許王生

（福建新紀(jì)建設(shè)集團有限公司　福建省　建陽市　345200）

淺談人工挖孔樁在施工中存在的問題及處理措施

許王生

（福建新紀(jì)建設(shè)集團有限公司福建省建陽市345200）

在分析人工挖孔樁特點的基礎(chǔ)上，對挖孔、護壁、孔口圍護、孔中防毒、防觸電、防孔壁坍塌以及涌水等方面的安全技術(shù)舉措加以探討。

人工挖孔樁；施工技術(shù)；安全措施

概述

人工挖孔灌注樁是在借助人工開挖的基礎(chǔ)上，形成井筒的灌注樁成孔工藝。對機械化程度要求不高，僅靠簡單的機具就能實現(xiàn)，于干旱地或者缺水、土質(zhì)或巖石較為密實的地層中較為適用，其存在施工操作簡單、投入成本低以及施工占地面積少等優(yōu)點，雖然也具有較大的勞動強度支持、單樁施工速度慢等缺點，特別是就施工安全性來說相當(dāng)?shù)?，但由于其施工質(zhì)量較易控制，且在施工過程中不會產(chǎn)生大量污染等優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于房屋和橋梁樁基工程的施工中。人工挖孔灌注樁可直接檢查樁底巖土層情況，在成孔過程中，將現(xiàn)澆混凝土壁呈鋸齒形的護壁應(yīng)用其中，在很大程度上提升了裝側(cè)摩擦力，為成樁質(zhì)量提供了堅實基礎(chǔ)，具有樁受力精準(zhǔn)、單樁承載力高、樁身質(zhì)量可靠、基礎(chǔ)施工簡單、計算簡單、基礎(chǔ)成本投入不高以及產(chǎn)生噪音小等諸多優(yōu)點，故在各地應(yīng)用較為普遍。但在施工過程中，也常常遇到一些較棘手的問題，如：地下水，淤泥，流砂，坍孔等。下面根據(jù)本人的工程實踐，試述人工挖孔施工中的常見問題的處理及各種安全技術(shù)措施。

1　挖孔過程中應(yīng)注意的問題

1.1有地下水情況的挖孔過程控制

地下水是孔樁施工中最常見的問題，它給人工挖孔樁施工帶來許多困難。含水層中的水在開挖時破壞了其平衡狀態(tài)，使周圍的靜態(tài)水充入樁孔內(nèi)，從而影響了人工挖孔樁的正常施工，如果遇到動態(tài)水壓土層施工，不僅開挖困難，連護壁混凝土也易被水壓沖刷穿透，發(fā)生樁身質(zhì)量問題。如遇到了細(xì)砂、粉砂土層，在壓力水的作用下，也極易發(fā)生流砂和井漏現(xiàn)象。

（1）地下水量不大時，可選用潛水泵抽水，邊抽水邊開挖，成孔后及時澆筑相應(yīng)段的混凝土護壁，然后繼續(xù)下一段的施工。

（2）水量較大時，當(dāng)用施工孔自身水泵抽水，也不易開挖時，應(yīng)從施工順序考慮，采取對周圍樁孔同時抽水，以減少開挖孔內(nèi)的涌水量，并采取交替循環(huán)施工的方法，組織安排合理，就能達(dá)到很好的效果。也可將樁孔分為若干組進(jìn)行成孔，每組選1～2個挖得最深的孔作為該組挖孔的集水井，利用抽水機對集水井進(jìn)行抽水，以降低地下水位。

（3）對不太深的挖孔樁根據(jù)水文地質(zhì)勘探資料所提供的滲水量，采取井點降水法，在場地四周合理布置統(tǒng)一的輕型管井降水分流，使地下水位降至孔底以下0.5～1.0m處，若基礎(chǔ)平面涉及到大面積占地時，也可通過增多降水管井排數(shù)來予以解決。

（4）在抽水的過程中會多多少少受到環(huán)境的影響，由于施工周圍的環(huán)境較為特殊，例如抽地下水時由于受到周邊基礎(chǔ)設(shè)施等諸多因素的影響，無法實現(xiàn)無限制抽水或者是周邊存在湖泊、沼澤等，無法實現(xiàn)無限制抽水?；诖?，必須要在抽水前均要采取可靠的措施。處理這類問題最有效的方法是截斷水源，封閉水路。樁孔較淺時，可用板樁封閉；樁孔較深時，用鉆孔壓力灌漿形成帷幕擋水，以保證在正常抽水時，達(dá)到正常開挖。

（5）凡在孔內(nèi)抽水之后，必須先將抽水的專用電源切斷，作業(yè)人員方可下樁孔作業(yè)。嚴(yán)禁帶電源操作，孔口配合孔內(nèi)作業(yè)人員要密切注視孔內(nèi)的情況，不得擅離崗位。

1.2強風(fēng)化巖層及粘土、流砂挖孔過程

挖孔前應(yīng)按施工圖紙精準(zhǔn)放線，對樁位的中心位置加以確定之后，于樁心位置向四周分別引出4個控制點，起到控制樁心的目的。在挖空過程中，要求相關(guān)施工工作者必須要對其挖孔的地質(zhì)情況有全面掌握，由上到下展開分層開挖，每一層土方開挖的形狀都要求呈上小、下大圓臺體形狀，高度為100cm，上底口徑應(yīng)大于設(shè)計樁徑20cm，下底口徑則應(yīng)超過設(shè)計樁徑的40cm。自上開始，向下分布予以開挖，要求開挖區(qū)側(cè)壁必須光滑、憑證，保證底面的水平性，土方挖出之后需盡快運送至底面，同時外運，切忌將其堆積在孔邊?？讟兜拈_挖過程中應(yīng)注意對混凝土護壁或者鋼護壁的設(shè)置，同時進(jìn)行中心偏位（如圖1），特別是直徑在1.5m以上的樁孔。要求混凝土護壁每一節(jié)高度為100cm，厚約10～15cm，混凝土強度的等級應(yīng)超過C15，若是遇到地質(zhì)層較為薄弱的可以使用適當(dāng)鋼筋加以輔助。通常來說，若前一天挖1m深并予以支模澆筑混凝土，則24h后便可繼續(xù)施工。

圖1　

圖2　

流砂人工挖空在開挖的過程中，若遇到粉砂層或者洗砂層地質(zhì)，可能再受到地下水作用的影響，便會造成流砂，嚴(yán)重還可能誘發(fā)井漏，發(fā)生質(zhì)量事故的發(fā)生，針對于此必須要采取相應(yīng)措施加以控制。

（1）流砂情況較輕時：有效的方法是縮短這一循環(huán)的開挖深度，將正常的1m左右一段，縮短為0.5m，以減少挖層孔壁的暴露時問，及時進(jìn)行護壁混凝土灌注。當(dāng)孔壁塌落，有泥砂流人而不能形成樁孔時，可用紡織袋土逐漸堆堵，形成樁孔的外壁，并控制保證內(nèi)壁滿足設(shè)計要求.

（2）流砂情況較嚴(yán)重時：常用的辦法是下鋼套筒，鋼套筒與護壁用的鋼模板相似，以孔外徑為直徑，可分成4～6段圓弧，再加上適當(dāng)?shù)睦邨l，相互用螺栓或鋼筋環(huán)扣連接，在開挖0.5m左右，即可分片將套筒裝入，深入孔底不少于0.2m，插入上部混凝土護壁外側(cè)不小于0.5m，裝后即支模澆注護壁混凝土，若放入套筒后流砂仍上涌，可采取突擊挖出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。也可用此種方法，應(yīng)用到已完成的混凝土護壁的最下段鉆大，使孔位傾斜至下層護壁以外，打入漿管，壓力澆注水泥漿，使下部土壤硬些，增強周圍以及底部土壤的滲透性，預(yù)防出現(xiàn)流砂問題。

（3）流砂情況非常嚴(yán)重時：采用樁端土的加固如果泥質(zhì)砂礫層流砂現(xiàn)象嚴(yán)重，采取措施亦不能保證安全施工，或采取措施需要較大的經(jīng)濟投入，在樁端持力層距流砂層厚度不大于4～5m時，可考慮采用加固砂礫層。使該層成為樁體的一部分，支承于樁端持力層上。

加固原理：采用高壓灌漿將水泥漿壓入土層，形成一定高度的復(fù)合土體，使土層承載力得到提高。

施工做法：根據(jù)設(shè)計驗算結(jié)果，可僅加固流砂層，也可加固流砂層及樁端持力層一定深度的土層。鉆機在樁中心位置就位，鉆進(jìn)需加固的土體底層，采用多重管法施工，為防止泥砂堵塞噴嘴，應(yīng)邊射水邊插管，至要求加固的土層底后，由下而上噴射水泥漿，邊噴射邊旋轉(zhuǎn)，直至完成。一般采用425#水泥做材料，水做溶劑，水灰比1：1，為保證水泥正常凝結(jié)，可加入一定量的促凝外加劑。施工時應(yīng)參照《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2002）高壓噴射注漿法相關(guān)規(guī)定。

設(shè)計驗算：應(yīng)做樁的承載力和樁端持力層承載力驗算。

（1）就淡妝書香承載力的特征值來說可按下式估算，取其中較小值：

式中：fcu——在常規(guī)養(yǎng)護條件下，與旋噴樁樁身水泥土配比一樣的室內(nèi)加固土試塊（為立方體，邊長為70.7m），共為28d齡期的立方體抗壓強度平均值（kPa）；

η——樁身強度折減系數(shù)，可取0.33；

n——于樁長范圍中所劃分的所有土層數(shù)；

li——樁周第i層土的厚度（m）；

qsi——樁周第層土的側(cè)阻力特征值（kPa），依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007）的相關(guān)規(guī)定加以確定，也可按地區(qū)經(jīng)驗加以確定；

qp——還未進(jìn)行修正的樁短地基土承載力特征值（kPa），依據(jù)我國當(dāng)前《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007）相關(guān)內(nèi)容規(guī)定加以確定，或者以地區(qū)經(jīng)驗作為標(biāo)準(zhǔn)；

up——樁的周長（m）；

Ap——樁的截面積（m2）；

Ra——單樁豎向承載力特征值（kN）。

（2）樁端承載力特征值

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2002）第5.2.3條：“地基承載力特征值可由載荷試驗或其它原位測試、公式計算、并結(jié)合工程實踐經(jīng)驗等方法綜合確定?！睂庸掏馏w，可采用現(xiàn)場抽芯試驗結(jié)果，取其抗壓強度做為樁端承載力值。

如加固土體下部為非設(shè)計要求的樁端持力層，應(yīng)做軟弱下臥層的驗算工作，按照規(guī)范第5.2.7條規(guī)定，應(yīng)遵循下列公式進(jìn)行驗算：

式中PZ——相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時，于軟弱下臥層面的附加壓力值；

PCZ——軟弱下臥層頂面處土的自重壓力值；

Faz——加以深入修正后，軟弱下臥層頂面處地基承載力特征值。

確定處理方案前應(yīng)搜集擬處理區(qū)域內(nèi)詳盡的巖土工程資料。尤其是填土層的厚度和組成；軟土層的分布范圍、分層情況；地下水位及pH值；土的含水量、塑性指數(shù)和有機質(zhì)含量等。

1.3在淤泥質(zhì)土層的挖孔過程

若是遇到淤泥質(zhì)土層等軟弱土層的情況，則可使用木方、木模板等進(jìn)行支擋，同時盡量將該段開挖深度予以縮減，做好澆筑混凝土護壁。每一次支擋的木方都要于周邊打入至底部深度超過0.2m，將上部嵌入已經(jīng)完成澆筑的上段混凝土護壁之后，可以起到有效的支擋作用。

1.4當(dāng)開挖的時候遇到弱風(fēng)化巖層時可進(jìn)行爆破

目前茅店貢江特大橋共有20根挖孔灌注樁，它們的直徑都在200cm，長度為17m，在挖至5～17m的深度時，遇到弱風(fēng)化含礫砂巖層，則使用爆破的施工方法。爆破厚度調(diào)節(jié)在每一次90～ 100cm左右，將井筒的中軸線作為圓心，直徑分別是20cm和80cm，同時以同樣的間距進(jìn)行打兩圈深度為120cm的垂直炮孔。在這其中，圓心炮孔為1個，里圈炮孔為6個，外圈炮孔為13個，里圈炮孔裝藥約0.5kg，外圈每個炮孔裝藥約0.6kg，里圈的裝藥先爆炸，300ms后，外圈的裝藥再爆炸。里圈的7個藥包就會向上拋起爆碎的巖體，外圈的13個藥包則對爆破位置殘存的巖體進(jìn)行光面爆破，以便于垂直井壁的形成，具有較好效果。于清孔工作結(jié)束之后再加以重復(fù)爆破程序，直到柱底標(biāo)高為止。由于爆破之后而形成的井壁無需加以混凝土護壁，但在爆破的過程中，不排除可能會有損害到上面土體中的護壁，基于此，在每次爆破之后，都應(yīng)該加以認(rèn)真、全面的檢查，排除損壞部位，并對損壞的護壁進(jìn)行加固處理，預(yù)防安全事故的發(fā)生。

1.5于井上、井下兩者之間確保持續(xù)存在較好的聯(lián)絡(luò)信號

同時加強檢查，對地質(zhì)的變化情況進(jìn)行關(guān)注，如若遇到流砂等問題會威脅到挖空的安全時，則需采取相應(yīng)預(yù)防舉措之后，在確保安全的基礎(chǔ)上繼續(xù)施工。

2　結(jié)語

人工挖孔樁在施工過程中，由于地質(zhì)勘察資料的偏差，會出現(xiàn)一系列常見且較棘手的問題，為了給人工挖孔樁這種簡單而原始的施工工藝提出一些處理的方案和方法，對此類方法進(jìn)行全面的分析和總結(jié)，也是給了更多的人工挖孔樁施工技術(shù)全面的參考和借鑒，對于進(jìn)一步完善人工挖孔樁的施工建設(shè)有全新的把握。

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TU753.3

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1673-0038（2015）07-0035-03

2015-1-26

許王生（1981-），男，工程師，本科，主要從事建筑工程現(xiàn)場施工管理工作。