地下车库围护桩全护筒作业技术控制

桂发民，宋 凯，李成龙（.上海城建工程咨询有限公司，上海 005；.上海华城工程建设管理有限公司，上海 00；.中交第一公路工程局第九工程有限公司，浙江 杭州 400）

0 引言

某小学项目地块位于杭州富春湾新城，东侧为经纬路，南、北、西均为规划道路，总占地面积为 32 776 m2。该地块内主要建设内容为体艺馆、教学实验楼、行政报告图书楼、食堂和操场等。项目场地的类型属于冲积海积平原。原始地形较为平坦，为原先厂房拆迁而成，且原先市政道路纬山路穿过拟建场地。

地下车库基坑的安全等级为二级，采用旋挖机技术成孔灌注桩，基坑开挖深度为 5.5 m，围护形式采用钻孔灌注桩加水平混凝土支撑方案，桩径 0.7 m、有效桩长 12 m、数量 549 根。

1 工程地质及水文情况

1.1 地质情况

（1）第 ①1层为杂填土，呈灰杂色，地下水位以下饱和，松散；含较多块石和砖块等建筑垃圾，块径分布不均，一般为 5 cm～8 cm，最大超过 20 cm；局部为路基垫层，多为塘渣填土，土质不均。本层场地内全场分布，土层分布不均，局部大块石下有架空现象，物理力学性质差，层厚 1.75 m～3.20 m。

（2）第 ②1层为粉质黏土，呈浅黄灰～灰黄色，可塑，厚层状；含氧化铁质及氧化斑点，土质不均，切面稍有光泽，干强度和韧性中等，无摇振反应，局部为黏土。本层场地内均有分布，物理力学性质较好，具有中等压缩性，层厚 0.20 m～3.10 m，层顶埋深 0.10 m～3.00 m，层顶标高－8.05 m～－4.9 m。

（3）第 ③1层为淤泥质黏土，呈灰色，流塑，厚层状；土质不均，局部相变为软塑黏土或淤泥质粉质黏土，切面具有光泽，局部含有机质斑点，干强度和韧性高，无摇振反应。本层场地内全场分布，物理力学性质差，具有高压缩性，层厚 0.50 m～ 5.60 m，层顶埋深 3.00 m～5.60 m，层顶标高－13.65 m～－8.05 m。

（4）第 ④2a层含黏性土圆砾，呈灰黄色，饱和，中密，厚层状；砾石磨圆度较好，呈亚圆形，砾径 0.2 cm～2 cm，含量 50%～60%，个别达 5 cm 以上，夹较多黏性土，局部黏性土含量较多相变为含砾粉质黏土，局部砾石含量多相变为圆砾。本层场地内局部分布，物理力学性质较好，具有低压缩性，层厚 0.40 m～7.20 m，层顶埋深10.20 m～22.50 m，层顶标高－17.0 m～－13.65 m。

1.2 水文情况

杭州市富阳地区水系发达，本场地附近主要为富春江及其支流。富春江河宽 600 m～1 400 m，水流量受季节性变化影响，雨季水量大增，枯水期水量较小，动态变化大。由于降雨量在时间分布上的不均匀，常因局部性暴雨而引发河水暴涨，造成洪涝灾害，由锋面雨及台风暴雨造成的洪水是本区洪灾的主要原因。其沿线支流山间溪冲沟流水文条件多变，雨季时山区汇水量较大，对沟底冲刷作用较强，沟谷多为基岩出露，枯水期水量小，甚至断流。

2 围护桩全护筒作业施工

2.1 对钻孔灌注桩的传统护筒概念

在钻孔灌注桩中，常埋设钢护筒，其主要作用：钻孔灌注桩桩位定位；防止地表物落入桩孔内；维持孔内外压力差以防孔壁坍塌；作为桩顶标高控制基准点。通常护筒埋置深度应根据设计要求或桩位的水文地质情况确定，在黏土中不小于 1.0 m，在沙土中不宜小于 1.5 m，一般情况埋置深度宜在 2 m～4 m 之间。

2.2 传统护筒在本工程中存在的问题

（1）最初，在本工程钻孔灌注桩施工中沿用传统护筒的概念，采用钢护筒，护筒内径宜比桩径大 5 cm，长度约2 m，成桩效果不佳。

（2）桩长分布地质情况不良，为第三层淤泥质土；旋挖机成孔速度快，护壁效果不佳，成桩质量不高。经多次检查，均出现塌孔或钢筋笼难下等问题。

（3）由于当时杭州整个建筑市场都在为 2022 年杭州亚运会而努力，商品混凝土搅拌站对混凝土供应出现困难，成孔完成后静置等待混凝土时间较长，造成成孔缩孔和塌孔现象；前期有很多桩钢筋笼无法下去，反复提钢筋笼，成桩时间较长，质量较差，有必要调整施工工艺。

（4）围护桩桩长不长，调整起来方便，增加的投入不多。

（5）施工进度要求紧，年底全部地下室出零标高，常规施工工艺不可能完成施工要求。

综合以上情况，决定在不改变现有施工条件下，对施工工艺进行调整，并提出全新的全护筒作业概念。

3 全护筒作业施工工艺

全护筒施工工艺是对传统护筒概念的延伸，在保留原有护筒基本功能的同时，丰富了全（长）护筒在全断面的护壁功能，克服了旋挖机成桩速度快、泥浆护壁稳定性差的弱点，解决了混凝土供应不及时的问题。作为一种技术手段，全护筒施工工艺优化了施工流程，加快了施工进度，提高了成桩质量及单个桩机功效，因而具有一定的推广意义。

原有钻孔灌注桩的施工流程，如图 1 所示。

图1 原有钻孔灌注桩的施工流程图

优化后钻孔灌注桩的施工流程，如图 2 所示。

图2 优化后钻孔灌注桩施工流程

4 全护筒作业施工过程控制

要求承包商及时报验进场的钻机设备。监理要对进场钻机进行合格验收，验收合格后方可同意承包商开钻。

4.1 护筒埋设控制

（1）要求承包商采用钢护筒作为护筒，壁厚为 12 mm，护筒的内径比钻孔桩设计直径略大 5 cm，且具备足够的强度和刚度。

（2）护筒埋设深度至桩底，护筒顶必须高出地面约0.2 m，以免雨水和地面积水流入护筒内。

（3）钢护筒中心与桩孔中心偏差应控制在 1 cm 以内，埋设垂直度偏差应控制在 1% 以内。

4.2 钻机就位控制

（1）钻机安装就位时，必须保证底座平稳，控制好机头钻杆的垂直度与机架平台的水平度，控制钻机顶部、钻盘中心与护筒中心的同轴偏差在 1 cm 以内。

（2）钻机就位后，必须及时复测钻机平台与护筒的顶标高，以此作为量测孔深的依据。

4.3 泥浆循环

本工程采用全护筒施工技术，不设泥浆循环。

4.4 成孔控制

（1）在钻进过程中，监理要求承包商每 2 h 检测 1次，提醒注意土层变化，随时与地质图进行对照，合理调整钻进速度与工艺参数。

（2）监理必须随时检查钻进记录，并要求承包商必须如实、准确、及时、整齐地做好钻进记录。

（3）相邻桩的施工必须有足够的间隔时间，以免已浇筑完成的混凝土因强度尚低而产生质量问题。

（4）钻进达到设计标高后安装混凝土导管，再进行第一次清孔。第一次清孔后，孔底沉渣厚度不可大于 10 cm。在测得孔底沉渣厚度和泥浆密度等各项技术指标符合有关规定后，在 30 min 内必须浇注水下混凝土，否则重新测定上述各项技术参数。

（5）清孔时必须注意保持水头高度在 1.5 m～2.0 m，同时控制好泥浆指标。清孔后的泥浆密度 <1.15 g/cm3。

4.5 钢筋笼制作安装控制

（1）要求承包商及时完成材料报验工作。钢筋笼必须在加工现场经监理验收合格后方可运送到安装现场。

（2）钢筋笼安装时要采用起重机进行分段安装成形，钢筋骨架要对准护筒中心缓慢下放至设计标高。对于分段制作的钢筋骨架，当前一段放入孔内后，再起吊另一段，对准位置，焊接完成经监理检查验收合格后，逐段放入孔内至设计标高，并对准设计桩位中心位置。

（3）钢筋骨架的顶面和底面标高要符合设计要求。在钢筋笼体下放过程中，要提醒承包商必须及时安装穿心圆垫块（水平间距为 0.8 m，上下间距为 1.0 m）。

4.6 水下混凝土浇筑控制

（1）水下混凝土按设计标号灌注混凝土，要求坍落度在 16 cm～22 cm 之间，水灰比不得大于 0.5，混凝土粗骨料最大粒径不得大于 4 cm 且不得大于钢筋笼最小净距的1/3。

（2）水下混凝土灌注必须连续进行，严禁中途停顿，严禁导管超拔。混凝土实际灌注高度应比设计高度高出至少 1 m，以确保设计桩顶部位的水下混凝土强度符合设计要求。

（3）商品混凝土级配通知单必须随车跟来，监理随时检查，并按抽检比例规定完成混凝土试块。

（4）对于实际灌注混凝土体积和按设计桩身计算体积加预留长度体积之比，即混凝土充盈系数，监理应控制在1.05～1.30 之间。

（5）混凝土灌注工作一般不超过 4 h，中间停待时间不超过 30 min。同时，要勤测混凝土面的灌注高度，勤拔导管，确保混凝土施工连续进行，不漏拔、不空拔。

（6）浇筑混凝土时要及时拔出护筒，同时做好补方工作。

4.7 钻孔灌注桩检测抽检频率

根据设计要求对桩基完整性进行检测。

5 技术经济分析

本工程共计投入 2 台旋挖机，每台旋挖机增加 8 套12 m 长护筒，周转 1 次，每天完成围护桩 16～20 根，护筒租赁费用每套月费用 1 500 元，每天 50 元，8 套长护筒 400 元。由于打拔护筒机械原本现场就有，费用增加不多，单根桩增加混凝土 0.68 m3，费用按 450 元计，单桩机成本增加约 7 200 元，功效提高到原来的 4 倍。每台打桩机械每天的租赁费和人工费合计约 12 000 元，但进度提升较多，原定必须在 32 d 完成的任务，只需 17 d 即可完成，节约工期 15 d，节约原计划工程费用约 11.52 万元（15×1.2×2－2×17×0.72），总体上是有盈余的。

6 经验总结及取得成果

本工程围护桩经杭州民安检测科技有限公司按设计图纸与规范要求进行了低应变测试，以杭州富春湾新城杭黄高铁片区 1 km2综合开发项目小学 110 根围护桩进行了低应变检测，所检桩全部为一类桩。采用全护筒技术，使得施工进度加快，工期显著缩短。

7 结语

工程技术人员通过本工程实践，打破了思维定式，因地制宜地对施工过程进行了技术创新，取得了不一样的效果。结合地质条件和施工环境，对常规护筒进行了技术调整与变更，取得了一定的经济效益和社会效益。虽然长护筒技术湿法作业技术及全护筒干法作业存在一定的局限性，但从总体上看是可取的，其整个过程的优化与调整得到了建设单位的好评，并在以后的项目实施过程中得到了进一步的推广和提升。