1· 工程概况
    某超高层建筑位于深圳市南山区，场地原始地貌单元为滨海滩涂，后经填海造地成为待建用地。共设计2 栋塔楼，主楼为地上56 层，建筑总高度约240m; 附楼为地上33 层，建筑总高度约150m。裙楼地上6 层，建筑总高度31m，设置4 层地下室。基础设计为大直径钻孔灌注桩，塔楼桩径为Φ1. 2 ～Φ2. 6m，裙楼桩径为Φ0. 8m，桩端嵌入强风化或中风化花岗岩。桩基施工前基坑开挖深度达16. 0m，所有钻孔灌注桩均在基坑内施工。基坑上部采用放坡、下部采用桩锚支护结构，支护桩桩间采用单管高压旋喷止水，放坡段坡面及支护立面采用挂网喷射混凝土。
    1. 1 工程地质条件
    桩基施工前基坑已开挖至16. 0m，上部的人工填土、淤泥( 局部为淤泥质砂) 、粉质黏土已挖除，开挖面以下地层主要为砾质粉质黏土和风化花岗岩。
    1) 砾质粉质黏土由粗粒花岗岩风化残积而成，不均匀含石英砂砾6. 0% ～ 47. 3%，可塑～ 硬塑，层厚4. 30 ～ 41. 50m。
    2) 全风化粗粒花岗岩岩石完全风化，除石英外，其他矿物已风化成土，原岩结构可辨，具微弱的残余结构强度，岩芯呈土状，坚硬状态，层厚2. 40 ～ 24. 90m。
    3) 强风化粗粒花岗岩岩石风化强烈而解体，石英及钾长石晶形完整，其他矿物多已风化成土，岩芯呈土状，局部底部呈砂砾状、碎块状，层厚9. 60 ～ 69. 00m。
    4) 中风化粗粒花岗岩裂隙发育，岩石风化变色，部分为断层碎裂岩，岩芯呈块状、碎块状，少量短柱状，岩石较坚硬，揭露厚度0. 50 ～ 26. 40m。
    1. 2 水文地质条件
    场地第四系孔隙水的主要含水层为填土( 石)及残积土层，为弱含水、弱透水地层，水量小; 基岩裂隙水的主要含水层为强风化及中风化岩层，本场地强风化岩层厚度大，且岩性多呈砂砾状、碎块状，具有较好的导水性，强风化岩层埋藏深，水头高度大且具有承压性。
    从区域地质条件分析，本场地处于次生东西向断裂及西北向断裂交汇处，受两条断裂影响，场地基岩裂隙发育，风化强烈，形成很深的风化深槽，风化深度达50 ～ 120m。在场地周边地段的基岩埋藏相对较浅，在此形成类似谷地的风化深槽，成为地下水汇集带，西北向断裂为张性断裂，富水且导水性能好，为本场地地下水提供了丰富的水源，使场地风化岩层地下水很丰富。勘察表明，场地稳定地下水位埋深为原地面以下1. 50 ～ 2. 50m。www.tmgc8.com
    2· 灌注桩施工前期遇到的问题
    2. 1 孔壁坍塌
    工程开工前，在主、附楼利用旋挖钻机进行了Φ1. 8m 和Φ2. 0m 的试成孔，孔口埋设4m 长钢护筒，泥浆相对密度为1. 10 ～ 1. 13，黏度为18 ～ 20s。当钻进至强风化花岗岩后，均发生孔壁坍塌。工程桩施工前期，利用旋挖钻机和回转钻机钻进成孔，钻孔直径分别为1. 2，2. 5， 2. 6m，在一周时间内施工的10 个钻孔中有7 个坍塌，其中5 个钻孔在钻进强风化花岗岩时坍塌，另外2 个钻孔在终孔安放钢筋笼时坍塌。经实测，孔壁坍塌多发生在孔深10m 以内的浅部。
    2. 2 桩身缺陷
    Φ0. 8m 的钻孔利用旋挖钻机钻孔顺利，但灌注混凝土后发现桩身多处往外渗水，经低应变检测，判定部分桩身完整性为Ⅱ类。
    3· 原因分析
    3. 1 孔壁坍塌原因分析
    1) 地层具有遇水不稳定性
    分析钻孔灌注桩施工所遇地层，主要为粗粒花岗岩风化残积土、全风化及强风化花岗岩。这类地层由于受到风化或蚀变的影响，风化物颗粒粗大、孔隙较发育、结构松散，黏土矿物主要为高岭土，岩层易遇水崩解，产生松散性破碎，钻孔施工过程中容易形成孔壁掉块和坍塌［1］。
    2) 基底土体结构破坏，强度降低
    土方开挖改变了基坑内土体的原有应力状态，土体自重应力释放，基坑坑底向上回弹，土体松弛。且基坑开挖面以下土体为砾质粉质黏土，土体具有一定的渗透性，排水不畅时，水会渗入土体内部，随着土中含水量的增加，土的黏聚力将逐渐减小，而水产生的浮托力又降低了土的有效强度，土的内摩擦角也随之降低，导致土体的强度指标明显降低。因黏性土的蠕变性，随着基坑暴露时间的延长，土体强度指标的降低就越明显。
    同时，由于原地下水位远高于基坑底面，在水头差作用下地下水向基坑内渗流，由基坑外侧穿过止水帷幕底部进入基坑内侧，渗流方向向上，渗流对土体产生向上的浮托力，渗流作用减小了基坑内侧的竖向有效应力［2］。而且渗流导致土体中的微小颗粒流失，降低了土体的重度，长时间的渗流作用将导致距离支护体系一定范围内土体的黏聚力和强度降低、结构破坏。   3) 孔内泥浆柱的压力小于承压水压力www.tmgc8.com
    对于钻孔灌注桩而言，孔内泥浆液面必须高出地下水位1. 5 ～ 2. 5m，方能保持孔壁稳定［3］。而本工程中由于承压水水头高出基坑底面约14m，故桩孔施工至承压水层后，如果泥浆密度较小，孔内泥浆柱的压力小于承压水压力，承压水往孔内渗透或突涌，通过钻孔涌出孔口，导致钻孔坍塌。
    4) 支护体系施工对土体的扰动
    基坑支护采用桩锚结构，周边工程桩距离基坑支护桩最小净距仅为20cm，由于支护桩施工时扰动了桩周土体，工程桩施工时距离支护桩侧土体易坍塌。
    5) 长时间降雨的影响
    在雨季施工时，由于基坑内抽排水难度较大，长时间的强降雨将导致基坑内大量积水，坑底土体浸泡软化，强度降低，易坍塌。施工前期7 个钻孔就是在长期的强降雨过程中坍塌的。
    6) 设备运行及行走的影响
    本工程桩基直径和深度大，因此投入的回转钻机、旋挖钻机、履带式起重机等设备自重超过1 000kN，设备运行及行走对土体产生了较大的附加应力，相邻桩孔在挤压和振动作用下孔口易坍塌。总之，孔壁坍塌是多种因素综合的结果，随着钻孔直径和深度的增加、成孔时间延长，孔壁在泥浆中浸泡时间越长，钻孔坍塌的概率就会越高，坍塌范围也会越来越大，而且距离支护体系距离越近，孔壁就越容易坍塌。
    3. 2 桩身缺陷原因分析
    1) 地下水渗流在灌注混凝土时，当混凝土面高于承压水层后，承压水在混凝土未凝固前，在桩身或桩周形成渗流通道，承压水上升时，不断将渗流通道周围混凝土中的水泥砂浆冲刷，最后导致桩身周围或桩心处出现混凝土严重离析、蜂窝等缺陷，并存在向外返水等现象［4］。此渗流通道通常为桩周混凝土与地层的接触面、导管直径影响范围内或钢筋笼主筋周围等。

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