在深基坑支護工程人工挖孔護壁樁施工技術(shù)探討

林杰

摘要：本文通過對珠江新城I1-4地塊（廣州遠洋大廈）工程基坑支護工程項目的地質(zhì)條件及工程特點的分析，就人工挖孔護壁樁施工方法及質(zhì)量控制進行了探討。

關(guān)鍵詞：基坑支護；人工挖孔護壁樁；施工方法；質(zhì)量控制

1.工程概況

珠江新城I1-4地塊（廣州遠洋大廈）工程基坑支護工程項目位于廣州市珠江新城花城大道和華穗路交界處，裙樓4層，塔樓21層，地下共4層，項目總建筑面積約62984平方米，其中地上為44364平方米，地下為18620平方米，基坑總面積約為5528m2，周長為295m，基坑深度17.2米，基坑開挖深度為16.50m?；又ёo采用Φ1200人工挖孔樁作支護排樁，采用單排攪拌樁作止水帷幕。

2. 工程地質(zhì)概況及水文條件

1.地形地貌

場地較平坦，北面為主干道花城大道，西面為一洗車場；從華穗路上的高程控制點（標(biāo)高7.733米）引測，實測鉆孔孔口標(biāo)高為7.98～8.71米（廣州高程系），屬沖積平原地貌單元。

2.地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)1：50000廣州市基巖地質(zhì)圖等區(qū)域地質(zhì)資料，在區(qū)域構(gòu)造上，場地位于廣州斷陷盆地的中部，已揭露基巖為白堊系上統(tǒng)三水組（K2S2）泥質(zhì)粉砂巖、粉、細砂巖和粗砂巖，局部為礫巖。場區(qū)東南側(cè)約1.4km外分布有一條推測性斷裂：天河-北亭斷裂，該斷裂走向NW330°～340°，傾向SW，傾角50～70°；場區(qū)北部約3.9km外分布有一條控制性斷裂-瘦狗嶺斷裂，該斷裂控制廣州斷陷盆地的北部邊緣，總體走向為SE90°～110°，傾向南，傾角50～70°，以上兩條斷裂均屬盆地同生期斷裂；本次勘察場地內(nèi)未發(fā)現(xiàn)斷裂構(gòu)造蹤跡，覆蓋層主要為第四系沖積成因的粉質(zhì)粘土和殘積成因的粉質(zhì)粘土、粉土等。

3.巖土層結(jié)構(gòu)及其特征

根據(jù)鉆探資料，場地內(nèi)巖土結(jié)構(gòu)按成因可分為人工填土層（Qml）、沖積土層（Qal）、殘積層（Qel），其中填土層編號為l；沖積粉質(zhì)粘土、粘土編號為2；殘積層粉質(zhì)粘土、粉土編號為3；白堊系上統(tǒng)三水組（K2S2）的泥質(zhì)粉砂巖、粉、細砂巖、粗砂巖、礫巖等編號為4。各層描述如下：

（一）人工填土（Qml）

第（1）層 雜填土：局部為素填土及耕土，雜色，結(jié)構(gòu)松散。由磚塊、石塊、碎石、砂和粘性土等組成，層厚：2.50～5.40米；場區(qū)內(nèi)分布普遍，所有鉆孔均有揭露，其中27號鉆孔分布有素填土，3l、32、35號鉆孔分布有耕土。

（二）沖積土層（Qal）

第（2）層 粉質(zhì)粘土、粘土：灰黃色，局部為淺灰色、灰紅色，含少量粉細砂，局部為粉土，按其稠度可分為兩個亞層：

（2-1）層：軟塑，現(xiàn)場作標(biāo)準貫入試驗9次，N（實測擊數(shù)，下同）=3～5擊，平均值4.0擊：N（修正擊數(shù)，下同）：2.8～4.6擊，平均值3.8擊。層頂埋深：2.70～3.50米，層厚：0.70～1.90米：場地內(nèi)1～3、6～8、10、11、31、34號鉆孔有揭露。

（2-2）層：可塑，現(xiàn)場作標(biāo)準貫入試驗6次，N=4～11擊，平均值7.0擊；N=3.8～10.3擊，平均值6.5擊；層頂埋深：2.80～3.40米，層厚：l.20～2.00米；場地內(nèi)僅4、5、9、15、19、28號鉆孔有揭露。

（三）殘積土層層（Qel）

第（3）層 粉質(zhì)粘土：局部為粉土，褐紅色，含少量粉細砂，局部含多量粉細砂，遇水變軟，為原巖風(fēng)化殘積土，按其稠度分為三個亞層：

（3-1）層：可塑，局部為軟塑，現(xiàn)場作標(biāo)準貫入試驗30次，N=4～14擊，平均值8.6擊；N=3.8～12.3擊，平均值7.6擊；層頂埋深：2.50～5.20米，層厚：1.00～8.40米：場地內(nèi)分布普遍，3～12、14、22、24、27、28、30～32、35～37號鉆孔有揭露，其中33號鉆孔揭露的為軟塑狀粉質(zhì)粘土。

（3-2）層：硬塑，現(xiàn)場作標(biāo)準貫入試驗19次，N=12～20擊，平均值1l.8擊：N=11.0～17.2擊，平均值13.8擊；層頂埋深：2.40～10.20米，層厚：1.00～9.70米；場地內(nèi)分布較普遍，1～3、7、11、13、17、18、23、25、29、3l、33、34、36、37號鉆孔有揭露，其中2號鉆孔揭露的為粉土，33號鉆孔揭露的硬塑狀坡積粉質(zhì)粘土歸入該層統(tǒng)計。

（3-3）層：堅硬，局部夾強風(fēng)化巖塊，現(xiàn)場作標(biāo)準貫入試驗13次，N=2l～32擊，平均值26.4擊；N=17.0～27.9擊，平均值21.9擊：層頂埋深：4.50～13.40米，層厚：0.70～6.60米；場地內(nèi)分布較普遍，6、7、10、14、27～29、3l～35、37號鉆孔有揭露，29號鉆孔揭露的為粉土。

（四）白堊系上統(tǒng)三水組泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、細砂巖、粗砂巖、礫巖（K2S2）場地揭露的基巖為白堊系泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、細砂巖、粗砂巖，局部為砂礫巖、礫巖，主要為粉砂巖，呈褐紅色、灰褐色，根據(jù)其風(fēng)化程度可分為四個風(fēng)化帶：

（4-C）層：全風(fēng)化，巖芯呈堅硬土狀，遇水易崩解；現(xiàn)場作標(biāo)準貫入試驗19次， N=29～48擊，平均值40.4擊；N=20.8～44.2擊，平均值33.3擊；層頂埋深：3.30～17.00米，層厚：0.70～5.50米，采芯率：65～87%；場地內(nèi)1、2、4、9、16、18、22～24、26、28、30、34、36、37號鉆孔有揭露。

（4-I）層：強風(fēng)化，巖芯呈半巖半土狀，局部呈塊狀、碎塊狀及短柱狀，局部間夾薄層中等風(fēng)化巖及全風(fēng)化巖：現(xiàn)場作標(biāo)準貫入試驗27次，N=51～94擊，平均值65.9擊；N=40.5～78.7擊，平均值54.3擊；層頂埋深：3.00～19.80米，層厚：0.30～10.80米，采芯率：30～94%；場地內(nèi)分布普遍，所有鉆孔均有揭露。

（4-M）層：中等風(fēng)化，巖芯較破碎，呈塊狀及碎塊狀，局部較完整，呈短柱狀，裂隙發(fā)育，局部夾薄層強風(fēng)化巖及微風(fēng)化巖層頂埋深：4.40～38.30米，層厚：0.50～6.60米，采芯率：55～92%；場地內(nèi)分布普遍，僅10、24～26、30號鉆孔未見連續(xù)厚層揭露，僅薄層出現(xiàn)或間夾于強、微風(fēng)化巖層中。

（4-S）層：微風(fēng)化，巖芯完整，呈柱狀，局部較破碎呈塊狀，泥質(zhì)、泥鈣質(zhì)膠結(jié)，

局部為鈣質(zhì)膠結(jié)，局部裂隙較發(fā)育：層頂埋深：5.00～26.50米，揭露層厚：0.50～14.10米，采芯率：85～99%；場地內(nèi)分布普遍。

4.人工挖孔護壁樁施工方法

4.1 人工挖孔樁的施工程序

為了確保人工挖孔樁的施工質(zhì)量和安全，必須嚴格執(zhí)行施工程序：場地平整→測量放線→確定樁位→挖第一節(jié)土方→支模澆筑第一節(jié)護壁砼→拆?！谧o壁上二次投測標(biāo)高及樁位十字軸線→安裝活動井蓋、垂直運輸架、起重卷揚機、活底吊土桶、通風(fēng)、照明設(shè)施等→第二節(jié)挖土、支模、澆筑第二節(jié)護壁砼、拆模→重復(fù)第二節(jié)挖土、支模、澆筑護壁砼、拆模工序，循環(huán)作業(yè)至設(shè)計深度→進行擴底，清理虛土→監(jiān)理驗收→綁扎鋼筋籠→驗收并吊放鋼筋籠就位→澆筑樁身砼至設(shè)計標(biāo)高。

5.施工技術(shù)要求

5.1 測放樁位

開孔前，應(yīng)先依據(jù)設(shè)計樁位平面布置圖，建立建筑物測量控制網(wǎng)，測定樁位方格控制網(wǎng)和高層基準點。在準確定位放樣后，應(yīng)在樁位以外設(shè)置定位龍門樁，便于安裝護壁模板時用樁心點校正模板位置，并由專人負責(zé)。

5.2 挖孔及護壁

①當(dāng)樁凈距小于2.5m時，應(yīng)采用間隔開挖。相鄰排樁跳挖的最小施工凈距不得小于4.5m。

②挖孔直徑為設(shè)計樁徑加兩倍護壁厚度，樁徑容許偏差小于50mm，樁位施工容許偏差對于條形樁基沿垂直軸線方向和群樁基礎(chǔ)中的邊樁應(yīng)小于50mm，其余樁應(yīng)小于150mm，樁孔垂直度容許偏差小于0.5%。

③護壁采用配筋砼支護，護壁厚175mm，節(jié)高500～1000mm。配筋為Ф8@150雙向配置。護壁砼等級與樁身砼一致，同為C25，砼坍落度控制在5～7cm。第一節(jié)護壁高出自然地面200mm，便于擋土、擋水。護壁混凝土拆模時間應(yīng)在24小時后。發(fā)現(xiàn)護壁有蜂窩、漏水現(xiàn)象時應(yīng)及時補強。每節(jié)護壁均應(yīng)在當(dāng)日連續(xù)施工完畢。

④安裝提升設(shè)備時，使吊桶的鋼絲繩中心與樁孔中心線一致，以作挖土?xí)r粗略控制中心線用。護壁支模中心線控制，系將樁控制軸線、高程引到第一節(jié)混凝土護壁上，每節(jié)以十字線對中，吊大線錘作中心控制用，用尺桿找圓周，以基準點測量孔深，以保證樁位，孔深和截面尺寸正確。

⑤當(dāng)開挖至擴底部分時，應(yīng)先挖樁身圓柱體，再按擴底尺寸從上到下削土修成擴底形。

5.3 鋼筋籠制作與吊裝

①樁身主筋與主筋連接采用搭接焊，焊件試驗必須合格。在鋼筋籠同一截面內(nèi)同一根鋼筋不得有兩個接頭，且有接頭的鋼筋數(shù)不得超過鋼筋總數(shù)的50%。

②鋼筋籠制作容許偏差如下表：

③為防止鋼筋籠扭轉(zhuǎn)變形，應(yīng)加焊內(nèi)固定筋。吊放鋼筋籠時要對準孔位，緩慢平穩(wěn)下放，避免碰撞孔壁。當(dāng)放至實際位置時，應(yīng)立即固定。

5.4 灌注樁身混凝土

樁身混凝土的灌注是人工挖孔樁極為關(guān)鍵的一步，直接關(guān)系到樁基礎(chǔ)的質(zhì)量。因此，要嚴格按照技術(shù)要求施工，保證孔樁砼的質(zhì)量。其主要技術(shù)要求有：①灌注混凝土前應(yīng)檢查孔底地質(zhì)和孔徑是否達到要求，并把孔底清理干凈。②混凝土拌制配合比嚴格按照實驗室配合比進行，攪拌時間不少于90秒。

③混凝土下料采用串桶，深樁孔用混凝土導(dǎo)管?；炷凉嘧⒁髲臉兜椎綐俄斠淮涡酝瓿桑瑧?yīng)連續(xù)分層澆灌，每層澆灌高度不得超過1.5m。大直徑挖孔樁應(yīng)分層搗實，第一次澆灌到擴底部位的頂面，隨即振搗密實，再分層澆筑樁身，直至樁頂。在混凝土初凝前抹壓平整，避免出現(xiàn)塑料性收縮裂縫或環(huán)向干縮裂縫。表面有浮漿層應(yīng)鑿除，以保證與上部承臺或底板的良好連接。

④在灌注過程中，混凝土表面不得有超過50mm厚的積水層，否則，應(yīng)設(shè)法把積水排除，才能繼續(xù)灌注混凝土。混凝土應(yīng)邊灌注邊插實，宜采用插入式震動器和人工插實相結(jié)合的方法，以保證混凝土的密實度。

⑤在灌注樁身混凝土?xí)r，應(yīng)隨機抽樣留置試塊，每根樁不得少于一組，其質(zhì)量須通過強度檢測。

⑥樁身混凝土實際澆筑量，嚴禁小于設(shè)計計算體積。

6.施工中應(yīng)注意的安全事項

針對人工挖孔灌注樁施工過程中可能發(fā)生的各種安全事故，應(yīng)分析事故發(fā)生的原因，制定一些安全技術(shù)措施，避免安全事故的發(fā)生。因此人工挖孔樁施工中，應(yīng)注意以下幾方面問題。

6.1 施工現(xiàn)場的注意事項

人工挖孔灌注樁施工前，施工負責(zé)人必須逐孔全面檢查各項施工準備，做好安全技術(shù)交底工作，使安全管理在思想、組織、措施上都得到落實才通知開挖。施工現(xiàn)場內(nèi)應(yīng)在醒目位置處設(shè)立齊全的安全警示標(biāo)志。孔樁開挖過程中，必須有專人巡視各開挖樁孔的施工情況，嚴格做好安全監(jiān)護。

孔樁開挖應(yīng)交錯進行。樁孔內(nèi)必須放軟爬梯，并隨挖孔深度增加放長至工作面。上、下孔必須使用軟爬梯、嚴禁用手腳爬踩孔壁或乘吊土桶上下?？咨钔谥脸^操作人高度時，應(yīng)必須及時有孔口或孔內(nèi)裝設(shè)靠周壁略低的半圓平護板（網(wǎng)）。吊土桶上下時，孔下人員應(yīng)避于護板（網(wǎng)）下，護板（網(wǎng)）位置應(yīng)隨孔深增加，往作業(yè)面下引。在孔內(nèi)上下遞物和工具時，嚴禁拋擲，必須嚴格用吊索系牢?？紫伦鳂I(yè)不得超過2人，作業(yè)時應(yīng)戴安全帽，穿雨衣、雨褲及長筒雨靴，孔下作業(yè)人員和孔上人員要有聯(lián)絡(luò)信號，地面孔周圍不得擺放鐵錘、鋤頭和鐵棒等墜落傷人的物品。挖出的土石方應(yīng)及時運走。作業(yè)1小時，孔下作業(yè)人員和地面人員進行交換，井下人員應(yīng)注意觀察孔壁變化情況，如發(fā)現(xiàn)塌落或護壁裂紋現(xiàn)象應(yīng)及時采取有效的支撐措施。如有險情應(yīng)及時發(fā)出信號，以便迅速撤離，并盡快采取有關(guān)措施排除險情。樁孔護壁后，在無可靠的安全技術(shù)措施條件下，嚴禁破砼壁修孔。樁孔成型后即應(yīng)驗收澆注樁身混凝土。正在澆注混凝土的孔十米半徑內(nèi)的其他樁孔下嚴禁有人作業(yè)。成孔或作業(yè)下班后，必須在孔的周圍設(shè)不低于80厘米高的護欄或蓋孔口板，防止人員墜落。

6.2 孔內(nèi)空氣質(zhì)量

孔內(nèi)空氣質(zhì)量是確保挖孔人員安全的關(guān)鍵。當(dāng)樁孔開挖深度超過5m時，每天開工前應(yīng)進行有毒氣體的檢測，一般宜用儀器檢測，也可用簡易辦法，如在鳥籠內(nèi)放置鴿子或兔子等動物，吊放至樁孔底，放置時間不得少于10min，經(jīng)檢查其生態(tài)正常，方可下孔作業(yè)。挖孔作業(yè)中，為預(yù)防有害氣體或缺氧等中毒，必須對孔內(nèi)氣體抽檢。凡一次檢測有毒含量超過容許值時，應(yīng)立即停止作業(yè)，進行通風(fēng)換氣。孔下作業(yè)人員和感到呼吸不暢也須及時通風(fēng)。人工挖孔樁作業(yè)一旦發(fā)生人員中毒、窒息等事故，必須在現(xiàn)場按應(yīng)急預(yù)案要求實施搶救。為了避免停電對通風(fēng)的影響，挖孔施工還須配備發(fā)電機以作應(yīng)急之用。

6.3 施工現(xiàn)場臨時用電

施工現(xiàn)場必須配備持有上崗證的專業(yè)電工。電器必須嚴格接地、接零和使用漏電保護器三種安全保護。電器安裝后經(jīng)驗收合格才準接通電源使用，各孔用電必須分閘，嚴禁一閘多孔和一閘多用?？咨想娋€，電纜必須架空，嚴禁拖地和埋壓土中，孔內(nèi)電纜、電線必須有防磨損、防潮、防斷等保護措施?？變?nèi)作業(yè)面照明應(yīng)采用安全礦燈或36V以下的安全電壓。

7.結(jié)束語

人工挖孔灌注樁作為一種運用廣泛、技術(shù)成熟的樁基礎(chǔ)形式，具有施工工藝簡單方便、機械設(shè)備簡單、單樁承載力高、抗震能力強、施工速度快以及工程造價較低等優(yōu)點，但是同時也存在著諸如井下作業(yè)條件差、環(huán)境惡劣、勞動強度大等缺點。因此，必須全程遵循施工程序，嚴格執(zhí)行相關(guān)技術(shù)要求，建立健全安全管理體系并加強現(xiàn)場安全管理，才能保證樁基礎(chǔ)的質(zhì)量及現(xiàn)場施工安全。本工程就是根據(jù)工程地質(zhì)條件及特點，采用人工挖孔護壁樁施工方法進行施工，完全滿足設(shè)計要求，取得了理想的效果。