因地制宜应用人工挖孔桩工程实例

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【摘 要】采用人工挖孔桩能够直观掌握地质情况,如施工组织方案和安全措施得当则能发挥其独特作用.本文介绍我司承建的某花园式住宅区应用先开挖深基坑再施工人工挖孔桩技术的成功工程实例.

【关 键 词 】深基坑；人工挖孔桩；地质条件；场地环境条件；验底

1 引言

人工挖孔桩具有施工设备简单、操作方便、无挤土效应、沉渣易清干净、开挖过程中能直观掌握地质情况、可多点穿插同时施工以缩短工期等优点,在合适的地质和周边环境条件下有其独特的应用价值.我司承建的潮州市某花园式住宅区因附设二层地下车库需整体开挖深达8至9米的深基坑,考虑到自然地质和周边环境条件等有利因素,我司经组织专家论证后,提出采用先施工基坑围护桩,然后实施分区域分层开挖深基坑（同步井点降水）,在基坑开挖至地下室底板标高处后,迅速投入大量人力物力,采用“钢护筒灌注砼护壁法”技术多点穿插同时进行人工挖孔桩施工,成功解决了在流动淤泥层或流砂层中成孔的难题,顺利完成了全部桩基础施工,也节省了投资.本文介绍了我司因地制宜应用人工挖孔桩的成功工程实例,供业内同行参考.

2 全面掌握拟建工程的自然地质条件和场地周边环境条件

潮州市某花园式住宅区由18幢22至28层高层住宅楼组成,框剪结构,占地面积约95亩,建筑面积约26万m2,场地呈近正方形,三面临宽18m以上市政道路,一面临宽约10m的内街,场地地理环境条件比较好.该工程地貌上位于潮州市区偏东北部韩江三角洲与低丘交接地带,地形及地质条件有变化但稍简单,工程地质勘察报告显示,场区内东侧约占总面积40%的范围是已推平的原有低丘,其余为山前冲积堆积带,已揭露的岩土层自上而下为：⑴人工填土1.0～2.5m,有一定压实,⑵粉质粘土4.5～6.3m,可塑～可塑偏软,⑶淤泥质粘土,2.5～3.8 m,软塑,⑷粗砾砂1.8～2.7m,稍密,饱和,⑸淤泥夹砂1.9～3.0m,软塑～流塑（其中砂夹层0.5～1.2m,松散）,⑹花岗岩残积土4.5～7.4m,部分地段不规则含滚石,⑺强风化花岗岩2.3～3.8m,⑻中风化花岗岩已揭露厚度5.5～14.1m,未揭穿.场地西侧山前冲积堆积带的⑶粗砾砂及⑷淤泥夹砂中赋存丰富的孔隙型潜水,由地表水渗入补给及受韩江渗透地下水补给,勘察期水位埋深约2.0～3.4m.

拟建住宅楼原拟采用高强预应力混凝土静压管桩基础（视需要配合钻机引孔）.我司接到业主单位邀请承担施工任务后,组织精干技术力量综合分析了场地自然地质条件和周边环境条件,认为残积土中不规则存在滚石不利于预应力静压管桩基础施工、桩端进入风化花岗岩的长度也难于控制.根据现场自然地质和周边环境条件等有利条件,我司提出了采用先施工基坑围护桩（钻孔灌注桩和深层搅拌桩）,然后分区域分层开挖深基坑（同步井点降水）,在基坑开挖至地下室底板标高处后,迅速投入大量人力物力,采用“钢护筒灌注砼护壁法”技术多点穿插同时进行人工挖孔桩施工,随后分区域检测并进行基础底板施工的施工组织设计方案.这个工作构想提交给业主单位后,经与设计人员研讨,认为方案具有可操作性.为确保工程安全和质量和节省投资,业主单位决定采用人工挖孔桩,要求我司完善基坑围护（降水）施工、深基坑开挖、人工挖孔桩施工等实施方案后,由其报请市建筑业协会按规定进行危险性较大分部分项工程专家论证.为圆满完成工程任务,我司收集了包括详细工程地质勘察报告、建筑场地和临近区域的地下管线资料、周边临近建筑物基础型式、围护桩设计图纸、人工挖孔桩设计图纸、主要施工机械及配套设备技术性能等资料,然后召集各部门技术人员深入学习研究,针对场地自然地质条件有一定差异和场地周边环境特点,分别向设计单位提出在相对不利地段加强围护和止水措施的建议,在此基础上制订出围护桩（含井点降水）、深基坑开挖、人工挖孔桩等的施工组织设计方案.该方案报公司技术部、总监批准后,由业主单位提请市建筑业协会组织专家进行专项评审论证,并严格按专家提出的审查意见对方案进行进一步完善后正式交付施工.

3 综合发挥降水设施作用、采用合适的成孔方法

在基坑围护桩完成施工并经检测合格后,决定分区域穿插开始深基坑开挖.由于场区西侧地下存在砾粗砂层和淤泥夹砂层等不利地层,且工期较紧,为保证人工挖孔桩施工顺利推进,我司经与设计、勘察、监理、质监等有关单位技术人员多方分析比较,最终确定采用钢护筒灌注混凝土护壁工艺.

3.1 综合利用井点和集水井降低地下水位

我司施工完成井点孔和安装抽水管道后,在正式开挖基坑15天前启动真空泵进行降水,经过滤井后排入市政管网,并设置自动控制水位降深装置以达到稳定降低地下水位目的,避免了在抽水过程中因不连续抽水造成地下水位频繁升降加速桩孔四周土体颗粒流失,造成护壁外侧出现空洞,甚至引起护壁下沉脱节.另外在基坑开挖过程中我司还因地制宜在基坑内设置集水井和排水明沟,通过潜水泵将收集到的积水排出坑外,尽量减少雨天降水等对基坑开挖和人工挖孔桩施工的不良影响.

3.2 采用钢护筒灌注混凝土护壁保证止水和稳定

本工程在杂填土、粉质粘土或残积土、强风化岩层中均能很顺利地挖进,但在粗砾砂、淤泥夹砂层中挖进时,为了避免流砂或塌孔缩径等影响施工挖进,必须采用有效的护壁措施.本工程由于是在人工开挖形成的深基坑中施工,安全问题和工期均更加重要,为了保证护壁的连续性、稳定性,确保施工安全及桩基质量、施工速度,我司决定自开孔起即采用钢护筒灌注混凝土进行护壁,为防止坑内水或细小物件掉落,第一节护壁要求高出地面0.25m,护壁混凝土厚度不小于15cm、强度C25,以同时起到止水和保证孔壁稳定双重作用.

4 在富水砂层和淤泥夹砂层中挖孔应注意的问题

施工经验证明：当地层中含有厚度2m以上的淤泥夹砂或富水砂层时,如没有可靠的技术安全措施,是不能施工人工挖孔桩的.本场地下部富水粗砾砂层厚约为1.8～2.7m,流动性淤泥夹砂层厚度约为1.9～3.0m,均是不利于施工的地层.为克服这些难题,我司全部采取钢护筒灌注混凝土护壁方法成孔,护壁模板做成通用模板,根据桩径大小（1.2～1.8m）由5～8块模板组成,模板用角钢做骨架、钢板做面板,高度通常为1m（部分做成高度0.5m以备流砂涌水厉害时使用）,模板之间用螺栓联结以拼装成一个圆柱体,呈上小下大,拼装时最后两块模板的接缝处宜夹放一杉木条以便拆模.桩孔开挖后尽快安放护壁钢筋,然后安装护壁模板并尽快灌注混凝土,遇到流砂、涌水厉害时可将节高减为0.5m并采用麻布、细木桩等堵漏,当天挖完的孔壁宜当天一次性灌注完毕；振捣砼应使用手锤敲击模板或用棍棒反复插捣来捣实砼.护壁模板一般可在24h后拆除,通常在第二天下节桩孔土方挖完后进行；护壁模板拆除后若发现护壁砼有蜂窝、漏水现象,应马上加以堵塞、导流、补强,防止桩孔外侧的地下水夹带泥砂流入孔内.

5 做好桩端持力层“验底”是保证承载力的关键

桩端持力层是否与勘察报告相符并符合设计要求,是保证人工挖桩承载力的关键,因此要特别重视桩端持力层的鉴定.当人工挖孔至设计持力层时,我司均及时通知建设、设计、勘察、监理等单位技术人员到现场对孔底岩性进行“验底”,由勘察技术人员下到孔底仔细观察,确认符合要求后留取岩样备查后,我司迅速进行桩端扩大头施工,当扩大头施工至符合设计图纸要求时,再请勘察技术人员到场再次确认桩端持力层岩性及确定能否终孔,对符合终孔条件的则立即浇筑砼完成施工,避免桩井孔成为集水通道.

6 结语

本工程在深基坑开挖后方进行人工挖孔桩施工,减少了采用其它桩型在基坑深度范围内必须的砍、凿桩量；采用钢护筒灌注砼护壁法技术穿越流动性淤泥层或富水砂层,施工方法简便且在本工程获得了成功,桩身质量有保证.本工程人工挖孔桩基础按规范要求进行了小应变、大应变、静载试验等检测,结果表明单桩承载力满足设计要求、沉降量也符合有关规范要求、桩身砼完整性较好,可以交付使用 .

参考文献：

[1]李粮钢等《基础工程施工技术》 中国地质大学出版社

[2]姜晨光《桩基工程理论与实践》化学工业出版社