鉆孔灌注樁工程中地下障礙物的處理技術(shù)分析

趙晨洋

【摘要】深埋地下的建筑基礎(chǔ)、水井及河塘堤岸埠頭等的廢棄構(gòu)筑物和場(chǎng)地土層中地史時(shí)期形成的某些地質(zhì)體都可能成為現(xiàn)今鉆孔灌注樁施工的障礙物，給施工帶來較大的困難。本文介紹了從實(shí)踐中積累的各種地下障礙物的清除方法，對(duì)遇類似情況時(shí)具有一定的現(xiàn)實(shí)參考意義。

【關(guān)鍵詞】基樁施工；鉆孔樁；地下障礙物；清障處理

【Abstract】Cover up abandoning of underground building foundation， water well and the river pond dike shore wharf first to construct thing and place soil layer deeply all may become to drill a hole to infuse to note a stumbling block of construction at present in some geology bodies of ground formation with period history， give to start construction to bring a bigger difficulty. The article introduced the clearance method of various underground stumbling block of the backlog from the fulfillment， having certain reality a reference meaning towards meeting being similar to circumstance.

【Key words】Base stake construction；Drill hole stake；Underground stumbling block；Handle obstacles

1. 緒言

鉆孔灌注樁具有適用地層和施工環(huán)境廣，施工噪聲低，振動(dòng)小，無擠土效應(yīng)，樁長(zhǎng)及樁徑可按上部建筑承載力的要求設(shè)計(jì)調(diào)整自如，樁端能可靠進(jìn)入持力層或嵌入基巖，在軟弱地層還能通過樁后注漿改善樁端持力層性能和提高樁周側(cè)磨阻以滿足設(shè)計(jì)承載力要求，單樁承載力大，樁身含鋼率低及施工質(zhì)量有可靠保證等特點(diǎn)，被用作高層建筑基樁及地下室深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)其應(yīng)用十分廣泛，并取得其他一些樁型無可比擬的預(yù)期效果與效益。正因?yàn)閼?yīng)用廣泛所面臨的施工地質(zhì)環(huán)境千差萬別，特別是在老城區(qū)改擴(kuò)建工程等復(fù)雜環(huán)境的施工中，經(jīng)常會(huì)遇到各種地下障礙物，既對(duì)鉆孔灌注樁施工帶來很大困難，又會(huì)對(duì)周圍環(huán)境及臨近建筑物造成不同程度的不良影響，這種作業(yè)往往在城市寸土寸金的繁華地段進(jìn)行，如處理不當(dāng)其后果有時(shí)甚至將會(huì)是十分嚴(yán)重的。以往處理地下障礙物一般采用大開挖方法整體清除，然后逐層回填夯實(shí)再進(jìn)行鉆孔灌注樁的施工作業(yè)。然而，在長(zhǎng)三角和沿海軟弱地基土分布的廣大地區(qū)，對(duì)體型巨大和埋深較深的地下障礙物的處理，不僅所需工程規(guī)模浩大，投入工程量多，耗時(shí)長(zhǎng)，費(fèi)用高，而且多采用機(jī)械開挖作業(yè)，施工中對(duì)場(chǎng)地基礎(chǔ)土體的擾動(dòng)和地下水侵?jǐn)_作用使挖出的土方多呈流塑狀，用這種流塑狀土回填根本無法達(dá)到回填土方密實(shí)的要求，這就給后續(xù)的鉆孔灌注樁施工增添了不少的困難，而且還會(huì)直接增大確保鉆孔灌注樁施工質(zhì)量的難度。因而，探求恰當(dāng)有效地處理鉆孔灌注樁施工中遇到的各種地下障礙物的方法就成為基樁施工人員必須面對(duì)的現(xiàn)實(shí)，有時(shí)甚至成為能否承攬某些工程項(xiàng)目的施工權(quán)和為業(yè)主提供良好服務(wù)的關(guān)鍵。多年的實(shí)踐，我們摸索積累 了一些處理常見地下障礙物的行之有效的方法。

2. 地下障礙物及其處理

2.1預(yù)應(yīng)力混凝土方樁。

鋼筋混凝土預(yù)制方樁一般出現(xiàn)在老城區(qū)拆遷老廠房或多層民居舊址，廢棄埋填的古暗浜或池塘等加固地段，多在上世紀(jì)七八十年代建造的廠房或處理不良地基基礎(chǔ)時(shí)采用。樁長(zhǎng)7～12m，全樁均含鋼筋籠，樁砼強(qiáng)度一般為C40～C60，樁的整體性完好。挖除地表片筏基礎(chǔ)或條形地梁后即可暴露出來。

2.1.1人工挖除法。適用于一根鉆孔灌注樁護(hù)筒范圍內(nèi)遇數(shù)根水泥預(yù)制方樁，而且樁長(zhǎng)≯6.0m，埋深較淺，地下潛水面較低和易于降水的地層。施工程序與人工挖孔樁作業(yè)類似，全樁挖除后再進(jìn)行鉆孔灌注樁施工。

2.1.2鉆機(jī)拔除法。利用鉆孔灌注樁施工用的鉆機(jī)在緊貼預(yù)制方樁的四側(cè)各鉆一個(gè)150～200mm的小孔，鉆孔時(shí)采用優(yōu)質(zhì)循環(huán)泥漿護(hù)壁，孔深達(dá)到所要拔除方樁的樁端即可，然后用鉆孔主卷?xiàng)顧C(jī)將預(yù)制方樁拔起。該法施工制約條件少，適用情況廣，尤其適用于采用GPS-10型鉆機(jī)施工鉆孔灌注樁的工地，對(duì)后續(xù)的鉆孔灌注樁施工沒有不利影響。

2.1.3機(jī)械振拔法。在預(yù)制方樁樁頭暴露0.30～0.50mm后，鑿除樁頭的混凝土并套焊接上一段樁經(jīng)比預(yù)制方樁稍大的方形鋼樁頭，然后將電動(dòng)震動(dòng)錘安裝于方形鋼樁頭上，通過電動(dòng)錘的激震使預(yù)制方樁四周振松，再用把桿或卷?yè)P(yáng)機(jī)邊震邊拔，直至全樁拔出。該法施工會(huì)使某些地層土體液化而影響后續(xù)鉆孔灌注樁的成孔作業(yè)，應(yīng)在方樁拔除后間隔相當(dāng)時(shí)間才能進(jìn)行后續(xù)工程的施工作業(yè)。

2.1.4起道器頂拔法。預(yù)制方樁較短，埋深也不大時(shí)可以利用鐵道部門使用的起道器將其慢慢頂升拔起。該法處理速度較慢，頂升操作比較麻煩。也可以頂升拔起2～3m后改由鉆機(jī)主卷?yè)P(yáng)機(jī)拔起。此法處理對(duì)地層和后續(xù)施工均無不良影響。

2.2沉管灌注樁。

多為老城區(qū)六七十年代以后陸續(xù)建造的民居或多層廠房所采用的基礎(chǔ)樁，老城區(qū)改造拆遷后的復(fù)建工程一般型體增大，樓層增加，建筑物對(duì)基樁承載力的要求有了較大幅度的提升，因此舊址遺留的棄樁需要清除。這種沉管灌注樁一般上部5～7m含鋼筋籠，下部為素砼樁，樁身砼強(qiáng)度多為C15～C20，樁長(zhǎng)7～13m不等，樁端有鋼砼樁靴。處理時(shí)無鋼筋籠的素砼樁段極易斷裂而難以整體清除。

2.2.1人工挖除法。樁長(zhǎng)較短、埋深較淺（<8m），地下潛水量較小且易于降水時(shí)采用。

2.2.2鉆機(jī)套掃法。先開挖2m左右深的鉆孔護(hù)筒，將沉管灌注樁暴露出10～20cm樁頭，利用鉆孔灌注樁施工的鉆機(jī)帶一套比沉管樁樁徑大一級(jí)的鉆管（帶同經(jīng)鉆頭）套掃，使沉管樁套掃入鉆管內(nèi)，再用卡料把樁身逐段扭斷清除。上部含鋼筋籠樁段能一次性清出，下部無鋼筋籠的素砼樁段由于砼強(qiáng)度低，較易扭斷逐段清除。但同時(shí)被卡在鉆管內(nèi)的樁段在提鉆時(shí)也易松落，特別是在即將提離孔口時(shí)由于孔內(nèi)泥漿浮托力的頓失而樁段重力驟然加大和泥漿對(duì)樁段即將脫離時(shí)巨大吸力的共同作用更易松卡掉落，因此還需配一臺(tái)沖爪，直接從鉆孔中將脫落的樁段抓除。該法適用廣、制約條件少、處理成本較低、處理速度也快，而且不影響后續(xù)鉆孔灌注樁的施工作業(yè)。

2.3木樁。

為老宅地基或沿河建筑的加固樁，古河岸堤和河塘埠頭樁以及橫跨小河的橋基樁等，多為松木樁，部分楓木或杉木樁，樁長(zhǎng)4～8m，樁徑150～350mm，最大樁徑為400×400mm方樁。其中常年地下水潛水面以下的木樁材質(zhì)多數(shù)仍尚好，如能整樁處理上來仍能使用。上部因沉樁時(shí)間久遠(yuǎn)或所在地段地下水升降變遷而使樁質(zhì)發(fā)生不同程度的腐朽變化。

2.3.1鉆機(jī)拔除法。適用于本質(zhì)較完好直徑較粗的本樁，先將樁頭暴露0.4～0.8m，并安裝電動(dòng)震動(dòng)錘通電激振，使樁側(cè)與地層的附著力振松，以減低木樁的側(cè)摩阻力，然后利用鉆機(jī)主卷?yè)P(yáng)機(jī)將樁拔出。這樣處理拔出的木樁仍然完好，對(duì)后續(xù)鉆孔灌注樁施工沒有不良影響。

2.3.2鉆進(jìn)消滅法。鉆進(jìn)過程中遇到木樁會(huì)使主動(dòng)鉆桿發(fā)生偏斜和憋車的現(xiàn)象，孔內(nèi)阻力較大，鉆機(jī)出現(xiàn)跳動(dòng)現(xiàn)象。只要能夠繼續(xù)鉆進(jìn)，部分腐變和小徑木樁會(huì)逐漸被鉆頭刮削而消滅，有的會(huì)在刮削過程被擠嵌于孔壁內(nèi)，有的在鉆到下半段時(shí)會(huì)被循環(huán)泥漿浮出孔口。鉆頭刮削木樁時(shí)會(huì)在泥漿槽池內(nèi)漂浮大量木樁鉆碎后的木屑，應(yīng)及時(shí)設(shè)篩網(wǎng)濾除，否則極易堵塞水泵和鉆機(jī)主動(dòng)鉆桿水龍頭。在木樁消除后應(yīng)及時(shí)檢查和校正機(jī)上鉆桿的垂直度和鉆孔是否傾斜，以保證成孔質(zhì)量。

2.4古水井。

常見于老城區(qū)民居集中地段，因城市自來水供應(yīng)的普及原生活水井被廢棄，且多為經(jīng)埋填處理的暗井，井徑0.6～1.0m，井深8～20m不等，井壁都用磚或塊石壘砌，少數(shù)用原木或方木及木板圍筑，井內(nèi)被廢棄物填埋，井口一般離地表較淺，埋填時(shí)井口周圍地坪鋪設(shè)的石板、條石及石質(zhì)井圈均已拆除，鉆進(jìn)中遇到的是人工砌筑的井壁。

2.4.1鉆進(jìn)消滅法。磚砌井壁因長(zhǎng)期地下水浸泡其強(qiáng)度已大為降低，在全井埋填較好的情況下，鉆進(jìn)中只要采取妥當(dāng)?shù)姆佬贝胧┚涂梢曰颈３终ｃ@進(jìn)，將井壁磚塊打碎消除，直至到達(dá)設(shè)計(jì)孔深。木料圍筑井壁也用此法消除。

2.4.2沖爪抓除法。磚砌井壁的水井未完全充填埋填物或井壁為塊石壘砌的，采用沖爪抓除井壁砌筑物。當(dāng)鉆孔樁樁徑大于井徑時(shí)井壁清除后即可接著進(jìn)行鉆孔灌注樁成孔作業(yè)，如樁徑小于井壁或兩者偏位較大時(shí)則應(yīng)先做廢井回填處理并至埋填物密實(shí)后才能進(jìn)行鉆孔灌注樁的成孔作業(yè)。

上述兩種處理方法都較易使鉆孔樁充盈系數(shù)過大，有時(shí)甚至達(dá)2.2以上，應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)孔，盡可能保護(hù)好鉆孔孔壁，避免出現(xiàn)孔壁坍塌。

2.5塊石、條石。

在南方老城區(qū)分布甚廣，埋于地表以下1.5～8.0m，既有鋼筋混凝土等建筑垃圾，也有古暗浜、埋填河床、池塘的拋石，古河岸，池塘河道堤岸埠頭石基，以及已毀建筑墻基石板等，在杭州、溫州等地多為花崗巖、流紋巖或大理巖等，塊度大小不一，石質(zhì)硬度較高，有的應(yīng)是古河道上的石橋基石重達(dá)3t，嚴(yán)重影響鉆孔樁的施工。

2.5.1鉆進(jìn)擠靠法。遇零星塊石時(shí)采用，通過成孔作業(yè)將塊石擠入孔壁內(nèi)。操作時(shí)間不宜過長(zhǎng)，效果不明顯時(shí)應(yīng)適時(shí)改用其它方法處理，否則會(huì)造成鉆孔嚴(yán)重?cái)U(kuò)徑或傾斜。

2.5.2沖爪抓除法。塊石擠靠無效時(shí)，采用小徑鉆頭在原孔打一小孔，使待處理的塊石滾落入其中，再用沖爪抓除。

2.5.3人工挖孔法。河港、池塘埠頭石板、古河岸石基，墻基條石和暗浜拋石等可采用此法，以鋼筋混凝土或素混凝土護(hù)壁逐層下挖直至清楚干凈。此法對(duì)單孔遇到的障礙物進(jìn)行逐孔處理時(shí)采用。

2.5.4機(jī)械挖除法。適用于埋深4～6m的埋填河浜、池塘中擠淤拋石的處理，在上述地段進(jìn)行基樁、基坑圍護(hù)工程擋土墻排樁和止水帷幕樁施工時(shí)常采用。先用挖掘機(jī)將工程所在位置的地下塊石、條石全部挖除，然后將挖溝回填再進(jìn)行鉆孔樁的施工。只要條件允許應(yīng)在降低地下水位后進(jìn)行開挖作業(yè)，以降低開挖作業(yè)對(duì)周圍建筑物或道路的不利影響。如降水條件不具備時(shí)，可在障礙物開挖時(shí)邊挖邊剔除大塊塊石`或建筑垃圾，對(duì)鉆孔灌注樁施工無大礙的碎石或建筑垃圾可不予清除，開挖作業(yè)時(shí)控制作業(yè)范圍盡量小些，剔除大塊石后的土方隨時(shí)回填以盡力控制和縮小因開挖作業(yè)對(duì)周圍環(huán)境造成的不利影響。

2.5.5壓密注漿加固后進(jìn)行人工挖孔法。塊石埋深較長(zhǎng)（超過4m），量多塊徑大，塊石間或地層為極易液化和產(chǎn)生管涌的粉土，人工井點(diǎn)降低地下水難以見效時(shí)采用。又因開挖部位往往地處城市繁華地段，建筑場(chǎng)地又緊貼周圍建筑物，開挖作業(yè)對(duì)周圍建筑物的變形破壞是在十分敏感的環(huán)境下進(jìn)行的。應(yīng)先在樁位周圍進(jìn)行高壓注漿，使石塊間隙和地基土體加固，然后再進(jìn)行人工挖孔作業(yè)。此法的作業(yè)難點(diǎn)是壓密注漿孔需用潛孔錘或人造金剛石小鉆頭造孔，常用小鉆機(jī)的合金鉆頭造孔是十分困難的。待石塊經(jīng)水泥漿液膠結(jié)和土體加固后再進(jìn)行人工挖孔作業(yè)，含地下障礙物的地下挖穿后既可進(jìn)行鉆孔灌注樁施工。

2.6地下人防工程、污水化糞池、大口徑深埋雨水管。

廢棄的多數(shù)地下人防工程為廊道式防空洞，一般規(guī)模較小用磚砌筑而成。污水化糞池除頂蓋為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)外其余也為磚塊砌筑而成，其頂蓋埋深離地表1.5m左右，底版埋深3～5m。大口徑排污管網(wǎng)埋深較大，一般位于底下2.0～3.5m。多數(shù)為預(yù)制鋼筋混凝土圓管，少數(shù)為鑄鋼管，必須整體清除后才能進(jìn)行鉆孔灌注樁施工。

2.6.1護(hù)筒隔離法。鉆孔樁位于地下人防工事或污水池中心位置時(shí)，只需鑿除頂蓋與底板，使鑿除部分直徑比鉆孔樁護(hù)筒直徑稍大，并在頂?shù)装彘g磚砌一個(gè)鉆孔護(hù)筒，然后即可進(jìn)行鉆孔灌注樁施工。

2.6.2機(jī)械挖除法。施工場(chǎng)地與周圍環(huán)境允許時(shí)采用挖掘機(jī)將其整體挖除，然后回填密實(shí)后再進(jìn)行鉆孔樁施工。如果新建工程設(shè)計(jì)有地下室時(shí)，宜先進(jìn)行基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工，再開挖基坑內(nèi)的土方及其地下障礙物，這樣就不必再回填土方，直接在基坑內(nèi)進(jìn)行鉆孔灌注樁施工，反而有利于加快施工進(jìn)度和降低施工成本。

2.7碎石樁。

見于經(jīng)地基加固處理的拆除老建筑的軟弱地層舊址區(qū)，在新建工程進(jìn)行樁基施工前應(yīng)對(duì)場(chǎng)地內(nèi)的碎石樁進(jìn)行清除，否則對(duì)鉆孔灌注樁鉆孔護(hù)壁和成孔作業(yè)都將造成困難，甚至無法施工。

2.7.1人工挖除法。在開挖鉆孔灌注樁護(hù)筒就發(fā)現(xiàn)有碎石樁時(shí)，即應(yīng)采用人工挖孔法予以清除。一般情況下碎石樁樁長(zhǎng)較短，多在5～7m上下，樁徑350～500，碎石粒徑大小不一，但最大粒徑10cm左右，特別是碎石間隙灌有水泥漿或石灰粘土?xí)r采用人工挖除法清理較為有利。

2.7.2鉆進(jìn)消滅法。在成孔作業(yè)過程中遇到碎石樁時(shí)，鉆孔護(hù)壁和成孔作業(yè)都較困難，甚至因孔內(nèi)阻力大而難以進(jìn)尺。這時(shí)除提高和保證孔內(nèi)循環(huán)泥漿的性能外，宜在優(yōu)質(zhì)泥漿中摻入適量水泥，經(jīng)攪拌均勻后送入孔中，以增大泥漿的懸浮力，并加大泥漿泵泵量，控制鉆進(jìn)壓力和進(jìn)度，使鉆頭在刮削碎石并逐漸粉碎之，由循環(huán)泥漿將巖屑盡速懸浮帶出孔外而達(dá)到消除碎石樁的目的。

2.8孤石。

鉆孔灌注樁施工遇到地層中孤石的機(jī)會(huì)雖不多，但遇及時(shí)對(duì)施工造成的困難卻是較大的，處理起來也有相當(dāng)難度。因?yàn)檫@里所謂的“孤石”是指場(chǎng)地土層深處八九米以下獨(dú)立產(chǎn)生的堅(jiān)硬巖石，其巖性多為熔結(jié)凝灰?guī)r，流紋質(zhì)凝灰?guī)r、安山巖、流紋巖和花崗巖等近新鮮未風(fēng)化巖石，一般合金鉆頭根本啃不動(dòng)。其成因認(rèn)為：（1）地史時(shí)期洪水引發(fā)泥石流攜帶的大塊石在原始場(chǎng)地土層中滯留產(chǎn)出；（2）地史時(shí)期的冰川運(yùn)移攜帶的大塊石在冰川終磧或側(cè)磧所在原始場(chǎng)地土層中堆積而成；（3）成孔作業(yè)過程中地表雜填土所含大塊石因護(hù)筒埋設(shè)隔離不佳掉落入孔底所致。地表雜填土中所含塊石則不在此列。

2.8.1鉆進(jìn)擠靠法。遇到孤石首先采用此法，當(dāng)孤石粒徑較小時(shí)在鉆進(jìn)過程中將其擠入并嵌藏于孔壁土層中，這是比較簡(jiǎn)便又對(duì)成孔影響最小的方法。

2.8.2沖爪抓除法。所遇孤石粒徑比成孔孔徑稍小時(shí)可采用沖爪抓上來，這樣處理速度較快，操作也較簡(jiǎn)便。

2.8.3鉆進(jìn)穿越法。在孤石粒徑比成孔樁徑大時(shí)，采用牙輪鉆或沖擊鉆將其鉆鑿或沖碎穿透成孔。

2.9球狀風(fēng)化殘留橢球體，“似層狀”基巖夾層。

我省沿海地區(qū)第四系下臥基巖多為侏羅、白堊系安山巖，英安玢巖、熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)凝灰?guī)r和花崗巖等巖性強(qiáng)度甚高的巖石。在其風(fēng)化帶中產(chǎn)出的殘留橢球體或其間呈“似層狀”產(chǎn)出的中風(fēng)化一微風(fēng)化巖層夾層，在第四系軟弱土層厚度不大或軟土中無可靠持力層時(shí)，鉆孔基樁持力層均要求樁端進(jìn)入中風(fēng)化基巖1～3d，以此作為樁端持力層。為此穿越上述風(fēng)化帶中的殘留體和呈“似層狀”基巖夾層就成為鉆孔灌注樁成孔作業(yè)的大難題，合金刮刀鉆頭打滑啃不動(dòng)其中的中風(fēng)化巖石。目前常用鉆鑿這些障礙物（層）的方法有：（1）牙輪鉆；（2）沖擊樁；（3）烏卡絲等。前者投入大，鉆速快，成孔質(zhì)量好。后兩者投入低，鉆速慢，對(duì)孔內(nèi)循環(huán)泥漿質(zhì)量要求較高，對(duì)工期要求較為寬余和孔深較淺的工程較為適宜。

3. 結(jié)語(yǔ)

某些地下障礙物的處理如果與基樁施工分離處理，可能會(huì)令業(yè)主頗費(fèi)思量和周折，實(shí)施起來也常常增添了一定的難度和麻煩，兩者捆綁實(shí)施可發(fā)揮基樁施工單位的技術(shù)專長(zhǎng)，統(tǒng)一思考，統(tǒng)籌安排，業(yè)主不僅省去了不少麻煩，還有利于縮短施工周期和降低工程造價(jià)。現(xiàn)實(shí)施工中，也有遇地下障礙物或類似情況未經(jīng)積極設(shè)法處理，也不與設(shè)計(jì)、監(jiān)理通報(bào)商討處理方案就報(bào)廢了事，將后續(xù)處理不適當(dāng)?shù)囟纪平o設(shè)計(jì)變更解決，這是不可取的，也非基樁施工單位對(duì)業(yè)主單位提供專業(yè)服務(wù)的應(yīng)有之義。

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