淺談人工挖孔樁的水下施工工藝

張鑫

（四川省煤田地質局四川陸源巖土工程有限公司，成都 610072）

某治理工程主體為樁板墻施工，樁身錨固段較深，位于第四系河流沖洪積的砂卵石層，施工困難；工程占地協(xié)調困難；此外，工期緊，任務重，必須在汛期來臨前完成，以便及時有效地發(fā)揮工程效益，達到防災減災的目的。

1 人工挖孔樁施工工藝

1.1 挖樁工藝的選擇

工程設計單樁長度15m，采用C25鋼筋砼澆筑，樁中心間距5m，受荷段長7m，錨固段長8m，截面1.25m×1.5m，護壁厚度 0.2m。通過對地勘資料的分析，樁板墻樁身錨固段（錨固段為 8m）埋深于第四系河流沖洪積的砂卵石層（Q4al+pl）上，卵石含量約占80%，充填約20%的細～中砂，砂卵石結構較松散～稍密，卵石以亞圓狀為主，磨圓度較好，分選性較差，含較多漂石，漂石最大直徑約 1～2m，砂卵石層厚10～20m，結構相對穩(wěn)定。距樁板墻約40m為巴朗河，作為岷江支流以北東向經(jīng)過，巴朗河常年水量較大。故采用人工挖孔成孔工藝，同時，在施工至地下水位以下時，將遇到透水很大的情況，施工難度大，需提前做好物資準備。

1.2 人工挖孔樁

1.2.1 抗滑樁施工工藝流程

準備工作→挖土、石方（進行地質編錄）→孔內排水送風→校正孔中心及幾何尺寸→修整孔壁→綁扎護壁鋼筋→安裝護壁模板→校正中心及模板垂直度→澆灌護壁混凝土→養(yǎng)護→拆模板（循環(huán)施工）

1.2.2 開挖土、石方

樁孔開挖時，必須跳樁（間隔）開挖，采用短把的鎬、鍬等簡易工具進行人工挖土，遇到比較硬的巖層時，可用風鎬或人工鑿除施工。垂直運土，用電動卷揚機進行垂直運土；軸線經(jīng)復核無誤后開始第一節(jié)開挖，每進尺1米澆搗護壁砼一次（并進行地質編錄），即以1米為一個施工段；當樁孔深度超過10米時用鼓風機和輸風管向樁孔中送入新鮮空氣，提土桶或吊籠上下保證聯(lián)系通暢。樁孔較深時用橡皮電纜12V以下安全燈照明。

成孔開挖以二人為一個小組相互配合，每小組安排 1根樁進行作業(yè)，保證每根樁每天進尺一模，施工時共成立10個小組同時施工。

開挖過程中，由于地下水影響，在樁孔內臨時挖集水坑，用高揚程潛水泵，邊抽水邊開挖。

開挖過程中遇到孤石或其它障礙物時，采用人工及空壓機和風鎬配合施工，必要時，采用靜態(tài)爆破。成孔過程中，地面派專人修通排水溝，及時排掉樁孔內抽出的水，從樁孔內挖出的廢土或石碴由專人負責及時運出場外。

樁位、垂直度、直徑校核：基樁軸線的控制點和水準點應設在不受施工影響的地方。開工前，經(jīng)復核后妥善保護，施工中經(jīng)常復測。第一節(jié)護壁成孔后，由現(xiàn)場技術人員在護壁周圍用水泥釘定出樁位中心線，樁位軸線用正交的十字線控制，作為往下施工模板對中和樁位垂直度偏差控制的依據(jù)，直徑檢查用尺桿找圓周的辦法進行。檢查分土方開挖、支模后、砼護壁澆筑三次進行，必須每段檢查，發(fā)現(xiàn)偏差，隨時糾正，保證位置準確。

1.2.3 孔樁護壁施工

護壁采用砼護壁，砼標號為C20，鋼筋按施工圖進行制安。

1）護壁模板制作安裝：

護壁模板一般采用拆上節(jié)，支下節(jié)，循環(huán)往復使用，這要求模板裝拆方便，且上節(jié)模板支設后，下面仍能進行挖土施工，故需對此處模板進行專門設計，以上模板原材料為木塊，每一套以四塊拼成，下料以四等分圓周，加工成型后在模板表面包 0.5mm厚鐵皮，以便在周轉過程中不致過早損壞。模板與模板間連接用Φ6鋼筋插入預先在木楞上鉆好的孔。

在現(xiàn)場必須準備一定數(shù)量高度為30-50cm的護壁模板，以便在遇到流砂或地下水太多時，及時減少護壁高度，快速施工。

每節(jié)模板的安設，設專人嚴格校核中心位置及護壁厚度，用十字架對準軸線標志，在十字交叉中心懸吊垂球，復核模板位置，保證垂直度。符合要求后，在底部用木楔打入土中固定模板根部，防止搗砼時模板發(fā)生整體位移。鎖口護壁厚度為400mm，在支第一節(jié)孔圈護壁時，擬比下面護壁厚100～150mm，并高出鎖口盤 180mm，便于擋水和定位，當?shù)谝还?jié)模板拆除后，即把軸線位置標定在護壁上，并用水準儀把相對水平標高標在第一節(jié)護壁內，作為控制樁孔位置和垂直度及確定樁的深度和樁頂標高的依據(jù)。

護壁混凝土的內模拆除，根據(jù)氣溫等情況而定，一般可在24小時后進行，使混凝土有一定強度，以能擋土。

2）護壁鋼筋綁扎。根據(jù)施工圖，護壁鋼筋按施工圖進行制安，為保證護壁砼的整體性，以免脫節(jié)下沉，將豎筋間隔一根插入土中200cm以便與下一層護壁拉結，這樣一方面保證了護壁的整體性，另一方面也使鋼筋網(wǎng)在護壁內位置較好固定準確。

3）護壁砼澆注。護壁砼標號為C20，由于一次澆注量較少，因此在現(xiàn)場攪拌，用斗車將砼運至孔樁口，用泥桶通過井架將砼吊入孔樁內，澆注時，用敲擊模板及用木棒或鋼筋插實方法，不得在樁孔水淹沒模板的情況下灌注砼。根據(jù)現(xiàn)場土質及地下水情況，擬使用速凝劑，盡快達到設計強度要求，發(fā)現(xiàn)護壁有蜂窩、漏水現(xiàn)象，及時加以堵塞或導流，防止孔外水通過護壁流入孔內。保證護壁砼強度及安全。

2 水下混凝土施工工藝

2.1 澆筑工藝的選擇

根據(jù)人工挖樁揭露地層所示，在人工挖樁至5.3m時，見地下水位，隨后的開挖過程中，水量逐漸增大，在有限的空間內無法采用 3個以上較大水泵抽水，以至于無法一次性施工至設計高程，需多根樁同時開挖進行降排水，階段性施工才能完成挖樁工作。而后通過試抽水，水量不小于6.8m3/min。

由于樁底水量大，地層透水性強，若采用常規(guī)的抗滑樁混凝土澆筑工藝，難以保證樁身質量。通過多次組織技術施工人員反復研討，決定對樁身錨固段采用水下混凝土澆筑。

2.2 水下混凝土澆筑

1）水下混凝土為水中澆注的混凝土，根據(jù)水深確定施工方法，較淺時，可用傾倒法施工,水深較深時，可用導管法澆注，一般配合比同陸上砼相同，但由于受水的影響，一般會比同條件下的陸上砼低一個強度等級，所以應提高一個強度等級，如要求達到 C25，應配到 C30，另外，還有一種加絮凝劑的方法,比較可靠，但造價比較高，水下混凝土標號不低于C25。

2）施工工藝。該樁板墻工程樁身錨固段采用水下C25混凝土，采用導管法澆筑。澆筑前先檢查泵管的密封性，確保不透水。施工前，我方已提前與商砼廠家面談并將現(xiàn)場情況詳細介紹，并安排技術人員參與澆筑工程，確保水下混凝土澆筑的施工可靠性。首灌混凝土量與導管直徑、料斗容量及埋置深度有關，具體在施工前計算。每移動一次導管均應按首灌混凝土進行。

3）施工方法：

①灌注水下混凝土采用內徑為 0.25m的鋼性導管。鋼筋籠安放完成后，及時拼裝吊裝導管，導管下口距孔底約0.4m左右。首批混凝土灌注導管埋深≥1m。計算樁基首批混凝土數(shù)量：

式中：V—灌注首批混凝土所需數(shù)量（m3）；D—樁孔直徑（m），方樁πD2/4=ab（a、b為樁的長和寬）；h2—導管初次埋置深度（m）；h3—樁孔底至導管底端間距，一般為0.4 m；d—導管直徑（m）；Hc—灌注首批混凝土時所需井孔內混凝土面至孔底的高度，即樁孔內混凝土達到埋置深度 h2時，導管內混凝土柱平衡導管外（或泥漿）壓力所需的高度（m），Hc=h2+h3；h1—井孔混凝土面高度達到Hc時導管內混凝土柱需要的高度（m）；

h1≥Hwγw/γc=2.2×1.1/2.3=1.05m

γc、γw為混凝土拌合物的容重，井孔內水或泥漿的容重（KN/m3），Hw為井孔內混凝土面以上水或泥漿深度，以2.2m計算。

故注首批混凝土所需數(shù)量為2.68m3。

2）灌注工作應連續(xù)進行，經(jīng)常用測繩探測鉆孔內混凝土高度，及時調整導管埋深，導管埋深控制在2～6m范圍內，采用吊車提升導管。

3）灌注速度宜緩，減少混凝土對鋼筋籠的沖擊。當混凝土面進入鋼筋骨架一定深度后，適當提升導管，使鋼筋骨架在導管下口有一定埋深。

4）由于是在有限的空間澆筑，可采用泵送砼，將泵送管出口放在漏斗上方，砼經(jīng)導管導入澆筑結構底部灌注混凝土，讓混凝土至下而上升起排出水。

5）采用泵送砼施工中嚴格控制混凝土配合比及和易性，一個孔樁做1組混凝土試件，并根據(jù)混凝土灌注情況，隨機進行混凝土坍落度檢查。

6）施工中盡量減少拆除導管時間，由于方量不是很大，灌注混凝土工作要求在2小時內完成并在商砼拌制混凝土中摻加緩凝劑，灌注水下混凝土的輸送能力（或攪拌機能力），應能滿足樁孔在規(guī)定時間內灌注完畢。灌注時間不得長于首批混凝土初凝時間。若估計灌注時間長于首批混凝土初凝時間，則就摻入緩凝劑，保證全孔混凝土在首批混凝土初凝前灌完。

7）混凝土灌注快達到設計高程時，計算好末盤混凝土數(shù)量。

8）灌注的樁頂標高應比設計高出一定高度，一般為0.5～1.0m以內，以保證混凝土強度，多余部分接樁前必須鑿毛，鑿毛要求殘余樁頭應無松散層，形狀為三角型，充分保證樁間連接。

9）孔樁混凝土達到一定強度后，委托具有相關資質單位對孔樁進行超聲波檢測或抽芯檢測，經(jīng)檢測無斷樁、夾渣、縮徑等現(xiàn)象，各項檢測合格后可進行擋土板施工。

施工注意事項：

1）首批混凝土量要滿足混凝土埋住導料管1m以上和填充底部導管的需要。

2）首批混凝土拌和物下落后，混凝土應連續(xù)灌注，并盡可能縮短拆除導管的時間。同時在混凝土達到鋼筋籠底部1m左右時，混凝土的下放速度要減慢，防止出現(xiàn)浮籠現(xiàn)象，當混凝土上升到骨架4m左右時，提升導管，使其底口高于骨架底部2m以上，即可恢復正常的灌注速度。

3）泵送混凝土至結構底部開始澆筑，避免混凝土經(jīng)過水沉入底部。

4）在灌注過程中，應經(jīng)常測探井孔內混凝土面的位置，及時地調整導管埋深。

3 結論

人工挖孔樁的水下施工，相比于干孔施工，難度較大。首先要保證護壁質量，確保人員安全；其次，嚴格按照設計圖紙施工，開挖至設計高程；再次，需結合水下澆筑混凝土施工工藝，以保證成樁質量。

合理的挖樁和混凝土澆筑工藝，能夠提高施工安全性、保證工程質量，最終取得顯著的防治效益。

4 結束語

近年來，全國地質災害頻發(fā)，面臨的地質災害多，發(fā)生災害點地質結構紛繁復雜，防治工程不免遇到類似的施工工藝。在此，僅以自身在施工中的一些經(jīng)驗與大家分享，不足之處敬請指正！