淺談巖溶地質條件下人工挖孔護壁灌注樁的施工技術

徐洪成

（中交三航局第三工程有限公司，江蘇 南京 210000）

淺談巖溶地質條件下人工挖孔護壁灌注樁的施工技術

徐洪成

（中交三航局第三工程有限公司，江蘇 南京 210000）

隨著我國現代化進程的不斷加快，有效的改善了人類的生活質量，從而推動了我國城市化建設的發展，現階段高等級公路、大型工業、電廠和民用建筑中，地基處理上常常采用樁基施工，本文從工程實例論述巖溶地質條件下人工挖孔護壁灌注樁的施工技術。

樁基 人工成孔 護壁 基巖爆破 灌注成樁

1. 工程概況

貴甕高速公路工程項目，擬建橋梁樁基設計為混凝土灌注樁，樁徑分別為φ 1300mm、φ1600mm、φ1800mm、φ2000mm，樁長15m～25m不等，樁端要求進入中風化巖不小于3000mm。根據巖土工程勘察報告，橋位區地表水較發育。地下水主要為基巖中裂隙水及巖溶水，裂隙水賦存于白云巖的節理裂隙中，主要靠地表水及大氣降水補給，以沿裂隙滲流形式或受地形切割排出地表；巖溶水主要賦存于溶隙、溶洞中。

2. 地質條件

根據本次勘察結果，橋位區未見特殊性巖土發育，不良地質現象主要為巖溶，鉆孔揭露橋位區溶洞、溶蝕孔隙發育，對擬建橋梁基礎埋深、樁長有一定影響。結合地面地質調查，橋位區分布的地層由新至老描述如下:

黏土（Q4

al）①：灰色，流塑-軟塑，含植物根系。該層主要分布于橋位區沖溝地段，層厚1.0m-2.5m，承載力基本容許值[fao]=60kPa，摩阻力標準值qik=25kPa。

黏土（Qpdl）②-1：褐黃色，可塑，含少量強風化巖角礫，該層布于斜坡段，層厚0.9m-6.9m，承載力基本容許值[fao] =150kPa，摩阻力標準值qik=40kPa。黏土（Qpdl）②-2:褐黃色，軟塑，含少量強風化白云巖質角礫，該層厚3.4m，承載力基本容許值[fao]=100kPa，摩阻力標準值qik=30kPa。

強風化白云質灰巖③-1：灰白色、肉紅色，顯晶質結構，薄厚層狀構造，節理裂隙很發育，巖芯多呈碎屑狀、少量碎塊狀，巖質較軟，巖體破碎，該層廣泛分布于橋位區，層厚1.1m～5.7m，承載力基本容許值[fao]=600kPa，摩阻力標準值qik=150kPa。

中風化白云巖③-2：灰色，顯晶質結構，薄一中厚層狀構造，節理裂隙很發育，巖芯呈柱狀、長柱狀，節長一般10cm-60cm，該層廣泛分布于橋位區，最大揭露厚度29.5m。承載力主主容許值[fao] =1500kPa，摩阻力標準值qik=300kPa。

強風化角礫狀白云質灰巖④：灰褐色，母巖為灰巖，鈣泥質膠結，膠結程度較差，巖芯多呈碎屑狀，極少量塊狀、柱狀，巖質較軟，巖體較破碎，層厚14.6m，承載力基本容許值[fao] =600kPa，摩阻力標準值qik=150kPa。

工程地質縱斷面圖

3. 人工挖孔灌注樁的特點

人工挖孔灌注樁與鉆孔灌注樁相比具有機具設備簡單，施工操作方便，占用場地和空間小，無泥漿排出，對周圍環境及建筑物影響小，施工質量可靠，可全面展開施工，縮短工期，造價低等優點。因此，近幾年得到廣泛運用，人工挖孔樁施工更有其優越性，可以彌補機械施工的一些不足。挖孔樁適用于無地下水或少量地下水，且較密實的土層或風化巖層。

4. 施工前的準備工作

4.1 施工前資料準備

施工現場的工程地質和地下水位資料；樁基施工圖紙會審紀要；主要施工機械及其配套設備的技術性能資料；樁基的施工組織設計或施工方案及樁基鋼筋、混凝土所用建材（水泥、砂石、鋼筋）的質檢報告。

4.2 施工前質量管理措施

在施工平面圖上標明樁位、編號、施工順序、水電線路和臨時設施位置；指定施工工序檢查程序；制定不良天氣（雨季）施工的技術措施。

4.3 施工中安全管理措施

挖孔樁施工過程中安全工作非常重要，應得到高度重視，做到以下措施保障：孔內設應急爬梯供人員上下井；施工人員進入孔內必須戴安全帽；使用吊籠、電葫蘆等有安全可靠的自動卡緊保險裝置；開挖深度超過10m時配有通風設備；挖出的土石方及時運離孔口，不得堆放在孔口四周1m范圍內，機動車輛的通行不得對井壁造成安全影響；要注意安全用電，井下照明采用12v以下安全燈。

5 .施工工藝流程

施工準備—基樁定位—孔口護壁—設備就位—人工挖孔—孔內出渣—護壁支護—孔內爆破—清渣—樁基爆破成孔—清理樁底—終孔—釬探。

施工工藝流程圖 二

6.施工方法

6.1 測量放線

樁位測放及標高測量所用儀器為全站儀、水準儀和塔尺。首先根據業主提供的基準點、基準線和水準點建立測量控制網，樁位依據控制網采用全站儀測放人工挖孔樁的樁位。

6.2 人工挖孔

人工挖孔樁自上而下逐層用鎬、鍬進行，對遇堅硬土層及巖層用錘、釬，并加小型爆破破碎；在孔口上安裝支架，用1～2t慢速揚機提升，棄土裝入桶內垂直起吊運輸出井口外。每挖深1.0m時支模澆一圈混凝土護壁，樁孔挖掘及支撐護壁兩道工序須連續作業，不宜中途停頓，以防坍孔。

6.3 護壁施工

挖孔施工根據地質和水文地質情況，因地制宜地選擇孔壁支護方案上報批準，并經計算，確保施工安全并滿足設計要求。

護壁材料采用P.O 42.5水泥，機制砂、碎石、變徑模板。孔口處護圈高出原地面20cm左右，并設置臨時排水溝，防止地表水流入孔內。

6.4 挖孔及混凝土護壁施工

6.4.1 開孔前，在樁位外設置定位四角樁，安裝護壁模板用樁心點校正模板位置。

6.4.2 凈距小于2倍樁徑且小于2.5m時，采用間隔開挖。

6.4.3 井圈中心線與設計軸線的偏差不得大于20mm，井圈頂面高出場地200mm，壁厚比下面井壁厚度增加100～150mm。

6.4.4 樁孔挖掘過程中，每掘進1.0m米，進行一道混凝土護壁。護壁模板為分片鋼模，每片之間采用U型扣連接。護壁采用內齒式護壁，護壁下口直徑比上口直徑大5cm，護壁上口直徑不得小于設計樁徑。護壁厚度15cm，上下層護壁間保證有5cm的搭接長度。滲水量較大時，從滲水部位開始，搭接長度不得小于100mm。

6.4.5 每節護壁均在當日連續施工完畢，混凝土護壁厚度不小于150mm，混凝土強度等級不低于樁身混凝土強度，可配置適量的鋼筋，護壁混凝土要保證密實，以保證樁身護壁的整體穩定性和安全性為主。

6.4.6 遇有可能出現涌土情況時，每節護壁高度減小到500mm，并隨挖隨澆注混凝土。

6.4.7 護壁模板拆除在12小時之后進行，發現有蜂窩、漏水現象及時補強。6.4.8護壁要打到完整基巖面，連接緊密，防止地層內水滲入。

6.5 嵌巖段施工

嵌巖段施工采用人工敲鑿及爆破方法。人工挖至灰巖頂部，然后根據巖面的傾斜及完整性情況，采用人工鑿除及爆破。爆破時，要控制好藥量和鉆孔的位置。因地質條件比較復雜，地下山體起伏不平，炮眼數目、位置和斜插方向，按巖層斷面方向來定，中間一組集中掏心，四周斜插挖邊。以風鉆垂直于斜巖面鉆出炮眼，炮眼數量依據面積而定，一般直徑為1.3m孔徑的平整孔底，鉆10個炮眼，內圈3個，外圍7個，均分布置；炮眼鉆孔深度為1.2m，每個炮眼的藥量3節以0.9Kg為宜，既能達到松動底部巖石的目的，又不至于擴大孔徑或有爆破碎石從孔底飛出。

6.6 孔底釬探

為保證結構物的安全運營及穩定性要求，成孔采用人工挖孔結合爆破的施工工藝成孔，人工挖孔至設計樁底時，將孔底清理干凈，聯系檢測人員對樁底向下5m范圍內進行釬探，終孔后釬探查明孔底以下是否有不良地質情況（如溶洞、薄層泥巖、淤泥夾層等）。如孔底巖體在5m范圍內分布有軟弱夾層或溶洞，則繼續向下鑿，直至滿足樁端全斷面嵌入中風化灰巖3000mm，施工完畢后人工清除完殘余虛渣。樁基釬探布孔要求如下表：

樁徑（m） D≤1.6 1.6＜D≤2.2 D＞2.2探孔數（個） ≥1 ≥2 ≥3

6.7 特殊地質條件下的處理方案

人工挖孔灌注樁的機械化程度要求不高，僅靠簡單的機具就能實現，一方面可保證清底干凈，另一方面在成孔過程中采用現澆混凝土護壁，呈鋸齒型的護壁提高了樁側摩阻力，保證了成樁質量。此外，還有單樁承載力高，樁受力明確，計算簡單，基礎成本低廉，樁身質量可靠，基礎施工簡便，噪音小和基礎沉降小等優點，故得到廣泛的應用。但在施工過程中，也常常遇到一些較棘手的問題，如：地下水、淤泥、流砂、坍孔等。

6.7.1 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，造成安全事故，因此要采取有效可靠的措施。

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0.5m，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，有泥砂流入而不能形成樁孔時，可用紡織袋土逐漸堆堵，形成樁孔的外壁，并控制保證內壁滿足設計要求。

流砂情況較嚴重時，常用的辦法是下鋼套筒，鋼套筒與護壁用的鋼模板相似，以孔外徑為直徑，可分成4-6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，深入孔底不少于0.2m，插入上部混凝土護壁外側不小于0.5m，裝后即支模澆注護壁混凝土。若放入套筒后流砂仍上涌，可采取突擊挖出后即用混凝土封閉孔底的方法，待混凝土凝結后，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，打入漿管，壓力澆注水泥漿，使下部土壤硬些，提高周圍及底部土壤的不透水性，以解決流砂現象。

6.7.2 淤泥質土層

在遇到淤泥質土層等軟弱土層時，用木方、木板模板等支擋，并要縮短這一段的開挖深度，并及時澆注混凝土護壁，每次支擋的木方要沿周邊打入底部不少于0.2m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，能達到很好的支擋效果。

7.成孔質量控制指標

鉆（挖）孔灌注樁成孔質量標準

8.結論

本項目人工挖孔樁共計115根，經有資質的檢測單位進行超聲檢測全部為I類樁。人工護壁挖孔結合孔底釬探檢測及爆破成孔的施工工藝，解決了特殊地質條件下的樁基施工，為今后類似工程的開展提供一些參考依據。

[1]公路橋涵施工技術規范JTG/T F50-2011;人民交通出版社

[2]論人工挖孔(深孔)灌注樁在復雜地質條件下的施工[J];廣西土木建筑;2000年01期

TU75

B

1007-6344（2015）12-0293-02

徐洪成，男，1968年8月24日，工程師，公路橋梁施工，中交三航局第三工程有限公司，項目總工，中共黨員，29年，東南大學土木工程（道路與橋梁方向）