喬世濤 張軍偉 常洪進(jìn) 倪旭東

中建二局第一建筑工程有限公司上海分公司 上海 200125

人工挖孔灌注樁因施工場地條件要求不高，造價(jià)低，噪聲小，在地質(zhì)變化起伏的江淮丘陵地帶中被工業(yè)/民用建筑較多地采用[1-3]。傳統(tǒng)的人工挖孔灌注樁施工方法在流砂層中施工時(shí)，井筒外側(cè)流砂容易進(jìn)入井筒內(nèi)，造成孔壁坍塌等事故。本文所述工程在人工挖孔灌注樁施工中成功采用了稻草超前護(hù)壁法。此施工技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)、高效、安全的特點(diǎn)，對(duì)人工挖孔灌注樁穿越流砂層施工有一定的指導(dǎo)意義。

1 工程概況

安徽省霍山C22地塊（一期）工程為包括住宅商業(yè)街的群體性工程，其中2#樓位于場區(qū)淠源渠老河道，建筑總高度55 m，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為人工挖孔灌注樁，長6～10 m不等。樁為端承型樁，樁端支承土（巖）層為中風(fēng)化巖層。其中，2#樓位于老河道，地下水位較高，存有流泥、流砂等不良地質(zhì)情況。

2 地質(zhì)情況

工程所在場地地貌單元地層從上到下主要分布如下：①層雜填土、②1層粉質(zhì)黏土、②2層粉質(zhì)黏土、③層粉質(zhì)黏土夾礫砂、④層強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖、⑤層中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖。

3 成孔方案的選擇對(duì)比

結(jié)合地質(zhì)勘察資料及施工條件，初步擬定3種方案：

1）選用機(jī)械鉆孔，鋼套筒進(jìn)行護(hù)壁處理，水下澆筑混凝土。該方法鉆機(jī)施鉆時(shí)將產(chǎn)生振動(dòng)，該振動(dòng)會(huì)擾動(dòng)基底的流砂層，同時(shí)對(duì)周邊建筑物沉降也會(huì)產(chǎn)生影響。

2）固化方案。即在流砂層中加壓灌入水泥砂漿，水泥砂漿在砂層灌注點(diǎn)向四周壓入，達(dá)到終凝后形成柱形固結(jié)體。人工挖孔施工時(shí)流砂層處于穩(wěn)定固化狀態(tài)。該方案的缺點(diǎn)是成本高，增加施工工期。

3）鋼筋稻草超前護(hù)壁法。即采用剛?cè)嵯酀?jì)的方式，使用稻草、鋼筋對(duì)流砂層進(jìn)行前置堵塞。選用直徑不小于14 mm、長1 000 mm左右的鋼筋向孔外傾斜錨入流砂層，松散稻草編織成辮狀，在挖取砂土的同時(shí)用稻草隔擋流動(dòng)泥砂以及濾水。此種方案成本低，效率高，能夠保證工程進(jìn)度與安全，適合本項(xiàng)目的人工挖孔灌注樁施工。

4 流砂層關(guān)鍵施工技術(shù)

4.1 地下水處理措施

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告與水文情況，現(xiàn)場設(shè)置排水溝，將人工挖孔灌注樁孔內(nèi)滲水抽排至排水溝內(nèi)，然后經(jīng)沉淀池3級(jí)沉淀后排出基坑。在人工挖孔灌注樁挖孔過程中，若存有滲水，將視情況采取如下措施：

1）發(fā)生少量滲水：在人工挖孔灌注樁挖土過程中，將滲水同泥土一同挖運(yùn)至基坑外。

2）發(fā)生大量滲水：在樁孔內(nèi)安設(shè)鋼護(hù)筒，開挖簡易集水井，隨開挖進(jìn)度加深集水井深度，并采用抽水泵將水抽排至基坑外。

4.2 人工挖孔灌注樁流砂層處理技術(shù)

2#樓1—28/A—H軸人工挖孔灌注樁共有72根，其中，15—28/A—H軸人工挖孔灌注樁施工至6～8 m時(shí)遇流砂層。人工挖孔灌注樁設(shè)計(jì)孔徑1 000 mm，長縱筋12φ18 mm，加勁筋φ16 mm@2 000 mm，螺旋筋φ8 mm@200 mm。開挖過程中，滲水量一旦增大，不能繼續(xù)開挖時(shí)，立即啟用流砂層開挖方案。針對(duì)現(xiàn)場條件，人工挖孔灌注樁在流砂層中采用隔樁跳挖的方式，相鄰孔深差距不得大于500 mm，且護(hù)壁300～500 mm為一節(jié)。人工挖孔灌注樁流砂層擴(kuò)壁如圖1所示。

圖1 人工挖孔灌注樁流砂層擴(kuò)壁示意

人工挖孔灌注樁開挖流砂層第1節(jié)護(hù)壁土方時(shí)，使用長1 000 mm的φ16 mm@100 mm鋼筋在原有孔壁底部周邊，向外斜向15°錨入砂層，稻草編織成辮狀備用。先挖孔內(nèi)流砂層中間部分，當(dāng)中間部分達(dá)到一定深度時(shí)，地下水和流砂將一起涌入孔內(nèi)，此時(shí)將辮狀稻草塞入孔壁四周，塞入的稻草多少視流砂流動(dòng)情況而定。隨著孔內(nèi)流砂的下挖，孔壁四周鋼筋外側(cè)也將塞滿稻草，鋼筋與稻草臨時(shí)隔擋流砂，抵消孔壁壓力，同時(shí)稻草可起到濾水作用。在砂層與礫質(zhì)黏土分層結(jié)合處，礫質(zhì)黏性土含水量較多，開挖深度過大時(shí)易塌方。因此，當(dāng)孔深挖至300～500 mm時(shí)，沿護(hù)壁底部周邊留設(shè)保護(hù)層50 mm，再次在孔壁底部周邊錨入長1 000 mm的φ16 mm@100 mm鋼筋，角度同樣約為15°。此時(shí)，第1節(jié)護(hù)壁開始綁扎護(hù)壁豎向鋼筋及水平筋，鋼筋綁扎完成后支設(shè)孔壁模板、澆筑混凝土。由于地下滲水問題，護(hù)壁混凝土應(yīng)適當(dāng)增加水泥用量以增加護(hù)壁體強(qiáng)度。護(hù)壁混凝土澆筑完成24 h后方可繼續(xù)開挖，下部流砂層第2節(jié)護(hù)壁土方開挖同第1節(jié)。護(hù)壁及其加筋如圖2所示。

圖2 護(hù)壁及其加筋示意

在人工挖孔灌注樁開挖過程中，若流砂與地下水比較嚴(yán)重，鋼筋稻草超前護(hù)壁難以控制時(shí)，應(yīng)采用毛竹片加強(qiáng)控制。截取長1 000 mm、寬30～50 mm的毛竹做成毛竹片，毛竹片柔韌，價(jià)格低廉，使用方便。將制備好的毛竹片從護(hù)壁下部錨入的鋼筋之間打入砂層，毛竹片與毛竹片之間、毛竹片與鋼筋之間的縫隙使用稻草塞堵。繼續(xù)開挖300～500 mm深，按照流砂正常處理方案進(jìn)行護(hù)壁使用，毛竹片、稻草、鋼筋三者與混凝土澆筑在一起，有效地增強(qiáng)了護(hù)壁的抗剪能力，提高了安全保證系數(shù)。

5 流砂層施工安全技術(shù)措施

人工挖孔樁屬于限用技術(shù)，應(yīng)嚴(yán)格按照以下要求施工：流砂層護(hù)壁開挖時(shí)，每日開挖最大深度不得超過2節(jié)，約1 000 mm。護(hù)壁混凝土應(yīng)采用預(yù)拌混凝土。井孔周邊禁止堆放雜物，孔內(nèi)物體土壤派專人清理?？變?nèi)作業(yè)時(shí)必須設(shè)置軟爬梯，禁坐吊桶上下井。作業(yè)開挖前先通風(fēng)0.5 h，氣體檢測合格后方可進(jìn)行作業(yè)，作業(yè)時(shí)約每2 h進(jìn)行一次氣體抽測，發(fā)現(xiàn)異常立即停止作業(yè)并撤離。挖孔抽排水時(shí)，井下不得有人，井內(nèi)作業(yè)時(shí)間不得大于4 h，以確保人身安全。

6 結(jié)語

在地基基礎(chǔ)施工中，由于地質(zhì)情況的不同，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)也呈多樣性。流砂層中土粒呈流動(dòng)狀態(tài)，在人工挖孔灌注樁施工中，受擾動(dòng)的地下水易帶動(dòng)流砂層中土粒發(fā)生流動(dòng)。施工時(shí)采用稻草超前護(hù)壁法，有效地降低了成本，且對(duì)工期無影響，成功解決了流砂層問題。工程實(shí)踐證明，采用稻草法處理人工挖孔灌注樁施工中的流砂問題是可行的，具有一定的借鑒意義。