淺析特殊地質(zhì)條件下人工挖孔樁施工技術(shù)

彭文忠

（重慶建工第二建設(shè)有限公司，重慶，400030）

淺析特殊地質(zhì)條件下人工挖孔樁施工技術(shù)

彭文忠

（重慶建工第二建設(shè)有限公司，重慶，400030）

引言

隨著重慶城鎮(zhèn)人口的增加，城市化進(jìn)程的不斷加快，可利用的土地資源變得越來越珍貴。為保障基本農(nóng)田用地，建筑規(guī)劃時不得不選用一些地質(zhì)條件與地形條件都比較復(fù)雜的地塊，其中江濱、河灘地帶的建筑物也越來越多。

人工挖孔是建筑工程基礎(chǔ)施工中比較常見的一種方法，在重慶沿江建筑基礎(chǔ)采用挖孔樁施工中經(jīng)常會遇到地下水位較高，特別是遇到有承壓水的砂土層、滯水層、厚度較大的高壓縮性淤泥層和流塑淤泥質(zhì)土層環(huán)境的問題，使得作業(yè)人員在施工過程中，遇到涌水、涌砂、塌方等不安全因素，使得施工的難度進(jìn)一步加大。

本文針對以上問題，結(jié)合多個沿江工程的實(shí)踐，探討特殊地質(zhì)條件下人工挖孔樁施工技術(shù)處理問題，確保人工挖孔樁的質(zhì)量和安全。

1 特殊地質(zhì)對挖孔樁施工的影響

1.1 地下水

地下水對挖孔樁施工安全和質(zhì)量影響很大。由于挖孔施工破壞了含水層中水的平衡狀態(tài)，使樁孔周圍的靜態(tài)水充入孔內(nèi)，在施工過程中極易造成孔壁坍塌、井涌、護(hù)壁裂縫、混凝土膠結(jié)不良、離析等安全質(zhì)量問題，尤其在動態(tài)水壓土層施工時，混凝土護(hù)壁會因水壓沖刷的作用而被穿透，若地層為細(xì)砂層時，更易發(fā)生流砂和井漏的現(xiàn)象，給施工造成很多困難。

1.2 流砂

流砂形成的原因很多，主要和地下水動力的因素和地下土層自身具有形成流砂條件的物理特性有關(guān)。挖孔樁施工中的流砂現(xiàn)象包括粉細(xì)沙、粉土中的流砂和卵礫石層細(xì)顆粒產(chǎn)生的管涌。

發(fā)生流砂現(xiàn)象時，會增加施工難度，使挖孔施工人員很難立足，土體邊挖邊冒，往往造成人工挖孔樁的護(hù)壁發(fā)生坍落、傾斜，甚至可能造成樁孔塌方，嚴(yán)重影響人工挖孔樁的質(zhì)量；同時，也會危及相鄰的建筑物，影響其使用的安全性。

1.3 淤泥

淤泥具有強(qiáng)流動性、低強(qiáng)度、高含水量、狀態(tài)不穩(wěn)定等特點(diǎn)，遇到淤泥質(zhì)土層等軟弱土層時，很容易發(fā)生護(hù)壁外圍泥砂塌落、塌孔的問題。

2 施工控制措施

2.1 施工預(yù)防措施

2.1.1 前期準(zhǔn)備

（1）查明施工現(xiàn)場的周圍環(huán)境，是否存在河流、湖泊、魚塘等貯水環(huán)境，并了解它們是否與施工現(xiàn)場的地下水存在聯(lián)系。

（2）詳細(xì)調(diào)查樁周圍土體的水文地質(zhì)和工程地質(zhì)情況及其對施工可能造成的影響。

（3）根據(jù)實(shí)際情況，確定排水的方法、設(shè)備、施工方法及施工速度等。

2.1.2 選擇最不利的施工區(qū)域進(jìn)行試成孔，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況制定相應(yīng)的處理措施。

2.2 孔內(nèi)降排水措施

2.2.1 安排專人負(fù)責(zé)降排水工作

2.2.2 人工挖孔樁遇地下水的降排水處理

（1）地下水水量較小、水壓不大時，挖一個或多個樁，并作混凝土護(hù)壁，護(hù)壁上制成蜂窩孔，將周圍的水集中進(jìn)行排放，此降排水方法適用于卵礫石層和裂隙巖層，應(yīng)注意在較厚的流砂層中則不宜用此方法降排水。

（2）地下水豐富時，應(yīng)首先考慮在施工區(qū)域設(shè)置排水溝，將樁孔內(nèi)水抽到排水溝，經(jīng)集水井收集后統(tǒng)一用泵排出；然后在開挖過程中，若有少量滲水，可在樁孔內(nèi)挖小集水坑，用吊桶將泥水一并吊出；若大量滲水，則可采用在樁孔內(nèi)打小鋼護(hù)筒的方法，先挖較深的集水井，配置小型潛水泵將地下水排出樁孔外。

（3）地下水位較高時，也可從施工順序考慮，在每一區(qū)域內(nèi)選一樁提前開挖，作為周圍樁孔的降水井。采取對周圍樁孔同時抽水，以減少開挖孔內(nèi)的涌水量，在局部發(fā)生出水集中地點(diǎn)或塌孔，及時用高壓灌入速凝水泥砂漿或填充混凝土，堵住出水孔。

（4）水泵抽水時，應(yīng)清理好井口，以防異物掉進(jìn)孔內(nèi)，并作好抽水記錄。

（5）降水時應(yīng)考慮附近建筑物沉降的問題，根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，設(shè)置回灌井點(diǎn)。

2.2.3 人工挖孔樁遇流砂層的降排水措施

（1）應(yīng)選擇在枯水期施工，盡量避開洪汛季節(jié)，同時，使最高的地下水位低于挖孔樁底0.5m。

（2）宜采取減小或平衡動力水的方法，使挖孔樁底的土顆粒不受水壓干擾保持穩(wěn)定，因此，可直接水中挖土，即不抽水或少抽水，使樁內(nèi)外水壓基本平衡，縮小水頭差距。

（3）若遇較重要或流砂嚴(yán)重的工程，宜采用井點(diǎn)人工降低地下水的方法，將挖孔樁和附近的地下水位降低至樁底以下，使樁底土面保持無水狀態(tài)。

（4）采用機(jī)井降排水時應(yīng)注意排水時不能帶出粉細(xì)砂，不宜直接用水泵抽水（易引起孔壁坍塌、護(hù)壁脫節(jié)的問題），要考慮在井管濾網(wǎng)和孔壁間填礫。

2.2.4 人工挖孔樁遇淤泥層的降排水措施

在淤泥層施工時，為防止淤泥層內(nèi)涌，一要采取降水措施，二是采用封堵的方法。

2.3 封堵措施

選擇適當(dāng)?shù)淖o(hù)壁形式是保證施工成孔安全和質(zhì)量的關(guān)鍵。人工挖孔樁常用的護(hù)壁形式主要有鋼筋混凝土護(hù)壁、鋼護(hù)筒護(hù)壁。在極其復(fù)雜特殊的情況下也采用深層攪拌樁等手段。

2.3.1 鋼筋混凝土護(hù)壁

（1）一般為鋸齒狀和平直狀護(hù)壁，施工時宜分段，根據(jù)不同的地質(zhì)條件，采用不同的分段深度和護(hù)壁形式（表1）。

表1 不同地質(zhì)條件下的護(hù)壁做法

（2）在一般土層施工時應(yīng)注意，當(dāng)護(hù)壁混凝土達(dá)到一定程度（按承受圖的側(cè)向壓力計算）后方可拆除模板，繼續(xù)開挖下段土方，再支模澆筑護(hù)壁混凝土。

（3）遇到流砂層時，為確保支下段模時不會塌方，宜沿挖孔樁壁四周按間距10cmФ16打入長3倍于護(hù)壁高 （0.3～0.5cm）的起支撐護(hù)壁作用長鋼筋（圖1）。

圖1 流砂層護(hù)壁大樣

（4）遇到淤泥層時，應(yīng)先支模澆筑護(hù)壁，后挖中間的土，即首先沿樁的外邊緣，隨挖隨立模，大概施工到樁周四分之一位置時開始澆筑護(hù)壁混凝土，嚴(yán)格控制護(hù)壁尺寸，保證樁的設(shè)計要求。

（5）在混凝土護(hù)壁上預(yù)埋鐵爬梯，以便在緊急情況下，井下人員能在最短時間內(nèi)撤離現(xiàn)場。

2.3.2 鋼護(hù)筒護(hù)壁

（1）一般情況

為增加上下兩相鄰鋼護(hù)筒接頭處的密封性和縱向穩(wěn)定性，當(dāng)兩相鄰鋼護(hù)筒就位后，可在搭接縫隙處填灌素混凝土。

在樁孔內(nèi)挖土?xí)r，手腳不得置于護(hù)壁之下，防止護(hù)壁突沉，壓傷手腳。

在卵礫石層中打入鋼護(hù)筒深度時，為減少施工難度，鋼護(hù)筒可以分節(jié)下入。

鋼護(hù)筒一般可采取振動打入護(hù)筒和靜力壓入護(hù)筒兩種方法。

（2）在流砂層的應(yīng)用

① 在粉細(xì)砂層或流塑狀淤泥厚度不大的地層宜采用鋼護(hù)筒護(hù)壁，鋼護(hù)筒壁厚一般為2~5mm。

② 鋼護(hù)筒分節(jié)不宜過多，為防止流砂層從樁孔底部向上翻涌，鋼護(hù)筒最好是一次性下入將流砂層隔住，且分片下孔前須進(jìn)行試拼裝。

③ 采用靜力壓入護(hù)筒的方式將護(hù)筒打入流砂層，然后將筒內(nèi)沙淘出，護(hù)筒接頭處應(yīng)做好搭接和止水。

④ 若放入套筒后流砂仍上涌，可采取突挖后即用混凝土封閉孔底的方法，待混凝土凝結(jié)后，將孔心部位的混凝土清鑿以形成樁孔。

（3）在淤泥層的應(yīng)用

① 采用振動法沉入護(hù)筒

要合理選擇振動錘及鋼護(hù)筒的厚度，振動錘的選擇需按施工現(xiàn)場的土質(zhì)和樁重來確定（主要確定其振動參數(shù)）。

宜連續(xù)振動下沉，一次到位，避免沉入部分即開挖，否則破壞了土體對護(hù)壁的內(nèi)外壓力平衡，再沉入就相對比較困難了。

為保證鋼護(hù)筒的垂直度和設(shè)計位置，宜制作振動錘導(dǎo)向架。

② 采用靜壓法沉入護(hù)筒

在挖孔作業(yè)前宜準(zhǔn)確把握現(xiàn)場的土層情況。

為保證鋼護(hù)筒順利壓至設(shè)計的標(biāo)高，進(jìn)入硬土層，宜根據(jù)合同的尺寸、重量和壓入深度等因素來考慮選擇合理的靜壓設(shè)備。

在施壓工程中，隨時應(yīng)注意保持樁的軸心受壓，對偏移情況進(jìn)行及時調(diào)整。

當(dāng)壓至接近硬土層時，應(yīng)避免過早停壓，否則易造成補(bǔ)壓發(fā)生不下或壓不到位的情況。

發(fā)生以下情況時應(yīng)立即停壓并及時采取措施：一是壓樁架出現(xiàn)較大傾斜時，二是鋼護(hù)筒有變形的傾向時。

2.3.3 其他封堵措施——攪拌樁護(hù)壁

（1）適用范圍

在淤泥較厚地區(qū)的人工挖孔樁中使用，如濱海沼澤淤泥、河漫灘堆積等環(huán)境。

（2）施工要點(diǎn)

攪拌樁的施工關(guān)鍵是要確保樁體的整體性和均勻性，以便達(dá)到擋土和止水的目的。

施工時樁體的定位需準(zhǔn)確，一般來說，樁體相互搭接厚度必須大于100mm。

相鄰的樁宜連續(xù)施工以保證樁體的整體性和水穩(wěn)性，施工同一樁體時盡量不要中途停漿。

人工挖孔施工應(yīng)在護(hù)壁攪拌樁的最小齡期達(dá)28d后進(jìn)行。

4 結(jié)語

上述的控制措施可根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況結(jié)合使用，因?yàn)閱我坏目刂拼胧┩y以得到理想的效果，如采用封堵措施施工時無法完全封死地下水，就配合孔內(nèi)降水或在孔壁插入導(dǎo)管引水；或?yàn)榇_保施工的安全，在流沙層中采用降水措施時也需要下鋼護(hù)筒。

因此，在江濱及河灘等特殊地質(zhì)條件下進(jìn)行人工挖孔樁基礎(chǔ)施工，須謹(jǐn)慎采取切實(shí)可行的降排水措施和護(hù)壁成孔技術(shù)來克服地下水、流砂和淤泥對樁成孔施工的影響和危害。

責(zé)任編輯：孫蘇

Construction Technology for Manually Excavated Pile under Special Geological Condition

在重慶江濱、河灘等地帶進(jìn)行建筑工程人工挖孔樁基礎(chǔ)施工，常會遇到地下水豐富、流砂層、淤泥較厚等的情況，因而極易造成孔內(nèi)滲水、涌砂和孔壁坍塌成孔較困難。該文對重慶地區(qū)特殊地質(zhì)條件下挖孔樁的成孔技術(shù)進(jìn)行探討，總結(jié)介紹工程實(shí)踐中可行的一些施工措施，供同行參考。

特殊地質(zhì)；人工挖孔樁；施工

During the manually excavated pile construction in Chongqing benchland area,problems like excessive groundwater,liquid sand layers and thick silt are often met,easily causing inner bore water seepage,sand gushing and difficulty in pore-forming by pile-forming.The pore forming technology for excavated pile under special geological condition in Chongqing is discussed and some feasible construction measures for engineering practice are introduced for reference.

special geological condition;manually excavated pile;construction

TU74

：A

：1671-9107（2013）01-0047-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2013.01.047

2012-07-24

彭文忠（1962-），男，重慶人，大專，工程師，主要從事建筑施工管理工作。