对某建筑工程人工挖孔桩施要技术的探讨

摘要：本文作者结合工程设计实例，分析了建筑工程人工挖孔桩施工技术在复杂地质条件下选择不同的止水及挡土帷幕带来的不同效果，以供同行参考。

关键词：人工挖孔桩施工，建筑工程，技术应用，地质条件。

中图分类号： TU198 文献标识码： A 文章编号：

工程实例

某建筑工程，在地面以下4M左右就有相当丰富的地下水，其补给主要来源于大气降水及地下迳流，其基础采用一根直径3M的人工挖孔桩，桩长约32米，设计要求进入中风化岩1。5米，自地表以下各土、岩层构成情况如下：-3。12米～-2。12米为素填土层，以中细砂为主，-8。62米～-3。12米为中粗砂，以中砂为主，-13。92米～8。62米为软塑状淤泥质土，-16。62米～-13。93米为饱和中细砂，以中砂为主，-17。62米～-16。62米为卵石层，粒径为2～5㎝，-24。22米～-17。62米为砂质粘土，由花岗岩残积而成，-29。12米～-24。22米为全风化花岗岩，岩芯为土柱状，-33。22米～-29。12米为强风化花岗岩，岩芯成半岩半土状，-33。22米以下为中风化花岗岩。

双液化学注浆加钢花管挡土止水帷幕方案

在钢花管施打异常困难的时候，提议采用双液化学注浆止水帷幕，其原理是将水玻璃和高效固化剂分两条管路注入土层，在压力的作用下渗入到土体孔隙或基岩裂隙中，水玻璃和高效固化剂混合之后，很快凝结固化，起到防渗和提高土体粘聚力的作用，为慎重起见，决定先对桩周土拢动最严重的2#桩进行试验，化学注浆帷幕只能布设在三重管桩外，共布设内外两圈，内圈距桩中心为3000㎜，孔距800㎜，排距1000㎜，，内圈25个孔，外圈30个孔，注浆深度从中风化面直至地面以下8米。由于该地段透水砂层厚度超厚，水头梯度太大，加之前段时间反复开挖、上涌，桩周围存在许多空洞，所以注化学浆前先在三重管桩外增加了22个砂浆灌注孔（孔深25米）填充空孔，同时调快化学浆液凝结时间，以确保止水帷幕的质量。2#桩周边灌 浆及化学注浆全部完成后，对2#桩进行了开挖，当挖至-22。2米（钢护筒上表面下4。9米）时，桩底土上涌，继续开挖1米后桩底土液化，无法下挖，经现场查看，桩孔内涌水量比做双液注浆前要小的多，充分说明止水取得了明显效果。但由于砂浆注浆位置距桩孔位置太远，单管及三管桩底部空洞没有填充密实，因而影响了止水效果。

针对这种情况，决定在紧靠护壁外侧再做止水帷幕，周样先进行桩内回填及水泥砂浆充填，完成后注双液化学浆。

首先，在桩护壁钻直径110㎜的孔至中风化面，然后在孔内放置钢花管（底部1米范围内钻眼），就位后在钢花管内压力灌浆，直至水泥浆从孔口冒出，这样就形成一个小的灌注桩，钢花管共设置两排，间距330㎜，排距150㎜，钢花管施工完毕后，在桩孔打3个孔注化学浆，以挤密桩内土体，注浆从中风化面一直至钢护筒底。由于2#桩内土体上涌，桩周化学注浆帷幕可能局部已遭到破坏，故施工前先对2#桩桩周进行化学浆补注。在钢花管的施工遇到了两个难题，一是在旋喷桩上钻孔-----其实相当于抽芯，二是钻孔遇到钢筋（为了挡砂而打入的）时，钻进十分困难。

3，单管及三管旋喷桩止水帷幕方案

原设计要求每根挖孔桩周围采用24根深层水泥搅拌桩形成止水帷幕，但实际上搅拌桩很难穿越卵石层，因而在施工中改为单管高压旋喷桩，桩径600㎜，桩距400㎜，嵌入砂质粘性土不小于2ｍ，平均桩长17ｍ，

1#桩周旋喷桩施工完毕后，开挖至原地面下5ｍ时就有水涌出，再往下挖由于涌水量太大，不得不采用打钢筋、插稻草等辅助方法继续开挖，但由于桩内涌水处不断增多，只好在涌水较严重的位置补打旋喷桩，2#桩开挖至原地面以下4ｍ也出现类似的涌水现象，通过对1#、2#桩周旋喷桩的抽芯情况来看，成桩质量良好，但从涌水处补打旋喷桩后再开挖的情况来看，桩内仍存在大量涌水，说明单管旋喷桩止水帷幕已经失败，经专家多次讨论后认为：

旋喷桩施工超过10ｍ很难近控制其垂直度，因而导致桩体偏位和成桩直径不足，同时，旋喷桩底10多厚的残积土层存在涌水的可能，因此设计调整将挖孔桩改为钻孔桩。

由于动水的影响，直接挖孔风险太大，成桩采用沉井法效果会更好，但首先应降水。

如仍采用挖孔桩，其止水帷幕建议采用三管旋喷桩，以弥补单管桩偏位和成桩直径不足的问题，设计院认为：

不宜改变桩型号，因为孔桩承受的抗拔力很大，钻孔桩难以满足要求，而且从当地以

往的经验来看，钻孔桩特别是带扩大头的钻孔桩施工质量很难保证。

（2），该地段地下水含量极其丰富，若强行降水效果不一定好。

（3），基于单桩的成桩质量较好，可以考虑在单管再增加33根桩经不小于800㎜、嵌入砂质粘土不小于2ｍ的三管旋喷桩，三管旋喷桩施工完毕后，当1#、2#桩分别挖至—20。0ｍ及—19。5ｍ标高（即三管桩底部时）时，出现涌水涌砂现象，且水量较大，桩底土液化，无法施工。

4，顶压钢护筒及桩孔内花管方案

为保证孔桩的继续下挖，采用顶压护筒方案——即以钢筋砼护壁为支点，用千斤顶将钢护筒子顶压至强风化甚至中风化面，然后在护筒内进开挖，由于钢护筒的拼焊是在涌水量很大的桩孔内进行，操作难度相当大，加上钢护筒的顶压使钢梁变形、护壁开裂，因此施工进度缓慢。后来只好改为边挖边压的办法，但因桩底土已经液化，开挖过程中桩周土不断往桩内涌，最多时共从桩内挖出近70立方米土，造成成桩周出现巨大空隙，所以在1#和3#压下两节、2#压下三节钢护筒后，不得不停止施工。

此时，最深的钢护筒已进入全风化岩500㎜左右，地勘部门经再次抽芯判定开挖，但对2#桩再次的结果却是桩孔内又出现20立方米的土体回涌，根据经验，决定在钢护筒的内侧打一圈钢花管，打入全风化层不小于7ｍ或强风化顶面，施打完毕后在钢花管内注入水泥浆，并在钢花管内侧做一道钢筋砼护壁，在用水泥砂浆对钢护筒 后部空隙进行充填后，开始施打钢花管，由于1#、3#桩内涌水量太大，施工期间要不停抽水，因而造成周围地面、道路产主沉降和裂缝。

5几点结论

深层水泥搅拌桩无法有效穿越卵石层。

单管高压旋喷桩，桩长超过10米时很难控制其垂直度，可能造成桩体和成桩直径不足。

残积土层在没有地下水、没有扰动的情况下，土体结构即被破坏。产生液化。

双液化学注浆止水帷幕灌注后呈片状分布，水玻璃强度较低，无法有效抵挡较大水压力及土体侧压力，必须结合其它挡土方案才能起到较好的挡土止水效果。

, 2010年9月26日