深基坑基础桩偏移控制技术

□文/李艾华

1 工程概况

天津市文化中心商业体项目，地下2层，基础均采用柱下桩基，对桩位的偏移要求较高，特别是2条地铁通道处的桩位，要求的桩位偏移≯70 mm。地质条件相对单一，除地表以下4 m内存在大量的旧建筑基础外，其余地层均为淤泥层、粉土、粉质粘土及粉质砂土，属于比较典型的软土地基。

2 工程特点及难点

1）场地条件复杂，尽管前期已对场地进行了翻槽，但地下的旧建筑基础仍然较多，需要多次反复定位。

2）工程量大、工期紧，共有基础桩2 643根，60 d完成，定位的工程量相对较大，很容易导致桩位的偏移。

3）基坑深，成孔的垂直度偏差导致桩位偏移不易控制，基坑深度在11.6～15.0 m，为保证开槽后桩位的准确，钻机的成孔倾斜度要控制在0.5%以内，要求较高。

4）机械设备多、相互影响大，容易造成桩位偏移。本工程现场布置26台钻机、3台履带吊、2台汽车吊、4台挖掘机以及混凝土运输车、泥浆车。各种机械在施工时，都会对桩位产生挤压、碰撞而造成偏移。

5）由于设计的原因，造成支撑格构柱桩后施工，设计的格构柱桩与工程桩的外皮间距最小达到20 cm，施工难度较大。施工正值雨季，频繁的下雨导致地下水含量增大，场地变软，车辆行走困难，很容易导致桩位移动。

3 施工方法

为满足工程质量和进度的需要，根据本工程的特点和以往的施工经验，采取组合式分类施工，利用工程钻机和潜水钻机的不同特性，完成不同部位的工程桩。

1）工程钻机主要施工单桩、边桩。主要施工桩长为27、34.5、42 m的钻孔灌注桩，成孔深度超过40 m，主要为单桩和边桩，特别是地铁通道两侧的工程桩。工程钻机主要是利用自重，通过钻斗的旋转、削土、提升，反复循环而成孔，原土造浆，护壁能力强，技术成熟。整个钻杆丝扣连接的整体性较好，操作简单，容易控制，垂直度好，适用于粘性土、粉质土、砂土等土层施工。

桩机对位是施工中的重点，对位前埋设护筒，将桩位用十字线引出，护筒周围土要压实，局部地方可以垫铁板，在钻机的施工过程中，需反复多次调平。

施工前两根桩时，要试成孔，低速运转，掌握地层的实际情况，以便确定该地质条件下的钻进参数。

2）潜水钻机施工承台桩和群桩。潜水钻机与工程钻机的成孔工艺是一样的，区别在于成孔时的驱动力点不一样，工程钻机的驱动力在钻机平台上，利用自重下切土层，而潜水钻机的动力点在钻头上，成孔时由电机驱动钻头，产生自传，摆动性大，很容易产生偏移，造成垂直度偏差大，优点是电机转速快，成孔速度快。潜水钻机的垂直度，一直是控制的重点。

（1）成孔初期特别重要。吊钻成孔，上下反复移动钻机，及时检测，进行垂直度修正是控制成孔垂直度的最关键的第一步。

（2）在钻机上安装扶正器，其高度一般为2.0 m左右，直径较桩径小2 cm，其在成孔的过程中，通过扶正器能够有效地纠正垂直度。

（3）施工过程的控制。及时检测垂直度，每节钻杆均需检测，发现偏移及时修正，通过调整钻机的平整度或者调整控制钻杆的合箱滑轮，控制垂直度。

（4）密切注意地层的变化，通过试成孔确定施工参数，在地层多变处，要减小进尺速度，上下移动钻机，修正垂直度。

（5）供水位置的控制。选择内走水电机，让清水从钻头的中间出来，便于清水与泥浆的均匀搅拌，有利于成孔的垂直度。

（6）控制钻杆接头的磨损量。潜水钻机的钻杆是插销式连接，磨损较大，尽管有合箱控制，仍有很大的活动量，通过钻杆加压成孔时，容易造成偏移，所以潜水钻机的最大缺点是成孔垂直度差，通过垂直度检测，发现磨损量大时，及时修正或者更换钻杆，减少由于钻杆磨损而造成的垂直度偏差。

3）格构柱桩的施工。由于设计原因，格构柱桩在工程桩后施工，只能在工程桩间布设。由于两条16 m宽的地铁通道通过整个构筑物，导致局部的格构柱桩调整的范围非常小，离工程桩最近的外皮尺寸只有20 cm，施工难度较大。

（1）场地处理。由于二次施工，再加上雨季，场地较软，用渣石或者铁板修建施工场地及临时道路，保证桩机施工的稳定性。

（2）桩位测定。利用全站仪测定桩位，增加护筒的埋设深度，保证桩位的准确，桩位误差＜1 cm，确保孔口附近的稳定。

（3）设备的选定。挑选垂直度易控的工程钻机。

（4）桩机垂直度的测定。严格控制桩机的垂直度，每进尺2 m，测定一次垂直度，发现偏差立即吊钻上下移动，进行修正。

（5）施工速度的控制。由于是在工程桩间穿插施工，特别是基坑的上部，存在没有浇筑混凝土的桩孔，导致地质的不稳定，易塌孔，成孔速度要降低一半且泥浆密度要加大，保证良好的护壁。

（6）深部障碍物的处理。由于与工程桩相距较近，局部可能由于原工程桩施工时的塌孔，导致格构柱桩成孔困难，这时需要加大泥浆密度，调整进尺速度，及时检查和更换钻头，将探出的混凝土清除，反向调整垂直度。

4）土方的开挖。采用中心岛式开挖，便于应力的均匀释放，也可提高开挖速度。对于天津的软土地基来说，控制土方开挖对桩位的影响，必须注意以下几点。

（1）注意降水效果，深基坑灌注桩施工时，上部桩孔中滞留大量的泥浆，对土层有液化作用，影响土质的稳定性。另外，天津地区许多基坑有大量的淤泥质土，渗透系数小，一定要注意监测降水效果。随着土体水量的减少，能够充分保证土体的固结，减少开挖时土的侧压力对桩的影响。

（2）边开挖边施工垫层，保持坑底的稳定性，避免坑底土体的移动，造成桩位的偏移。

（3）合理分层开挖，根据地质情况，注意开挖深度，保持坑底开挖的坡度，避免由于挖土的高差形成的一侧卸荷的侧向推力，土体易产生一定的水平移动，造成已施工完的桩产生平移或倾斜，软土地区很容易发生。天津市文化中心商业体的挖土共分3层开挖，见图1。

图1 分层开挖

4 测量控制措施

4.1 测量控制网测定

建筑物桩基础定位测量，一般是根据建设单位或设计单位所提供的测量控制点，在场地内建立导线控制网，本工程共设4个控制点，每个控制点采用不少于0.5 m3混凝土浇筑，中间放置埋件，在埋件上刻十字作为轴线引测点，每边长度在200 m左右，在桩基施工过程中，每天应对现场测量控制点进行校核并作好有效保护。

4.2 工程桩桩位的测定

随着科技的进步，工程桩的定位技术也逐渐发展，早期一般是通过控制网测定轴线控制点，再由轴线控制点测定桩位，测定的站点较多，人为因素导致的误差较大；后期一般使用全站仪，利用控制网，直接测定桩位，误差较小；现在随着先进测量仪器的普及，GPS设备可以直接测设工程桩的桩位，既简单又准确，解决了桩基施工时，现场不通视条件的限制，便于操作。在天津市文化中心商业体项目中，由于遇上天津市的雨季，现场设备较多，相互间的影响较大，为了保证工程桩的测量精度，首先通过桩位图的电子版坐标，测定桩位后，用十字线引出，挖完护筒后及时恢复桩位，再进行复核，对于环境影响较大的部位，必须用全站仪或者GPS直接定位复核，定位准确后再安装钻机，这样就保证了施工前桩位的准确。

5 关键技术质量控制

1）地质条件造成的桩孔倾斜，成孔后孔不竖直，出现偏差。

（1）及时清除障碍物，重新定位，低速钻进。

（2）安装钻机时要使转盘和底座水平，起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心桩位三者应在同一轴线上并经常检查校正。

（3）在软硬地层钻进时，应吊住钻杆控制进尺，低速钻进，上下移动钻头多次。

（4）在偏斜处吊住钻头，上下反复扫孔，使孔垂直或者在偏斜处回填砂粘土，待沉积密实后再钻。

（5）场地处理时，一定要压实，确保场地的地耐力能够满足施工的需要。保证钻机底座的水平。

2）人为因素造成的桩孔位移，开槽后，发现桩位与设计中心不符。

（1）对测量人员进行交底考核，坚持做好第三方的复核工作。

（2）认真按设计图纸放好桩位，做好明显的标志并做好保护及复查工作。

3）钻孔设备的不同造成的桩位偏移，不同的成孔工艺和设备，最后的桩位偏移量是不一样的。

（1）对于深基坑，成孔深度和直径较大的桩，一定要选择自重大的设备，便于保持桩机的稳定性。

（2）控制成孔速度，施工前一定要试成孔，摸清地质情况，通过成孔检测，确定合理的施工参数。

（3）工程钻机的送浆一般是通过钻杆来控制的，浆液从钻头中间向四周扩散便于成孔，而潜水钻机的浆液是由水龙带从孔的侧边送到孔底，浆液在孔的一侧流出，为了保证孔的垂直度，选择内走水的钻机。

（4）钻杆接头逐个检查，发现磨损及时修理。

（5）尽量选择垂直度容易控制的设备，对于湿作业成孔来说，旋挖钻机的垂直度最高，工程钻机的垂直度较潜水钻机高。

4）不科学的土方开挖，也容易造成桩位偏移。

（1）开挖时避免对桩体产生碰撞，对于超灌的桩，必须用机械破除，严禁用挖掘机碰撞，造成桩体倾斜。

（2）对槽底部的地耐力不能满足设备正常行走时，及时铺设铁板，增大受力面积，减少设备行走或自重对桩产生的侧压，而导致桩倾斜移位。

6 效果分析

天津市文化中心商业体项目桩基工程中，共使用2种不同设备施工，开槽后的桩位偏移情况见表1。

表1 桩位偏移情况

7 结语

深基坑基础桩施工中的桩位偏移，是完全可以预控的，选择先进的设备，用方案指导施工，加强技术管理，提高施工人员的素质，采取一定的控制措施，就能够保证工程桩的施工质量，最大限度地控制质量隐患的发生。同时也发现不同的设备，对桩位的偏移影响很大，不确定的因素仍然存在，潜水钻机的垂直度还有待于提高，在深基坑中要有选择地使用。