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七、隧道与地下工程设计与施工100问

隧道开挖方法具体有哪些？适用条件和优劣点是什么？

隧道开挖的基本原则是：在保证围岩稳定或减少对围岩扰动的前提条件下，选择恰当的开挖方法和掘进方式，并应尽量提高掘进速度。
    按开挖隧道的横断面分步情形来划分，开挖方法可分为全断面开挖法、台阶开挖法、分步开挖法。
（一）全断面开挖法
    全断面开挖法就是按照设计轮廓一次爆破成形，然后修建衬砌的开挖方法。
⑵ 适用条件
    ① Ⅰ～Ⅳ级围岩，在用于Ⅳ级围岩时，围岩应具备从全断面开挖到初期支护前这段时间内，保持其自身稳定的条件；
    ② 有钻孔台车或自制作业台架及高效率装运机械设备；    ③ 隧道长度或施工区段长度不宜太短，根据经验一般不宜小于1km，否则采用大型机械化施工，其经济效益差。
    隧道机械化施工，有三条主要作业线，见下表。
作业线                采用的大型机械设备
开挖作业线               钻孔台车、装药台车、装载机配合自卸汽车（无轨运输时）、装渣机配合矿车及电瓶车或内燃机车（有轨运输时）
喷锚作业线               混凝土喷射机、混凝土喷射机械手、喷锚作业平台进料运输设备及锚杆灌浆设备
模筑衬砌作业线    混凝土拌合作业厂、混凝土输送车及输送泵、施作防水层作业平台、衬砌钢模平台
⑶ 全断面施工特点
    ① 开挖断面与作业空间大，干扰小；
    ② 有条件充分使用机械，减少人力；    ③ 工序少，便于施工组织和施工管理，改善劳动条件；
    ④ 开挖一次成形，对围岩扰动小，有利于围岩稳定。
二）台阶法
    根据台阶长度不同，划分为长台阶法、短台阶法和微台阶法。具体采用哪一种，根据两个条件来决定：一个是对初期支护形成闭合断面的时间要求，另一个是对上部断面施工所采用的开挖、支护、出渣等机械设备所需施工场地大小的要求。
⑴ 长台阶法
    一般适用于地质条件较差的Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩中。
    ⑵ 短台阶法
    适用于地质条件差的Ⅳ、Ⅴ级围岩中台阶长度定位10～15m，即开挖宽度的1～2倍，主要是考虑拉开工作面，减少干扰，故台阶长度不宜过短。
    ⑶ 微台阶法    是全断面开挖的一种变异形式，适用于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩，一般为3～5m的台阶长度。
（三）分步开挖法
    分步开挖法包括预留核心土法、双侧壁导坑法、中洞法、中隔壁法等。
    ⑴ 环形开挖留核心土法
    常用于Ⅵ级围岩单线和Ⅴ～Ⅵ级围岩双线掘进。
    施工时要求：环形开挖进尺一般0.5～1.0m；开挖后应及时施作喷锚支护、安设钢架支撑，钢架之间采用连续钢筋连接，并加锁脚锚杆；核心土面积不小于整个断面的一半；当围岩地质条件差、自稳时间短时，开挖前在拱部轮廓线以外进行超前支护；二次衬砌采用先墙后拱法施作。
⑵ 双侧壁导坑法
    适用于Ⅴ、Ⅵ级围岩双线或多线隧道掘进。
    施工时要求：侧壁导坑高度以到起拱线为宜；侧壁导坑性状应接近于椭圆形断面，导坑断面为整个断面的1/3；侧壁导坑领先长度一般30～50m，以开挖一侧导坑所引起的围岩应力重分布不影响另一侧导坑为原则；导坑开挖后应及时进行初期支护，并尽早封闭成环。
    ⑶ 中洞法
    适用于连拱隧道。
    施工要求：中洞开挖高度应大于中墙高度1m，开挖宽度应大于5m；中洞开挖长度根据隧道长度、宽度以及地质情况综合考虑，一般为50～80m。
    此外，还有中隔壁法和交叉隔壁法等。

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2010-05-04

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五、深基础设计与施工100问
桩基检测工作中的问题与对策

     摘要  桩基作为目前工程建设中大量采用的深基础形式，是涉及结构安全的重要组成部分。桩基质量检测技术，特别是桩基动力试验，涉及到岩土力学、振动学、桩基施工技术和计算机技术等诸多学科知识，它既不同于常规的建筑材料试验，又不同于普通的建筑结构测试。因此，不断提高桩基检测的质量水平，不断强化对桩基检测队伍的管理，具有重要意义。
      关键字：桩基检测  问题  对策
       一、当前桩基检测工作中存在的问题
      当前我省的桩基检测的工作，总体情况良好，但由于各检测单位、各地区的情况存在差异，因而在不同程度上仍存在以下几个方面的问题。
      1.检测单位的硬件设备参差不齐
      有少数单位的办公场所较拥剂破旧，无专门的档案存放地点。在技术装备上，有的单位静载试验的装备能力已达3000多吨，低应变和高应变均采用进口先进设备；而有些较差的单位，甚至连计量器都不能进行定期标定。
      2.检测单位的内部管理较为混乱
      一些单位缺乏法律意识和责任意识，内部没有建立相互制约的监督机制。即使有了相关的制度，但缺乏制约力度，也是形同虚设。
      岗位管理上存在着持证人员变动大，岗位人员不到位，有无证人员在场开展检测工作等问题。
      档案管理上，一些单位没有档案存放设施、地点和管理人员；资料杂乱、混装，没有按照“一个工程一份档案”的要求装订成册。
      3.检测的市场行为不规范
      由于检测市场不规范、片面压价，一些单位在检测工程中，现场数据采集不认真，数据资料处理草率，甚至冒用检测人员或技术负责人签名；有个别单位还出现出卖资质或与不具备检测能力的单位、个人联营，或将盖好章的空白检测报告交给无资质方使用的现象；一些地区搞地方保护主义，垄断经营，阻止外地检测队伍的进入，妨碍了技术进步和检测质量。
      4.检测成果不够精确
      (1)应反映或引用的资料不全，数据不准，结论简单或结论含糊。
      (2)静载试验的内容与执行的规范不符，原始记录潦草且涂改严重，观测时间不充分，基准梁安置不标准，长度不够，Q－S曲线、S－Lgt曲线采用手工绘制，误差大，极限承载力标准值、基本值判断不准。
      (3)低应变检测采集的曲线一致性差、有的注意锤重、落距的选择，锤击力不够，分析时选用的参数不合理或过于简单、不全。
      (4)一些单位没有编制相关的检测方案或检测方案过于简单、不能对整个检测过程起到指导作用。
      当然,也可能同一个业主同时属于几类不同类型的业主，这时可以根据具体情况进行分析。
      二、采取有力措施，促进桩基检测工作健康发展
      1、要根据《建设工程管理条例》的有关精神，结合我省桩基检测行业情况和时代发展的新要求，完善各项规章制度，强化对桩基检测单位和桩基检测工作的管理。加快下发《江苏省桩基检测单位资质管理暂行办法》，尽快修改完善《江苏省桩基检测质量管理规定》。
      2、各级政府建设行政主管部门要依法行政，切实加强质量监督，特别是加强对强制性标准执行情况的检查，落实到具体的管理部门，明确专人负责，结合各地的实际情况，制定切实有效的管理办法，认真实施。要严格执行国家及省的有关规定，所有的桩基工程均必须按国家现行规范规程进行检测，否则不予验收；桩基工程未经验收或验收不合格的，严禁进行上部结构施工。在全行业开展学习相关的强制性技术标准活动，要求桩基检测的技术骨干熟练掌握技术标准的规定，并在工作中坚决执行。加强对从业人员的职业道德教育，结合《建设工程质量管理条例》的学习，牢固树立建筑工程质量终身负责的观念。
      3、开展专业技术学习研讨活动，结合各地区地质、环境条件的特点及桩基工程建设中成功、失败的经验教训，开展有针对性的学术研讨；同时组织落实编制适合我省建设发展的技术标准(地方性法规)工作，以弥补国家行业技术规程的不足。广东、上海等地都已出台了地方性的桩基检测技术规程，在实际工作中起了很大的作用。我省的桩基检测水平居国内前列，检测行业的博士、教授、专家人才济济，且编制地主性的桩基检测技术规程的条件已经成熟。在开展桩基检测技术研讨工作的同时，继续做好新技术、新方法的推广应用工作。开展科技攻关活动，鼓励全体检测人员多实践、多总结、多写论文。每两年举行一次全省桩基检测技术学术交流会，探讨、切有磋技艺，促进我省检测技术整体水平的提高。
      4、提高从业人员整体技术素质和政治素质。根据全省实际情况，为进一步提高从业人员的技术水平，将经常进行桩基检测上岗人员技术培训，并进一步对技术负责人及上岗人员就有关的法律法规、省级建设行政主管部门有关桩基管理方面的文件及行业规范、规程进行培训，实行强化教育，进一步提高他们的质量意识、责任意识。
      5、加强检测单位的内部管理工作。积极鼓励桩基检测单位进行计量认证和ISO质量体系的贯标工作，建立健全行之有效的检测质量保证体系。各项管理工作要落实到检测工作的各个环节。从人员配备、设备(硬件)更新、规章制度建立与实施、分析技术(软件)标准化等方面进行强化；从现场检测、数据分析整理、直到出具检测报告，都应有专人负责，哪一个环节出问题，就追究谁的责任，确保检测报告客观、真实、科学、可靠。
      6、加强管理工作的规范化建设。《桩基检测工作手册》它既是桩基检测单位开展业务工作和现场测量情况的起初记录，又反映桩基检测单位的工作实绩，也是对桩基检测单位工作情况进行考核过程中，作为实行动态管理的重要依据。要求各桩基检测单位像执行“桩基检测报告统一格式”一样，重视“手册”的填写，确保原始数据的真实性、准确性和完整性。
      7、加大市场行为的管理力度，重点推行桩基检测合同审查备案制度和制定《江苏省桩基检测行业自律公约》，实行季度报告制。在查有实据的情况下，吊销一批严重扰乱市场秩序且自身技术水平低的检测单位，查处一批利用不正当手段进行恶性竞争的单位和个人。会同物价局对桩基检测的收费标准进行调整，这样可以使检测单位责任、利益一致，在开展检测业务的同时，可以积累资金，加大投入，引进人才，更新设备，以促进和提高我省桩基检测的技术水平。要进一步打破垄断经营，建立一个开放、公平、公正、自律的市场，确保我省桩基检测行业有序竞争、健康发展。
      8、利用网络高科技成果，逐步对全省桩基工程进行网络化管理，使桩基检测质量、检测单位的行为处于受控状态。一方面可通过网络系统进行桩基检测信息的发布，使检测市场更加公开，引导检测单位有序竞争。另一方面可以及时发布桩基工程质量信息，让社会对工程质量有一个更为直接的了解，增强社会舆论对桩基工程检测单位的监督约束，以增强检测单位及检测人员质量意识、法律责任意识。

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五、深基础设计与施工100问
工程深基坑工程降排水施工技术控制要点

　　1．工程水文地质条件概况
　　该工程位于昆明市北市区盘龙江岸，东西方向紧邻金刀营村和已建小区工程。建筑物为13幢17层商住楼，总建筑面积12.5万平方米，框剪结构，场地设一层整体连通的地下车库，其面积为26615平方米，基坑开挖长198m、宽146m，深度5.50m。深搅止水帷幕桩18300延长米。
　　拟建场地距盘龙江岸60m，Ⅰ级阶地上，属河流堆积地貌，地表为人工回填土，上部为洪积成因的粘性土、粉砂，本部为盘龙江冲积形成的圆砾层。岩土工程勘察报告表明：场地地下水位在地表下0.25~3.50m之间，具微承压性，主要含水层为③1、③及④层圆砾。地下水受大气降水及地表流径补给，与盘龙江有水利联系。根据场地土的物理力学性质差异及其工程特性分为4个主层及相应亚层，现自上而下分述如下：
　　①杂填土：杂色，层厚0.4～2.5m，含大量碎石砖块等杂物，其余成分为粘土，局部地段有30~40厘米耕地及沟塘淤泥深灰色软土。
　　②粘土：褐黄色及褐灰色，软塑、可塑状态，湿，具中压缩性。切面光滑，干强度及韧性中等，无摇振反应，层厚0.5～3.0m。
　　②1粉砂：灰色、稍密，湿，局部地段变为粉土，分布不均，层厚0.3～4.0m。
　　③圆砾：深灰及褐黄色，中密，饱和，颗粒级配较差，亚圆～次棱角状，丹岩成分为砂岩、灰岩、中强风化，砾石含量60～70%，粘性粉土充填。场地均有分布。平均层厚约7.0m。
　　③1圆砾：深灰色，松散~稍密，饱和，颗粒级配较差，亚圆～次棱角状，砾石含量50～60%，粉土及粉砂充填，分布不均，层厚0.3～3.2m。
　　其他土层对基坑降排水及喷锚支护影响不大，故在此不赘述。
　　地下水对砼结构不具腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。抽水试验结果：水位降至现场地面下5.0m，基坑为（146×198）平方米，等效半径为98m时，基坑涌水量Q建议取值2425m3/d，降水影响半径R建议取值243m，渗透系数k建议取值46.6m/d。
　　2．深基坑降排水方案的选择
　　因场地地下水埋深0.25-3.50m，基坑开挖深度5.5m，大部分地段揭示含水量丰富的③、③1圆砾层，所以为防止开挖过程中出现基坑突涌及对周围建筑物造成不良影响，基坑开挖前应对基坑周边做好止水和降水技术措施。
　　止水降水措施一般有井点降水、帷幕止水防砂、坑内降水等。井点降水是普通采用的经济而有效的降水方法。但针对本场地的工程地质特点，在基坑开挖施工前，应先进行坑内降水，因此从施工安全技术、确保工期和工程质量等方面综合比较分析，宜采用悬挂式深搅桩止水帷幕（帷幕悬在透水层中）与坑内井点降水联合方案。
　　由于基坑降水后，不可避免地造成基坑周围地下水位的下降，从而使基坑周边地面原有建筑物和地下构筑物因不均匀沉降而受到不同程度的损伤。为了减少以上影响或损伤，应在基坑与要保护的建（构）筑物之间采取回灌措施，根据本基坑的地层特点，回灌措施采用坑外回灌井，此外为了解地下水位变化，及时调整回灌水量，还应在基坑周围设置水位观测井。
　　3．深基坑止水、降水技术措施的工艺和做法
　　3.1 基坑壁防渗止水
　　场地浅部填土松散且厚度较大，开挖深度内地基土强度较低，地下水位埋深较浅，场地南、北、东三侧均有密集的民宅分布。基坑开挖后坑壁上压力和水压力增大，坑壁土体极易向坑内滑移，所以为保证基坑支护施工顺利进行和周围建筑物的安全，基坑开挖前，宜在基坑开挖上口线外预先施工一排相互搭接的深搅止水帷幕桩。深搅止水帷幕桩设计和施工主要依据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002及《岩土工程勘察报告》等要求进行。根据岩土工程勘察报告，拟开挖基坑底之下均为很厚的圆砾层，该层为相对强透（含）水层，无隔防止水效果，深搅止水帷幕桩只能选择悬挂式（即帷幕悬吊在透水层中），深搅止水帷幕桩绕基坑施工呈环形闭合状，这样不仅延长了坑内降水时坑外地下水的深流路径，而且有利于坑内降水和坑外回灌工作的进行，同时预设的环形闭合帷幕对深基坑的喷锚支护施工可起到兼顾支护的作用。桩主要设计参数为：桩径500毫米，桩心距0.35m，桩间搭接15厘米，桩长9m,固化材料采用32.5MPa水泥掺入量≥70kg/m，水灰比0.5-0.6，28天水泥土无侧限抗压强度0.80-1.00MPa。
　　3.2 基坑内部降排水
　　3.2.1 降水井
　　设计依据及主要设计参数：《岩土工程勘察报告》揭示：地下水埋深0.25-3.5m；孔隙型潜水具微承压性；水位降至地面下5.5m；基坑面积（146×198）平方米，等效半径为98m；基坑涌水量取值2425m3/d，降水半径取值243m，渗透系数取值46.6m/d。降水井直径为1m，井深7m，间距L=30m，单井出水量≥100m3/d。
　　降水井做法：在基坑开挖前钱用人工挖掘成孔，配以相应的提升运土设备完成，在挖下0.8-1.2m支模浇一节砼护壁，边挖边护壁，间歇交替进行，直至设计孔深。护壁砼厚100毫米、强度C20，最后一节砼护壁养护≥24h，用冲击电钻在护壁上（2m一下部位）交错制成相应数量ф10的出水口。
　　降水井施工技术控制要点：
　　3.2.1.1 护筒上端应高出地表25-30厘米，防止雨水和掉入异物。
　　3.2.1.2 挖掘前必须向工人进行技术、安全交底，注意抓好下挖、吊运土、护壁、找区等几个重要环节，做好通风、排水、照明、信号联络等准备工作。
　　3.2.1.3 必须在护壁砼凝固后方可拆模继续下挖，校区、修直井筒。
　　3.2.1.4 挖孔至圆砾层时，要加强井内抽排水和支模护壁工作。
　　3.2.1.5 吊出的土方及时运走，不得堆积在孔口周围。
　　3.2.1.6 当井内无人作业时，井口必遮盖，防止掉入异物或坠落事件。
　　3.2.1.7 做好用于井内抽排水的潜水泵等用电线路的检查、保护工作，防止漏电、触电现象的发生
　　3.2.2 排水沟
　　为避免水浸泡软化土体，及时排放地下水，利于基坑内的作业施工，拟在基坑内、外各设一排水沟。坑外排水沟布于深搅帷幕桩外侧距坑壁1.5m，呈环形封闭状，用砖砌水泥砂浆抹面修筑，在基坑开挖前预先修好，水沟宽0.8m、深0.6m，并与市政排污管接通，根据现场具体情况，在适当位置修筑沉淀池，基坑内抽排出的地下水经沉淀池沉淀后，排入市政排污管道。坑内排水沟位于基坑壁底部，宽0.5m、深0.4m，即坑挖至底部时修筑，修筑时根据建筑物基础外挑宽度做成的沟或盲沟。
　　3.2.3 降排水设备配置：
　　根据单井出水量大小、井深、降水井数量，每口降水井中安放一台流量32.4~38.4 m3/d、扬程大于16m的150QJ32型潜水泵，并备用4-6台，该工程150QJ32型潜水泵总配置数量为30台。
　4．坑外回灌井和观测井的设置
　　为减少因基坑降水对周边建筑物的不良影响，在建筑物分布密集的基坑东、南、北三侧，共设置坑外回灌井8口，水位观测井5口，在回灌井无法满足回灌要求时，水位观测井也可兼作回灌井使用。回灌井与水位观测井可同排布设，具体位置设在基坑外侧距深搅止水帷幕6-10m处（距基坑尽可能远些）。回灌井与水位观测井的主要设计参数相同，做法也同坑内降水井。
　　井径D：1m、井深H≥3.5m（井深进入稳定地下水位1m以下），进坑东、南、北三侧回灌井数量分别为4口、2口、2口，水位观测井数量为别为3口、1口、1口。具体位置详见方案设计图。
　　5．确保深基坑降排水施工技术措施正常运行的管理要点
　　5.1 降排水施工前按城市建设有关规定需提前到相关部门办理市政排水排污手续。
　　5.2 降排水设备配置应满足降排水设计方案要求。
　　5.3 供电电源及供电线路要采取相应的安全保护措施，配电箱需要编号，加安全护栏、悬挂专业警示牌，并应做好防雨防雷保护。
　　保证降水期间抽水连续作业，防止突然性停电造成水位回升而影响降排水效果、降排水施工现场需配有备用电源（如：发电机、二路供电），并配有自动切换装置。
　　5.4 为确保施工安全和施工进度、降排水施工现场需设置临时围挡设施，临时围挡要考虑其他机械的正常运作。
　　5.5 井口一定要高出地面0.3-0.5m，盖好井口，设警示标志、严防行人和异物掉入井内。
　　5.6 对降水运行的水泵应做好运行日记，发现异常，及时更换组织维修。
　　5.7 对基坑抽排出的地下水须作有效疏导、排除基坑（即坑内降水井的地下水一定要抽排到地表排水沟），避免向基坑回流、回渗。
　　5.8 回灌井的回灌水量应通过水位观测井中的水位变化进行调节控制，既要防止回灌水量过大而渗入基坑影响施工，又要防止回灌水量过小，使地下水位失控而影响回灌效果。通常回灌水量不宜超过原有稳定水位标高。
　　5.9 回灌井与降水井是一个完整的系统，只有使他们共同有效地工作，才能保证地下水位出于某一动态平衡，其中任何一方失效都会破坏这种平衡，因此回灌与降水在正常施工中必须同时启动，同时停止，同时恢复。
　　5.10 回灌水可直接用基坑抽出的地下水，但回灌前必须经沉淀过滤后方可使用；用其他水源作回灌水时，水质要洁净未受污染。
　　5.11 降水施工前，必须对场地内所有的水位观测井内的稳定水位进行测量、标定和记录；江水与回灌施工过程中应加水位观测工作，以指导和调整降水与回灌施工。
　　6．工程小结
　　深搅帷幕止水与坑内降排水联合方案，虽然在该工程得到成功应用，比预定工期提前15天完成、施工造价控制在预算范围以内。但它不是深基坑降排水施工技术的唯一方案，深搅帷幕止水与坑内降排水联合施工技术方案也不是万能的。各个工程的具体降排施工方案，必须依其水文地质资料和周围环境情况，认真进行深入细致地分析论证和设计，方可得出合理、可行的深基坑降排水施工技术方案或措施。
　　实施深基坑降排水的工程项目，不管其降排水方案多么周密、完善，在基坑土方开挖与支护的过程中，出现局部地质变异性大、局部流沙或涌水、积水现象也是在所难免的，应先充分考虑相应的应急预案或处理措施也是很有必要的。降排水方案是否妥当，在很大程度上也是决定着深基坑施工技术方案是否成功的主要因素之一。

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五、深基础设计与施工100问
载体桩：地基基础的革命

北京市知识产权局发布了关于首届北京市发明专利奖评审结果公示的通知，北京波森特岩土工程有限公司的“混凝土桩的施工方法”位于获奖项目名单之列。由于其主要技术特征为填料、夯实形成复合载体，故命名为“载体桩”。据悉，“载体桩”技术还获得了2007年度北京市科技进步二等奖。

　　何为载体桩？

载体桩技术由北京波森特岩土工程有限公司率先开创，据公司董事长王继忠介绍，载体桩是一种全新的施工技术，它改变了传统的地基基础处理观念，选择下部层位稳定、土性较好的土层作为被加固土层，以桩端土体为研究对象。普通桩的承载力主要来源于桩的侧摩阻力，而载体桩的承载力主要来自载体，载体通过反复填入建筑垃圾再以3.5吨重锤提升6米进行自由落体夯实，通过三击贯入度等指标控制密实度，随后再夯填一定量的干硬性混凝土，从而由内向外形成干硬性混凝土、填充料和挤密土体形成的载体，使桩端土体得到最优的密实，将上部荷载有效传递给下面的持力土层，达到提高承载力的目的。　

　技术特性

　　载体桩是国家发明专利技术，目前已申请了24项发明专利，形成了载体桩技术的广泛应用专利技术群，已适合绝大部分结构形式和地质条件的应用需要。公司董事长王继忠介绍，载体桩的特点和优势可以用四个词来概括：优质、环保、节约、高效。

　　优质：提高工程质量，减少基础沉降。载体桩充分调动桩端地基土体的承载力，使桩的承载能力大幅提高，一般是同等桩长的普通灌注桩的3－5倍，从而降低了建筑物的整体沉降和不均匀沉降，有效避免建筑物开裂等质量问题。

　　环保：消纳建筑垃圾，保护城市环境。以建筑垃圾直接作为建筑材料使用，平均一根桩可消纳建筑垃圾1-1.5立方米，一栋六层楼房可消纳建筑垃圾约200-350立方米，并且在施工过程中不产生任何其它废料，环保优势突出。

　　节约：减少基础投资，降低工程造价。由于有效减少桩的长度，同时以大量建筑垃圾替代钢筋混凝土等建筑材料，从而减少成型材料消耗，直接降低工程造价。相对于一般的地基处理方法，可为建设单位节约20-30%的基础投资。

高效：应用范围广泛，有效降低桩数，减少基础工序，施工机械安全，施工速度快捷。

　　应用

　　载体桩技术现在已经在全国26省175个城市被推广使用，主要应用在建筑、铁路、公路、电力、煤碳、石油、石化等领域，如在万科项目、北京动车段、北六环、南水北调等千余项工程中得到应用，累计为建设单位节约基础投资超过5000万元，创造了显著的社会效益和经济效益，以优良的质量和经济合理的造价，受到建设单位和开发商的青睐。随着社会对载体桩技术的了解，载体桩技术的应用前景会更广阔。

　　点评：载体桩改变了传统的地基基础处理观念，被誉为地基基础中的一次革命。让建筑的地基部分既稳固又经济，同时还能促进循环经济，实现建筑业的可持续发展。如果载体桩能在全国范围内推广，将大大减少建筑的地基造价，全线降低国内的建筑成本，在我国建筑业掀起一场革命。

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五、深基础设计与施工100问
挖孔灌注桩施工工艺

一、施工准备

　　1、材料

　　⑴水泥：宜用425号普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，并有出厂合格证并经试验合格。

　　⑵砂：中砂，含泥量不大于3％。

　　⑶石子：碎石，粒径10～50mm，含泥量不大于2％。

　　⑷钢筋：品种和规格均符合设计规定，并有出厂合格证及按规定试验合格后方可使用（进口钢材需先经化学成分试验，合格后方可用于该工程）

　　⑸垫块：采用预制混凝土或砂浆垫块。

　　⑹外加剂：掺合料，根据施工需要并通过试验确定。

　　2、作业条件

　　⑴施工场地，必须做好“三通一平”。并根据现场情况，有条件的先做地面混凝土垫层，以利施工。现场四周应设置排水沟、集水井，桩孔中抽出积水，经沉淀后并符合环保要求方可排入下水道。施工现场的出土路线应畅通。

　　⑵按施工图纸准确放线，放出桩位中心线和桩径，并认真进行技术复核，经有关部门办理签证手续，才能开挖桩身土方。

　　⑶挖桩前，要把桩中心位置向桩的四边引出四个桩心控制点，用牢固的木桩标定。

　　⑷施工前，施工现场技术负责人和施工员应逐孔全面检查施工准备，逐级进行技术安全交底和安全教育，要使安全、技术管理在思想、组织、措施都得到落实。

　　⑸专人负责按桩位编号，做好桩孔的垂直中心线、轴线、桩径、桩长和基岩土质的记录；钢筋笼和桩身混凝土等隐蔽验收记录，并在完工后整理编册分送有关单位并送技术部门存档。

　　⑹护壁模板分节的高度视土质情况而定，一般可用50～100cm. 每节模板安装，应设专人严格校核中心位置及护壁厚度，可用十字架对准轴线标记，在十字交叉中心悬吊垂球，复核模板位置，保证垂直度。符合要求后，可用木楔打入土中支撑模板，稳定位置，防止捣混凝土时模板发生位移。

　　⑺现场制作的钢筋笼，应执行有关规范要求。

　　二、工艺流程

　　测量放线→开挖桩孔→支护壁模板→浇护壁混凝土→拆除模板（以上四工序循环进行直至设计深度）→安装钢筋笼→浇灌桩身混凝土。

　　三、操作工艺

　　1、挖孔

　　⑴第一节孔圈护壁应比下面的护壁厚100～150mm，并应高出现场地面200～250mm或按设计要求，上下护壁间的搭接长度不得少于50mm.

　　⑵为保证护壁混凝土的整体性，视护壁土质情况。须用φ8钢筋均匀布置作拉结筋，以免脱节下沉，如设计有护壁大样图，应按设计要求施工。

　　⑶浇灌护壁混凝土时，用敲击模板及竹杆和木棒插实方法。不得在桩孔水淹没模板的情况下灌注混凝土。根据土质情况，尽量使用速凝剂，尽快达到设计强度要求。发现护壁有蜂窝、漏水现象，及时加以堵塞或导流，防止孔外水通过护壁流入孔内，保证护壁混凝土强度及安全。

　　⑷护壁混凝土的内模拆除，根据气温等情况而定，一般可在24h（小时）后进行，使混凝土有一定强度，以能挡土。

　　⑸当第一节护壁混凝土拆模后，即把轴线位置标定在护壁上，并用水准仪把相对水平标高画记在第一圈护壁内，作为控制桩孔位置和垂直度及确定桩的深度和桩顶标高的依据。标定的轴线位置和相对水平标高应经常检查复验。

　　⑹施工人员必须熟悉所挖孔的地质情况，并要勤检查，注意土层的变化，当遇到流砂、大量地下水等影响挖土安全时，要立即采取有效防护措施后，方可继续深挖。

　　⑺如遇流动性淤泥或流砂时，孔壁应采用钢护筒施工。对较易塌方施工段要即挖、即校对、即验收、即灌注护壁混凝土。要保证混凝土密实度，避免渗漏。

　　⑻对少量流砂的桩位，先将附近无流砂的桩孔先挖深，使其起集水井作用，集水井应选在地下水流的上方，用水泵抽水时，将桩孔和附近的地下水位降至井底下，使井底部免除水淹状态下施工。

　　⑼由于大量抽出地下水而影响场地邻近原有建（构）筑物，造成基础、地台下沉时，要立即在抽水井孔附近设立灌水点（管）或利用已开挖但未完成桩位灌水，以保持水压平衡与土体稳定。

　　⑽发现流砂层，应减少每节护壁高度，可用30～50cm.混凝土应加速凝剂，加快凝固速度。

　　（11）处理流砂的桩基，力争在枯水期将流砂桩位处理完毕，以免在雨季期地下水位上升，动水压力大而增加施工困难。

　　（12）桩端入岩，风钻难于作业时，可采用无声破碎方法进行。若用炸药小爆破形式，要订出爆破方案，经有关部门（公安局）批准。孔内爆破时，现场其它孔内作业人员必须全部撤离，严格按爆破规定进行操作。

　　（13）做桩端放大脚（扩脚）时，应及时通知建设、设计单位和质监部门对孔底岩样进行鉴定，经鉴定符合要求后，才进行扩底工作。终孔时，必须清理好护壁污泥和桩底的残渣杂物浮土，清除积水，经建设和质监部门同意验收，并办理好签证手续。最后迅速组织浇灌桩芯混凝土，以免浸泡使土层软化。
　2、钢筋笼制作与安装

　　⑴人工挖孔桩钢筋笼制作、运输和安装过程中，应采取措施防止变形。

　　⑵钢筋笼主筋混凝土保护层厚度不宜小于70mm.保护层厚度，可采用预制混凝土垫块，绑扎在钢筋笼外侧的设计位置上。

　　⑶吊放钢筋笼入孔时，不得碰撞孔壁，灌注混凝土时，应采取措施，按设计标高固定钢筋笼位置。

　　⑷钢筋笼过长需分段接驳者，其连接焊缝及接头数量应符合国标GB50204─92的要求。

　　⑸钢筋笼制作的允许偏差，参照挖孔桩施工允许偏差表（略）

　　3、浇灌混凝土

　　⑴桩体混凝土要从桩底到顶标高一次完成、如遇停电等特殊原因，必须留施工缝时，可在混凝土面周围加插适量的短钢筋。在灌注新的混凝土前，施工缝面必须清理干净，不得有积水和隔离物质。

　　⑵灌注桩身混凝土，必须用溜槽及串筒离灌注面2m以内下落，不准在井口抛铲或倒车卸料，以免混凝土离析，影响混凝土整体强度。

　　⑶在灌注混凝土过程中，注意防止地下水进入，不能有超过50mm厚的积水层，否则，应设法把混凝土表面积水层用导管吸干，方可灌注混凝土。如渗水量过大（>1m3/h）时，应按水下混凝土操作规程施工。

　　⑷混凝土边灌注边插实，宜采用插入式振动器和人工插实相结合的方法，以保证混凝土的密实度。

　　⑸在灌注桩身混凝土时，相邻10m范围内的挖孔作业停止，并不得在孔底留人。

　　⑹灌注桩身混凝土时应留置试块，每条桩不得少于一组（三件），及时提供试验报告。

　　四、质量标准

　　1、保证项目

　　⑴混凝土的原材料和混凝土强度必须符合设计要求和施工规范的规定。

　　⑵桩芯灌注混凝土量不得小于计算体积。

　　⑶灌注混凝土的桩顶标高及浮浆处理必须符合设计要求和施工规范的规定。

　　⑷成孔深度和终孔基岩必须符合设计要求。

　　⑸钢筋的品种和质量、焊条型号，必须符合设计要求和有关标准的规定。

　　⑹钢筋焊接接头，必须符合钢筋焊接及验收的专门规定。

　　2、基本项目

　　⑴混凝土制作必须按照混凝土配合比下料，严格控制用水量。

　　⑵灌注混凝土时，必须随灌随振，每次灌注高度不得大于800mm.

　　⑶钢筋笼的主筋搭接和焊接长度必须符合规范的规定。焊接应互相错开，35倍钢筋直径区段范围内的接头数不得超过钢筋总数的一半。

　　⑷钢筋笼加劲箍和箍筋、焊点必须密实牢固，漏焊点数不得超出规范的规定要求。

　　⑸孔圈中心线和桩中心线应重合，轴线的偏差不得大于20mm，同一水平面上的孔圈二正交直径的极差不得大于50mm.

　　⑹护壁混凝土厚度及配筋，应按设计规定要求，连接钢筋插入上下护壁内各不小于一半护壁高。护壁直径（外、内）误差不大于5cm.

　　3、允许偏差（略）
　五、施工注意事项

　　1、避免工程质量通病

　　⑴桩体混凝土局部不够密实。由于一次灌注过厚，振捣不好，振捣器插深不足，少振或漏振等原因。

　　⑵混凝土局部强度不足。由于粗细骨料未称量，用水量控制不严，塌落度过大，或骨料用体积量度不够准确，混凝土配合比在特殊情况未及时调整等原因造成。

　　⑶混凝土局部离折，由于混凝土在搅拌中时间少于90秒，不够均匀。溜槽或串筒过短。车上混凝土直接向孔内倒下等原因造成。

　　⑷钢筋笼成型有弯曲（香蕉形）或扭曲形象。由于主筋未预先调直，也未把箍筋焊接在主筋位置上等分距离点上，制作钢筋笼的底垫高低不平等原因造成，至使主筋的混凝土保护层厚薄不均，甚至露筋影响质量。

　　⑸钢筋笼成型后，必须经现场质安员或施工人员全面检查焊接质量。若主筋的搭接焊缝厚度不足和箍筋有漏点焊位置，应即通知焊工进行补焊，并及时办理好隐蔽验收手续。

　　⑹终孔岩样，用胶袋装好密封，尽量保留孔底原岩样备查。

　　2、主要安全技术措施

　　⑴图纸会审提出的问题及解决办法要详细记录，写成正式文件或会审记要，参加会审的单位人员应签章。连同施工图，施工方案等作为主要施工依据。

　　⑵挖孔桩的护壁最小厚度应不小于100mm. 挖孔桩的孔深一般不宜超过25m.当桩长L≤8m时，桩身直径（不含护壁，下同）不应小于0.8m；当桩长为8m<L≤15m时；桩身直径不应小于1.0m；当桩长为15m<L≤20m时，桩身直径不应小于1.2m；当桩身超过20m时，桩身直径应适当加大。当桩间净距（含排桩）小于4.5m时，必须采用间隔开挖（有扩底的人工挖孔桩，则以扩底部分计）

　　⑶场地邻近的建（构）筑物，施工前应会同有关单位和业主进行详细检查，并将建（构）筑物原有裂缝及特殊情况贴上沙纸记录备查。对挖孔和抽水可能危及的邻房，应事先采取加固措施。

　　⑷人工挖孔桩的土质岩样、入岩深度、孔底形状、桩径、桩长、垂直度、桩顶标高和混凝土强度等，必须符合设计要求。

　　⑸人工挖进深度过程中，对可能会出现流砂、涌泥、涌水以及有害气体等情况，必须要有针对性的安全防护措施。对施工现场所有设备、设施、安全装置、工具和劳保用品等需要经常进行检查，确保完好和安全使用。

　　⑹当桩孔开挖深度超过5m时，应在孔底面以上3m左右处的护壁凸缘上设置半圆形的密眼钢筋做成的安全防护网。防护网随着挖孔深度适当向下设置的增加，在吊桶上下时，作业人员必须站在防护网下面，停止挖土，注意安全。每天开工前，在鸟笼内放置小鸟，吊放到桩孔底，放置时间不得少于10min，经检查小鸟生态正常，方可下井作业。孔深超过10m时，地面应配备向孔内送风装置，风量不宜少于25L/s.孔底凿岩时尚应加大送风量。

　　⑺桩孔内凿岩时应采用湿式作业法，并加强通风防尘和个人防护；如在孔内爆破；孔内作业人员必须全部撤离至地面后方可引爆破。爆破时，孔口应加盖；爆破后；必须用抽气、送水或淋水等方法将孔内废气排除，方可继续下孔作业。

　　⑻桩孔内必须放置爬梯，随挖孔深度增加放长至工作面，以作安全使用。严禁酒后操作，不准在孔内吸烟和使用明火作业。需要照明时应采用安全矿灯或12V以下安全灯。

　　⑼已灌注完混凝土和正在挖孔未完的桩口，应设置井盖和围栏围蔽。

　　⑽凡在孔内抽水后，必须先将抽水的专用电源切断，作业人员方可下桩作业，严禁带电源操作。孔口配合孔内作业人员要密切注视孔内情况，不得擅离岗位。

　　（11）施工场内的一切电源、电线路的安全和拆除，必须由持证电工专管，电器必须严格接地、接零和使用漏电保护器。各桩孔用电必须分闸，严禁一闸多孔和一闸多用。严格执行“施工现场临时用电安全技术规范”JGJ46-88.

　　3、产品保护

　　⑴钢筋笼的主筋、箍筋和加劲箍筋应按品种、规格、长度编号堆放，以免造成弯曲和错用。

　　⑵钢筋笼放入桩孔时必须有保护层垫块。

　　⑶桩头外露主钢筋要妥善保护，不得任意弯折或切断。

　　⑷桩头在强度没有达到5MPa时，不得辗压，以免桩头损坏。

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五、深基础设计与施工100问
工程地基处理中深层搅拌法的运用

摘要：本文介绍了深层搅拌法加固地基的原理，并结合实际工程介绍了该方法的施工工艺和加固效果，工程实际表明深层搅拌法具有造价低、施工简单和效益好的优点，在条件适宜时应优先采用。
　　1 前言
　　深层搅拌法是加固饱和软粘土地基的一种方法，它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的优质地基。深层搅拌法处理地基可增加地基承载力、减小沉降差、提高边坡稳定性及挡水等。深层搅拌法处理后的地基承载力提高1~1.5倍。
　　深层搅拌法是相对于浅层搅拌而言，浅层搅拌法主要用于路基，冻涨土和边坡稳定的处理。深层搅拌分水泥系深层搅拌和石灰系深层搅拌。下面介绍的是水泥系深层搅拌法及其工程应用实例。
　　国外自二次大战以来开始研制用于深层搅拌桩的深层搅拌机械，到70年代，已广泛应用深层搅拌法处理地基，我国从70年代末开始进行深层搅拌的室内试验和搅拌机械的研制工作，1979年在塘沽新港进行机械考核和搅拌工艺试验，并获得成功。80年代初推广使用深层搅拌法，至今在上海、南京、连云港、唐山、昆明及内陆部分地区得到了广泛应用。我们在某写字楼（筏基）工程的地基处理中采用了深层搅拌法，取得了良好的技术经济效果。
　　
　　2 水泥加固土的原理
　　
　　软土与水泥采用机械搅拌加固的原理是基于水泥土的物理化学反应过程，它与混凝土的硬化机理有所不同。在水泥加固土中，由于水泥的掺量很小（占被加固土重的7%-15%），水泥的水解和水化反应完全是在具有一定活性介质--土的围绕下进行，硬化速度缓慢且作用较复杂，所以水泥加固土的强度增长过程也比较缓慢。
　　2.1 水泥的水解和水化作用
　　硅酸盐水泥的主要成分是由氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁及三氧化硫组成，而这些氧化物又分别组成了不同的水泥矿物；硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙、硫酸钙等。用水泥加固软土时，水泥颗粒表面的矿物很快与软土中的水发生水解和水化反应，生成氢氧化钙、含水硫酸钙、含水铝酸钙和含水铁酸钙等化合物。其中，硅酸三钙在水泥中含量最高（50%左右），是决定强度的主要因素；硅酸二钙含量较高（25%），主要产生后期强度；铝酸三钙占水泥重量10%，水化速度快，能促进早凝；铁铝酸四钙占水泥重量10%，能提高早期强度；硫酸钙占水泥重量3%，能和铝酸三钙一起与水发生反应，生成一种水泥样菌，对高含水量的软土强度增加有特殊意义。
　　2.2 粘土颗粒与水泥水物的作用
　　离子交换和团化作用。通过离子交换，较小的土颗粒结合可形成较大的土团粒；土团粒的进一步结合形成水泥土的团粒结构，并封闭各土团之间的空隙，形成坚固的联结，也就使水泥土的强度得到大大提高。
　　凝硬反应。随着水泥水化反应的深入，逐渐生成不溶于水的稳定的结晶化合物。这些化合物在水中、空气中逐渐硬化，增加了水泥土的强度，而且其结构也比较密实，水分不容易侵入，从而使水泥土具有足够的水稳性。
　　2.3 碳酸化作用
　　水泥水化物中的氢氧化钙,吸收水中和空气中的二氧化碳发生碳酸化反应生成不溶于水的碳酸钙。这种反应能提高水泥土的强度，但速度较慢，幅度较小。
　3 工程实例
　　
　　3.1工程概况
　　某写字楼建筑面积近一万平方米,层数九层,结构型式为框架结构,柱网尺寸为6.3m×7.2m(纵向)、6.3m×3.6m(纵向)、2.4m×7.2m(纵向)、2.4m×3.6m(纵向),所处场地为浏阳河冲积平原、地表土层为1.9m~2.0m厚的人工填土,以下为第四纪沉积层,地层从上到下分别为：第①层粉土，湿至很湿，疏松到稍密，承载力标准值fk=115KPa ，压缩模量平均值Es=11（MPa）、层厚3.9~4.0m；第②层粘土夹粉土，饱和，软塑至可塑状，承载力标准值fk=110KPa ，压缩模量平均值Es=7.0(MPa)、层厚2.3~3.7m；第③层粉土，很湿，中密，承载力标准值fk=120（MPa），压缩模量平均值Es =15.42(MPa ),层厚1.0~1.3m；第④层粘土饱和，可塑至硬塑状，承载力标准值fk=120KPa ，压缩模量平均值Es=6.5(MP a)，层厚3.5~3.8m；第5层粘土，饱和，硬塑状，承载力标准值fk=140KPa ，平均压缩模量Es=7.5(MPa ),本层揭示最大厚度4.2m。场地地下水属孔隙潜水类型，地下隐定水位14.5m,但由于粘性土的隔水作用。上部土体已达饱和状态。经检测，地下水无侵蚀性。
　　3.2 加固方案的比较
　　灌注桩。因场地土呈软塑~流塑状态，成孔很困难，需要有较高施工技术水平来保证施工质量，且造价高、工期长。

　（2）碎石桩。工期短，施工简单，造价低；因受场地条件的限制而不能采用。
　　（3）预制桩。能较好地满足所需要的承载力，但工期长，施工噪音大影响周围居民的正常生活；其造价经测算约54万元。
　　（4）深层搅拌桩。施工速度快，工期短，施工方便，能较好地保证施工质量，造价约23万元，仅是预制桩的42.6%。
　　经方案比较，决定选用深层搅拌桩处理地基。地基处理后的承载力标准值F=250KP 。
　　3.2 深层搅拌桩的施工
　　3.2.1 室内试验
　　软土地基深层搅拌加固法是基于水泥对软土的加固作用,而目前这项技术无论设计计算方法,还是施工工艺都不太成熟,因此,应特别重视水泥土的室内外试验。试验步骤：1）为保证试验准确性，将现场挖掘的天然软土立即封装在双层厚塑料袋内，基本保持天然含水量；2）根据施工要求的试验程序、配方，分别称量土、水泥、外掺剂和水，放在容器内搅拌均匀，按要求进行振动，制成试块后，盖上塑料布，防止水份蒸发过快，并按要求进行养护。本工程经过室内试验得出如下结论，水泥土的容重比原状土仅增加2.7%,因此,其加固部分对于下部未加固部分不会产生过大的附加荷重,水泥土的无侧限抗压强度为2.12MP ,大于设计要求的F =2.0MP 的要求,满足设计要求。
　　3.2.2 施工要求
　　目前,对深层搅拌法加固质量的检验缺少简便可靠的办法,因此,我们要求施工单位严格按照建筑地基处理技术规范<>有关要求进行施工,并提出以下要求：(1)每根桩均应确保均匀和足额的喷灰量，送灰时要密切注意电子称计量变化，如发现喷灰量不足，应及时采取复喷或补喷等措施，每根桩应保证送灰连续、均匀、不得间断；（2）考虑到与基础接触部分的搅拌桩顶部受力较大，因此，要求对桩顶1.5m范围内复搅、复喷。因设计时考虑桩端承载力，因此，应确保桩端质量，除应复搅、复喷外，钻头至桩底时，应原位旋转1~2分钟，以便叶片对土的压实及水泥的充分拌和，并以慢档提升0.5~1.0m。
　　
　　4 结语
　　
　　写字楼投入使用一年多，经观测基础沉降基本稳定，总沉降量为5.9cm，完全满足使用要求，从施工情况看，在含水量较高的软土地区，深层搅拌法处理地基比较适合，且施工简单，经济合理，效益好。
　　
　　参考文献
　　[1]陆培毅.土力学[M].北京：中国建材出版社2000.
　　[2]何金辉，张立新，陈孝培，软土地基测试指标的实际应用[M].北京：地质出版社，1997.
　　[3]中华人民共和国行业标准.建筑桩基技术规范（JGJ 94-94）.北京：中国建筑工业出版社，1995.

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五、深基础设计与施工100问
用深层搅拌法对房屋地基沉降的处理

摘要:深层搅拌法具有造价低、施工简单和效益好的优点，在条件适宜时应优先采用。本文介绍了深层搅拌法加固地基的原理，并结合实际工程介绍了该方法的施工工艺和加固效果。
　　
　　
　　深层搅拌法是加固饱和软粘土地基的一种方法，它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的优质地基。深层搅拌法处理地基可增加地基承载力、减小沉降差、提高边坡稳定性及挡水等。
　　深层搅拌法处理后的地基承载力提高1～1.5倍。深层搅拌法是相对于浅层搅拌而言，浅层搅拌法主要用于路基，冻涨土和边坡稳定的处理。深层搅拌分水泥系深层搅拌和石灰系深层搅拌。下面介绍的是水泥系深层搅拌法及其工程应用实例。
　　国外自二次大战以来开始研制用于深层搅拌桩的深层搅拌机械，到70年代，已广泛应用深层搅拌法处理地基，我国从70年代末开始进行深层搅拌的室内试验和搅拌机械的研制工作，1979年在塘沽新港进行机械考核和搅拌工艺试验，并获得成功。80年代初推广使用深层搅拌法，至今在上海、南京、连云港、唐山、昆明及内陆部分地区得到了广泛应用。我们在嘉兴某写字楼（筏基）工程的地基处理中采用了深层搅拌法，取得了良好的技术经济效果。
　　
　　一、水泥加固土的原理
　　软土与水泥采用机械搅拌加固的原理是基于水泥土的物理化学反应过程，它与混凝土的硬化机理有所不同。在水泥加固土中，由于水泥的掺量很小（占被加固土重的7%—15%），水泥的水解和水化反应完全是在具有一定活性介质——土的围绕下进行，硬化速度缓慢且作用较复杂，所以水泥加固土的强度增长过程也比较缓慢。
　　（一）水泥的水解和水化作用
　　硅酸盐水泥的主要成分是由氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁及三氧化硫组成，而这些氧化物又分别组成了不同的水泥矿物：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙、硫酸钙等。用水泥加固软土时，水泥颗粒表面的矿物很快与软土中的水发生水解和水化反应，生成氢氧化钙、含水硫酸钙、含水铝酸钙和含水铁酸钙等化合物。其中，硅酸三钙在水泥中含量最高（50%左右），是决定强度的主要因素；硅酸二钙含量较高（25%），主要产生后期强度；铝酸三钙占水泥重量10%，水化速度快，能促进早凝；铁铝酸四钙占水泥重量10%，能提高早期强度；硫酸钙占水泥重量3%，能和铝酸三钙一起与水发生反应，生成一种水泥样菌，对高含水量的软土强度增加有特殊意义。
　　（二）粘土颗粒与水泥水物的作用
　　1、离子交换和团化作用。通过离子交换，较小的土颗粒结合可形成较大的土团粒；土团粒的进一步结合形成水泥土的团粒结构，并封闭各土团之间的空隙，形成坚固的联结，也就使水泥土的强度得到大大提高。
　　2、凝硬反应。随着水泥水化反应的深入，逐渐生成不溶于水的稳定的结晶化合物。这些化合物在水中、空气中逐渐硬化，增加了水泥土的强度，而且其结构也比较密实，水分不容易侵入，从而使水泥土具有足够的水稳性。
　　（三）碳酸化作用
　　水泥水化物中的氢氧化钙,吸收水中和空气中的二氧化碳发生碳酸化反应生成不溶于水的碳酸钙。这种反应能提高水泥土的强度，但速度较慢，幅度较小。
　　
　　二、工程实例
　　（一）工程概况
　　嘉兴市某写字楼建筑面积近一万平方米,层数九层,结构型式为框架结构,柱网尺寸为6.3m×7.2m(纵向)、6.3m×3.6m(纵向)、2.4m×7.2m(纵向)、2.4m×3.6m(纵向),所处场地为浏阳河冲积平原、地表土层为1.9m～2.0m厚的人工填土,以下为第四纪沉积层,地层从上到下分别为：第①层粉土，湿至很湿，疏松到稍密，承载力标准值fk=115KPa，压缩模量平均值Es=11（MPa）、层厚3.9～4.0m；第②层粘土夹粉土，饱和，软塑至可塑状，承载力标准值fk=110KPa，压缩模量平均值Es=7.0(MPa)、层厚2.3～3.7m；第③层粉土，很湿，中密，承载力标准值fk=120（MPa），压缩模量平均值Es=15.42(MPa),层厚1.0～1.3m；第④层粘土饱和，可塑至硬塑状，承载力标准值fk=120KPa，压缩模量平均值Es=6.5(MPa)，层厚3.5～3.8m；第5层粘土，饱和，硬塑状，承载力标准值fk=140KPa，平均压缩模量Es=7.5(MPa),本层揭示最大厚度4.2m。场地地下水属孔隙潜水类型，地下隐定水位14.5m,但由于粘性土的隔水作用。上部土体已达饱和状态。经检测，地下水无侵蚀性。
　（二）加固方案的比较
　　1、灌注桩。因场地土呈软塑流塑状态，成孔很困难，需要有较高施工技术水平来保证施工质量，且造价高、工期长。
　　2、碎石桩。工期短，施工简单，造价低；因受场地条件的限制而不能采用。
　　3、预制桩。能较好地满足所需要的承载力，但工期长，施工噪音大影响周围居民的正常生活；其造价经测算约54万元。
　　4、深层搅拌桩。施工速度快，工期短，施工方便，能较好地保证施工质量，造价约23万元，仅是预制桩的42.6%。
　　经方案比较，决定选用深层搅拌桩处理地基。地基处理后的承载力标准值F=250KP。
　　（三）深层搅拌桩的施工
　　1、室内试验
　　软土地基深层搅拌加固法是基于水泥对软土的加固作用,而目前这项技术无论设计计算方法,还是施工工艺都不太成熟,因此,应特别重视水泥土的室内外试验。试验步骤：1）为保证试验准确性，将现场挖掘的天然软土立即封装在双层厚塑料袋内，基本保持天然含水量；2）根据施工要求的试验程序、配方，分别称量土、水泥、外掺剂和水，放在容器内搅拌均匀，按要求进行振动，制成试块后，盖上塑料布，防止水份蒸发过快，并按要求进行养护。本工程经过室内试验得出如下结论，水泥土的容重比原状土仅增加2.7%,因此,其加固部分对于下部未加固部分不会产生过大的附加荷重,水泥土的无侧限抗压强度为2.12MP ,大于设计要求的F =2.0MP 的要求,满足设计要求。
　　2、施工要求
　　目前,对深层搅拌法加固质量的检验缺少简便可靠的办法,因此,我们要求施工单位严格按照建筑地基处理技术规范《JG79—91》有关要求进行施工,并提出以下要求：(1)每根桩均应确保均匀和足额的喷灰量，送灰时要密切注意电子称计量变化，如发现喷灰量不足，应及时采取复喷或补喷等措施，每根桩应保证送灰连续、均匀、不得间断；（2）考虑到与基础接触部分的搅拌桩顶部受力较大，因此，要求对桩顶1.5m范围内复搅、复喷。因设计时考虑桩端承载力，因此，应确保桩端质量，除应复搅、复喷外，钻头至桩底时，应原位旋转1～2分钟，以便叶片对土的压实及水泥的充分拌和，并以慢档提升0.5～1.0m。
　　
　　三、结语
　　写字楼投入使用一年多，经观测基础沉降基本稳定，总沉降量为5.9cm，完全满足使用要求，从施工情况看，在含水量较高的软土地区，深层搅拌法处理地基比较适合，且施工简单，经济合理，效益好。
　　
　　参考文献
　　[1]陆培毅土力学北京：中国建材出版社2000
　　[2]何金辉张立新陈孝培软土地基测试指标的实际应用北京：地质出版社 1997

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五、深基础设计与施工100问
树根桩在复合地基（深层搅拌桩）工程中的补救应用

　　摘要：针对某工程中的复合地基（深层搅拌桩）进行了静载试验，对局部承载力不满足设计要求进行了分析，提出了用树根桩弥补复合地基（深层搅拌桩）承载力不足的处理方案，对两种桩的受力和变形条件进行了分析，使两者共同作用，处理结果表明，这种处理方法即便于施工又能完全满足设计要求，其经验可供类似地基处理工程借鉴。
　　关键词：树根桩；复合地基（深层搅拌桩）；承载力；变形
　　
　　1 工程及地质概况
　　
　　某学院拟建一栋医务楼，高三层，占地面积约1000m?2，砖混结构。
　　工程地貌属于河流Ⅲ级阶地区，主要覆盖土层为杂填土、素填土、淤泥、粘土、含卵石粘土。各土层名称及主要物理力学性质见表1。
　　
　　2 复合地基检测要求及检测结果
　　
　　2.1 检测要求
　　该场地的地基采用深层搅拌桩加固处理，深层搅拌桩桩径为500mm，共449根桩，面积置换率为0.27。处理后要求复合地基承载力特征值≥180KPa。施工完成后对深层搅拌桩抽了5根点进行静载试验。
　　2.2 检测原理及方法
　　测试仪器主机采用武汉岩土工程技术开发公司研制的RS-JYC全自动桩基静载测试分析系统，编号为200201-326C。荷载采用联接于电动油泵的GS20K压力变送器，通过主机控制测量；沉降量采用RSWS-50型位移传感器测定。静载试验采用堆载法，用工型钢主、副梁形成6m×10m的堆载平台，荷载共分10级，分9次施加，首次加载值为分级值的2倍，最大加载值为设计荷载值的2倍。设计荷载值为单桩处理的复合地基面积乘以设计承载力。试验结果见表2。
　　2.3 检测结果及分析
　　本工程按1%比例抽取了5个桩点进行了静载试验，其桩号分别为416＃、389＃、149＃、324＃、216＃桩，根据试验成果对照规范确定的各试验桩号复合地基承载力特征值见表2。试验结果表明416＃、389＃、149＃、324＃桩复合地基承载力特征值≥180KPa，216＃桩复合地基承载力特征值137KPa不能满足设计要求。
　　
　　3 处理方案
　　
　　3.1 问题分析
　　由表2试验结果表可知，所抽检桩的承载力除216＃外均满足设计要求。经了解，该桩是施工队采用一自行改装的小型桩机施工的，属于试验性施工。该桩机共施工了24根桩，经开挖抽查，由于搅拌不均匀，水泥与土体未能形成良好的水泥土，因而复合地基承载力特征值偏低，不能满足设计要求。鉴于本工程所处环境、地质条件、安全经济等因素综合考虑，对该桩机施工的24根桩，在其位置上再施工φ130的树根桩进行补强。
　　3.2 补救方案的可行性分析
　　在与216＃桩同一桩机施工的24根桩周围采用树根桩进行补强，根据场地地质条件分析，桩长3.00~4.00m。使树根桩与搅拌桩共同组合成复合地基，在基础与复合地基之间铺设柔性垫层。由于在该场地树根桩与搅拌桩都桩端土和桩周土环境，虽然树根桩设计强度由桩端土和桩周土强度控制，搅拌桩由桩身水泥土强度控制，但通过柔性垫层调整可达到二者受力和变形协调一致。

　3.3 加固处理要求
　　根据复合地基（深层搅拌桩）检测结果,通过对承载力
　　偏低的深层搅拌桩进行补充荷载计算。首先设计树根桩单桩承载力标准值≥60KN，再确定所需树根桩的数量。桩身材料选用Po.32.5普通硅酸盐水泥及中砂，砂浆强度为M20，配φ12钢筋。据此计算该工程需树根桩72根，单桩长3.00~4.00m，在施工过程中，桩长应根据实际地层情况进行适当调整。
　　3.4 树根桩静载检测结果
　　树根桩施工完成后，抽取3根树根桩进行多桩(相当于单根搅拌桩状态)复合地基静载试验，静载试验结果为：最大试验荷载360kPa、累计最大沉降7.51mm、残余变形3.86mm、承载力特征值231kPa。与其它搅拌桩复合地基静载试验结果对比，变形较小，说明补救方案处理结果达到了预期目的。
　　
　　4 结束语
　　
　　深层搅拌法是用于加固填土、粘性土地基的一种常用地基处理方法，但由于地质条件差异、填土自身的各向异性和施工工艺的不同，施工完工后可能出现有规律的偏差、检测质量达不到设计要求。此时，应结合场地实际情况，详细核实地质条件，结合设计要求，对地基处理工程做出全面、客观、合理的评价并提出切实可行的补救处理措施。对于补桩，除应满足设计承载力的要求外，还需要对经济性、工期、施工场地条件等，进行综合评价来确定补救方案。

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五、深基础设计与施工100问
桩基施工常见质量问题分析与处理

　　打（压）桩工程施工工序多，工艺要求高，影响桩基质量的因素较多，一般有：

　　1、工程地质勘察报告不够详尽准确；

　　2、设计的合理取值；

　　3、施工中的各种原因。

　　在桩基施工中对质量问题及隐患的分析与处理，将影响建筑物的结构安全。本文重点介绍打（压）桩施工中常见质量问题的类别、原因分析、常用处理方法。

　　1常见质量问题类别及原因分析

　　打（压）桩工程常见质量问题有：单桩承载力低于设计值，桩倾斜过大、断桩、桩接头断离、桩位偏差过大等五大类。造成以上问题的原因：

　　1.1单桩承载力低于设计要求的常见原因有：

　　1.1.1桩沉人深度不足；

　　1.1.2桩端未进入设计规定的持力层，但桩深已达设计值；

　　1.1.3最终贯人度过大；

　　1.1.4其他，诸如桩倾斜过大、断裂等原因导致单桩承载力下降；

　　1.1.5勘察报告所提供的地层剖面、地基承载力等有关数据与实际情况不符。

　　1.2桩倾斜过大的常见原因：

　　1.2.1预制桩质量差，其中桩顶面倾斜和桩尖位置不正或变形，最易造成桩倾斜；

　　1.2.2桩机安装不正，桩架与地面不垂直；

　　1.2.3桩锤、桩帽、桩身的中心线不重合，产生锤击偏心；

　　1.2.4桩端遇石子或坚硬的障碍物；

　　1.2.5桩距过小，打桩顺序不当而产生强烈的挤土效应；

　　1.2.6基坑土方开挖不当。

　　1.3出现断桩的常见原因：

　　除了桩倾斜过大可能产生桩断裂外，其他原因还有三种：

　　1.3.1桩堆放、起吊、运输的支点或吊点位置不当；

　　1.3.2沉桩过程中，桩身弯曲过大而断裂。如桩制作质量造成的弯曲，或桩细长又遇到较硬土层时，锤击产生的弯曲等；

　　1.3.3锤击次数过多。如有的设计要求的桩锤击过重，设计贯入度过小，以致于施工时，锤击过度而导致桩断裂。

　　1.4桩接头断离的常见原因：

　　设计桩较长时，因施工工艺的需要，桩分段预制，分段沉人，各段之间常用钢制焊接连接件做桩接头。这种桩接头的断离现象也较常见。其原因，除了1.2节中1.2.11.2.5外，还有上、下节桩中心线不重合；桩接头施工质量差，如焊缝尺寸不足等原因。

　　1.5桩位偏差过大的常见原因，测量放线差错；沉桩工艺不良，如桩身倾斜造成竣工桩位出现较大的偏差

　　2常用处理方法

　　打桩过程中，发现质量问题，施工单位切忌自行处理，必须报监理、业主，然后会同设计、勘察等相关部门分析、研究，作出正确处理方案。由设计部门出具修改设计通知。一般处理方法有：补沉法、补桩法、送补结合法、纠偏法、扩大承台法、复合地基法等，下面分别简要介绍：

　　2.1补沉法。预制桩人土深度不足时，或打入桩因土体隆起将桩上抬时，均可采用此法。

　　2.2补桩法。可采用下述两种的任一种：

　　2.1.1桩基承台前补桩。当桩距较小时，可采用先钻孔，后植桩，再沉桩的方法。

　　2.1.2桩基承台或地下室完成再补静压桩。此法的优点是可以利用承台或地下室结构承受静压桩的施工反力，设施简单，操作方便，不延长工期。

　　2.3补送结合法。当打入桩采用分节连接，逐根沉人时，差的接桩可能发生连接节点脱开的情况，此时可采用送补结合法。首先是对有疑点的桩复打，使其下沉，把松开的接头再顶紧，使之具有一定的竖向承载力；其次，适当补些全长完整的桩，一方面补足整个基础竖向承载力的不足，另一方面补打的整桩可承受地震荷载。

　　2.4纠偏法。桩身倾斜，但未断裂，且桩长较短，或因基坑开挖造成桩身倾斜，而未断裂，可采用局部开挖后用千斤顶纠偏复位法处理。

　　2.5扩大承台法

　　由于以下三种原因，原有的桩基承台平面尺寸满足不了构造要求或基础承载力的要求，而需要扩大桩基承台的面积。

　　2.5.1桩位偏差大。原设计的承台平面尺寸满足不了规范规定的构造要求，可用扩大承台法处理。

　　2.5.2考虑桩土共同作用。当单桩承载力达不到设计要求，需要扩大承台并考虑桩与天然地基共同分担上部结构荷载。

　　2.5.3桩基质量不均匀，防止独立承台出现不均匀沉降，或为提高抗震能力，可采用把独立的桩基承台连成整块，提高基础整体性，或设抗震地梁。

　　2.6复合地基法

　　此法是利用桩土共同作用的原理，对地基作适当处理，提高地基承载力，更有效的分担桩基的荷载。常用方法有以下几种。

　　2.6.1承台下做换土地基。在桩基承台施工前，挖除一定深度的土，换成砂石填层分层夯填，然后再在人工地基和桩基上施工承台。

　　2.6.2桩间增设水泥土桩。当桩承载力达不到设计要求时，可采用在桩间土中干喷水泥形成水泥土桩的方法，形成复合地基基础。

　　2.7修改桩型或沉桩参数

　　2.7.1改变桩型。如预制方桩改为预应力管桩等。

　　2.7.2改变桩人土深度。例如预制桩过程中遇到较厚的密实粉砂或粉土层，出现桩下沉困难，甚至发生断桩事故，此时可采用缩短桩长，增加桩数量，取密实的粉砂层作为持力层。

　　2.7.3改变桩位。如沉桩中遇到坚硬的、不大的地下障碍物，使桩产生倾斜，甚至断裂时，可采用改变桩位重新沉桩。

　　2.7.4改变沉桩设备。当桩沉人深度达不到设计要求时，可采用大吨位桩架，采用重锤低击法沉桩。

　　2.8其他方法

　　2.8.1底板架空。底层地面改为架空楼板，以减填土自重，降低承台的荷载。

　　2.8.2上部结构卸荷。有些重大桩基事故处理困难，耗资巨大，耗时过多，只有采取削减上部建筑层数的方法，减小桩基荷载。也有采用轻质高强的隔墙或其他材料代替原设计的厚重结构而减轻上部建筑的自重。

　　2.8.3结构验算。但出现桩身混凝土强度不足、单桩承载力偏低等事故，可通过结构验算等方法寻找处理方案。如验算结果仍符合规范的要求时，可与设计单位协商，不作专门处理。但此方法属挖设计潜力，必须征得设计部门的同意，万不得巳时用之，且应慎之又慎。

　　2.8.4综合处理法。选用前述各种方法的几种综合应用，往往可取得比较理想的效果。

　　2.8.5采用外围补桩，增加周边嵌固，防止或减少桩位侧移等。

　　总之，桩基施工质量关系到整个建筑物的工程质量，在桩基施工过程中，遇到各种意外情况，应及时通过业主、监理与设计部门联系，按设计部门的设计修改通知或会议纪要进行施工。

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五、深基础设计与施工100问
地铁深基坑施工中的地质风险

摘要:结合地铁工程的特点,通过广州地铁五号线建设风险管理的实践,以基坑开挖为重点,分析了地铁深基坑施工中的地质风险,以提高深基坑开挖的安全管理水平,减少由地质风险导致的事故。
关键词:地铁,深基坑,施工,地质风险
　　地铁工程具有几大显著特点,即周边环境复杂,各种建构筑物、地下管线多,且对施工变形控制要求高;工程地质与水文地质复杂,不确定因素多;结构形式较多,施工方法交叉变换多,施工难度大;施工工期压力较大等,这些特点都集中表现为工程的高风险性。因此,通过主动的、系统化的风险分解、分类,识别工程的致险因子、风险事件和后果对地铁及地下工程建设风险源进行辨识是具有重大意义的。根据地铁土建工程的特点,安全风险的分解按照工程所处的地质条件、周边环境、工程实施等的各个阶段进行分解。从自然环境、工程条件、技术等方面分析拟建工程的特点及相应的潜在风险。

      本文以广州地铁五号线建设风险管理的实践,并以基坑开挖为重点,分析地铁基坑开挖地质风险分类。

      1)在软土地层、淤泥质土体进行基坑开挖施工引起地面沉陷的风险。

      明挖基坑施工沿线存在很大厚度具有低强度和高压缩性的软土、淤泥质土体时,很难控制好地面沉降及邻近地下管线、构筑物的位移,容易引起一定的地面沉陷,给地面建筑、构筑物、地下管线带来危害。因此更会导致诸多连环性质的工程灾害,如:管线爆裂渗水进而导致暗挖段土体力学参数急剧下降,承载能力大幅下降和变形急剧扩大,如此恶性循环后必将出现灾难性后果。

2)明挖时,容易因失水造成地面塌陷。

一般在基坑开挖时,需要进行坑内降水,这需要防止土体失水引起的地面塌陷风险。砂土地区应该防止因降水引起水土流失导致的地面塌陷。

      如果地层失水严重,上伏软土则会引起大幅沉降,特别是沿线地表均存在相当厚度的软土或淤泥土,明挖施工时浅层地下水可能透过岩石层的裂隙进行渗漏,如果渗水过多则会引起地表沉降过大。

      3)粉细砂层容易发生液化、流砂、涌砂现象,给明挖造成危险。工作面前方遭遇流砂或发生管涌,这种现象的发生对于基坑施工都是灾难性的后果。

      4)花岗岩各风化带遇水软化、崩解,给施工带来很大风险。结构设计过程中,一般不会将花岗岩各风化带遇水软化、崩解作为荷载验算工况。因此,如果施工过程中发生岩石崩解,将威胁明挖施工的安全。

      5)岩层风化带的岩面起伏问题对车站差异沉降的影响。沿线地质中,花岗岩各风化带的岩面起伏问题相当严重并且普遍。一般而言,根据现行GB 50157-2003地铁设计规范设计方都会在车站主体结构方向设置1道~3道变形缝,间距约50 m。而岩面的起伏造成车站底板分别坐落于不同地层,甚至造成有的底板坐落于砂层、软土层,有的底板坐落于岩层。这种巨大的差异会造成:同一埋深范围内土体强度和刚度不一,使得主体结构纵向沉降差异显著增大,当变形缝两侧主体结构的差异沉降超过轨道允许的最大沉降差时,会严重影响地铁车辆的运行。

6)地下结构在岩面起伏的地质中地震响应的风险。

      上软下硬、岩面起伏的地质使得盾构隧道的地震响应比较复杂,尤其是盾构属于地下超长结构,其地震响应更加复杂,不仅受到纵向地震波的影响,还受到折射波的影响,并且随地震波的入射角度不同而存在不同的地震响应给工程带来较大设计和运营风险。

      7)断层破碎带中进行地下工程施工的风险。

      在各断裂的断层破碎带之中,基坑开挖施工容易受到地质断裂带中沿岩石裂隙面滑动的滑动力不利影响,这种滑动也会带来很大的风险。明挖基坑在计算基坑侧壁滑裂面时,应考虑本断裂面的不利工况。施工过程中对围岩的破坏程度、工序衔接的快慢、施工技术措施是否得当等,均有很大的关系。

      8)断层活动的风险(包括抗震和地震响应等方面)。

断层活动对广州地区第四系覆盖区的全新统可液化砂层和可能发生震陷的淤泥层有着重要影响,因而也往往容易沿这些断层造成地基失效。因此,在工程建设中应注意抗震问题。

      广州地区断层的活动性较弱,现代跨断层的形变观测表明其活动速率较小,不可能孕发强震,对地面建筑破坏较轻,但不排除在局部地段或地区,尤其是砂层或淤泥层较厚的珠江沿岸及其西部一带,发生砂土液化和淤泥震陷等震害的可能性。  9)地下水腐蚀地下结构的风险。

      沿线地下水对混凝土结构工程无腐蚀性,但对结构中的钢筋具有弱腐蚀性。此种腐蚀性会随着时间的增长,加速结构的老化过程。特别是地铁结构一般均处于高应力状态,钢筋受到腐蚀会影响结构的安全性。

10)隐伏溶沟、溶槽、地质漏斗、风化深槽等的风险。

      在断裂发生地带多隐伏溶沟、溶槽、漏斗等,这种地质“空洞”,改变了地质应力分布状态,使得土体经开挖后处于松散状态而发生坍塌。

      11)爆破震动引起砂层和淤泥质土层震陷的风险。

      由于各站站址均下卧岩石层,施工时使用微型爆破或钻孔设备时,施工机具的频繁振动或爆破震动传至砂层或上层淤泥质土层时,易产生液化、涌砂现象。

      12)缺乏地质超前预报带来的风险。

      广州地质条件相对复杂,突发性地质事件很多,缺乏地质超前预报易带来很多风险。岩溶、断裂、隐伏风化深槽等地质勘探、预报局限性也会带来风险。

      广州地区存在岩溶、断裂、隐伏风化深槽等大量的不良地质,这些均需要做大量的地质勘探工作。根据五号线的勘探实践经验,岩溶地质勘探很难反映溶洞的分布,这给施工带来很大的困难和风险。

      13)明挖基坑穿越上软下硬复合地层(土、石交界面)的风险。

      明挖基坑大多穿越上软下硬复合地层(土、石交界面),因而此类问题具有很大的普遍性。此时,软土地层应力逐渐增大,而硬岩、风化岩地层则突然减小。此类基坑的支撑设计阶段也应考虑到这种变化。

      14)流砂的风险。

      广州部分地区砂层较厚,基坑遭遇流砂危害的可能性也较大。虽然围护结构都设置了桩间止水措施,但难免存在空隙渗漏流砂。

      15)硬岩层内成桩困难的风险。

      广州地铁五号线沿线都存在很厚的硬岩层,因而成桩困难。值得一提的是以上所述工程中的各项风险因素往往相互作用,比如地面塌陷引起地下管线爆裂、地下基础的严重倾斜;地下管线爆裂、地下基础的严重倾斜更加剧了地面塌陷,如此往复应该注意避免此类风险的相互作用现象,并从源头上控制风险。

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五、深基础设计与施工100问
掏土纠倾法处理基础不均匀沉降倾斜房屋

　一、工程概况

　　某综合楼为三层砼现浇框架，位于宁波市江北区甬余公路北侧。经勘察，该场地地基土划分为①填土层②灰黄色粘土（厚度不均）③~⑤均为灰色淤泥质粘土。场地内淤泥质土分布广、厚度大、性质差，具有承载力低、沉降变形大、沉降持续时间长等特点。

　　根据场地实际情况及相应工期及经济方面综合考虑，本工程采用C20砼梁板式筏基，筏板厚度为300mm。施工期间，进行过五次沉降观测，第五次观测时南北侧不均匀沉降差最大为80mm，倾斜率为0.0071，均已超过建筑地基基础设计规范（GBJ7-89）相邻柱基沉降差为0.003L及整体倾斜率为0.004的地基变形允许值，且由于当时沉降尚未稳定，沉降差有进一步扩大的趋势。基于这一境况，业主及管理部门均要求及时采取措施进行处理。

　　二、原因分析及确定纠倾方案

　　经过现场实地观测，发现该建筑物除整体倾斜以外，上部结构除了北部个别窗角砌体有少许斜缝外，结构楼板、梁、柱均未发现裂缝。又从附近居民处得知该场地内原本有甬余公路的老路偏南侧斜向穿过，现老公路早已废弃不用。，据此可以得出由于基础及上部结构刚度较好，主体结构基本上未受损伤。但老公路基较密实造成该建筑南面地基压缩性小于北面地基，南北侧基础不均匀沉降的产生。

　　对于该建筑物的纠倾方法，原设想采用化学灌浆法，静压锚杆桩等方法，但业主要求最大限度地减少社会负面影响及相应的经济费用，这些方法均存在着技术要求较高并且需要有专业单位实施；相对实施费用也较高。根据本建筑整体刚度较大的特点，且目前倾斜程度还不是很严重，经建设各方协商后决定采用开沟基础外掏土法进行纠倾处理。

　　三、基础外掏土法纠倾

　　在原有片筏基础沉降较少即靠近公路一侧开挖一条深1.8m，底部宽度约0.6m，顶部1.5m宽的沟，能满足人能操作为度，沟北缘与筏基外边距离为0.5m，沟壁竖直，并用槽钢加撑板支护。由于地下水位较高，同时设一台泵抽水，基本每天抽一次积水。在房屋四角设置垂直挂线观测倾斜，用水准仪观测沉降，每天定时监测一次。

　　在开挖后前两天内，从沟中往基础下水平向挖沟掏土，每天掏土量控制在10cm以内，掏土采用长柄小铲，掏土时尽量避免扰动周边其余土壤。两天以后复测，房子出现了回摆的兆头，南侧沉降速率开始大于北向沉降速率，不均匀沉降得以减小，同时基底软土逐渐被挤出。根据各观测点每天沉降值一般应控制在10mm以内，每天倾斜恢复率最大不超过0.1%的原则，纠倾顺序按照先调节扭曲沉降，然后再平缓地实施同步均匀沉降，以后开始每天通过挖去基础下侧的泥量来调节纠倾速率，沟内积水也每天及时抽出。为防止纠倾速率过快，7天后基本停止向内取土，仅通过挖除被挤压出的软土及抽去沟内积水来实施纠倾。

　　经过60天左右的纠偏施工，该综合楼不均匀沉降差从80mm下降到30mm以下，倾斜率也已降到0.0027，各观测点沉降绝对值也衰减下来，且各点沉降值也较均匀，上部结构也无新裂缝产生。经征求各方意见后，确认基本达到纠偏要求。后用砂石混合土分层夯实回填原开挖沟，并加强后续观测，至今使用良好。

　　整个纠偏施工过程除去必要的人工费用及一定的支撑器具成本，费用最后总计不超过0.5万元。

　　四、结论

　　1、基础外掏土法纠正建筑的倾斜是卓有成效的，但此法一般宜适用于软弱地基土上，结构完好且整体刚度较大的建筑物纠倾。其机理笔者认为，当沟中的土被取出后，沟侧壁应力被解除，基础以下的深层软土朝沟内被挤出，带动基础下沉。并由于取土是在沉降较小一侧进行，地基内的附加应力在纠偏过程中不断调整，基础中心部位应力增大，更有利于软土侧向挤出。而随着纠倾的进行和荷载偏心的减少，地基的变形模量趋于均匀，附加应力则更接近于中心荷载下的值。另外，从沟内抽除积水引起地基土固结，并促使软土流入沟内，也有利于纠倾的进行，实质上掏土法是一种应力解除法。

　　2、掏土法纠倾施工不需要特别设备，操作简单易行，经济性也十分显著。

　　3、对于参与建设各方来说，软弱地基上的建筑物不论规模大小，每一个实施过程均应引起高度重视，象本例在勘察时发现有旧路基或在验槽时参与各方能及时发现，均能事先避免此类事故的发生。

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五、深基础设计与施工100问
探桥桩基础施工方案

引言　　由于桥梁横跨水库连接山岭，桥桩所经之处水位较深，根据现场情况，为了施工方便，先采取全部回填土方高于水库水位之上1米之后再进行钻孔施工，待板梁全部吊装完毕后，现挖清回填土，以保持桥底下面流水畅通。

一、钻孔灌注桩的一般要求

1、前查阅水文地质资料，以确定钻孔顺序、施工方法和选择机具设备。

2、必须将桩周围场地平整好，场地平整的高度及范围应根据地形、施工水位、桩顶标高、施工需要等因素考虑。

3、在平整好的场地上，依据已测定的桥位中线将基桩钻孔位置定出。在打放样桩同时，应加设控制桩以便施工时核对。放样桩与控制桩均不宜过短，在松软土基上桩的入土深度不得少于1m。

二、钻孔施工

1、埋设护筒

钻孔前应在测定的桩位，准确埋设护筒，用以固定钻孔位置，隔离地面水，提高井内水头以增大井内的静水压力，稳定孔口土壤和保护孔壁不坍以利钻孔工作进行。在埋设护筒时应注意下列事项：

⑴护筒内径应比桩径稍大。用旋转型锥头造孔时，应大于设计桩径15~20厘米。护筒的高度可根据水位高低决定，一般筒高有1.0、1.5、2.0、2.5（m）四种。

⑵护筒在构造上必须坚固、耐用、轻便、不漏水。在埋前应对护筒内径尺寸、形状、缝隙大小、漏水情况、连接销的牢固程度等进行检查。

⑶埋设护筒时按照确定的桩位和高度进行，不得偏移，并应保证护筒中心与桩位中心一致，护筒周壁与水平面垂直。

⑷护筒定位时应先对墩台桩位进行复核。然后以桩位为中心，定出相互垂直的十字控制桩，使十字中心与桩位中心一致。

⑸护筒的埋设深度应根据地下水位或河道水位的高度确定，一般应保证筒内有1~1.5m的水头高度，护筒顶面必须高出施工水位。

⑹护筒就位必须准确，保证护筒中心与桩位中心一致、筒壁与水平面垂直（即筒壁与桩中心线下平行）。首先使护筒底脚居中，然后再将护筒放平，并反复校核直至垂球对准中心，筒壁与垂线的距离均等为止。护筒就位后通过十字控制桩检查桩位是否正确。

⑺护筒就位后，应用粘土分层夯填埋固，填土时每20厘米一层对称夯打。护筒周围填土高度不比护筒顶面低20厘米左右，并在顶面周围留有约0.5m宽的平台。填土外侧边坡以1：1～1：1.5为宜。

⑻分层夯实时，每夯完一层应检查一次护筒的中心位置和垂直度，填平后并应挂上垂球再检查一次，发现偏差应立即纠正。

2、安置钻架

⑴钻孔的钻架应根据造孔方法结合现场具体条件选用。但应尽量采用一种钻架满足钻孔、吊装钢筋骨架和灌注孔内混凝土的需要，只用于钻孔的钻架高度以6~8m为宜，钻架底脚应有不小于4m的宽度。

⑵护筒埋好经检验位置无误后，将钻架移到桩位上，架立稳固，四脚垫平不得倾斜。

⑶当采用螺旋锥钻孔作业时，钻架应设扶钻平台和推钻平台，扶钻平台应高出推钻平台约2.m，供扶持钻杆掌握方向。推钻平台供转动钻杆操作，应高出护筒顶面最少20厘米。

⑷在架立钻架时应使钻架顶面的起重滑轮、扶钻平台外固定钻杆的卡杆孔的护筒中心三者在一根竖直线上，以保证钻孔的竖直方向。

⑸钻架架立稳固后，在安装有关机具设备时，以使起重滑轮、

转向滑轮和绞车或卷扬机三者在同一竖直平面中为宜。

3、泥浆处理

⑴在砂性土层或在砂卵石层河床中钻孔，必须用泥浆护壁。

⑵泥浆护壁使用的粘土，一般要求塑性指数大于17，泥浆相对密度采用1。1～1。25，含砂率不大于4%，粘土取样时的外观鉴定，以刀切割面光滑、水浸后有粘性感为标准。

⑶开钻前，须准备足够数量的泥浆，泥浆稠度和用量应隋土质的不同增减，一般粘土质不用，砂质土少用，粗砂、砂卵石层多用。调制泥浆的粘土备料数量对于砂质河床约为孔眼体积的70%～80%，对于砂卵石层约为100%～120%。

⑷在钻架旁作好泥浆拌和池，并调制和储备足够的泥膏和泥浆，再开始进行钻孔作业。

4、钻孔作业

⑴当采用螺旋锥钻孔作业时应灌入事先调制好的泥浆。

⑵开钻时，若地表为软土应在护筒内填入片石：砂砾：粘土=3：2：1的填料50厘米；若地表为砂砾应在护筒内先填入小石子：粘土=1：1填料50厘米，用钻头打实以加固护筒下脚孔壁。

⑶当进行钻孔作业时，应注意以下事项：

①施钻前首先检查钻架、滑轮、钢丝绳和绞车等部分有无损伤和位置是否正确，如各项均符合要求，即将钢丝绳一端裹绕在绞车轴上。另一端通过转向滑轮、起重滑轮与钻头连接、用卡头拧紧后，再将钻头落入井内。

②第一锥干钻的钻进是否正确、影响钻孔位置和垂直度甚大，必须认真注意，当锥头落入护筒开始下第一钻时，应小心细致使锥尖对准桩心，再盖上封口板，卡上推钳，正推和反推数圈后，提出锥头。根据干钻痕迹实际丈量检查锥尖是否对中，若有偏斜应用粘土回填调正后再重钻，直到锥尖准确对准桩尖后，再开始往护筒内加泥浆，正式施钻。

③在钻进过程中，落锥出锥时速度应均匀，不得突然加快。隋着钻孔加深，应逐节接长钻杆，不应使钻杆顶端落至扶钻平台下方，以免钻杆掉入井内。

④钻孔过程中应经常检查锥头最大直径尺寸有无变动，是否符合设孔径，钢丝绳结头和滑轮有无松动，钻杆的插头和插座是否密合，有无损坏歪扭、钻架有无移动偏斜，各部位特别是起重滑轮吊点是否牢靠，卡杆孔和定位板有无移动，护筒位置有无变动或漏水，水头高度和泥浆稠度是否合格，如有损坏和不当之处应即修正处理。

⑤钻孔通过不同土质地层，应选用造当形式锥头。钻进中如遇卵石应掌握规律谨慎操作，如遇有大卵石，应先松动，后取出。松动时先用锥头抵住石块用力猛推，不能后退、同时推动绞车使锥头上升将石块松动、并加入泥膏隔离，也可采用松石锥将石块松动然后再取出。

⑥钻孔工作应一气呵成，中间停顿时间不得过长，如因工休或其他原因停止个钻进时，不得将钻头停放在孔底，以免泥浆吸住钻头。继续开钻时应先进行清孔，待沉淀泥浆基本除净后才能下钻。

⑦若钻孔结束后，经过测量孔深已达设计要求（一般应较设计深度加深0.5m）即吊装钢筋骨架，如预计钻孔完成后不能紧接着进行吊装和灌注混凝土时，不得拆除钻孔设备。

⑧钻孔周围地面上下不得堆放重物，孔口附近应清除积水经常保持排水良好，场地干燥。施钻过程中，并应隋时检查护筒四周填土变化，注意是否有沉陷坍塌现象。

⑨每次钻进时，必须测记钻孔深度和通过的土层。

⑩钻孔过程中如发生下列事故，应立即停钻，待调查分析原因进行处理后再继续钻进：

A漏水

在钻孔中如产生漏水现象，不能保证孔内水头时，首先应集中力量加水，保护水位不下降，再迅速针对漏水原因采取相应措施：

a．属于护筒漏水时，应用粘土在护筒周围填土加固，漏水严重时应返工重埋护筒。

b．井下漏水时，应用泥膏填到不漏水为止，并改用泥浆护壁。

B．坍孔

a．在钻孔中如发现孔内水位骤然下降，并有气泡上冒，出土量显著增加而不见进尺的现象，应仔细分析查明原因和坍孔位置，立即组织人员加水，维持一定的水位。然后回填碎石粘土，用钻头反复回填冲孔，以夯实周围的回填土壤增强护壁。待井内水位基本稳定后再继续进钻。

b．如坍孔严重，则须将护筒拔出，清除孔内杂物，回填粘土及石子混合料边填边用锤夯实，再重新定位埋设护筒，用低锤勤打开孔，使坍孔部位形成坚实孔壁，通过坍孔部位后再恢复正常钻进。

C．钻孔偏移或歪斜

钻孔过程中遇有探头石，岩层倾斜，同一平面上地层软硬差别较大，或因操作时钻杆扒杆移位造成钻孔偏移或歪斜时，应立即停钻分析原因，并填片石，使高出斜孔位置0.3～0.5m重钻。

D．卡钻

施钻过程中如发现钻头卡住提不上时，严禁猛拉，应仔细分析查明原因，若系孔壁坍落石块或探头石卡住钻头上刃部，则摇动大绳幌动钻头，使石块掉下，必要时可采用小钻头冲击所卡位置一方，后再起吊；若为下卡钻头时，亦可用小钻头冲击使钻头松动；若沉泥埋住钻头时，可放入高压风管，吹开埋住钻头的泥土后再缓缓上提钻头。

（11）钻孔作业完成后应立即进行清孔，清孔时可将高压胶管与空气吹吸管接好吊进孔底，喷出口弯管应高出水面，必要时可插入吹气管直到孔底，用气流扰动渣浆和清扫孔底，在开动空压机吸取泥浆时，应开动水泵向孔内注入清水，以保持水头高度。

5、钢筋骨架制作与吊装

⑴ 配筋前应将钢筋调直，要求主筋无局部弯折，钢筋接头采用电焊焊接，骨架制作时应严格符合设计尺寸，以免过大难以放入孔中。

⑵ 每根桩钢筋骨架应尽量一次制成，如骨架过长时，亦可根据吊装设备的起吊高度，采取分段制作的方法。每段长度不宜超过10m，各段段钢筋骨架之间的钢筋接头，可采用搭接焊接方法。并应符合下列规定：

① 钢筋接头应顺圆周方向排列，在骨架内侧不能形成错台。

② 距每个接头50厘米范围内的箍筋，可待两段钢筋骨架焊接后再做。

⑶ 钢筋骨架除设计规定设置外，并每隔2m可增设直径16

加劲箍筋一道，以增强吊装的刚度。

⑷ 运输钢筋骨架时，应保证不弯曲、变形，如需作远距离运输时，可采用两辆特制平板四吊运。在场内台需人工抬运骨架时吊点应分布均匀，以保持骨架平顺，试设专人指挥确保安全。

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土老帽

土币 +250

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2010-05-04

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