付文帅1 孙宗强2 吴磊3
中国建筑第五工程局有限公司山东公司
摘要：本文选取排桩支护的城市地下空间工程，以管廊为例，研究其钻孔灌注桩排桩支护的施工过程，从施工准备到过程控制，采用PDCA的质量控制程序，不断总结经验，最终将支护桩的垂直度控制在允许范围内，进而保证了后期工程的施工质量和进度。
关键词：钻孔灌注桩；垂直度；案例
引言
随着我国城市内部的现代化改造，采用深基坑支护的工程越来越多，市政工程中基坑排桩支护质量的有效控制是后期防水、主体工程控制的关键，这其中对于排桩的垂直度控制，已成为行业内各类研究人员的热点问题。
1钻孔灌注桩垂直度偏差带来的影响
（1）目前较多市政地铁、隧道、管廊的外墙设计为单侧模板设计，即灌注桩桩身经过挂网喷护后将直接做主体外模使用（如图1所示），钻孔灌注桩桩身距两侧主体往往只有5~10cm，按照设计要求，灌注桩桩身经过挂网喷护后将直接做主体外模使用，根据设计及《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012关于桩垂直度的允许偏差≤0.5%，当桩身垂直度不满足要求时，桩身会侵入侧墙，影响主体结构质量。经过统计分析，由于桩基侵线造成的凿桩等返工维修费用约100元/m2，这将给项目带来巨大的经济损失且严重影响施工进度。
（2）当设计止水帷幕为在灌注桩桩间补打高压旋喷桩时，高压旋喷桩与灌注桩咬合130mm，高压旋喷桩垂直度设计允许偏差为1%，当桩长超过9米且灌注桩垂直度超过0.5%时，钻孔灌注桩与高压旋喷桩之间或无法形成有效搭接（9000*0.5%+9000*1%=135＞130），造成基坑止水帷幕漏水，引起地表沉降，影响基坑及周边建筑物安全。
（3）桩身垂直度偏差过大，影响桩身受力，支护结构整体失稳。常见的有两种情况，一是支护结构顶部发生较大位移，严重的向基坑内滑动或倾覆；二是支护桩底发生较大的位移，桩身后仰，支护结构倒塌。
2钻孔灌注桩垂直度控制方法
（1）采用PDCA的控制方法对桩身垂直度进行控制，下面我们以徐州综合管廊项目为例来进行阐述。
1）项目背景：
徐州综合管廊项目地址位于徐州市经济技术开发区，管廊全长13.2Km，基坑采用钻孔灌注桩+桩间旋喷桩止水+钢支撑支护形式，管廊主体与灌注桩结构关系如图4所示：
2）现状调查：
小组对已施工完成的120根钻孔灌注桩，抽取100根桩，根据设计及《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012进行桩身垂直度情况调查，不合格13根，合格率87%。
3）制定相关对策：
排除末端因素，确定3个主要原因：1、设备选型不当；2、地基不牢机械易发生倾斜；3、钻进过程中，钻杆垂直度无法保证。
项目部根据实际情况，拟定对策表如下：
1、根据地勘报告，选择桩基设备，统计不同桩基设备施工的桩基段落，基坑开挖后对比不同桩基施工段落的桩基垂直度效果。
2、挖机提前平整压实桩基施工区域，挖临时排水沟，松软地基可下垫钢板。
3、根据设计要求确定桩机施工参数，固定垂直度观测仪器，专人负责垂直度测量，保证垂直度测量的连续性，重点观测岩层交界面的垂直度。
4）实施对策
实施一：分析不同机械成桩效果，综合地质报告，选用适宜机械
1、根据勘察报告，本工程地层分布主要有素填土、粉土、黏土、砂姜黏土、强风化粉砂岩、强风化泥岩、局部中风化泥岩等，项目结合工程地质条件和钻机设备性能选取旋挖钻和长螺旋为主要施工机械。
2、统计旋挖钻和长螺旋施工的区段，安排挖掘机进行基坑开挖，验证钻孔灌注桩施工质量，分析哪种设备更有利于提高钻孔灌注桩的桩身垂直度一次合格率。
3、桩号：西83-西105（23根）使用旋挖钻机，扩孔严重平均7cm，最大13cm、桩身垂直度平均为0.51%，最大0.8%，地质情况:粉质黏土（入岩（强风化）深度约1.5米）;桩号：东96-东118（23根）使用长螺旋钻机，扩孔平均4cm，最大7cm，桩身垂直度平均为0.52%，最大0.7%，存在少数桩无效桩长超过1.5米，地质情况：粉质黏土（入岩（强风化）深度约1.5米）。
4、经过分析比对，旋挖钻机在桩身垂直度控制上与长螺旋相当，但扩孔严重，后期处理难度大、代价大，且旋挖钻机采用湿成孔工艺，须配合挖泥浆池，下全护筒（每延米增加成本40元），成本较高。长螺旋钻机采用干成孔作业，成孔后及时浇筑混凝土，几乎不产生塌孔现象，另根据统计，旋挖钻每天成孔约6根桩，长螺旋每天成孔约13根桩，长螺旋的施工效率远远高于旋挖钻，因此综合考虑，在设备选型上，选取长螺旋桩基施工。
实施二：雨季施工，机械易倾斜
桩基施工大干正值雨季，地表沉降明显，本项目所用长螺旋机械吨位大，移动缓慢，对基础要求较高，因此如何处理基础稳固，对提高钻孔灌注桩桩身垂直度一次合格率有很大的影响。
1、整平施工场地，并碾压，提高地基承载力。
2、开挖临时排水沟，排除雨天降水，防止雨水长期浸泡场地。
3、雨后拖拽四块1.5m*6m*0.02m的钢板下垫至长螺旋机械的四个支座下，设备调整完成后，确保桩基垂直度在0.5%以内，由测量工程师监测桩机设备的不均匀沉降情况。
4、在地面上铺设钢板后，长螺旋桩基设备减少了因雨季施工造成的不均匀沉降，经过测量监测，在施工过程中机械设备的垂直度为0.4%，小于0.5%，有效的控制了钻杆垂直度。采用铺设钢板的方法切实可行。
实施三：钻进过程中，钻杆垂直度无法得到保证。
1、根据设计地质条件及设计桩基质量要求，通过工艺型试桩获得桩基施工工艺参数。钻机垂直度：≤0.5%，提升速度：≤2m/min，桩位偏差：≤2cm。
2、长螺旋施工过程中测量工程师使用全站仪（固定仪器）配合钻机自带铅锤在钻进前、钻进中、钻进快结束时核对钻杆垂直度，当垂直度超过误差范围时要求操作工人及时微调钻杆，保证钻杆垂直度≤0.5%。另外，要求钻机操作工严格控制长螺旋回转速度、提升速度，及时填写钻杆垂直度复核记录，由现场施工员签字，交质检工程师复核确认。
3、长螺旋钻进前：垂直度0.2%，钻进中：垂直度0.6%，调整控制为0.3%，钻进至入岩（强风化）深度时：垂直度0.8%.现场调整钻机平台、钻杆垂直度控制为0.4%
4、由数据可知，在风化程度较高的地质条件，长螺旋钻杆垂直度受影响较小，但根据本项目地质勘查报告显示，钻孔灌注桩入岩深度约为1.5m，而长螺旋钻机在风化程度较低的地质情况下钻进困难，钻杆垂直度易出现较大偏差，这也印证了记录表的数据。因此在入岩处控制钻机回转速度，调整钻杆垂直度尤为关键。
5、通过专人检查记录钻杆垂直度，控制钻杆钻进速度，矫正钻机设备，可以及时调整钻机垂直度，通过专人监测钻机垂直度，桩基垂直度为0.43%，小于0.5%。
5）最终效果
项目部在采取以上措施之后，对采取控制措施的施工段桩基随机抽查了100处，不合格有7处，合格率达到93%，其中桩身垂直度平均0.43%，无明显扩孔现象。
3结束语
本文通过分析徐州综合管廊项目对桩基垂直度的控制过程，找到了在复杂施工环境下解决桩基垂直度偏差过大的方法，即因地制宜，合理选型机械；加强管控，强化质量意识；数据统计，找出问题关键；过程记录，做到源头可溯。
市政工程排桩支护能够做好桩基垂直度的控制，将对工程造价、进度产生积极深远的影响。