談貴州地區(qū)人工挖孔樁開(kāi)挖難題技術(shù)處理

羅 海

(貴陽(yáng)金陽(yáng)建設(shè)投資(集團(tuán))有限公司，貴州貴陽(yáng) 550081)

1 概述

貴州屬中國(guó)西部高原山地，通稱貴州高原，喀斯特地貌特征明顯，建筑基礎(chǔ)一般須進(jìn)行特殊處理，設(shè)計(jì)大部分采用樁基加承臺(tái)的形式以增加基礎(chǔ)均布承受荷載能力，樁孔開(kāi)挖多采用人工開(kāi)挖，原因是施工方便、使用機(jī)具少、操作簡(jiǎn)單、工程造價(jià)低，深受建設(shè)單位、施工單位的青睞。故人工挖孔灌注樁在工程施工中應(yīng)用較廣，本文對(duì)在復(fù)雜地質(zhì)條件下孔樁開(kāi)挖遇施工難題技術(shù)處理的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，供類似工程參考。

2 施工難題的處理技術(shù)

2.1 遇溶洞地層處理技術(shù)

溶洞一般分為空溶洞、多層溶洞、大型溶洞(H＞3 m)、有充填物溶洞(全填充、半填充)四類。施工時(shí)根據(jù)地質(zhì)鉆孔柱狀圖來(lái)判別溶洞地層、空洞大小、溶洞填充物情況。開(kāi)挖常采用向孔內(nèi)拋填片石、回填素混凝土、灌砂壓漿、鋼護(hù)筒跟進(jìn)等施工方法。

2.1.1 孔內(nèi)拋填片石法

對(duì)高度在3 m以內(nèi)的溶洞處理，無(wú)填充的一般采用向孔內(nèi)拋填片石法，可在拋填過(guò)程中將片石、泥土和水泥按適當(dāng)配比進(jìn)行拋填，盡量使片石和粘土保持密實(shí)，直至回填至溶洞頂部1 m左右，再進(jìn)行開(kāi)挖。

2.1.2 回填混凝土法

對(duì)于半填充或無(wú)填充的較大溶洞，采用填片石和泥土的方法難以解決時(shí)，可以考慮回填低標(biāo)號(hào)混凝土方法，為了節(jié)約混凝土灌注量，一般先填片石和泥土，待溶洞填注基本飽滿時(shí)，再回填低標(biāo)號(hào)混凝土至溶洞頂1 m左右，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后再繼續(xù)開(kāi)挖。

2.1.3 灌砂壓漿法

灌砂壓漿主要是對(duì)大型溶洞，方法是采用潔凈、干燥的中粗砂填塞溶洞，采用壓漿將洞內(nèi)砂板結(jié)、凝固，達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)再進(jìn)行開(kāi)挖。

2.1.4 鋼護(hù)筒跟進(jìn)法

采取鋼護(hù)筒跟進(jìn)法施工主要是針對(duì)溶洞較大、洞內(nèi)無(wú)填充或有流塑充填物、漏水嚴(yán)重時(shí)。施工方法是一邊開(kāi)挖、一邊接高護(hù)筒，并將其下沉至孔內(nèi)或溶洞內(nèi)，用以阻斷溶洞內(nèi)流塑充填物或水的流動(dòng)，便于開(kāi)挖。

2.2 遇地下水處理技術(shù)

地下水是樁孔開(kāi)挖過(guò)程中最常見(jiàn)的問(wèn)題，它給施工帶來(lái)許多不便。當(dāng)場(chǎng)地內(nèi)地下水豐富時(shí)，容易形成流泥，甚至出現(xiàn)樁孔護(hù)壁坍塌，處理起來(lái)非常困難。常采用潛水泵抽水施工、截?cái)嗨?、集水井降水等方法?/p>

2.2.1 潛水泵抽水施工法

當(dāng)?shù)叵滤坎淮髸r(shí)，樁孔開(kāi)挖使用的方法是用潛水泵邊抽水邊開(kāi)挖，原則是保證樁孔內(nèi)基底不積水，成孔后及時(shí)澆筑相應(yīng)孔樁開(kāi)挖段的混凝土護(hù)壁，然后繼續(xù)開(kāi)挖下一段，在護(hù)壁混凝土中加入早強(qiáng)劑效果更佳。

2.2.2 截?cái)嗨捶?/p>

當(dāng)樁孔開(kāi)挖地區(qū)對(duì)施工區(qū)域四周環(huán)境、原有建筑物基礎(chǔ)設(shè)施等影響較大或擬建筑物四周有沼澤、湖泊、河砂等情況，地下水不能無(wú)限抽水外排時(shí)，最有效的方法是采用截?cái)嗨捶?，措施是改水路、封堵水路，以保證能正常開(kāi)挖。

2.2.3 集水井降水法

對(duì)于施工區(qū)域內(nèi)地下水較豐富、需成片開(kāi)挖樁孔時(shí)，可以利用集水井降水法施工，施工時(shí)可以利用樁孔與集水井互換法，即樁孔本身也是集水井，施工時(shí)根據(jù)施工情況，合理安排開(kāi)挖順序，大致按先易后難、先淺后深、先外后內(nèi)順序進(jìn)行，以不影響其他樁孔施工，保證成孔速度和質(zhì)量。

2.3 遇流砂處理技術(shù)

樁孔因施工作業(yè)面小，在開(kāi)挖遇粉砂層時(shí)，因水壓力作用，孔壁土質(zhì)松散時(shí)極易形成流砂，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成質(zhì)量事故，因此需采取有效可靠的技術(shù)措施，可采用注漿立體圍幕止水、短模跟進(jìn)支護(hù)壁、鋼筋混凝土沉筒護(hù)壁、機(jī)械成孔法等施工處理方法。

2.3.1 注漿立體帷幕止水法

對(duì)于在軟土、細(xì)砂、粘土地質(zhì)條件下，開(kāi)挖孔樁遇流砂時(shí)，采用在樁孔護(hù)壁外距離護(hù)壁200 mm左右周圍注漿，材料選用水泥漿中摻入水玻璃，施工方法采用由下而上抽拔導(dǎo)管方法進(jìn)行注漿，以形成圓環(huán)形截水帷幕，避免了流砂流入孔樁內(nèi)，使孔樁挖土可以繼續(xù)進(jìn)行。

2.3.2 短模跟進(jìn)支護(hù)壁法

對(duì)于孔樁較多并集中出現(xiàn)流砂時(shí)，選取其中一個(gè)樁孔作為降水點(diǎn)，待其他樁孔內(nèi)流砂層水量較少時(shí)，采用早強(qiáng)混凝土用短模跟進(jìn)支護(hù)壁法進(jìn)行樁孔護(hù)壁施工。降水樁則采用鋼護(hù)筒做護(hù)壁，習(xí)慣采用人工捶擊的方法將鋼護(hù)筒打入透水層進(jìn)行封水，然后再進(jìn)行擴(kuò)孔。此方法注意事項(xiàng)是鋼護(hù)筒與流砂層需預(yù)留滲水通道，常用稻草、棕片、草袋、竹籬笆等做過(guò)濾層，目的是防水土粒流失。

2.3.3 鋼筋混凝土沉筒護(hù)壁法

當(dāng)流砂層厚度過(guò)大時(shí)，采用樁孔內(nèi)現(xiàn)澆鋼筋混凝土沉筒護(hù)壁法進(jìn)行施工，方法是在樁孔開(kāi)挖至流砂層頂面1.5 m時(shí)，開(kāi)始將護(hù)壁擴(kuò)大，在孔下做現(xiàn)澆鋼筋混凝土沉筒，當(dāng)混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后再開(kāi)挖流砂層，邊挖邊沉，當(dāng)?shù)谝还?jié)沉筒上口沉到流砂層頂面150 mm時(shí)，現(xiàn)澆第二節(jié)鋼筋混凝土沉筒，直到樁孔順利通過(guò)流砂層。

2.3.4 機(jī)械成孔法

當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件異常復(fù)雜，樁孔開(kāi)挖到一定深度遇流砂、流泥十分嚴(yán)重時(shí)，只能將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)情況報(bào)相關(guān)部門(mén)進(jìn)行研究，改變施工方法，采用機(jī)械成孔工藝進(jìn)行樁孔開(kāi)挖。

2.4 孔樁開(kāi)挖控制爆破技術(shù)

控制爆破技術(shù)是指在爆破過(guò)程中，人們不僅可以控制爆炸能源的釋放過(guò)程而達(dá)到預(yù)期的爆破效果，而且可以將爆破范圍、破碎程度、傾倒范圍、拋擲方向、堆積形狀及爆破危害控制在規(guī)定范圍之內(nèi)的爆破技術(shù)。

人工挖孔樁入巖爆破施工時(shí)，由于自由面狹小、作業(yè)面深、巖石的夾制力較大，中風(fēng)化層以上地段成孔時(shí)，受地質(zhì)情況的影響，因護(hù)壁質(zhì)量差，抗震能力小，所以喀斯特熔巖地貌的孔樁在成孔過(guò)程中，通過(guò)巖層及入巖最常采用的施工方法是鉆爆法，宜采用小直徑淺孔微差爆破。

1)鉆爆設(shè)計(jì)及炸藥選擇:因孔樁斷面小，減震要求高，設(shè)計(jì)必須遵循淺眼松動(dòng)弱爆破原則;炸藥通常選用水膠或乳化炸藥進(jìn)行爆破施工。2)裝藥工藝:中間孔采用耦合裝藥，裝填時(shí)需采用工具裝緊炸藥，周邊孔用不耦合裝藥。3)起爆方法:作為微差爆破，需在現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)比較，一般孔樁延時(shí)間隔以可以保證前段爆破巖石的破碎和巖石碎塊的拋擲能為后段提供較為松軟的自由面，取得較好的爆破效果并控制地震效應(yīng)為宜。4)注意事項(xiàng):采用鋼絲網(wǎng)架上覆蓋2層～3層橡膠皮加2袋～3袋沙土包防止爆破產(chǎn)生的沖擊波掀起覆蓋物，將飛石控制在鋼絲網(wǎng)架下。

2.5 遇塌孔處理技術(shù)

1)成孔護(hù)壁局部脫落、塌陷的，孔樁護(hù)壁采用加強(qiáng)鋼筋籠護(hù)壁，即在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上加密鋼筋和箍筋間距。

2)成孔全部塌陷的采用在樁孔內(nèi)回填砂石的方法，要求填砂石高度超過(guò)塌陷的高度，目的是阻止孔樁護(hù)壁繼續(xù)塌陷，待塌空部位填實(shí)夯實(shí)后重新開(kāi)挖。

3)相鄰兩樁孔貫通，貫通孔(溶洞)采用鋼板制作成鋼護(hù)筒，用葫蘆吊鋼護(hù)筒入孔內(nèi)，采用人工成孔，隨挖隨下鋼護(hù)筒，直到不塌孔即停止。然后用1∶1水泥砂漿通過(guò)注漿泵進(jìn)行高壓注漿，使鋼護(hù)筒與水泥砂漿一起構(gòu)成護(hù)壁，待水泥砂漿注滿后，再繼續(xù)往下成孔。

4)受相鄰樁孔塌陷影響未成孔樁，也是將鋼護(hù)筒放入樁孔內(nèi)，隨挖隨下，直挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高為止。

3 結(jié)語(yǔ)

喀斯特地貌地區(qū)首先要加強(qiáng)地質(zhì)勘察工作，詳細(xì)的勘察報(bào)告是合理選擇施工處理方法的前提。施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)密觀測(cè)，開(kāi)挖后發(fā)現(xiàn)與勘察報(bào)告和設(shè)計(jì)文件不一致或遇到異常情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)將實(shí)際地質(zhì)情況報(bào)工程勘察人員、監(jiān)理工程師、設(shè)計(jì)、施工技術(shù)人員及業(yè)主等相關(guān)單位，相關(guān)單位結(jié)合地質(zhì)條件提出處理意見(jiàn)，必要時(shí)調(diào)整樁孔開(kāi)挖方法，以上技術(shù)措施可根據(jù)各工程實(shí)際情況選用，人工挖孔樁成孔質(zhì)量應(yīng)能滿足設(shè)計(jì)要求。

[1] DB 22/45-2004，貴州地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB 50202-2002，建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[3] JGJ/T 225-2010，大直徑擴(kuò)底灌注樁技術(shù)規(guī)程[S].

[4] 周利君，胡寶生.超深人工挖孔樁施工技術(shù)[J].山西建筑，2011，37(2):75-77.