1、复杂地质条件下人工挖孔桩的施工护壁支护技术复杂地质条件下人工挖孔桩的施工护壁支护技术 摘要 系统阐述了人工挖孔桩施工的护壁技术,以及结合施工现场实际,介绍在地下水丰富、流砂层、淤泥、溶洞等复杂地质条件下进行人工挖孔桩护壁施工安全成功经验,为类似工程施工提供借鉴。 关键词 人工挖孔桩 复杂地质 施工护壁 支护技术 人工挖孔桩作为一种经济实用的基础工艺,已经被广泛应用于建筑工程,而人工挖孔桩基础的成功基于如何处理好桩孔护壁问题,文中介绍了几例特殊地质条件下的护壁成功实例,对于广大同行在类此地质条件下作参考具有一定价值和意义。 1.工程概况 我公司于2009年12月承接了娄底龙泰.上品工程项目,该工
2、程位于湖南娄底市长青中街42号。总占地面积6799.5?O,总建筑面积80367.16?O,地下室2层,1-5层为商业裙楼,A座6-20层为复式小户型住宅,B座6-7为写字楼,8-31层为精品小户型住宅。该工程桩径为900?L-1800?L之间,深度在地下室底板标高以下6000?L-13000?L之间,共有35根桩,其余是墩基础。桩基础于2010年3月施工完毕,在基础施工过程中,因该地质条件复杂,给施工技术和工期带来不同程度的挑战。 2.地下水处理方法 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
3、工挖孔桩的正常施工。该工程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,对此,采用以下处理方法: 1)地下水量不大时。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。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,达到了很好的效果。 3. 流砂处理方法 在开挖时,有些桩遇到细砂,粉砂层地质,再加上地下水的作用,形成流砂,因此采取了以下有效可靠的措施: 1)流砂情况较轻时。通过缩短这一循环的开挖速度,将正常的1m左右一段,缩短
4、为0.5m,以减少挖层孔壁的暴露时间,及时进行护壁混凝土灌注。当孔壁塌落,有泥砂流入而不能形成桩孔时,用尾径40mm至60mm的圆木打入周边0.5至1m深,间距150mm左右,然后可用编织袋或者密集的钢丝网围在木桩外部遮挡流沙,然后立即装模浇灌混凝土护臂,每模混凝土护臂高度0.5m为宜,并控制保证内壁满足设计要求。 2)流砂情况较严重时。常用的办法是下钢套筒,钢套筒与护壁用的钢模板相似,以孔外径为直径,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0.1m,装后即支模浇注护壁混凝土,若放
5、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继续循环施工以形成桩孔。流沙特别严重时,在人工挖孔桩周边环向,间距1米,用100的钻头钻孔下套管直入地质勘探的持力层,每孔高压灌入水泥浆,通过改变该装周边土质之后再进行该桩的下部施工。此方法经济成本相对较高,但是效果显著。 4. 淤泥质土层处理方法 在遇到淤泥质土层等软弱土层时,一般可用方木、木模板等支挡,并要缩短这一段的开挖深度,并及时浇注混凝土护壁,这次支挡的方木和木板要沿周边打入底部不少于0.2至0.5米m深,上部嵌入上段已浇好的混凝土护壁后面,可斜向放置,双排布置互相反向交叉,能达到很好
6、的支挡效果。 5. 溶洞处理方法 5.1土洞处理 即在土体由地下水溶蚀而成的溶洞,溶洞内无岩石,一般可能为流质泥浆填充或无填充物的空洞等几种情形。在无外力搅动情况下,溶洞壁一般都处于稳定状态,所以在遇到土中溶洞时应尽量避免搅动溶洞壁,不宜采用爆破方法施工。要穿过土体中溶洞施工时应采用人工清除溶洞中填充物再回填密实材料(如填充河沙等)的方法施工。 5.1.1无填充物干洞 1)无填充物干洞在打穿洞顶土层后能直接观察到溶洞内的情况。 当溶洞侧向深度小于1.0m且确认溶洞壁不会坍塌时,将溶洞内的浮土杂物清除干净后用水泥砂浆砌筑120厚钢筋砖护壁,砌筑护壁时在溶洞顶上方预留浇灌混凝土入口,待护壁砂浆凝结
7、24小时后,用C25混凝土从预留口向护壁后的溶洞空腔浇灌填充。 2)当溶洞侧深较大时,应选用松木对溶洞顶土体进行支撑(一次性使用,不再拆除),确保施工安全,支撑好洞顶后护壁定型钢模,装模时在溶洞顶上方预留浇灌混凝土入口,钢模形成稳固后浇灌C25混凝土填充溶洞空腔,浇灌混凝土应振捣密实,可在混凝土中参加适量的微膨胀剂,保证混凝土与溶洞壁不留空隙。 5.1.2流质泥浆(或积水)填充溶洞 因打穿洞顶后不能直接观察溶洞内的情况,则应先用钢钎探明溶洞的侧向和高度才能因地制宜地确定施工方法。 1)当溶洞侧深不大时,按溶洞内无填充物作业方法施工,先掏干净溶洞内泥浆抽干积水,溶洞侧深在1.0m以内的,砌筑好1
8、20厚钢筋砖护壁后用C25混凝土填充护壁后的溶洞空腔。 2)溶洞侧深较大的,则先支撑加固洞顶土体后装钢模(或用水泥砂浆砌筑240厚钢筋砖护壁)浇灌C25混凝土填充溶洞空腔。 3)当溶洞高度小于1.0m时,可一次砌筑护壁(或装护壁定型钢模)到顶,在溶洞顶上方留浇灌口浇灌混凝土填充护壁后溶洞空腔。当溶洞高度大于1.0m以上时,应分节(每节高度不超过1.0m)进行施工,且应待下一节的混凝土强度达到1.2Mpa以上后才能进行上一节的施工。 4)当溶洞侧深超过2.0m以上时,用钢钎探明溶洞的平面走向在房屋基础平面图标注清楚,提交建设单位组织设计单位处理;而且必须注意桩孔作业人员安全,不要掉入溶洞内。 5
9、.2岩石层中的溶洞 岩石层中的溶洞一般有开口溶洞(溶槽、漏斗)、封闭溶洞等情况,开口溶洞有半边岩石半边土或放射状溶槽等情形。溶洞内填充可能是硬质粘土或软土或流质泥浆或给水等填充物或干洞。 5.2.1半边岩石半边土开口溶洞 1)当土体为硬质粘土时,按逐节1.0m深往下施工,先掏空土体部分,然后爆破炸碎岩石清出石渣,修正墩孔后石壁部分不需做护臂,土体部分直接支模浇灌混凝土护臂混凝土护臂与石壁连接部位应在石壁部位直入钢筋,保证混凝土与石壁的有效连接及加固。按照同样方法施工下一节,直至墩孔底全部见岩后探溶,探溶确定持力层厚度满足设计要求后扩底成孔。 2)当土体为软土(但不流动)时,按逐节0.5m深往下
10、施工,先在土体部分沿孔壁周向孔外斜打入1.01.5m长的硬原木(梢径4060mm,沿墩孔周布桩间距150mm)桩,然后掏空土体部分,再爆破炸碎岩石清出石渣,修正墩孔后再按上一条的方法施工护臂,直至墩孔底全部见岩探溶、持力层满足设计要求后后扩底成孔。 3)当土体部分是流质泥土或流砂时,按逐节0.5m深往下施工,先在土体部分沿孔壁周向孔外斜打入1.5m以上长的硬原木(梢径4060mm,沿墩孔周布桩间距150mm)桩,然后掏空土体部分,掏土作业时边掏土边用扎成团的麻袋或者编织袋塞入硬木桩间缝隙,便其能滤水挡泥(砂),掏土至一节(0.5m左右)深时,如发生孔底涌泥(砂)则用尼龙编织袋装砂压住孔底堵住泥
11、(砂)涌,然后装定型钢模抽干孔内积水后浇筑C30混凝土护壁,护壁厚度应不少于150mm,护壁内配竖向和水平双向6200钢筋网,待护壁混凝土凝结24小时后再爆破炸碎岩石清出石渣,修正墩孔。按照同样方法施工下一节,直至墩孔底全部见岩后探溶,探溶确定持力层厚度满足设计要求后扩底成孔。 4)当土体部分流质泥土显泥浆状流动性很大时,先用尼龙编织袋(能透水)装干拌1:2水泥砂浆(或干水泥粉)压入溶洞空腔泥浆中筑成一道封闭式围堰,围堰上部应顶紧溶洞顶,待水渗透编织袋使袋子内的干拌水泥砂浆(或干水泥粉)吸水凝结后清除墩孔内泥浆,然后装定型钢模抽干孔内积水后浇筑C30钢筋混凝土护壁,待护壁混凝土凝结24小时后再
12、爆破炸碎岩石清出石渣,修正墩孔。按照同样方法施工下一节,直至墩孔底全部见岩后探溶扩底成孔。 5.2.2岩石层中封闭式溶洞 1)当填充土体为硬质粘土时,按在硬质粘土层作业方法每节1.0m深往下施工,直至穿过溶洞墩孔底全部见岩后探溶扩底成孔。 2)当填充土体为软土(但不流动)时,按逐节0.5m深往下施工,先在土体部分沿孔壁周向孔外斜打入1.01.5m长的硬原木(梢径4060mm,沿墩孔周布桩间距150mm)桩,然后掏空土体部分,修正墩孔用水泥砂浆砌筑240mm厚的砖护壁。待护壁砂浆凝结24小时后,按照同样方法施工下一节,直至墩孔底全部见岩后探溶扩底成孔。 3)当填充土体是流质泥土或流砂时,按逐节0
13、.5m深往下施工,先在土体部分沿孔壁周向孔外斜打入1.5m以上长的硬原木(梢径4060mm,沿墩孔周布桩间距150mm)桩,然后掏空土体部分,掏土作业时边掏土边用扎成团的麻袋或者编织袋塞入硬木桩间缝隙,便其能滤水挡泥(砂),掏土至一节(0.5m左右)深时,如发生孔底涌泥(砂)则用尼龙编织袋装砂压住孔底堵住泥(砂)涌,然后装定型钢模抽干孔内积水后浇筑C30混凝土护壁,护壁厚度应不少于150mm,护壁内配竖向和水平双向6200钢筋网,待护壁混凝土凝结24小时后。按照同样方法施工下一节,直至墩孔底全部见岩后探溶扩底成孔。 4)当溶洞内填充物是流动性很大泥浆或积水时,排除溶洞内的泥浆、积水,如果溶洞壁
14、岩石完整,溶洞侧深不大(1.0m以内)且墩孔全部在溶洞内时,可不做护壁,只需将溶洞内的泥浆冲洗干净,待浇灌墩芯混凝土一并填充。当溶洞侧深大于1.0m以上时,则按设计墩径要求用水泥砂浆砌筑120mm厚砖护壁,边砌护壁边用混合砂石填充护壁的溶洞空腔,如溶洞高度在1.0m以内则一次将护壁砌到顶封闭溶洞,待护壁砌体砂浆凝结12小时才能继续往下成孔施工;如溶洞高度超过1.0m以上了则清除干净溶洞内填充杂物后,从溶洞底往上分节施工,砖砌护壁厚度应不少于240mm,应采取灌浆砌法砌筑护壁砌体,完成护壁砌体12小时内应不断排除溶洞内的积水,保证砌体砂浆的凝结,必须待下节护壁砌体砂浆凝结24小时候才能施工上一节
15、。 5.3遇多个裂隙型溶洞 采取各个填堵的施工方式,即先施工一个裂隙口堵死后,再进行等下个裂隙孔,依次施工,特别要注重护壁薄弱的环节。先用钢钎探插裂隙的深浅走向,必要时要打木枋,踩干水泥粉来固定裂隙中的岩溶。 5.4遇岩溶翻涌 遇岩溶翻涌情况很多,也很难发现,对施工安全存在很多隐患,这就要多多研究勘探报告和相邻几根桩孔的岩溶,岩石及裂隙、溶槽的走向进行分析,用几米长的钢钎密密探插岩溶和溶洞的深度,宽度,了解其大致的岩溶含有量,并分析其对桩孔的施工影响。视分析情况,能堵则用木枋,用整袋干水泥粉等一切办法堵,不能堵就须花大力气将其掏空再堵,堵好洞口后,再在护壁处打洞,用混凝土再填充实。堵溶洞涌泥用
16、整袋干粉水泥堵,踩是最好的方法。 5.5遇涌水 遇涌水时,不要将水堵住,可用竹节或水管将其引入底部,用高扬程水泵日夜抽排,抽若干天后,涌水可变小,同时可将浅桩孔的水位降低,对以后浇筑提供方面。 6. 溶洞及流砂、流泥综合出现时处理方法 清除流砂、流泥,用20钢筋每隔150mm用铁锤敲击插入一半,再用编织袋、麻袋等填实后,用12?L厚木模板或竹胶板挡住流砂、流泥;根据流砂、流泥量大小,可以增大壁后和加大钢筋及提高混凝土强度等级;桩孔护壁每节由原设计的1000?L该为500?L。 7. 实践效果 该工程基础采用人工挖孔桩,基础地址复杂,施工中采用上述技术综合施工控制,达到了预期效果,对成桩进行的检测,均满足设计要求。 作者简介: 彭洪伟,男,一级建造师,娄底工程建设有限公司副总经理。
