人工挖孔樁樁基涌水處理方法研究

王理慧

（民航機場建設工程有限公司，天津 300456）

龍?zhí)洞逯袠驗樵擁椖坎砍薪ǖ臉蛄褐唬L67.5m，總共3跨，樁基數(shù)量為10根，樁基最深為20m，墩柱樁基位于河流兩側的斜坡上，其中2號樁基被高度50～100cm的滿水斷層隔開，位于樁基頂面以下7m位置。文章主要闡述龍?zhí)洞逯袠?號樁基在施工中遇到的問題，以及采取的技術措施和施工方法，僅供讀者參考。

1 地質情況描述

1.1 工程概況

擬建龍?zhí)洞逯袠蛭挥诎椭惺邪椭輩^(qū)龍?zhí)洞澹瑯蛄嚎缭桨秃又Я鳌蛑诽幙缭缴顪希镀露盖停堑湫偷母呱缴罟鹊孛玻珮蛭惶巺R水面積較小，溝底水流量不大，橋梁規(guī)模主要受地形控制。

1.2 地層巖性

橋位區(qū)出露及鉆孔揭露的地層為第四系全新統(tǒng)坡洪積可塑粉質黏土和沖洪積淤泥，下覆基巖為白堊系下統(tǒng)蒼溪組（K1c）砂巖、粉砂質泥巖。

1.3 水文地質條件

（1）地表水：橋址區(qū)小河溝為場地內(nèi)的主要地表水流，在橋軸線位置由南東向北西徑流，勘察時為枯水季節(jié)，河內(nèi)有常年流水，具有雨漲晴消特征，勘察期間常水位427.01m，流量約3L/s。

（2）地下水：區(qū)內(nèi)地下水主要由松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水組成。松散層孔隙水主要賦存于第四系堆積層中，主要接受大氣降水補給，沿斜坡向溝谷及下臥層排泄，具埋藏淺、分布零星、水量貧乏、厚度不大、無穩(wěn)定潛水面特點。

2 施工前的現(xiàn)場地質

龍?zhí)洞逯袠?號樁基距離河流水面約2m，距離河流較近，在施工前發(fā)現(xiàn)，因河流水流量較充足，且常年有水沖擊2號樁基一側的河岸，在河流水面下、2號樁基一側的坡面下有一條沖擊形成的斷層。在施工之前人工沿斜坡下到水面處，用竹竿深入斷層，測量斷層深度，經(jīng)過現(xiàn)場勘查，斷層在水面以下且斷層深入河岸的深度為5～6m，沿河流流向長度約為40m，斷層高度為50～100cm。經(jīng)過與圖紙的對比，斷層位于2號樁基的正下方，樁基施工時需穿過此斷層，對樁基的施工帶來了極大的阻礙。河流、斷層及樁基位置如圖1所示，現(xiàn)場地形如圖2所示。

圖1 河流、斷層、樁基位置布置圖

圖2 現(xiàn)場地形圖

3 施工方法研究

因現(xiàn)場復雜地形，需根據(jù)現(xiàn)場的實際情況制定相應的施工方案，施工方案包括以下幾種。

方案一：在河流中設置圍堰，把河流一分為二，小里程側過水，大里程側把斷層中的水抽干后進行樁基的施工。因考慮到斷層長度較長，約40m，且河流寬度較小，中間隔斷后河流的過水斷面較小，不足以滿足雨季河流的排水量要求，且現(xiàn)不確定斷層中水是否有除河流以外其他來源，河流兩側坡度較陡，機械不方便下河施工，施工難度大。因此此方案排除作為備選方案。方案一如圖3所示。

圖3 方案一示意圖

方案二：在斷層底部以上的樁基直徑由原設計的1.5m擴大至1.8m，開挖至斷層位置后，使用鋼護筒支設模板，澆筑厚度為15cm的混凝土，把樁徑變回1.5m，鋼護筒澆筑混凝土用來阻水，保證樁基內(nèi)無水的施工環(huán)境。在斷層處樁徑變?yōu)?.5m，保證設計樁徑，然后進行樁基施工。此方法操作簡單，變更后涉及的變更方量較少，可以排除斷層內(nèi)多種水源來源的影響，可直接解決穿越斷層施工難題，施工中遇到其他涌水因素也便于解決，因此采取此施工方法進行施工。此方案只樁徑變化、鋼筋籠等按照原設計施工。方案二如圖4所示。

圖4 方案二示意圖

4 施工過程及施工中遇到的問題

（1）鉆透斷層處的涌水。在即將鉆透至隔水斷層時，一次水磨鉆施工中，鉆透至隔水斷層，導致樁基內(nèi)部與外界河流通過斷層及鉆孔相互連通，大量水涌入樁基內(nèi)部，因河流水位較高，樁基內(nèi)水位與河流水位相當，水位高出樁基地板50cm，未鉆透部分厚度為50cm，因此此處需要水磨鉆的空心鉆長度為1m，因水磨鉆的施工的鉆去深度最深為70cm，且不能浸水施工，防止觸電，需降水30～40cm，河流涌入樁基內(nèi)的水流較大，不采取措施無法滿足施工要求。

（2）穿越第一個斷層后遇到第二個約20cm的斷層。在水磨鉆開挖穿過第一道斷層后，又遇到第二個斷層，仍需開挖澆筑混凝土擋水護壁后方可進行下一步的開挖施工。

（3）遇到沿樁基深度方向的豎向裂縫。在樁基施工穿過第二個斷層后，涌水不止，經(jīng)過現(xiàn)場勘查，遇到樁基開挖范圍內(nèi)的豎向裂縫，裂縫寬度為3～4cm，涌水量大，裂縫沿樁基開挖方向豎向延伸，暫無法估計裂縫深度。經(jīng)現(xiàn)場勘查，裂縫走向與樁基開挖方向暫時為斜交，為施工帶來了巨大的困難。

5 采取的施工處理方法及結果

（1）第一道斷層處理方法及結果。斷層處鉆透第一個芯之后水流涌出，未鉆透部分為50cm，樁內(nèi)水深為50cm。水磨鉆開挖時被水浸泡，易發(fā)生觸電事故，采取在河流內(nèi)側堆土的方式減少水流的涌入，同時在內(nèi)部進行抽水，采用堵水、排水結合的方法，降低內(nèi)部進水位，然后開始開挖施工。通過采取這兩種方法減少了水的涌入流量，降低了樁內(nèi)的水位深度，順利完成了第一個斷層的開挖施工，在開挖施工完成后，內(nèi)模采用Φ1.5m的鋼護筒支模，外模采用Φ1.8m的鋼護筒支模，然后在模板之間采用水下混凝土澆筑的方法澆筑混凝土，順利通過第一個斷層的開挖施工。

（2）第二道斷層處理方法及結果。在繼續(xù)開挖過程中遇到第二個20cm厚的斷層，發(fā)現(xiàn)第二個斷層后，第二個斷層上已開挖完成后1.5m樁徑進行擴孔，往外擴大7cm，采用抽水的方式進行樁基內(nèi)部降水，然后開挖，斷層鉆透后內(nèi)膜采用Φ1.5m的鋼護筒支模，外側用Φ1.64m的木模支模，采用水下混凝土澆筑的方法進行澆筑，澆筑完成后順利通過第二個斷層的施工。

（3）裂縫處理方法及結果。通過第二個斷層后，遇到沿樁基深度方向走向的縱向裂縫，裂縫寬度3～4mm，且涌水量明顯比穿過第一個斷層、第二個斷層時的涌水量大，采用水泵抽水時，水位下降30cm后，不再下降，無法完成樁基施工的開挖任務。經(jīng)過現(xiàn)場研究，縱向裂縫的水源來源不僅僅是河流內(nèi)部的水，還存在其他的水源。現(xiàn)場首先采用M15的砂漿通過水下灌注的方式，用導管澆筑在樁基的底部，使砂漿進入裂縫內(nèi)部，起到堵水作用。澆筑完成2d后，用水泵抽干樁基內(nèi)部的水，發(fā)現(xiàn)砂漿強度未達到設計強度，且硬度不足，水磨鉆鉆挖完成到原樁基巖石底部后，發(fā)現(xiàn)下層部分的砂漿已經(jīng)離析，水泥漿在澆筑時已經(jīng)被水流沖走，只剩下沙子，裂縫內(nèi)也存在同樣的現(xiàn)象，無法起到阻水的作用，同時也驗證了裂縫內(nèi)的水流量大。隨后項目部采取挖機下河，在樁基外側破碎開槽至裂縫深度處，然后用水泵抽水，發(fā)現(xiàn)樁基內(nèi)部的水由清澈變?yōu)闇啙幔_定水流來自周邊開槽處，在破碎的槽內(nèi)灌入透水性較差的粉質黏土，并在樁基內(nèi)部裂縫處填塞棉絮用于阻水，同時輔以水泵抽水。在開槽灌入透水性差的黏土、填塞完成后，水泵抽水可滿足施工條件，樁基內(nèi)的涌水量變小，在開挖時首先開挖裂縫以外的巖層，最后開挖裂縫位置上的巖石，開挖完成后采用堵漏王堵塞樁基內(nèi)壁上的裂縫，起到止水作用，再進行下一步的開挖施工。在下一步的開挖施工前，也需要堵縫，然后開挖施工。因裂縫走向與樁基走向斜交，經(jīng)過開挖后，順利通過裂縫，完成裂縫處的開挖施工。此處樁徑為1.5m，保證了設計樁徑。

通過龍?zhí)洞逯袠?號樁基的施工，在人工挖孔樁施工中，對涌水問題的處理本著排、堵、截結合的原則進行涌水施工的處理，在單一一種方法可滿足處理涌水的需求時，采用一種方法，否則采用多種方法結合的方式。龍?zhí)洞逯袠?號樁基涌水處理過程中曾考慮注漿，因樁基內(nèi)空間狹小，且水流較大，漿液未凝固就會被水流沖走，如果加速凝劑，速凝劑凝固時間難以控制，故排除此種方法。在采取排、堵、截結合的方法進行涌水處理時可適當變通，用不同的方式達到同樣的效果。

6 結束語

樁基的施工在我國基礎建設當中占據(jù)相當大的一部分比重，人工挖孔樁涌水問題也是樁基施工中常見的問題之一，多以不同的形式出現(xiàn)在樁基施工中。因地質的不同涌水的方式及涌水量有很大的變化，需結合現(xiàn)有樁基涌水的處理方法，同時加以改進、優(yōu)化，處理不同形式的樁基涌水。樁基涌水問題的處理的研究對我國樁基施工的發(fā)展有重要的意義，目前仍有許多問題值得研究探討和學習提高，因此在施工中還要不斷總結經(jīng)驗，加以完善研究。