某多层住宅小区工程复杂地质条件下的桩基施工

　　【摘要】：当前我国经济飞速发展，城镇化水平日益加快，因城市土地资源稀缺，不能满足人民日益增长的住房需求，故许多原来废弃闲置的湖塘、江岸、低洼地等地区经人工填土整平后，用来进行基建建设。笔者通过亲身参与的某多层住宅小区工程桩基施工实例，阐述了人工杂填土复杂地质条件下的桩基施工技术经验。

　　1.工程概况

　　广西百色市香蜜湖小区永安阁1#-6#楼住宅楼工程，为2012年上半年新开工的廉租住房工程，位于百色市城乡路西段，总建筑面积13843㎡，由6栋底层框架上部砖混、地下一层地上六层的住宅楼组成，建筑总高度21.75米，抗震设防烈度为7级，建筑物设计使用年限50年。

　　2.场地工程地质条件

　　2.1 场地地形地貌概况

　　工程所在场地地形地貌为盆地，地处右江河谷Ⅲ级阶地,场地原为低洼池塘,后经人工填土平整,形成相对平坦的场地。工程所在场地为东南侧地势高，向西北侧平缓降低，最大高差约为1米。人工填土成分及厚度：东南侧为原池塘边岸，填土较浅，填土主要成份为粘性土，填土厚度约为1～3米，拟建的1#、3#、4#住宅楼坐落于该段;西北侧为原池塘塘心，填土较厚，填土主要成份为普遍含有建筑垃圾硬质物(主要为碎砖、旧砼块)及生活垃圾物的杂填土，填土厚度约为4～6米，拟建的2#、5#、6#住宅楼坐落于该段。

　　2.2 场地地层分布及结构特征

　　经钻探揭露表明,所建场地在钻探深度范围内,场地地质条件自上而下各岩土层结构特征为:①素填土:杂色,为新近填土。普遍含有建筑垃圾硬质物(主要为碎砖、旧砼块)，松散状态。层厚为1～6米。②淤泥质粉质粘土：干强度中等，饱和可塑状态，层厚为0.4～5.2米。③粘土：粘性较好，干强度高，饱和硬塑状态，层厚为1.2～9.0米。粘土层之下局部场地分布淤泥质粉质粘土或粉砂，层厚为0.5～2米。④卵石：以卵石为主，充填物为砾砂，卵石大小一般为2.0～5.0㎝，成分主要为砂岩、硅质岩、辉绿岩等，层厚为1.4～5.9米，局部场地缺失。⑤软泥岩：泥质结构，中层状，岩石具强等风化，成岩作用较差，层厚为1.6～2.1米。因其层厚相对较薄，泡水软化，不宜选做深基础持力层。⑥硬泥岩：泥质结构，中厚层状，岩石裂隙及节理不太发育，岩体完整程度属较完整，岩石具中等风化，该岩层承载力特征值高，地层稳定性较好，为良好的深基础持力层。

　　2.3场地水文地质条件

　　拟建场地地下水主要有两层，一层为上层滞水，主要分布于场地填土层厚度较大的部位，上层滞水含水量一般。另一层为孔隙潜水，具有弱的承压性，地下水位埋深约为7.5米，主要附存于卵石④中。场地地质条件卵石④透水性较好，地下水含水量较丰富。

　　3.各类桩基施工工艺的分析评价：

　　本工程因持力层埋深较大，不能采用天然地基，从经济成本考虑，采用桩基础较为经济，各桩基类型分析评价如下：

　　人工挖孔桩：场地污染较少，桩身质量容易控制，基础投资适中，但场地地下水较丰富，从安全、施工角度考虑，不容易成孔，故本场地不宜采用。

　　旋挖成孔灌注桩：适用于粘性土、粉土、填土、碎石土及风化岩层，场地污染程度较少，施工工期较快，基础投资适中，本地区有成功的施工经验，本场地可考虑采用。

　　静压预制桩：场地污染较少，施工工期较快，基础投资适中，在当地有成功的施工经验，但本场地填土层厚度较大，填土层容易产生较大的负摩阻力，且填料存在块石分布，不易通过，故本场地不宜采用。

　　冲击成孔灌注桩：场地污染较大，冲击震动大，对场地附近建筑物有一定影响，施工工期较慢，基础投资较大，在本地区有成功的施工经验，可考虑采用。

　　4.本工程采用的桩基类型：

　　根据本工程场地地形地质条件，设计采用的桩基类型为旋挖成孔灌注桩，以⑥硬泥岩做桩端持力层，桩径800mm及1000mm，入岩深度≥0.5m。

　　实际施工中，工程所在场地以1#、3#、4#住宅楼的地质条件最好，填土较浅，填土主要成份为粘性土，地下水量较少，采用旋挖钻孔不易塌方，易成型，故1#、3#、4#楼按设计采用旋挖成孔灌注桩施工。而2#、5#、6#住宅楼的地质条件较差，填土较厚，填土主要成份为普遍含有建筑垃圾硬质物(主要为碎砖、旧砼块)及生活垃圾物的杂填土，地下水量较大，采用旋挖钻孔易塌方，施工难度很大，无法保证桩身质量。经施工单位项目经理部会同设计单位、勘察单位、建设单位、监理单位召开专题会议，参建各方结合同类型工程的施工经验，经研究一致决定，本工程无法按旋挖桩施工的地段，改为采用冲击成孔灌注桩施工。拟建的2#、5#、6#住宅楼距离附近建筑物较远，施工产生的冲击震动对附近建筑物无产生影响。

　　5. 旋挖成孔灌注桩施工工艺流程及质量控制要点

　　5.1旋挖成孔灌注桩施工工艺流程

　　桩测量定位 开挖泥浆池、配制泥浆 移钻机就位,钻头定位 开挖地面表层土埋设钢护筒 钻孔并注入泥浆护壁 成孔检查 清孔 开挖回浆沟 吊放钢筋笼 安装混凝土导管 二

　　次清底 浇筑混凝土 拔出护筒。

　　5.2 旋挖成孔灌注桩施工质量控制要点：

　　(1)做好钻孔前的准备工作,如:地质条件的了解、钻孔场地的整置、泥浆配制。钻孔前施放桩位点，放样后四周设护桩并复测，误差在5㎜以内，必须报请监理检验合格后方可进行钻孔施工。若桩孔间距太近，则钻孔顺序应采取跳挖的方式，对防止成孔过程中的坍孔及缩径是一项重要的技术措施。

　　(2)钻机就位应保持平稳，不发生倾斜、位移，由专人负责指挥钻头对准定位桩定位，误差在10㎜以内。护筒就位应严格控制护筒中心与桩位中心线偏差不大于50㎜，倾斜度不大于1%，并认真检查回填土是否密实，护筒埋设深度依表层土坍落情况而定，一般不超过3米，超过3米则捣砼后难以拔出护筒。

　　(3)配置泥浆

　　对粘结性好的岩土层可采用干式或清水钻进工艺，无需泥浆护壁。而对于松散易坍塌地层，或有地下水分布，孔壁不稳定，必须采用静态泥浆护壁钻进工艺，向孔内投入护壁泥浆或稳定液进行护壁。配制泥浆选取水化性能较好、造浆率高、成浆快、含砂量少的膨润土或粘土为宜。钻孔过程中要经常测定泥浆技术指标，根据工程钻进需要，随时调整泥浆相对密度，保持各项指标符合要求，不因泥浆过浓影响进度，过稀导致坍孔等。

　　(4)钻孔过程中及时做好钻孔记录及地质柱状图,随时了解地质情况;对孔位偏移、孔倾斜度、泥浆各项指标、孔壁稳定性等经常检查,发现问题及时调整。当遇到土质异常、硬质物较多或地下水大量渗漏时，应放慢钻孔速度，当出现钻杆跳动、机架晃摇、钻不进尺等异常现要立即停钻检查。

　　(5)当孔深、孔径等达到设计要求后,用旋挖斗进行原位清孔。用测深绳(锤)测量孔深及虚土厚度，虚土厚等于机标钻孔深与测绳测钻孔深的差值，虚土厚度不超过100㎜。钢筋笼吊装就位后,应复测桩底沉渣厚度，如不满足,必须二次清孔，二次清孔采用导管内注泥浆循环清孔。

　　(6)钢筋笼的制作和吊放

　　钢筋笼制作应符合规范要求，钢筋笼应经过隐蔽工程验收后才能吊放。钢筋下放过程中，应注意钢筋笼能否顺利下放，沉放时不能碰撞孔壁，当吊放受阻时，不能加压强行下放，因为这将会造成坍孔、钢筋变形等现象，应停止吊放并寻找原因。如因成孔偏斜或坍孔而造成的，则要求进行复钻纠偏、清理沉渣，并在重新验收成孔质量后再吊放钢筋笼。

　　(7)浇筑混凝土

　　水下灌注混凝土必须具备良好的和易性，配合比应通过试验确定,坍落度宜为180～220mm。

　　灌注水下混凝土前，应预先检查检查导管密封性及焊缝是否结实，测量导管入孔深度，导管距孔底的间距控制在30㎝～50㎝。导管顶部应接好钢漏斗及拔塞，初灌量须满足导管底部埋入砼中0.8m以上的要求，浇筑首批砼在漏斗经储存达到初灌量后，拉起拔塞,以保证完全排出导管内泥浆，并使导管出口埋深不小于0.8m的流态砼中，防止泥浆卷入砼内。

　　灌注水下混凝土时,导管的埋入深度不宜小于2 m,也不宜大于6m。如埋深太小,或拔出砼面,可能形成断桩或影响桩身混凝土质量;如埋深太大,可能引起钢筋笼上浮。浇筑混凝土时要连续进行，水下混凝土灌注利用混凝土自重自行压实，桩顶以下3m范围灌注时，利用掁捣器时行分层振捣。浇筑砼标高应高于设计桩顶高程0.5 m～1 m,待达到强度要求时再人工破凿高出的部分，以除去泛浆,保证暴露的桩顶混凝土强度达到设计等级。钢护筒在灌注结束，砼初凝前拔出。

　　混凝土灌注一定要作好混凝土浇注记录,每根桩至少留有一组标准养护试块及一组同条件养护试块。

　　6、冲击成孔灌注桩施工工艺流程及质量控制要点

　　6.1冲击成孔灌注桩施工工艺流程

　　场地平整 桩位放线 开挖泥浆池、浆沟 护筒埋设

　　钻机就位,钻头对桩定位 冲击造孔,泥浆循环排渣 清理孔底沉渣

　　终孔验收 吊放钢筋笼和导管 二次清孔 灌注水下混凝土 拔出护筒。

　　6.2冲击成孔灌注桩质量控制要点

　　冲击成孔灌注桩的施工工艺除成孔开挖的方式与旋挖成孔灌注桩有所不同外，其余施工工序均大体相同，故在此仅简述冲击成孔灌注桩冲孔开挖的质量控制要点。

　　(1)桩机就位、护筒埋设

　　钻孔平台搭设好后，将钻机移至桩位，钻机底座应平稳、固定牢固，以保证在钻进和运行中不产生位移和沉陷。为防止坍孔、缩径及影响邻孔已浇筑混凝土的凝固，应采取跳挖加大桩距的方法合理安排钻孔顺序。

　　冲孔前应先在孔口设圆形6～8㎜厚钢护筒,护筒内径应比钻头直径大200㎜,深一般为1.2～1.5m, 护筒中心与桩中心的偏差不得大于50mm。

　　(2)钻进

　　调直机架挺杆,钻头定位，使钻头中心、钢丝绳和桩中心在一铅垂线上，其偏差不得大于20mm,然后开动机器钻进，应采用1～2m小冲程开孔，使初成孔坚实、顺直，能起到导向作用，并防止孔口坍塌。钻进深度超过钻头全高加冲程后，方可进行正常的冲击。坚硬漂、卵石层岩层应采用2～3m中冲程或3m以上大冲程，松散地层应采用中、小冲程。

　　(3) 泥浆循环排渣

　　冲击成孔桩一般采用泥浆循环排渣,利用胶管随钻具(锤头、钢丝绳)下至孔底,由泥浆泵泵入孔底,不断冲洗土体,上述过程经反复循环形成桩孔,直至达到设计孔底标高,对较大的石粒可用泥浆高速冲刷悬浮后，使用抽渣筒掏出。

　　(4)孔底沉渣控制

　　孔底沉渣是影响大口径嵌岩桩承载力最关键的因素之一，如果孔底沉渣超标,桩的承载能力将大幅下降,严重影响工程质量。要有效控制冲击成孔的沉渣必须重视冲击成孔过程控制,首先控制泥浆的性能确保泥浆比重控制在1.2～1.5g/㎝3,粘度控制在24～26s使泥浆具有良好的悬浮力,确保冲渣在泥浆循环过程中被携带至孔口外。其次在基岩冲击中每进尺0.1～0.2m,就进行正循环泥浆清孔,以确保成孔的效率及质量，避免清孔掏渣不勤,重复破碎,使岩渣粒径过小,反增清孔捞渣难度,如此重复直至终孔,确保一次清孔的质量达到设计要求,为二次清孔打好基础。

　　二次清孔是在钢筋及导管安放完毕后，清除下沉孔底及擦碰孔壁产生的沉渣。二次清孔可已利用安装好的混凝土导管, 通过软管与泥浆泵连接, 再次进行正循环泥浆清孔,开始必须选用优质浓泥浆(1.2～1.3g/㎝3)、大泵量,待孔口上返泥浆岩渣基本无渣时再进行稀释至少1.1～1.3g/㎝3左右。

　　(5)终孔验收

　　嵌岩桩嵌岩深度是终孔验收的重要依据和标准,因此进入基岩后机台应每冲击10～20㎝进行清孔取样一次,以备终孔验收。当嵌岩深度符合设计要求后，对孔深、孔径、孔位偏移、倾斜度、孔底地质等情况进行检查，然后填写终孔记录，并及时通知监理工程师到现场检查验收。

　　终孔合格验收后应立即放入钢筋笼及浇注混凝土,间隔时间不应超过4h,以防泥浆沉淀和塌孔。

　　(6)钢筋笼吊放、混凝土浇注等后续工序同旋挖成孔灌注桩施工工艺。

　　结语：建筑工程的地域性和多样性的特点，决定了每个工程项目的基础类型和施工方案的多种多样性。作为一名现代建筑工程项目管理人员，必须不断学习掌握不同类型的桩基施工技术，并具备一定的解决实际问题的能力，才能成为一名优秀的工程施工技术管理员。

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