建筑设计论文:人工挖孔桩施工特殊问题技术处理

　　摘要：人工挖孔桩由于其受力性能可靠;施工时可直接检查桩径、垂直度和持力层情况;不需大量机具设备，节省设备费用降低工程造价;施工工艺操作简便;施工无环境、噪声污染，在各地应用较为普遍。但在施工中还存在着一些问题，通过人工挖孔桩基础的工程实践，对一些施工中遇到的特殊问题采取技术措施后可以克服，并取得了良好的效果。

　　关键词：桩施工问题措施

　　一、人工挖孔桩施工特殊问题产生原因分析

　　1、地下水：地下水是深基础施工中最常见的问题，它给人工挖孔桩施工带来许多困难。含水层中的水在开挖时破坏了其平衡状态，使周围的静态水充入桩孔内，从而影响了人工挖孔桩的正常施工，如果遇到动态水压土层施工，不仅开挖困难，连护壁混凝土也易被水压冲刷穿透，发生桩身质量问题。

　　2、流砂：人工挖孔在开挖时，如遇残积土、粉土、特别是均匀的粉细砂层、砂卵石层时，再加上地下水的作用，及易形成流砂及流态泥土，严重时会发生井漏，造成质量事故。

　　3、塌孔：①地下水渗流比较严重;②混凝土护壁养护期内，孔底积水，抽水后，孔壁周围土层内产生较大水压差，从而易于使孔壁土体失稳;③土层变化部位挖孔深度大于土体稳定极限高度;④孔底偏位或超挖，孔壁原状土体结构受到扰动、破坏或松软土层挖孔，未及时支护。

　　4、护壁裂缝：①桩底部的部分护壁由于地质情况差，在护壁未凝固之前就出现了下沉现象，导致每模砼护壁之间出现脱节现象。另外，在水的冲刷下，出现桩护壁混凝土离析等现象，导致护壁在侧压力作用下出现爆模、裂缝。②在施工过程中，过度抽水后，在桩孔周围造成地下水位大幅度下降，造成桩周围出现沉降，在护壁外产生负摩擦力。③由于塌方使护壁失去部分支撑的土体下滑，使护壁某一部分受拉而产生环向水平裂缝，同时由于下滑不均匀和护壁四周压力不均，造成较大的弯矩和剪力作用，而导致垂直和斜向裂缝。

　　5、扩大头塌方：设计时基本参照“地质勘察报告”，而部分桩实际土质及地下水位与地质勘察时存在差异，当设计桩扩大头尺寸取值偏大，再加上扩大桩头施工时风镐等工具所产生的振动将导致扩大头部分岩土大块塌落等现象。

　　6、溶洞及溶沟：地下局部风化岩层自身存在溶洞、溶沟现象。

　　7、桩身混凝土质量缺陷：混凝土原材料配合比控制不到位，以致混凝土达不到设计强度;孔内积水、孔壁渗水将水泥冲走导致部分桩身混凝土出现沟槽等;浇筑桩身混凝土浇筑方法不当以致混凝土不密实、出现气孔、离析等现象。

　　二、人工挖孔桩施工特殊问题技术处理措施

　　1、地下水

　　(1)地下水量不大时：在桩孔内挖小集水坑，随挖土随用吊桶将泥水一起吊出;另外，可选用潜水泵抽水，边抽水边开挖，成孔后及时浇筑相应段的混凝土护壁，然后继续下一段的施工。

　　(2)水量较大时：如桩较密集可将一桩超前开挖，使附近地下水汇集于此桩孔内，用1～2台泥浆泵将地下水抽出，起到深井降水的作用，将附近桩孔地下水位降低。当用施工孔自身水泵抽水，也不易开挖时，应从施工顺序考虑，采取对周围桩孔同时抽水，以减少开挖孔内的涌水量，并采取交替循环施工的方法，组织安排合理，能达到很好的效果。

　　(3)对不太深的挖孔桩：可在场地四周合理布置统一的轻型管井降水分流，对基础平面占地较大时，也可增加降水管井的排数，一般即可解决。

　　(4)抽水时环境影响：有时施工周围环境特殊，一是抽出地下水进出时周围环境，基础设施等影响较多，不允许无限制抽水;二是周围有江沙、湖泊、沼泽等，不可能无限制达到抽水目的。处理这类问题最有效的方法是截断水源，封闭水路。桩孔较浅时，可用板桩封闭;桩孔较深时，用钻孔压力灌浆形成帷幕挡水，以保证在正常抽水时，达到正常开挖。

　　2、流砂

　　(1)流砂情况较轻时：当挖孔时遇流砂层，砼护壁高度折减为≤0.5m，内渗水泥用量4%的速凝剂,且沿孔壁四周打插Φ12@150的短钢筋。钢筋内沿井壁铺设一层编织草袋或麻袋，以达到隔砂通水，防止塌孔的效果，若流砂较大，可采取将到流砂层时，在土质较好的圈段浇一段护壁，使这一段护壁与上一段护壁脱节，待护壁达到一定强度后，进行沉井法施工。为控制偏心，在下沉慢的一边用千斤顶顶，使下沉速度保持一致。沉一圈段(300-500mm)，立即在上面支模，浇筑一圈段护壁，直到穿过流砂层为止。

　　(2)流砂情况较严重时：采用钢套筒，以孔外径为直径，可分成4-6段圆弧，再加上适当的肋条，相互用螺栓或钢筋环扣连接，在开挖0.5m左右，即可分片将套筒装入，深入孔底不少于0.2m，插入上部混凝土护壁外侧不小于0.5m，装后即支模浇注护壁混凝土，若放入套筒后流砂仍上涌，可采取突出挖出后即用混凝土封闭孔底的方法，待混凝土凝结后，将孔心部位的混凝土清凿以形成桩孔。也可用此种方法，应用到已完成的混凝土护壁的最下段钻大，使孔位倾斜至下层护壁以外，打入浆管，压力浇注水泥浆，使下部土壤硬些，提高周围及底部土壤的不透水性，以解决流砂现象。

　　由于渗水量过大，在采用上述两种办法都不行的情况下，采用如下两种预案：

　　方式一：采用打钢护筒的形式，当渗水量特大的情况下，沙子很容量流动，只能采用钢护筒的形式成孔，并且钢护筒是不能重复利用的。采用机械压力将护筒压入流沙层。然后将筒内沙淘出，护筒接头处做好搭接和止水。

　　方式二：采用局部形成止水帷幕的形式，局部增做止水帷幕。

　　3、塌孔

　　塌方处砌砖外模，配φ6@150钢筋环或用φ6钢筋环，随挖孔随将钢筋圈按@100放置孔壁上，用1：2快硬早强水泥抹面厚度30㎜。再支钢内模灌注砼使之密实。

　　有选择地先挖几个桩孔进行连续降水，使孔底不积水，周围桩土体粘聚力增强，并保持稳定;尽可能避免桩孔内产生较大水压差;挖孔深度控制不大于稳定极限高度;并防止偏位或超挖;在松软土层挖孔，及时进行支护。

　　对塌方严重孔壁，用砂、石子添满，并在护壁的相应位置设泄水孔，用以排除孔洞内积水。

　　4、护壁裂缝

　　护壁厚度不宜太大，尽量减轻自重，在护壁内按设计配筋，当无设计时适当配ф10@200竖向钢筋，上下节竖向钢筋连接牢靠，以减少环向拉力。当护壁出现脱节和爆模时，应进行加固处理措施：

　　(1)当局部裂缝时可沿护壁一周间距1.0m左右斜向打入20“L”型发射性插筋(l=1.0m)，并锚入护壁砼内，竖向间距1.0m，并梅花型锚开，加强对上面护壁的支撑作用，防止上面护壁整体下沉或造成护壁节与节之间开裂或脱开。

　　(2)当裂缝、脱节、爆模现象严重时需征得设计单位同意，适当调整桩径，在现已完成的护壁内重新做一圈护壁，用1m的模板由下至上进行护壁加固，竖直向绑扎12@150通长钢筋，错开50%进行三点绑扎搭接，搭接长度为50cm。横向绑扎ф8@150的螺旋箍筋。但开始做第一模的竖向钢筋使用2m长20钢筋，便于将竖直钢筋打入护壁下部，使新做护壁能有效地支撑起来并保证下部施工时有效进行搭接。

　　在护壁加固之前使用堵漏王进行堵漏，特别在施工护壁前，将要施工的部位一定要将水堵塞住;在水量较大的部位用埋设导管的方式将地下水导至坑底，然后进行集中排放。

　　护壁砼水泥采用42.5Mpa普通硅酸盐水泥，并在砼中掺入4%速凝剂，加速砼的硬化，提高砼的早期强度。

　　5、扩大头塌方

　　当施工至桩底进行扩大头时，需将桩底内及时抽干，避免被水长期浸泡桩底，采取逐步扩底，预留一半土方，浇灌混凝土前再挖另一半土方。当扩底尺寸过大，出现安全隐患时，应征得设计单位同意后可适当减少扩大头尺寸。

　　6、溶洞及溶沟

　　在溶洞、溶沟地段挖孔作业前，要根据情况采取压力注浆对溶洞、溶沟进行封头处理，即在桩孔的周圈做一道止水帷幕。

　　7、桩身混凝土质量缺陷预防控制

　　(1)消除水的影响：浇筑前要抽干孔内积水，抽水的潜水泵要装设逆流阀，保证提出水泵时，不致使抽水管中残留水又流入桩孔内。如果孔内的水抽不干，提出水泵后，可用部分干拌混凝土混合料或干水泥铺入孔底，然后再浇注混凝土。对孔壁渗水，可在桩身混凝土浇筑前采用防水材料封闭渗漏部位。对于出水量较大的孔可用木楔打入，周围再用防水材料封闭，或在集中漏水部分嵌入泄水管，装上阀门，在施工桩孔时打开阀门让水流出，浇筑桩身混凝土时，再关闭，这样也可解决其影响桩身混凝土质量的问题。

　　(2)保证桩身混凝土的密实性：采用串流筒下料及分层振捣浇筑的方法，分层高度不宜大于1m，其中的浇筑速度是关键，即力求在最短的时间内完成一个桩身混凝土浇筑，特别是在有地下压力水情况时，要求集中足够的混凝土短时间浇入，以便领先混凝土自身重量压住水流的渗入。若遇意外情况而出现间歇时，则应在已浇筑的混凝土初凝前加插φ16短筋。续浇新混凝土前，应清除已浇筑部分表面浮浆杂物及积水。

　　(3)水下混凝土的施工：若渗水量较大，应采用水下混凝土施工方法。在浇灌之前，根据各桩的桩径和桩底扩大头的尺寸，计算出每浇灌10m3砼时的桩体砼面上升高度，浇灌时，对照实测值，检查砼的扩散情况和埋管深度，根据砼的流动扩散规律控制导管的埋深，开始浇灌时，导管埋深适当加深，控制在3-5米之间，以砼能自动流出为准，增加砼向桩底扩大头四周均匀扩散的效果，使砼更加密实，正常灌注时，导管埋深控制在2-3米之间，导管随浇筑随提升，避免提升过快造成混凝土脱空现象。

　　三、实践效果

　　通过大量工程实践及部分工程对桩基的试验结果证明，对人工挖孔桩实施上述的技术控制，使其达到了预期的效果，满足设计及施工质量验收规范要求。

　　主要参考文献

　　1.中华人民共和国国家标准，建筑地基基础工程施工质量验收规范(GB50202-2002)，北京，中国建筑工业出版社，2002。

　　2、《建筑施工手册》(第四版)编写组，建筑施工手册(第四版)，北京，中国建筑工业出版社，2003。