复杂地层人工挖孔灌注桩施工技术的应用

　　摘要:人工挖孔灌注桩广泛应用于基础施工，施工中经常会遇到地下水、流砂、软土地基、超深开挖支护、有毒有害气体等复杂条件，本文结合工程实践，对人工挖孔灌注桩的在复杂地层应用的难点进行总结和探讨。
　　关键词：人工挖孔灌注桩，复杂地层，施工技术
　　一、前言
　　人工挖孔灌注桩具有施工简单、现场成桩质量容易控制、工期短、造价低等优点，特别适合大型桩基设备无法进场的山坡地采用。人工挖孔灌注桩在实际施工过程中会遇到地下水、流砂、软土地基、超深开挖、有毒有害气体等复杂地质条件，需要采取不同的施工技术措施；本文结合某项目在复杂地质条件下采用人工挖孔灌注桩的工程实践，对复杂地层人工挖孔灌注桩的施工技术与难点进行总结和探讨。
　　二、工程概况
　　该项目是由不同结构形式和使用功能的单体组成的住宅建筑群，占地面积2000余亩，总建筑面积约60万平方米，该场地为丘陵坡地，场地内地质情况差异大，经过现场土方调配平衡后，回填区设计采用人工挖孔灌注桩。人工挖孔灌注桩约21000根，设计桩长3-20米，桩直径为800mm、1000mm、1200m、1500mm，砼强度等级C30。设计选用持力层为第6层中风化泥岩层，入岩深度800mm，扩底宽度150-400mm，该场地地质勘探资料如表1
　　表1某场地地质构造层次表
　　
　　
　　三、几种复杂地层的施工技术
　　1、主动降排水与施工顺序相结合施工地下含水层
　　根据地下水量的大小及压力具体情况进行详细分析，并采取相应的措施；一、当地下水量不大时，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，然后进行下一段的施工；二、当水量较大时，用施工孔自身水泵抽水，也不易开挖时，应从流水渗入顺序考虑，采取对周围桩孔同时抽水，以减少开挖孔内水量，并采取交替循环施工的方法，能达到很好的效果；三、临湖建筑涉及到较大的承压水，采用设置降水井的方法。本项目中有四栋单体建筑临湖，其中一栋单体建筑，降水井布置通过计算确定，采用16口降水井沿基坑靠湖面单边布置，施工降水井时采取钢护筒护壁与井内降水结合施工。通过井点降水保证了人工挖孔灌注桩顺利施工完成。
　　2、主动降排水与封堵结合施工流砂及流塑泥质土层
　　人工挖孔灌注桩施工中的流砂现象包括粉细砂、粉土中的流砂和中砂层中颗粒产生的管涌。根据流砂形成机理，流砂形成必须有地下水流动，产生动水压力，关键是既要降低地下水位，又要保证排水时不能携带泥砂。因此井管滤网和孔壁间处理特别重要，传统方法采用用钢筒护壁，但施工成本高；施工中我们采用草苫子这种廉价材料堆围四周合围处理，四周用钢筋固定，并插入一定深度，后进行开挖，支模浇筑护壁混凝土，即能保证有效滤水，又能保证不携带泥砂，实现了主动降排水与封堵相结合的措施，工序简单、成本低、便于操作。
　　3、桩底托换加固措施施工局部复杂地质部位
　　该项目处于市郊丘陵地带，施工中部分部位出现未到持力层而很难继续向下开挖施工的实际情况。根据房屋类别、结构荷载及场地情况，会同设计等部门协商，对于别墅等结构荷载比较小的低层房屋结构局部采取了桩底托换加固措施。即桩孔底部设垂直密集钢管桩，桩径100mm，桩端到达持力层一定深度。采用小型钻机成孔下入钢管后注浆。桩底托换加固技术由于其结果都改变了原设计方案，最终单桩竖向承载力通过试验确定符合设计要求。
　　4、钢管支护扩大头措施处理超深开挖
　　本工程中部分孔桩开挖到设计深度而未达到持力层，现场对局部进行补勘，根据补勘结果分析该部位地质情况，设计要求至少在强风化泥岩层增加扩大头终孔，部分开挖深度达23米，基底扩大头750mm，桩径1200mm，除保证通风、坍塌等安全技术措施外，对基底扩大头进行支护，采取Ø48钢管支撑。为保证效果通过计算后确定采用4根钢管支护，钢管顶、底面加焊一块300×300钢板，以提高局部受压能力，终孔后立即验收并浇筑桩芯混凝土。
　　5、停电报警撤离及全程通风确保安全施工
　　由于土层中可能有腐殖质物或邻域腐殖质物产生的气体逸散到孔中，因此要预防孔内有害气体的侵害。施工下孔前10min把孔盖打开通风并进行活体试验，如有异常气味排除后方可作业，本项目实际施工时有多个孔洞在3.5米处出现活体检测死亡的情况，经过气体抽样检测主要成份为二氧化碳和少量的氢氰酸，通过加强通风及加装停电报警系统，安全教育和停电及时撤离，有效地防止了中毒安全事故的发生。
　　6、护壁坍塌部位处理措施
　　人工挖孔灌注桩施工很容易发生护壁外围泥砂塌落，甚至难以浇筑混凝土护壁。尤其遇到大量地下水，随着护壁外围泥砂大量塌落，混凝土护壁成为悬空状态，失去支撑，进而产生裂纹，直至断裂、脱落。在施工时采取相应措施：
　　（1）根据桩位布置情况，桩净距小于2.5m的人工挖孔桩，采用间隔开挖，保证相邻排桩跳挖的最小施工净距大于4.5m，待相临桩孔浇筑完后再开挖，既减小对土体的扰动，又可起到阻水的作用。
　　（2）加密护壁竖向钢筋，并让钢筋伸出20cm以上，与下一节护壁的竖向钢筋及箍筋连成整体，然后再浇注成形，这样护壁就不会断裂脱落。
　　（3）在已成形的护壁上挖孔至砂土薄弱层，以充填、渗透和挤密的形式把灌浆材料充填到土体的孔隙中，以固结护壁外围土体，保护壁周泥砂不塌落。压力灌浆材料可选择粉煤灰、早强型水泥混凝土、石灰粘土混合料等。
　　（4）部分桩体开挖后孔底出现坍塌，由于桩间距较近，底部坍塌范围容易连成一片，增加了清理的难度，采用先回填后开挖，同时调整施工顺序，间隔跳挖，有效处理了孔底出现坍塌的部位。
　　四、工程效果
　　1、该工程桩基础施工计划工期为90天，实际完成工期为82天，现场分三批次移交工作面，较好的满足了工程施工进度的需要。
　　2、施工过程中未出现安全伤亡事故，停电报警撤离及全程通风措施有效防止中毒安全事故的发生。
　　3、人工挖孔灌注桩施工完成后按规范要求进行相关检测和试验符合规范要求。
　　五、结束语
　　随着施工技术的改进，人工挖孔灌注桩在有地下水、流砂层和淤泥质土质等复杂地层中得到应用。但在地质情况不良、易坍塌地段、开挖深度超深使用时，施工前应进行成桩试验论证，并制定完善相关应对措施，防止产生不必要的经济损失和安全事故。
　　参考文献：
　　[1]GB50202-2002建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].
　　[2]JGJ94-2008建筑桩基技术规范[S].
　　[3]建筑施工手册(第四版)，中国建筑工业出版社，2003.