杨 轶，邹建文

（上海百通项目管理咨询有限公司， 上海 200122）

某大型生活广场成桩施工关键技术分析

杨 轶，邹建文

（上海百通项目管理咨询有限公司， 上海 200122）

基于大型综合广场群桩成桩施工，结合场地地质分布条件，主要分析了钻孔灌注桩施工难点、桩机选型、成孔垂直度控制，以及工程桩沉渣厚度的控制、格构柱垂直度、角度控制、挤扩桩施工等施工关键技术。对施工过程中遇到的难题进行了分析研究，提出了解决方法，给出的施工控制方法在同类工程中具有借鉴意义。

钻孔；成桩；格构柱；挤扩技术

1 工程概况

某大型综合广场 1 期项目位于天津市沿海河地带；南靠通南路并与市政工程地铁相连，北倚水阁大街，东临张自忠路，西邻东马路。基地规划总用地 95 280 m2，总建筑面积近521 731 m2(其中地上建筑面积 337 200 m2，地下建筑面积184 531 m2)。园区内由 10 栋高层住宅(24 层～33 层)、1 栋综合楼、1 栋服务式公寓和 5 层裙房商场、整体地下车库以及地下商场组成；集商业、服务式公寓、综合楼和住宅小区为一体的综合建筑群。

1 期基坑周长在 800 m 以上，基坑坑底深度变化大，挖深在 7.0 m～17.4 m 之间，基坑支护采用钻孔灌注桩，外围采用三轴水泥搅拌桩进行止水帷幕。根据围护设计先顺后逆方案，中部采用大开挖，在东马路、通南路和张自忠路预留反压土，待中部顺做结构施工至相应位置，并满足建筑设计要求和支护设计要求时，再进行东马路、通南路和张自忠路三边逆作区域的施工，利用地下结构的梁板作为水平支撑体系，钢筋混凝土灌注桩作为垂直支撑，逆作区域待基础梁板结构施工结束后，再顺做逆作区域的地下结构外墙和结构柱，然后再做地下 1 层结构。

2 工程地质条件

该场地地貌属第四系滨海相冲积、海积地貌单元。根据勘察资料，本工程场地勘察最大钻孔深度为 85.0 m，所揭露地层为第四系全新统至上更新统沉积物，现按其时代、成因及土质特征的不同，分为 10 个工程地质层和 26 个工程地质亚层。

2.1 人工填土

①1杂填土：杂色，松散状态，以建筑垃圾为主，土质极不均；其填垫年限不足 10 a；该层厚 0.5 m～3.9 m。

①2素填土：灰黄及黄褐色，湿，以黏性土为主，含有机质及细小砖渣，土质不均；其填垫年限超过 10 a；该层在 90#孔处缺失，该层厚 0.6 m～4.3 m，层顶标高 0.6 m～-3.07 m。

①3素填土：灰黑色，流塑状态，以黏性土为主，富含有机质，夹淤泥；其填垫年限已超过 10 a；该层厚 1.0 m～4.6 m，层顶标高 -0.06 m～3.53 m。

2.2 全新统新近组：河床～河漫滩相沉积层

②1粉质黏土：褐至灰黄色，软塑状态，土质不均，具轻度锈染，夹粉土薄层；该层厚 0.7 m～2.3 m，层顶标高 -0.78 m～1.75 m。

②2黏土：褐至灰褐色，软塑状态，土质不均，具轻度锈染，夹粉土薄层；该层厚 0.8 m～6.6 m，层顶标高 -0.88 m～2.02 m。

2.3 全新统上组：河床～河漫滩相沉积层

③1粉质黏土：黄褐至灰黄色，可塑状态，具绣染，含钙核，土质不均，夹黏土；该层在部分钻孔一带缺失，该层厚0.7 m～2.5 m，层顶标高 -0.35 m～-2.39 m。

③2粉土：灰黄色，湿，中密状态，具层理，土质不均，夹粉质黏土；该层厚 0.9 m～3.4 m，层顶标高 -0.63 m～-4.70 m。

2.4 全新统中组：浅海相沉积层

④1粉土：灰色，湿；中密状态，土质不均，具层理，夹粉质黏土；该层在部分钻孔一带缺失，该层厚 0.9 m～4.8 m，层顶标高 -2.78 m～-3.68 m。

④2粉质黏土：灰色，流塑状态，土质不均，具层理，含贝壳碎片；该层厚 2.9 m～9.0 m，层顶标高 -3.33 m～-8.41 m。

2.5 全新统下组：沼泽相河床～河漫滩相沉积层

⑤1粉质黏土：浅灰～灰白色，软塑状态，黏粒含量高，土质不均，顶部含泥炭成份；该层在部分钻孔一带缺失，该层厚 0.8 m～1.4 m，层顶标高 -16.35 m～-17.52 m。

⑤2粉质黏土：灰黄色，可塑状态，具锈染，砂粘混杂，土质不均，局部夹粉土薄层；该层厚 3.5 m～4.08 m，层顶标高 -22.77 m～-24.26 m。

2.6 上更新统五组：河床～河漫滩相沉积层

⑥1-1粉土：灰黄色，湿；密实状态，具绣染及层理，土质不均，含钙核，夹粉质黏土，该层在部分钻孔一带缺失，该层厚 0.8 m～5.2 m，层顶标高 -13.15 m～-16.79 m。

⑥1-2粉质黏土：灰黄～黄褐色，可塑状态，具锈染，含钙核，土质不均，该层在部分钻孔一带缺失，该层厚 1.9 m～4.4 m，层顶标高 -14.13 m～-17.26 m。

⑥2粉质黏土：黄褐色，可塑状态，具绣染及层理，含钙核，土质不均，夹粉土薄层，该层厚 4.6 m～8.2 m，层顶标高-16.83 m～-19.16 m。

⑥3粉砂：黄～灰黄色，饱和，密实状态，具锈染，含钙核，以长石、石英为主要成份；该层厚 1.7 m～5.1 m，层顶标高 -23.61～-26.43 m。

2.7 上更新统三组：河床～河漫滩相沉积层

⑦1黏土：褐色，可塑状态，具绣染及锰染，土质不均，夹粉质黏土；该层在部分钻孔一带缺失，该层厚 1.2 m～3.5 m，层顶标高-26.43 m～-30.50 m。

⑦2粉质黏土：黄褐色，可塑状态，具绣染，含钙核，土质不均，该层厚 1.4 m～8.3 m，层顶标高 -27.46 m～-33.50 m。

⑦3粉砂：黄褐色，饱和，密实状态，具锈染，以长石、石英为主要成份；该层厚 1.4 m～8.3 m，层顶标高 -27.46 m～-33.50 m。

⑦4粉质黏土：黄褐及褐灰色，可塑状态，具绣染，含钙核，粉质含量高；该层厚 7.0～10.9 m，层顶标高 -34.83 m～-39.10 m。

⑦5粉砂：黄褐色，饱和，密实状态，具锈染，以长石、石英为主要成份；该层厚 1.0 m～6.3 m，层顶标高 -44.63 m～-47.25 m。

2.8 上更新统二组：浅海～滨海相沉积

粉质黏土：灰及褐灰色，可塑状态，土质不均，含有机质及砂团；该层厚 1.8 m～6.5 m，层顶标高 -46.73 m～-52.25 m。

2.9 上更新统一组：河床～河漫滩相沉积层

⑨1黏土：褐色，可塑状态，具少量锈染，土质不均，夹粉质黏土；该层厚 3.4 m～8.8 m，层顶标高 -50.63 m～-54.32 m。

⑨2粉质黏土：黄褐色，可塑状态，具锈染，含钙核，多夹粉土；该层厚 1.5 m～7.2 m，层顶标高 -55.50 m～-60.61 m。

⑨3粉砂：灰黄色，饱和，密实状态，具锈染，以长石、石英为主要成份；该层厚 1.7 m～7.4 m，层顶标高 -60.43 m～-64.91 m。

⑨4粉质黏土：灰黄及褐灰色，硬塑状态，具锈染，含钙核，土质不均；该层厚 1.8～6.2 m，层顶标高 -64.35 m～-68.90 m。

2.10 中更新统上组：滨海～三角洲相沉积层

粉砂：灰及灰黄，饱和，密实状态，具锈染，以长石、石英为主要成份，颗粒较粗且较均匀；本次勘察该层未揭穿，最大揭露厚度 9.6 m，层顶标高 -69.11 m～-70.83 m。

3 成桩关键技术

3.1 桩基类型

1 期围护桩共有 1 090 根，共分 18 种桩型，桩径从 φ700到 φ1 100 mm 不等，桩顶标高变化区间 -3.45 m～-14.45 m，桩底标高 -17.3 m～-47.2 m。钢筋笼笼长最长达到 32.85 m。

广场 1 期工程桩共有 2 044 根，其中公建部分工程桩 1 443根，共分为 5 种桩型，桩长从 28.16 m～46 m，最大笼长 39.76 m。高层住宅部分均为 φ700 挤扩灌注桩，桩长 28.3 m ～ 38.8m，共计 601 根。其中，格构柱下插灌注支撑桩 126 根，根据规格型号的不同，共分为 18 种，柱顶标 -6.75 m～ -13.15 m，长度 7.55 m～16.25 m。

3.2 成桩施工难点

(1)由于公建主体部分是逆作法施工，围护桩设计外皮距底标高 -19.2 m 基础承台梁边仅 170 mm，地下室外墙皮距围护桩净距 370 mm，因此天大支护设计要求围护桩垂直度偏差不大于 1/300，桩位垂直轴线偏差不超过 15 mm。

(2)围护桩间距设计 φ1 100@1 200，净距仅为 100 mm，因此要求在严格控制垂直度基础上，必须严格控制成孔时扩径，避免由于扩径造成相邻桩无法成孔。

(3)根据地质报告易产生扩径土层为 ①1杂填土层层厚0.5 m～3.9 m，①2素填土层层厚 0.6 m～4.3 m， ⑥3粉砂层层厚 0.9 m～5.1 m。在上述土层必须采取相应钻孔过程中防止塌孔措施。

(4)住宅工程桩采用挤扩灌注桩，桩长最长 38.8 m，成孔后如何在有限时间里下挤扩机挤扩，并保证挤扩效果的前提下放钢筋笼也是必须考虑的课题，因此在正式施工前，在外场做了相应的试验和超声波检测以验证理论数据。

3.3 施工机械的选择

根据工程特点及所处场地地质条件、钻孔灌注桩桩径和桩长等，在大量市场调研的基础上，通过对几种钻机性能对比分析，选用底盘重、导正性能好的 GPS-15、GPS-18 和带导正钻架 GQ-12 型回转钻机为主选钻机，水 300 钻机垂直度达不到设计要求而淘汰。具体对比情况见表 1。

表1 成桩钻机技术指标参数表

3.4 桩基成孔垂直度控制

为确保成孔质量，通过施工合同附件形式明确施工单位配备 1 台 JJC-1D 型灌注桩成孔检测仪，确保实现 100% 成孔检测。由于该仪器垂直度检测是采用顶角测量的方法，配套软件是按照国标规范垂直度 1/100 设计，因此在现实操作中难以测量精度大于 1/100 的垂直度误差。为解决该问题，通过向厂家上海昌吉地质仪器有限公司咨询，结合工程实际成孔深度基本在 30 m 左右，按照 1/300 设计要求，垂直度偏差为10 cm，因此采用一个桩孔按照四个方向，探头距每个方向孔壁 5 cm，同时将测斜仪井下仪器外径设定为桩径减 10 cm 测量方法进行测量，确保测量精度达到 1/300。

为了进一步验证上述检测方法准确性，将 294#桩、308#桩、297# 桩，681# 桩委托第三方对上述桩进行了超声波成孔质量检测，结果与施工单位所采用上述方法井径仪检测结果完全吻合，从而也验证了上述方法正确性。

由于该仪器相比较超声波检测不受泥浆比重影响，通过每个孔四个方向垂直度测量，可直接得到桩孔四个方向垂直度偏差值，并由此判断垂直度超偏差方向、深度，进而为分析原因和采取措施提供依据。

3.5 成桩施工顺序

由于是密排桩施工，桩径控制直接关系到临桩钢筋笼下放和下一步逆作施工时砖胎膜砌筑。

上述问题解决主要结合现场土层变化在不同区域施工时首先进行 9 根试桩成孔，排成 1 号～ 9 号，按①−⑤−⑨−③−⑦−②−④−⑥−⑧。根据独立桩、临桩、插桩三种不同情况孔径曲线，制定相应地层与施工工艺对照表。

3.6 旋挖钻机施工

由于沿东马路部分地下存在较多老桩，基本为两根桩长为 9 m 的预制桩，垂直度偏差大，施工单位采用 GPS 回转钻机施工 φ1 100 围护桩极其困难，如 564# 桩，采用 GPS-18 钻机，在 23 m 遇到老桩，成孔总计 48 h，经过两次检测三次回钻，最后在 23 处扩径达到 2 m，宣告成桩失败，最终回填处理。经多方共同协商，决定采用 R-622HD 意大利进口旋挖钻机进行该区域 φ1 100 围护桩施工，实践证明此方法取得了成功。

根据旋挖钻机带助力加压系统，并且具有微电脑控制垂直度和水平自动调平系统，并可自行埋设护筒，不需挖机配合等特点，根据现场地质条件采取以下措施：(1)采用 7 m 加长护筒分两段埋设；(2)采用人工造浆(钠土泥浆护壁，粘度大，失水量小，泥皮薄，护壁效果好)；(3)桩孔周围采取措施防止抽吸作用引起孔周地面塌陷。

通过以上措施采取成孔时间缩短至 5 h～6 h，且成孔质量良好，特别是在 559# 桩施工过程中，在 20 m 深度桩孔西北方向一侧遇地下障碍物，直接用旋挖钻机筒钻回钻三次最终成孔，耗时 8 h。560# 桩西南方向在地下 13 m 处遇半截老桩，最终利用旋挖桶将钢筋及部分混凝土全部扫掉后成孔，孔径 1 100，成孔均匀，护壁良好，耗时 14 h。

3.7 工程桩沉渣厚度的控制

本工程桩部分为抗压桩(挤扩桩)，挤扩桩挤扩过程中造成更多的土掉入孔底，而设计要求最终沉渣厚度≤10 cm，为确保该目标实现，在过程控制中，严格遵循一清为主、二清为辅的原则，针对每道工序严格控制以下几项主要指标。

成孔之后(一清结束后，泥浆比重在 1.2～1.25 之间)，提钻前机余量指标控制。提钻前，将钻具下放到孔底，测量实际机余量，计算出：最初实际孔深值＝钻具总长-机余量-机高。

同时提钻前用测绳复测孔深(施工单位自检)，确保此时沉渣厚度不超过 200 mm。下放钢筋笼和下放混凝土导管完毕，二次清孔至泥浆比重符合要求，使用经过校验的测绳复测孔深。用第一次通过机余量计算出的孔深值减去本次测绳所测孔深值，即为沉渣厚度，二清后沉渣厚度小于 100 mm。

由于测绳测量孔深存在一定局限性，因此现场通过采用沉渣仪在二次清孔结束后测量沉渣厚度；与上述方法沉渣厚度进行对比，两种方法测量结果基本接近，偏差在 3 cm 以内，证明上述方法是可行的。

3.8 格构柱垂直度、角度控制

为确保钢格构柱施工精度，由业主、施工方、监理三方共同组成了联合技术攻关小组，借鉴上海逆作法硬地坪一柱一桩(钢管桩柱)成熟施工经验，结合现场实际情况，经过反复试验，成功制作了适合钢格构柱施工校正平台。校正平台由两组矩形钢架组成，四角用 4 个小千斤顶调平，用同样刚度格构柱制作了送桩器，送桩器与格构柱用两根 φ40 丝杠连接。这样就实现了在地面以上校正平台调节格构柱标高、角度和垂直度。当然，很多工地采用气囊法智能调垂，但实际使用中气囊常常被钩破或气囊被埋入混凝土无法回收利用，因此本工程未采取此法。

3.9 挤扩桩施工

本工程公建部分局部工程桩和住宅工程桩采用 φ700 挤扩多支盘桩(地下室商场和酒店式公寓部分)。

(1)支盘桩设计为三个盘加一个十字支，单桩竖向极限承载力特征值为 3 800 kN。由于单桩承载力较高，桩身混凝土强度等级设计为 C40。

(2)挤扩灌注桩具有工序多、工艺复杂等特点，采用合格的挤扩支盘机是确保挤扩支盘桩成盘质量的关键。由于挤扩桩下盘设计位于粉砂层。通过查阅地勘报告，该土层标贯击数达到 35～50，市场调研发现一般生产厂家所生产挤扩机只能挤动标贯小于 40 击的粉砂层。现场最初实际情况也证明了这一点。通过进一步调研最终采用通过对挤扩专利技术进一步改进后采用增力缸新技术 JZT06-500/15OO 型挤扩机，其油缸推力能达到 424 t，比 DX 型挤扩机大 147 t，盘高也加大到800 mm，提高了支盘抗剪能力。通过该种机型在施工现场试挤扩，粉砂层首扩最大压力值最大达到 34 MPa，这也是普通挤扩机所无法达到的，也因此满足了桩基工程要求。

挤扩桩上盘在粉土层中，由于土质相对较软，也因此产生了盘根缩颈问题影响钢筋笼顺利下放。面对新问题通过采用挤扩机上下窜孔，并进一步研制防缩颈装置基本解决上述矛盾，确保了工程进度。

4 结 语

本工程桩基部分施工时间长，难度大，对钻机的选择尤为重要，工程实践中，通过试桩，对钻机的性能参数胸有成竹后方可大面积实施。对遗留有废旧基础及其他障碍物的特殊地段采取旋挖钻机，要因地制宜取得了好的效果；灌注桩安放格构柱要保证角度和垂直度，挤扩机施工中挤扩效果也是监控重点，稍有不慎就可能造成重大失误。测量桩沉渣厚度并采用合理的施工方法控制到设计要求，是保证桩基承载能力与沉降符合要求的前提。

[1]徐维钧，桩基施工手册[M].北京：人民交通出版社，2007.

[2]邹建文，徐伟，徐莹.型钢水泥土桩支护深基坑侧向变形分析[J].低温建筑技术，2009(5).

[3]史佩栋，桩基工程手册[M].北京：人民交通出版社，2008.

通信地址：上海市浦东新区向城路58号6楼。

TU712

B

1007-4104(2015)10-0062-05

2015-08-11

杨轶，男，本科，工程师，注册监理工程师；邹建文，男，高级工程师，工学博士，注册监理工程师、一级建造师、造价工程师、设备监理工程师、人防防护师。