流砂层中人工挖孔灌注桩稻草法施工技术

乔世涛 张军伟 常洪进 倪旭东

中建二局第一建筑工程有限公司上海分公司 上海 200125

人工挖孔灌注桩因施工场地条件要求不高，造价低，噪声小，在地质变化起伏的江淮丘陵地带中被工业/民用建筑较多地采用[1-3]。传统的人工挖孔灌注桩施工方法在流砂层中施工时，井筒外侧流砂容易进入井筒内，造成孔壁坍塌等事故。本文所述工程在人工挖孔灌注桩施工中成功采用了稻草超前护壁法。此施工技术具有经济、高效、安全的特点，对人工挖孔灌注桩穿越流砂层施工有一定的指导意义。

1 工程概况

安徽省霍山C22地块（一期）工程为包括住宅商业街的群体性工程，其中2#楼位于场区淠源渠老河道，建筑总高度55 m，基础设计为人工挖孔灌注桩，长6～10 m不等。桩为端承型桩，桩端支承土（岩）层为中风化岩层。其中，2#楼位于老河道，地下水位较高，存有流泥、流砂等不良地质情况。

2 地质情况

工程所在场地地貌单元地层从上到下主要分布如下：①层杂填土、②1层粉质黏土、②2层粉质黏土、③层粉质黏土夹砾砂、④层强风化泥质砂岩、⑤层中风化泥质砂岩。

3 成孔方案的选择对比

结合地质勘察资料及施工条件，初步拟定3种方案：

1）选用机械钻孔，钢套筒进行护壁处理，水下浇筑混凝土。该方法钻机施钻时将产生振动，该振动会扰动基底的流砂层，同时对周边建筑物沉降也会产生影响。

2）固化方案。即在流砂层中加压灌入水泥砂浆，水泥砂浆在砂层灌注点向四周压入，达到终凝后形成柱形固结体。人工挖孔施工时流砂层处于稳定固化状态。该方案的缺点是成本高，增加施工工期。

3）钢筋稻草超前护壁法。即采用刚柔相济的方式，使用稻草、钢筋对流砂层进行前置堵塞。选用直径不小于14 mm、长1 000 mm左右的钢筋向孔外倾斜锚入流砂层，松散稻草编织成辫状，在挖取砂土的同时用稻草隔挡流动泥砂以及滤水。此种方案成本低，效率高，能够保证工程进度与安全，适合本项目的人工挖孔灌注桩施工。

4 流砂层关键施工技术

4.1 地下水处理措施

根据地质勘察报告与水文情况，现场设置排水沟，将人工挖孔灌注桩孔内渗水抽排至排水沟内，然后经沉淀池3级沉淀后排出基坑。在人工挖孔灌注桩挖孔过程中，若存有渗水，将视情况采取如下措施：

1）发生少量渗水：在人工挖孔灌注桩挖土过程中，将渗水同泥土一同挖运至基坑外。

2）发生大量渗水：在桩孔内安设钢护筒，开挖简易集水井，随开挖进度加深集水井深度，并采用抽水泵将水抽排至基坑外。

4.2 人工挖孔灌注桩流砂层处理技术

2#楼1—28/A—H轴人工挖孔灌注桩共有72根，其中，15—28/A—H轴人工挖孔灌注桩施工至6～8 m时遇流砂层。人工挖孔灌注桩设计孔径1 000 mm，长纵筋12φ18 mm，加劲筋φ16 mm@2 000 mm，螺旋筋φ8 mm@200 mm。开挖过程中，渗水量一旦增大，不能继续开挖时，立即启用流砂层开挖方案。针对现场条件，人工挖孔灌注桩在流砂层中采用隔桩跳挖的方式，相邻孔深差距不得大于500 mm，且护壁300～500 mm为一节。人工挖孔灌注桩流砂层扩壁如图1所示。

图1 人工挖孔灌注桩流砂层扩壁示意

人工挖孔灌注桩开挖流砂层第1节护壁土方时，使用长1 000 mm的φ16 mm@100 mm钢筋在原有孔壁底部周边，向外斜向15°锚入砂层，稻草编织成辫状备用。先挖孔内流砂层中间部分，当中间部分达到一定深度时，地下水和流砂将一起涌入孔内，此时将辫状稻草塞入孔壁四周，塞入的稻草多少视流砂流动情况而定。随着孔内流砂的下挖，孔壁四周钢筋外侧也将塞满稻草，钢筋与稻草临时隔挡流砂，抵消孔壁压力，同时稻草可起到滤水作用。在砂层与砾质黏土分层结合处，砾质黏性土含水量较多，开挖深度过大时易塌方。因此，当孔深挖至300～500 mm时，沿护壁底部周边留设保护层50 mm，再次在孔壁底部周边锚入长1 000 mm的φ16 mm@100 mm钢筋，角度同样约为15°。此时，第1节护壁开始绑扎护壁竖向钢筋及水平筋，钢筋绑扎完成后支设孔壁模板、浇筑混凝土。由于地下渗水问题，护壁混凝土应适当增加水泥用量以增加护壁体强度。护壁混凝土浇筑完成24 h后方可继续开挖，下部流砂层第2节护壁土方开挖同第1节。护壁及其加筋如图2所示。

图2 护壁及其加筋示意

在人工挖孔灌注桩开挖过程中，若流砂与地下水比较严重，钢筋稻草超前护壁难以控制时，应采用毛竹片加强控制。截取长1 000 mm、宽30～50 mm的毛竹做成毛竹片，毛竹片柔韧，价格低廉，使用方便。将制备好的毛竹片从护壁下部锚入的钢筋之间打入砂层，毛竹片与毛竹片之间、毛竹片与钢筋之间的缝隙使用稻草塞堵。继续开挖300～500 mm深，按照流砂正常处理方案进行护壁使用，毛竹片、稻草、钢筋三者与混凝土浇筑在一起，有效地增强了护壁的抗剪能力，提高了安全保证系数。

5 流砂层施工安全技术措施

人工挖孔桩属于限用技术，应严格按照以下要求施工：流砂层护壁开挖时，每日开挖最大深度不得超过2节，约1 000 mm。护壁混凝土应采用预拌混凝土。井孔周边禁止堆放杂物，孔内物体土壤派专人清理。孔内作业时必须设置软爬梯，禁坐吊桶上下井。作业开挖前先通风0.5 h，气体检测合格后方可进行作业，作业时约每2 h进行一次气体抽测，发现异常立即停止作业并撤离。挖孔抽排水时，井下不得有人，井内作业时间不得大于4 h，以确保人身安全。

6 结语

在地基基础施工中，由于地质情况的不同，地基基础设计也呈多样性。流砂层中土粒呈流动状态，在人工挖孔灌注桩施工中，受扰动的地下水易带动流砂层中土粒发生流动。施工时采用稻草超前护壁法，有效地降低了成本，且对工期无影响，成功解决了流砂层问题。工程实践证明，采用稻草法处理人工挖孔灌注桩施工中的流砂问题是可行的，具有一定的借鉴意义。