摘要:對人工挖孔樁施工中常遇到的幾個問題,如地下水、流砂、淤泥層等列舉分析了不同情況并提出了處理方法。
關鍵詞:人工挖孔樁,地下水,淤泥,流砂,護壁
人工挖孔樁根據其承載力形式不同分為摩擦樁和嵌巖樁。人工挖孔樁以其特有的承載力大及施工工藝簡單、速度快等優勢很快得到了設計、業主、施工單位的認可。根據國家及各省對人工挖孔樁施工的有關規定和要求,結合國情及實際情況,近些年來,很多地方都采用了人工挖孔樁。人工挖孔樁是一種在軟弱地基上比較經濟適用的基礎形式,但其施工風險大在施工中也還存在著一些不明地質情況問題,近年來,我們通過對采用人工挖孔樁基礎的工程實踐中碰到并解決了很多問題,積累了很多經驗,取得了很好的效果。下面就以一個工程實例來談一下所遇到的問題及處理方法。
1 工程概況
中鐵二十局承建的梅大高速公路位于廣東省梅州市大埔縣銀江鎮境內,起訖樁號為K34+913.965~K45+150,路線全長10.236km,工程總投資約6.18億。
其中橋梁共9座,總長6002.22單延米,樁基共444根(人工挖孔樁272根),系梁102個,承臺38個。橋梁上部構造采用預應力鋼筋砼T型梁結構,下部構造采用園柱式墩或空心薄壁墩,基礎采用樁基礎或擴大基礎,本工程樁基礎大多采用人工挖孔樁及鉆孔樁基礎。
2 地下水
地下水是深基礎施工中經常遇到的問題,它給人工挖孔樁施工帶來許多困難。含水層中的水在開挖時破壞了周圍土質平衡狀態,使周圍的靜態水滲入樁孔內,從而影響了人工挖孔樁的正常施工,如果遇到動態水滲壓土層施工,不僅造成開挖困難,連鋼筋護壁混凝土也易被水壓沖刷穿透塌落,發生樁身質量問題。如遇到了細砂、粉砂土層,在壓力水的作用下,也極易發生流砂和井壁塌漏現象。
2.1 水量較大時
當用施工孔自身水泵抽水無法達到施工要求,不易開挖時,應從施工順序考慮,采取對周圍樁孔同時抽水或井點降水法,以減少開挖孔內的涌水量,并采取交替循環施工的方法,組織安排合理,能達到很好的效果。
2.2 地下水量不大時
可選用潛水泵抽水,邊抽水邊開挖,成孔后及時澆筑相應段的鋼筋混凝土護壁,然后繼續下一段工序的施工。
2.3 對不太深的挖孔樁
可在場地四周合理布置統一的輕型井管降水,對基礎平面占地較大時,可適當增加降水管井的排數,一般都能得到很好的處理。
2.4 抽水時環境影響
有時施工場地周圍環境特殊,一是抽出地下水時對于周圍環境,基礎設施等影響較多,不允許無限制抽水;二是周圍有江沙、河流等,不可能無限制的抽水。對于以上情況在抽水前均要采取可靠的措施。處理這類問題最有效的方法是截斷水源,封閉水路。樁孔較淺時,可采用鋼筋混凝土板樁或鋼板樁形式封閉水路;樁孔較深時,用鉆孔壓力灌漿形成止水帷幕擋水,以保證在施工中能夠正常抽水,達到正常開挖。
3 淤泥質土層
在遇到淤泥質土層等軟弱土層時,一般可用木方、木板模板等全斷面支護,要縮短開挖深度,并及時澆注混凝土護壁。一次支護的木方及板要沿周邊打入底部不少于0.5m深,上部嵌入上段已澆好的混凝土護壁后面,可斜向放置,雙排布置互相反向交叉,在工程實際中能達到很好的支護效果。
4 流 砂
人工挖孔在開挖時,如遇細砂,粉砂層地質時,再加上地下水的作用,極易形成流砂,嚴重時會發生井漏塌孔,造成質量事故,因此必須要采取有效可靠的保護措施。
4.1 流砂情況較輕時
有效的方法是縮短這一循環的開挖深度,將正常的1m左右一段,縮短為0.3~0.5m,以減少挖層孔壁的暴露時間,及時進行護壁混凝土灌注。當孔壁塌落,有泥砂流入而不能成孔時,可用編織袋裝土或稻草逐漸堆堵,形成樁孔的外壁,并控制保證內壁滿足設計及規范要求。
4.2 流砂情況較嚴重時
常用的方法是下鋼筒,鋼筒與護壁用的鋼膜板相似,以孔外徑為直徑,可分成5-7段圓弧,再加上適當的肋條,相互用螺栓或鋼筋環扣連接,在開挖0.5m左右,即可分片將套筒裝入,鋼筒深入孔底不少于0.3m,插入上部混凝土護壁外側不小于0.2m,鋼筒安裝裝后要立即支模澆注護壁混凝土;若放入鋼筒后流砂仍上涌,可采取突擊挖出后即用混凝土封閉孔底的方法,待混凝土凝固后,將孔心部位的混凝土清鑿以形成樁孔。也可用此種方法,應用到已完成的混凝土護壁的最下段鉆孔,使孔位傾斜至下層護壁以外,打入注漿管,灌注水泥漿,使下部土壤相對硬些,以提高周圍及底部土壤的不透水性,應用此種方法對于一般流砂都能得到很好的處理。
如果流砂層特別厚,地下水又豐富時,無論采用何種方法開孔,均要對人工挖孔樁的部位土體采取注漿法施工,對土體進行固結,待土體走到一定強度后,方可開挖樁孔。
5 樁身混凝土的澆筑
5.1 消除水的影響
5.1.1 孔底積水
澆筑樁身混凝土主要應保證其符合設計強度,而要保證混凝土的均勻性、密實性,防止孔內積水影響混凝土的配合比和密實性就是重中之重的問題。
澆筑前要抽干孔內積水,抽水的潛水泵要裝設逆流閥,保證提出水泵時,不致使抽水管中殘留水又流入樁孔內。如果孔內的水抽不干,提出水泵后,可用部分干拌混凝土混合料或干水泥鋪入孔底,然后再澆注混凝土。
如果孔底水量大,確實無法采取抽水的方法解決,樁身混凝土的施工就應當采取水下澆筑混凝土的方法進行施工。
5.1.2 孔壁滲水
對孔壁滲水的情況不容忽視,因為樁身混凝土澆筑時間較長,如果滲水過多,將會影響混凝土質量,從而降低樁身混凝土強度。對于孔壁滲水的情況可在樁身混凝土澆筑前采用防水材料封閉滲漏部位;對于出水量較大的孔可用木楔打入,周圍再用防水材料封閉,或在集中漏水部分嵌入泄水管,裝上閥門,在施工樁孔時打開閥門讓水流出樁孔,澆筑完樁身混凝土后即可關閉,這樣就能解決影響樁身混凝土質量的問題。
5.2 保證樁身混凝土的密實性
樁身混凝土的密實性,是保證混凝土達到設計強度的必要條件。為保證樁身混凝土澆筑的密實性,一般采用串流筒下料及分層振搗澆筑的方法,其中的澆筑速度是關鍵,即力求在最短的時間內完成一個樁身混凝土澆筑,特別是在孔底有地下壓力水情況時,要求集中足夠的混凝土短時間澆入,以便利用混凝土的自身重量壓住水流的滲入。
對于深度大于10m的樁基,可依靠混凝土自身的落差形成的沖擊力及混凝土自身的重量的壓力使其密實,這部分混凝土即可不用振搗,實際經驗證明,樁身混凝土能滿足均勻性和密實性,其速度更優于采用串流筒施工。對于樁身上部混凝土澆筑要采取正常的施工方法,因為一般上部很少有地下水影響,澆筑速度按常規方法不必很快,也不能采用自由下落的特殊施工方法。
6 合理安排施工順序
合理安排人工挖孔樁的施工順序,對減少施工難度起到重要性作用,在施工方案中要認真統籌,根據實際情況合理安排每一根樁的施工次序。 一般施工順序應當遵循“由淺入深,由外至內”的順序進行。
在可能的條件下,先施工比較淺的樁孔,后施工深一些的樁孔。因為一般樁孔愈深,難度相對愈大,較淺的樁孔施工后,對上部土層的穩定起到加固作用,也減少了深孔施工時的周圍土層的側壓力。在含水層或有動水壓力的土層中施工,應先施工外圍(或迎水部位)的樁孔,這部分樁孔混凝土護壁完成后,可保留少量樁孔先不澆筑樁身混凝土,而做為排水井,以方便其它孔位的施工。保證了樁孔的施工速度和成孔質量。
7 實踐效果
在本工程中經過對人工挖孔樁實施這些技術控制和保護措施,在保證樁的施工質量方面達到了很好的效果。在對本工程中的272根人工挖孔樁進行的靜載、超聲波檢測、抽芯取樣、混凝土塊強度試驗等實驗數據證明,272根人工挖孔樁質量均滿足設計及規范規定要求,達到了質量檢驗評定及驗收標準的要求,所有的272根人工挖孔樁工程質量等級均評定為優良。