冲孔灌注桩在深基坑支护中的应用及施工质量控制

陈家通

福建宏盛建设集团有限公司

1 引言

随我国城市化的快速发展，城市人口聚集速度不断加快，城市建筑超高化、大跨化的发展趋势越来越明显。为保证此类建筑的基础承载能力，基础工程需在深基坑内施工，而深基坑侧壁支护是基坑施工中的重难点，传统的放坡、护坡等常规基坑支护体系，难以对深基坑侧壁形成有效支护，极大地增加了基坑开挖安全和侧壁失稳风险。为保证深基坑开挖施工安全，以及开挖施作完毕后的基坑侧壁稳定性，必须采取有效地深基坑支护措施。基于此本文以某房建工程为例，探讨了冲孔灌注桩的施工工艺流程和施工控制要点，可为其他工程深基坑支护施工提供参考。

2 项目概况

某房建项目，地下1层，地上32层，剪力墙结构，工程施工区域地质条件复杂，为保证建筑安全，确保基础承载力符合建筑要求，拟采用冲孔灌注桩作为基础，此外由于桩端持力层为中风化花岗岩，为保证桩端承压性能，桩端应深入持力层深度不应低于0.5m。

3 深基坑支护工程的应用

经查阅相关文献，结合以往指导深基坑施工经验，总结的深基坑支护特点如下。

（1）深基坑支护设计要求不断细化：常规基坑支护体系，在设计阶段，多以支护体系强度为主要指标，通过支护体系强度，确定支护体系稳定性和支护效果，对支护体系刚度、受荷位移等关注较少；随基坑深度增加，单纯以支护体系强度为控制参数，已难以满足深基坑的支护要求，因此应综合基坑土体变形量、支护体系强度、刚度等参数，细化支护体系设计标准，提升支护体系稳定性和安全性。

（2）深基坑设计与施工结合度不断提高：以往由于基坑设计单位与施工单位沟通协调不到位，常出现基坑支护设计方案与实际施工参数不符的问题，尤其是基坑土层分布、管道分布、地下水位等，基坑开挖或者侧壁支护施工不符，导致支护体系不合理，诱发侧壁垮塌等基坑失稳问题；为避免基坑侧壁失稳造成基坑开挖、支护施工安全隐患，设计方专门向施工场地派驻了沟通和勘察人员，根据施工方施工反馈和现场勘察结果，论证和纠偏设计方案与工程实际的偏差，持续优化支护设计方案，提高了设计与施工的结合度；对于施工现场难以解决的复杂或特殊地质条件，设计方与施工方成立了专项小组，并制定专项施工方案，进一步保证了基坑支护质量。

（3）基坑第三方监测快速发展：基坑监测是基坑施工安全和施工质量重要一环，传统建筑的基坑形式单一，且施工空间较大，基坑深度较小，通常情况下，无须监测基坑坑底沉降或侧壁变形数据；但随着城市建筑逐渐向着高层和超高层发展，基坑深度不断加深，施工空间则不断减小，加之城市地下管道影响，一旦基坑侧壁失稳，将会对地下管道、周围建筑等产生不良影响，因此必须加强基坑监测，保证基坑侧壁稳定性，提高基坑工程施工安全性和支护稳定性。

4 冲孔灌注桩施工质量控制要点

4.1 冲孔灌注桩施工工艺流程

如图1，冲孔灌注桩施工流程主要有桩点放线、成孔、骨架吊装、浇筑混凝土等环节。

图1 冲孔灌注桩施工工艺流程示意图

4.2 冲孔灌注桩施工准备工作及参数控制

（1）施工准备工作：①在施工现场，通过桩位放样，确定冲孔位置；②放样完成后，应对照设计方案图纸，仔细核对放样桩位，确保桩位准确，偏差在允许范围内；③以桩位中心点为基准，埋设钢制护筒，为保证冲孔施工顺利进行，应合理确定护筒内径，确保护筒内径与冲孔钻头规格相匹配。

（2）施工控制参数控制如下：①应合理控制护筒入土深度，结合以往施工经验和本项目地质勘测报告，护筒入土深度应保证在200mm以上；②为满足冲孔施工过程中泥浆正常外溢需求，应在护筒表面预留溢浆孔2~3个；③为规避软弱土层坍孔风险，保证护筒稳定性，应合理提高护筒入土深度，同时应严格控制护筒外露长度，最小不应短于100mm；④应严格控制护筒与冲孔放样中心点之间偏差，最大偏差量不应大于50mm。

4.3 “正循环式”冲击成孔及过程控制

（1）冲孔机械应采取一定的加固与稳定措施，保证冲孔作业稳定性和冲孔精度，避免因冲孔设备位移、振荡，导致冲孔歪斜、坍孔、护筒与冲孔放样中心点之间偏差过大等问题。

（2）冲孔初始阶段，宜采用小行程、高频次锤击冲孔，严格控制冲击锤高度，以0.5m~0.6m为宜，此外应合理冲击频率；冲孔作业时，应通过泥浆护壁提升孔壁润滑性，提高冲孔效率和孔壁稳定性，降低孔壁阻力，规避坍孔风险。

（3）冲孔至软弱土层时，为避免坍孔，提升孔壁稳定性，应合理提高补给量，严格控制冲击速率。

（4）冲孔至持力层后，为保证桩端承压稳定，应合理控制钻入持力层的深度，保证深度范围在100mm~120mm，方可开展首次清孔作业，同时取样送检。

（5）护壁泥浆泵送采用正循环模式，在冲孔、清孔期间，应保证孔道内泥浆液面高度超过地下水位1.5m以上；同时，保证泥浆浓度始终处于合理范围内。清孔作业示意详如图2。

图2 泥浆正循环清孔示意图

4.4 灌注桩钢筋骨架焊接、吊装及过程控制

（1）待清孔作业完毕，提出冲击钻头，进入下一工序，为钢筋骨架吊装施工。

（2）骨架采用分段焊接拼装，为保证骨架刚度和整体承载能力，对于钢筋骨架同一截面处，钢筋接头数量应低于钢筋总数50%，骨架焊接和拼装施工应严格遵守设计图纸和相关规范要求。

（3）为确保成桩后的钢筋保护层厚度符合设计和规范要求，应在钢筋骨架外侧垫设垫块，垫块厚度与保护层厚度一致，垫块布设间距为2m~2.5m。

（4）为方便吊装作业，保证吊装精度，避免因吊装导致骨架形变，可在顶部焊接起吊环。

（5）钢筋应采用搭接焊接，搭接长度不宜少于筋径的10倍；为保证骨架承载稳定性，避免应力集中，应尽量减少钢筋接头数量，实在无法避免的，应保证相同截面内，钢筋接头数量应少于总量的50%，且搭接位置应相互错开。

（6）为了增强骨架横向刚度，提高其承载强度和结构稳定性，在骨架内壁增设“井”字加劲撑，相邻加劲撑布设间隔3m。

4.5 灌注桩混凝土浇筑及质量控制

（1）混凝土通过注浆导管灌注至桩体，由于注浆管内混凝土与桩内清孔泥浆压力和容重差，与混凝土液面存在高度、压力差，可迅速注浆作业。

（2）注浆施工期间，应合理调整注浆管与孔底间距，保证间距在400mm~500mm范围。

（3）为确保混凝土和易性和流动性符合灌注作业要求，保证灌注施工质量和施工效率，混凝土坍落度应在180mm~220mm范围；当灌注高度在桩顶以下3～5m时，为提高桩顶段混凝土的浇筑质量，应合理降低灌注混凝土坍落度，适当降至150mm~160mm左右。

（4）注浆作业期间，应注意控制注浆导管的抽提力度，避免抽提幅度过大，以保证抽提的连续稳定，减少注浆对孔壁的不良影响。

（5）灌注作业期间，应实时监测和关注浇筑面高度，保证灌注混凝土充盈系数不小于1.1。

5 结论

本文以某房建工程为例，研究了冲孔灌注桩在深基坑支护中的应用，探讨了冲孔灌注桩施工质量控制要点，结论如下。

（1）钢制护筒入土深度应保证在200mm以上，表面预留溢浆孔2～3个，软弱土层护筒外露长度，最小不应短于100mm，护筒中心点与冲孔放样中心点之间偏差应小于50mm。

（2）冲孔初始阶段，宜采用小行程、高频次锤击冲孔，冲击锤高度以0.5m~0.6m为宜；冲孔作业时，应通过泥浆护壁提升孔壁润滑性，提高冲孔效率和孔壁稳定性，降低孔壁阻力，规避坍孔风险。

（3）钢筋骨架外侧垫设垫块，垫块厚度与保护层厚度一致，布设间距为2m~2.5m。

（4）为保证骨架承载稳定性，避免应力集中，应尽量减少钢筋接头数量，实在无法避免的，应保证相同截面内，钢筋接头数量应少于总量的50%，且搭接长度不低于10倍钢筋筋径，且位置应相互错开。