔壁；成孔后待灌时间一般不超过 3 h，并尽可能加快灌注速度、缩短灌注时间；在钢筋笼碰孔壁而引起轻微坍塌的情况下，用直径小于钢筋笼内径的钻头扫孔。

5.2 孔底沉渣过多

5.2.1 原因分析

清孔未净；钢筋笼吊放未垂直对中，碰刮孔壁泥土坍落孔底；清孔后待灌时间过长。

5.2.2 防治措施

根据地质条件，对土质松散或加有松散砂层的土、砂层较厚的部位，宜采用黏性土人工造浆护壁、控制好成孔速度。钻孔钻至砂层较厚部位时，应注意缓慢提升钻具，不宜操之过急，并严防空钻，避免因孔壁塌陷造成沉渣厚度超标，避免因泥浆比例不合格造成孔内泥浆悬浮沙砾沉淀引起的沉渣厚度超标。同时，采用清底钻头进行二次清底。

5.3 导管堵塞

5.3.1 原因分析

混凝土级配不合适，粗骨粒径过大；混凝土坍落度不合要求，和易性、流动性差，拌合不均匀产生离析；机械发生故障或混凝土供应不及时，导致导管内混凝土已初凝。

5.3.2 防治措施

选用粒径小于 25 mm 的粗骨料，其最大粒径不大于导管内径和钢筋笼主筋最小净距的 1/4。严格原材料的检查，坍落度应控制在 180 mm～220 mm。进场混凝土进行坍落度检测，不符合要求坚决退场。浇筑前进行机械检查，确保正常；同时对商混站供应能力、混凝土运输状况提前进行联系，确保混凝土连续浇筑。

5.4 钢筋笼上浮或下沉

5.4.1 原因分析

钢筋笼放置初始位置过高或过低，混凝土流动性过小，导管在混凝土中埋置深度过大(6 m 以上)，钢筋笼被混凝土顶托上浮；导管掩埋过长，提升时易摇晃，难以对准笼的中心，易发生挂笼现象；导管提升过程混凝土下沉太快，瞬时反冲力使钢筋笼上浮；钢筋笼制作质量不佳或吊装不当而变形；桩孔倾斜，造成钢筋笼变形；笼底钢筋向内弯折钩挂导管；钢筋笼与孔口固定不牢，在自重及受压时导致钢筋笼下沉；钢筋笼自重太轻，被混凝土顶起。

5.4.2 防治措施

钢筋笼安装时应与孔口钢护筒固定牢固。为防止铁丝拉长下沉或顶住上升力，可采用吊装加套管等方法顶住钢筋笼上口；加快灌注速度，缩短浇灌时间或添加缓凝剂，防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小，混凝土接近笼底时控制导管埋深在 1.5 m～2.0 m，尽量减少穿插导管，改用转动导管密实混凝土；每浇灌一斗混凝土，检查一次埋深，勤测深，勤拆管，直到钢筋笼埋牢后恢复正常埋置深度，一般控制在2.0 m～4.0 m，最大不超过 6 m，便于转动移位；钢筋笼上升时停止浇灌混凝土，检查埋管深度，拆除部分导管，保持埋管 1.5 m～2.0 m，导管钩挂筋笼时要下降导管，转动移位脱钩后上提。

5.5 断 桩

5.5.1 原因分析

坍落度损失大的配方和浇灌过程不连续是造成断桩的重要原因。灌注过程中发生埋管、卡管以及其他一些情况，都将造成断桩。①埋管：导管在混凝土中掩埋过长，钢筋笼变形，灌注时间过长，混凝土已初凝，内阻力成倍增长，导管被卡死在混凝土内；法兰盘顶住钢筋笼下端，由于孔斜大，笼与孔壁摩擦阻力过大，加上笼内已有一定高的混凝土使导管无法提升。②卡管：骨料级配不合理，含有大粒径的卵石、漂砾；混凝土出拌和机时间或运输路程过长，已产生离析局部初凝现象而直接用于灌注，导管密封不良，局部漏水。

5.5.2 防治措施

按有关规范要求，通过计算机和试配确定混凝土配合比，混凝土应具良好的和易性和流动度，坍落度损失应满足灌注要求，初凝时间应为正常灌注时间的 2 倍，要求灌注过程连续、快速，防止出现上述埋管、卡管及其他情况。

6 结 语

本基坑工程施工中，每一根桩监理方均严格按照施工工艺标准、验收规范进行检查验收，混凝土灌注全程实施了旁站监督，排桩完成后 100% 进行了小应变桩身完整性检测，218 根桩检测结果全部合格、一类桩达到 90%，无三类桩。土方开挖后，排桩位置、垂直度、外观质量均符合设计要求。正是这种严格、苛刻的施工工艺标准控制，确保了基坑工程施工质量。现地下工程已施工完毕，基坑四周已完成回填，未发生任何异常情况。

中图分类号：TU712

文献标识码：B

文章编号：1007-4104(2014)10-0067-03

收稿日期：2014-09-09

作者简介：邢海青(1967 —)，男，大学本科，高级工程师，国家注册监理工程师，国家注册造价工程师。

通信地址：甘肃省兰州市民主东路109号。