人工挖孔樁常見施工問題及對策

朱建勝

【摘 要】結合溫州市公安局某工程人工挖孔樁的工程實踐，針對人工挖孔樁施工過程中常遇到的一些問題如地下水、流砂、淤泥土層、飽和土層等，介紹了不同情況下詳細的處理方法。重點闡述了處理孔壁坍塌的技術措施，并提出了一些創(chuàng)新方法,如增加護壁的強度和剛度，樁身中拋入少量片石防干裂等。

【關鍵詞】人工挖孔樁；施工；常見問題；對策

common construction problem and solution of manual-excavation pile

Zhu Jian-sheng

(Wenzhou Ouhai area construction engineering construction safe direct station Wenzhou Zhejiang 325005)

【Abstract】Based on the practice of manual-excavation piles in a certain project from Public Security Bureau of Wenzhou, according to some problems during the construction process of manual-excavation piles, such as groundwater, stream sand, silt soil, saturated soil and so on, the author introduces solutions under different circumstances in detail. What's more, some technical measures to deal with the collapse of hole wall are focused on, and some innovative ways are put forward, for example, strengthen hole wall, pour a small number of tablets into the pile to avoid cracking, etc.

【Key words】Manual-excavation pile; Construction; Common problem; Solution

1.前言

人工挖孔樁具備孔徑、孔型不受限制，施工過程中所需的機具簡單、技術含量不高、承載力大，容易穿過孤石、清除沉渣方便、成孔直觀、砼質(zhì)量高、樁端嵌巖容易實現(xiàn)，施工振動和噪音對周圍建筑物和居民影響小等優(yōu)點，得到了廣大施工單位和設計單位的歡迎，是一種在山區(qū)地基上經(jīng)濟適用的基礎形式，但在施工中也容易出現(xiàn)一些問題。結合溫州市公安局某“拘留教育所”人工挖孔樁工程實例，根據(jù)施工實踐介紹人工挖孔樁常見施工問題及對策，希望能拋磚引玉。

2. 常見問題

人工挖孔樁施工中常見的問題有：垂直偏差過大、孔底殘留虛土太多、孔壁坍塌、護壁偏薄、鋼筋籠位置及形狀不符合設計要求、樁身混凝土澆注質(zhì)量等，前兩者大多數(shù)是由施工引起的，而引起孔壁坍塌的原因有很多，其后果也最嚴重，其解決辦法也比前兩者要復雜的多，本文重點探討這方面的問題。

3. 處理對策

3.1 垂直偏差過大。

垂直偏差過大是由于開挖過程未按要求每節(jié)核驗垂直度，致使挖完以后垂直超偏。因此，在施工過程中，每挖完一節(jié)，必須根據(jù)樁孔口上的軸線吊直、修邊、使孔壁圓弧保持上下順直。

3.2 孔底殘留虛土太多。

由于成孔、修邊以后有較多虛土、碎石，如果未認真清除，那么在孔底就會殘留過多的虛土。施工中只要在放鋼筋籠前后均應認真檢查孔底，清除虛土雜物，必要時用水泥砂漿或混凝土封底，就可以圓滿解決此問題。

3.3 孔壁坍塌。

引起孔壁坍塌的原因比較多，地下水，流砂，飽和土層，土層顆粒級配不良等都會引起孔壁坍塌。

3.3.1 地下水。

地下水是深基礎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，當用施工孔自身水泵抽水也不易開挖時，應從施工順序考慮，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，能達到很好的效果。

(3)對不太深的挖孔樁，可在場地周圍合理布置統(tǒng)一的輕型管井降水分流，對基礎平面占地較大時，也可增加降水管井的排數(shù)，一般即可解決。

(4)有集中滲流時，在河谷上游,往往會由于作為相對隔水層的基巖面有一定起伏,形成場區(qū)內(nèi)地下水位有一定變化,同樣高程有的地段甚至無地下水,這時應根據(jù)勘察資料先行開挖無地下水或水量較小的地段,再對地下水集中滲流地段根據(jù)水量大小,采取相應措施開挖。若井壁有較大的集中滲流點,可打入導水管裝上閥門,澆筑前再將閥門關閉,以利于護壁和成孔后澆注混凝土。

總之進行有地上水場地的樁施工時,要事先根據(jù)周圍已有建筑的情況,若離太近,且水量較大時,則不能長期抽水,應根據(jù)地下水流向,采取在施工孔上游群井抽水或帷幕灌漿等截水措施,以滿足施工條件。同時要采取水排出地表后的疏導措施,以減少場地及周邊的環(huán)境污染。

(5)抽水時環(huán)境影響，有時施工周圍環(huán)境特殊，一是抽出地下水進出時周圍環(huán)境、基礎設施等影響較多，不允許無限制抽水；二是周圍在江沙、湖泊、沼澤等，不可能無限制達到抽水目的。因此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，達到正常開挖。

3.3.2 流砂。人工挖孔時，如遇細砂、粉砂層地質(zhì)時，再加上地下水的作用，極易形成流砂，嚴重時會發(fā)生井漏，造成質(zhì)量事故，因此要采取有效可行的措施。

(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間，及時進行護壁混凝土灌注。當孔壁塌落，有泥砂流入而不能形成樁孔時，可用紡織袋土逐漸堆堵，形成樁孔的外壁，并控制保證內(nèi)壁滿足設計要求。

(2)流砂情況較嚴重時，常用的方法是下鋼套筒，鋼套筒與護壁用的鋼膜板相似，以孔外為徑為直徑，可分成4～6段圓弧，再加上適當?shù)睦邨l，相互用螺栓或鋼筋環(huán)扣連接，在開挖0.5m左右，即可分片將套筒套入，深入孔底不少于0.2m，裝后即支模淺注護壁混凝土，若放入套筒后流砂仍上涌，可采取突擊挖出流砂后即用混凝土封閉孔底的方法，待混凝土凝結后，將孔心部位的混凝土清鑿以形成樁孔。也可用此方法應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，提高周圍及底部土壤的不透水性，以解決流砂現(xiàn)象。

3.3.3 淤泥質(zhì)土層。

(1)在遇到淤泥質(zhì)土層等軟弱土層時，一般可用木方、木板等支檔，并要縮短這一段的開挖深度，并及時澆注混凝土護壁，這次支檔的木方、木板要沿周邊打入底部不少于0.5m深，上部嵌入上段已澆好的混凝土護壁后面可斜向放置，雙排布置互相反向交叉，能達到良好的支檔效果。

(2)可以增加護壁的強度和剛度，具體方法如下：增大護壁的鋼筋，可用2m22的主筋以間距10cm，打入樁壁四周，防止大面積塌方，再迅速挖開主筋周邊的淤泥，綁好箍筋，支好模板用高標號的早強型水泥攪拌混凝土，澆好護壁。淤泥層護壁結構示意圖如圖1所示。

3.3.4 飽和土層。

樁孔開挖中常在土層中會遇到粘土夾層或透鏡體,使地表水部分滯留于粘土夾層之上的弱透水粉土中，形成飽和土，或由于鄰近排水溝渠,使附近土體飽和,造成縮孔、塌孔現(xiàn)象。

(1)飽和土層厚度不大時,一般在1m 以內(nèi),如具有縮孔現(xiàn)象的粉質(zhì)粘土、粘土飽和土層,可采用開挖后即刻澆注的方法施工，以盡量減小樁周土壓力形成的縮孔現(xiàn)象。

(2)飽和土層厚度較大時，且開挖中遇到易塌孔的粉土或砂性較大的土時，應根據(jù)飽和土的厚度,事先準備好護壁鋼筋籠,鋼筋的豎筋和環(huán)筋間距,根據(jù)土層情況而定，籠高1.5m ，外面包上編織布,塌孔嚴重時可以鐵皮包之，邊挖邊下，直至穿透飽和土層。成孔后再下樁鋼筋籠即刻澆注。此方法加大了部分鋼筋用量,但安全可靠，也可保證工期,適用于樁徑在1m 以內(nèi)的井樁施工。

(3)樁孔深度較大時, 一般認為是深度在15～20m 的樁,若樁長大于20m，一是樁的抗剪能力降低，二是成本也較大。在此范圍內(nèi)若有飽和土層并形成塌孔且影響開挖人身安全時可采用模板,邊開挖邊支護，并縮短單次開挖深度,成孔后及時澆注。

(4)飽和土分布范圍較大時，一定不要趕進度同時開挖，應采取分段開挖，及時澆注，否則每個孔開挖后都處于臨空狀態(tài)，呈塑性狀態(tài)的飽和土受樁周土的壓力將對整個開挖區(qū)造成地表下沉，土體向某個方向位移的嚴重后果。

(5)顆粒級配不良時, 在分布有粗粒土的地層中,樁孔開挖有時會碰到分選性極好,粒徑差別很小的礫卵石層,缺少細顆粒充填，厚度一般小于1m ，但極易塌落，若不及時處理則會影響開挖人員的安全。一般采用水平清除極易塌落的礫卵石一定深度后，打入數(shù)根12～14 的鋼筋錨桿,用磚邊砌邊充填混凝土或用素土充填，砌至一半高度后停止2～3 天，待砌體有一定擋土強度后再邊砌邊充填完整個塌坍段。

3.4 護壁偏薄。

護壁偏薄主要是由于施工原因造成的。一般只要嚴格按照圖紙來施工就可以避免。同時在施工過程中要保證護壁與樁孔應嚴格貼緊，避免護壁與樁孔有孔隙存在。

3.5 樁底基巖夾層或存在軟弱下臥層。挖至設計孔底標高后，用2～3cm直徑的鉆頭往下鉆4～5m深，如有夾層、軟弱層，應繼續(xù)深挖后，在鉆孔檢查，直至合格。

3.6 鋼筋籠位置。當鋼筋籠較大時，應設置加強箍，間距2～2.5m。鋼筋籠過長時，應分段制作和吊放。設置足夠的環(huán)狀混凝土或砂漿墊塊，控制保護層厚度。

3.7 樁身混凝土的澆筑。在澆注前要根據(jù)井樁孔地層及地下水的情況,采取有效措施及合理的方案,方能確保樁身混凝土質(zhì)量. 為了節(jié)約造價和防止樁身因收縮干裂的情況，在樁身混凝土中可加入少量的片石，但片石的拋入一定要均勻。

3.7.1 不良地層巖性。對存在易塌孔的不良地段時，如飽和土、流砂等，必須在澆注前采取相應措施做好支護，確保井壁垂直安全,澆注混凝土。

3.7.2 孔底沉渣。部分井樁孔底若不清除干凈，可直接影響到樁的不均勻沉降問題。暫時不澆注，的井應預留10cm的保護層，待澆注前再清挖至設計標高。清渣時應將井底的擾動層清除，清渣時如孔底遇到細砂及土的薄層或透鏡體時應挖除，確保樁端置于堅硬可靠的砂礫石或弱風化基巖上。

3.7.3 孔底積水。

澆筑樁身混凝土主要應保證其符合設計強度，要保證混凝土的均勻性、密實性，因此防止孔內(nèi)積水影響混凝土的配合比和密實性。澆筑前要抽干孔內(nèi)積水，抽水的潛水泵要裝設逆流閥，保證提出水泵時，不致使抽水管殘留水又流入樁孔內(nèi)。如果孔內(nèi)的水抽不干，提出水泵后，可用部分干拌混凝土混合料或干水泥鋪入孔底，然后再澆注混凝土。

如果孔底水量大，確定無法采取抽水的方法解決，樁身混凝土的施工就應當采取水下澆筑施工工藝了。

3.7.4 孔壁滲水。

對孔壁滲水，不容忽視，因樁身混凝土澆筑時間較長，如果滲水過多，將會影響混凝土質(zhì)量，降低樁身混凝土強度，可在樁身混凝土澆筑前采用防水材料封閉滲漏部位。對于出水量較大的孔可用木楔打入，周圍再用防水材料封閉，或在集中漏水部分嵌入泄水管，裝上閥門，在施工樁孔時打開閥門讓水流出，澆筑樁身混凝土時，再關閉，這樣也可解決共影響樁身混凝土質(zhì)量的問題。

3.7.5 保證樁身混凝土的密實性和混凝土質(zhì)量。

(1)樁身混凝土的密實性，是保證混凝土達到設計要求的必要條件。為保證樁身混凝土澆筑的密實性，一般采用串流筒下料及分層振搗澆筑的方法，其中的澆筑速度是關鍵，即力求在最短的時間內(nèi)完成一個樁身混凝土澆筑，特別是在有地下壓力水情況時，要求集中足夠的混凝土短時間澆入，以便領先混凝土自身重量壓住水流的滲入。

(2)對于深度大于10m的樁身下線，可依靠混凝土自身的落差形成的沖擊力及混凝土自身的重量的壓力面使其密度，這部分混凝土即可不用振搗，經(jīng)驗證明，樁身混凝土能滿足均勻性和密度性。而速度優(yōu)先采用串流筒施工，對于樁身上部混凝土澆筑要采取正常的施工方法，因為一般上部很少有地下水影響，澆筑速度不必很快，也不能采用自由下落的特殊施工方法。

(3)因樁身的混凝土量較大，為了節(jié)約造價和防止樁身因收縮干裂的情況，在樁身混凝土中可加入少于15%的片石，但片石的拋入一定要均勻，不能一段樁身的片石多，而一段少，這樣就會影響樁身質(zhì)量，片石一定質(zhì)硬，體積不能過大，施工時要求專人拋入。

(4)注意澆搗前，一定要清理樁孔內(nèi)的開挖樁泥及其松散的風化巖。

4. 合理安排施工順序

合理安排人工挖孔樁的施工順序，對減少施工難度起到重要作用，在施工方案中要認真統(tǒng)籌，根據(jù)實際情況合理安排。

在可能的條件下，先施工比較淺的樁孔，后施工深一些的樁孔，因為一般樁孔愈深，難度相對愈大，較淺的樁孔施工后，對上部土層的穩(wěn)定起到加固作用，也減少了深孔施工時的壓力。在含水層或有動水壓力的土層中施工，應先施工外圍（或迎水部位）的樁孔，這部分樁孔混凝土護壁完成后，可保留少量樁孔先不澆筑樁身混凝土，而做為排水井，以方便其它孔位的施工。保證了樁孔的施工速度和成孔質(zhì)量。

5. 結語

(1)對溫州市公安局某“拘留教育所”人工挖孔樁施工實施上述的技術控制，達到了預期的效果，在對成樁進行的低應變檢測和靜荷載試驗表明人工挖孔樁滿足設計要求，達到了質(zhì)量驗評標準的優(yōu)良等級。

(2)施工單位必須根據(jù)現(xiàn)場工程地質(zhì)條件和自身的技術優(yōu)勢編制好施工組織設計方案，提出具體的技術措施，切勿為搶進度，盲目施工。必須嚴格施工規(guī)范的作業(yè)程序和質(zhì)量安全技術規(guī)定組織施工，加強施工管理，確保施工的工程質(zhì)量和施工安全。

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［文章編號］1006-7619（2008）09-13-529