基于复杂地质条件的人工挖孔桩施工技术

吴文善

摘 要：在复杂的地质条件下，会遇到多种工程情况，如管线分布复杂、地下水比较丰富、填土淤泥等，这些因素将影响施工质量和进度。文章结合工程案例，介绍了在复杂地质条件下人工挖孔桩施工过程中遇到的问题和使用的技术。

关键词：人工挖孔桩；施工技术；复杂地质

1 工程概况

1.1 桩的选择。本标段有桩板式挡墙2处，即K0+048～ K0+282左侧、K0+644～ 道路终点右侧都是路堑式桩板墙，桩截面有2种类型具体如下表，桩基础选用人工挖孔桩，设计圆桩尺寸及数量分别为： Φ1500mm共59根；Φ2000mm共54根，桩间距分别为4m/根。孔桩深度分别为14m、20m两种。挖孔桩基数量及分布见下表：

1.2 地质情况及地下水情况。根据地质勘察资料显示，土层依次为：杂填土、膨胀土、全风化泥岩、强风化泥岩、中风化泥岩，无坚石特性。K0+000～K0+300路段，东面形成高陡边坡，边坡高达12-20M，岩层倾向与坡面倾斜相反，成为建设场地稳定的岩层条件，岩层不易于整体崩塌和滑坡：但由于有膨胀土分布，表层或浅层岩土局部崩塌和滑坡的可能性较大。K0+590～K0+889路段，为半挖半填路基，于北面形成高陡边坡，边坡高达3-15m，岩层倾向与坡面倾斜相同，成为建设场地不稳定的岩层条件，岩层易于整体崩塌和滑坡，同时由于有膨胀土分布，表层或浅层岩土局部崩塌和滑坡的可能性较大。由于本段路处于山坡地段，周边无鱼塘，表面无积水，地下土层含水量低、渗水量少，主要渗水来自天然水和居民生活用水。

1.3 居民房屋分布情况。本标段有桩板式挡墙的地段，所有桩的外沿位置离房屋都在30米以外。但全线都有居民居住，所以施工现场要封闭式施工，做好安全围护防止小孩及行人进入施工现场。

2 桩的成孔工艺和施工方法

2.1 桩成孔工艺。为了检校施工方资料提供的地质情况和设计是否合格，还要确定现浇混凝土灌注桩的类型。在施工前进行成孔工艺的试验。经过试验发现机械和人工两种方法都是可行的。但是人工方法简单比钻机钻孔工艺挖孔快，并且不需要过多的机械设备条件。为了保证施工质量和施工工期，本工程采用人工摇绞车挖孔同时配备电动葫芦提升挖土施工。

2.2 施工方法。根据四个辅助控制点用钢卷尺校核第一节护壁，并将四个辅助控制点、高程引至护壁顶。第一节护壁加厚100～150㎜，且比地面高200～300㎜。桩中水平偏差小于50㎜，每节护壁均须吊垂线校核。并采用叠模工艺、现浇混凝土护壁。护壁厚度250㎜，每节高度1000㎜，混凝土强度等级C20，采用搅拌机或人工拌制。材料配比须符合试验室所出配合比（桩心部份商品砼）。

挖土由人工从上到下逐段用镐、锹进行，同一段内挖土次序为先中间后周边。弃土装入吊桶用手摇车吊出孔外。桩孔开挖后应尽快灌注护壁混凝土，且必须当天一次性灌注完毕。灌注护壁混凝土时，用敲击模板或用钢筋等插捣密实。遇流砂时可减少每节护壁高度，边挖边校对孔位，及时灌注混凝土护壁。或突击开挖附近桩孔子，使其起集水作用。

3 在地下水文环境复杂区域人工挖孔桩质量控制

当地下水量比较大的时候，需要在施工前进行抽水处理，同时进行混凝土浇筑护壁。如果地下水量不是很大的时候。应采用潜水泵结合排水管排水，随挖随将泥水用吊桶运出。地下渗水量较大时，吊桶已满足不了排水，先在桩孔底挖集水坑，用高程水泵沉入抽水，边降水边挖土，水泵的规格按抽水量确定。应日夜三班抽水，使水位保持稳定。

4 成孔内挖土和灌注混凝土

4.1 淤泥.流沙.粘土开挖方法。对于一些用锄头或者铁锹就可以开挖的土质如孔内的流沙、粘土、淤泥、杂质等，可以采用分段开挖的方式。在粘土层，施工段一般为0.7m到1.0m之间，等混凝土护壁有一定强度之后方可进入下一施工段。对于流沙层，淤泥一般为0.3m到0.5m，混凝土护壁要施工到风化岩面。微风化岩层可以自身稳定，不需要加混凝土护壁。

4.2 强风化岩层和中风化岩层的开挖方法。因为强风化层和中风化层的岩层厚度比较大。为了保证施工进度，缩短施工时间，需采用风镐开挖。用电动空压机压缩空气。

4.3 微风化层开挖方法。本工程要求桩基嵌入微风化层不得小于1.5m。微风化层基岩大多由红色细砂岩组成硬度非常大，硬度系数f大约在10左右。我们平常用的风镐开挖，进度太缓慢。难以保障工期如期完成。经过讨论和认证采用爆破方式完成。

4.4 灌注混凝土技术要求。水下灌注时砼坍落度：180～220㎜；初凝时间不小于6小时；初灌前导管底口距孔底30～50cm；灌注过程中导管埋深2～6m；桩顶超灌量为500㎜。干孔灌注时，砼坍落度：150㎜；用串筒从孔口挂至离孔底1.5m处。自由倾落度小于2.0m大于1.0m；每50㎝用钎振动器进行一次人工振捣密实。

4.5 灌注混凝土施工方法。混凝土拌制严格按照配合比进行，水泥、混合材料称量偏差在±2%以内，粗、细骨料为±3%，水、外加剂为±2%，各衡器应经检验检验，保持准确。混凝土采用商品砼，孔内混凝土须一次连续灌注完毕。孔底渗入的地下水上升速度较大时（大于6㎜/min），采用水下灌注，灌混凝土前孔内的水位要达到孔外稳定地下水同样高度。砼坍落度要满足配合比要求，有良好的和易性和足够的流动性。砼灌注要连续进行，并有专人探测砼面深度，及时提出升和拆除导管，导管埋深控制在2.0～6.0m。孔底渗入的地下水上升速度小于6mm/min，可采用在孔灌注混凝土的方法。

5 止水帷幕方案

根据设计要求本工程中由高压旋喷装桩子形成止水帷幕。但是经过试验发现搅拌桩很难穿破卵石层。达到止水的目的。所以要求施工用单管高压旋喷桩。桩直径800mm桩距400mm，平均桩长度17m，嵌入粘性土2米以上。但是经过实验的1号和2号桩虽说桩本身质量达到标准。

6 结语

本工程由于复杂的地质条件和水文环境下，遇到了诸多的困难和问题，经过施工人员和技术人员的不懈努力终于克服重重困难，顺利完成施工任务并达到要求。期间也得出以下结论：人工挖孔灌注桩施工方便，需要机械条件简单。对周边环境影响较小。施工质量能得到保证。造价低廉。普通的水泥搅拌桩无法穿透卵石层到达下层。单管高压旋喷桩因为长度过长无法满足施工要求，如果一定要用挖孔桩应采用三管旋喷桩。

参考文献

[1] 中国建筑标准设计研究院组织，混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图G101-2，北京，中国计划出版社，2006.

[2] 建筑桩基础技术规范[J].GJ94-2008.

[3] 建筑施工手册，中国建筑工业出版社.

[4] 混凝土结构设计规范，GB50010-2010.endprint