人工挖孔抗滑樁施工中的常見問題與預防措施

曾安懷，湯立文，韋興標

（廣西水文地質工程地質勘察院，廣西柳州545006）

人工挖孔灌注樁是指采用人工挖土、鑿巖成孔，然后安放鋼筋籠，灌注混凝土成樁。人工挖孔灌注樁具有單樁承載力高、結構受力明確、沉降量小；可直接檢查樁直徑、垂直度和持力層情況、樁質量可靠；施工機械設備簡單，成孔工藝操作簡便，占用場地小；施工無振動、無噪聲、無泥漿污染環境，對周邊建筑無影響等優點，因此在建筑施工設備高度機械化的時代仍有一席之地。而人工挖孔灌注樁用于基坑支護時稱其為基坑支擋樁，人工挖孔灌注樁用于滑動邊坡的支擋樁時則稱其為抗滑樁，主要承受滑坡體上部滑動土體的水平推力，尤其是人工挖孔抗滑樁設計為方樁時，具有較好的抗剪能力和較大抵抗滑坡體水平推力。在滑坡治理工程施工中，人工挖孔抗滑樁多設置在山坡或臺階上且與當地村民住房近距離較近、施工現場狹窄，旋挖鉆機等大型施工機械設備無法進場施工，僅依靠空壓機提供動力，采用風鎬掘進成孔，局部孔段基底巖石堅硬時，采用水磨樁掘進基底巖石成孔。我院自2003 年起承擔滑坡地質災害治理工程施工以來，相繼完成南寧市城南生活垃圾衛生填埋場滑坡應急搶險工程（下稱“項目1”）、梧州市獅臥山原鉛筆廠后山地質災害綜合整治項目二期工程（下稱“項目2”）等工程施工，完成了懸臂式或后錨式人工挖孔抗滑樁的施工，取得了良好經濟效益和社會效益，結合工程生產實際情況，總結人工挖孔抗滑樁工程施工經驗與教訓，為開展今后人工挖孔抗滑樁工程施工中積累一些施工經驗，同時為同仁在人工挖孔抗滑樁工程施工中提供借鑒。

1 人工挖孔成孔過程中常見的事故與預防措施

1.1 樁位偏差大及其預防處理措施

1.1.1 樁位偏差大的原因分析

（1）測量定樁位的原因：測量放樣時，樁位偏差較大的原因是測量儀器未校正或校正過期，測量定樁位時，出現系統誤差。

（2）樁孔施工過程中，因運輸材料和設備的車輛碾壓而造成樁位偏差大。

（3）開挖前沒有拉線，引出控制點；或樁孔遭遇障礙物，造成控制點破壞，而測量未能及時校正第一模鋼筋混凝土護壁。

（4）在支撐鋼模時，未按照規定拉控制點的十字交叉線，吊線校正鋼模，積重難返，造成樁孔傾斜度超標。

1.1.2 樁位偏差大的預防措施

（1）樁位偏差大的預防措施：測量工程師應使用校正后測量儀器施測，避免出現系統誤差；同時應嚴格控制測量誤差，測量誤差應控制在20mm以內。

（2）樁孔開挖前，應設置樁位控制點，并確保樁位的準確；在樁孔開挖過程中，應注意保護控制點。

（3）在樁孔開挖過程中如遭遇漿砌石擋墻等障礙物時，開挖會造成樁位偏差大時，在第一模鋼模時，應采用測量儀器校準樁位。

（4）在支撐鋼模時，應按照規定拉控制點的十字交叉線，吊線校正鋼模；由專人檢查樁孔垂直度，避免出現“積重難返”的現象。

1.2 樁孔傾斜及其預防處理措施

1.2.1 樁孔傾斜的原因分析

（1）在挖孔過程中，作業人員未按照施工要求拉控制點的十字交叉線，灑線標明樁孔直徑進行開挖，挖孔直徑控制不嚴。

（2）雖拉線、灑線標明開挖樁直徑，但樁孔開挖不垂直；支撐模板前，未拉控制點的十字交叉線、吊線校正樁孔的垂直度，也不吊線修整樁孔；支撐護壁混凝土模板時，未認真校正鋼模，積重難返，造成樁孔傾斜度超標。

（3）地層復雜或地下水原因：施工場地內存在粉砂且地下水豐富，樁孔開挖過程中，因不斷抽排樁孔內積水，出現“流砂或流泥”現象，而造成樁孔坍塌，挖掘成孔困難，樁孔開挖不垂直。

1.2.2 樁孔傾斜的預防措施

（1）開挖樁孔前，應采用鋼筋制作的圓環和十字架的定位圈放出樁孔開挖線，或在樁位以外設置定位龍門架，支撐護壁模板時，必須用樁中心校正模板位置，并由專人負責。

（2）樁孔中心線應與設計軸線保持一致，樁孔中心線與設計軸線偏差不得超過20mm。

（3）在樁孔開挖過程中，應經常采用吊錘吊線檢查樁孔的垂直度，如發現樁孔開挖偏差過大時，應立即糾偏；每次支撐模板時要求以頂部中心的十字圓環為準吊線一次。

1.3 樁孔坍塌及其預防措施

1.3.1 樁孔坍塌的原因分析

（1）人工挖孔抗滑樁多設置在邊坡失穩的中下部位，邊坡變形嚴重，出現裂縫或崩塌現象，多為滑坡堆積層，地質條件復雜，如項目1中坡面出現大面積裂縫或崩塌現象。

（2）滑坡地質勘查時勘查鉆孔少，出現突發情況，而人工挖孔抗滑樁施工方案考慮不周全，施工準備不足。

（3）場地內地下水豐富，預防措施不當，造成孔壁坍塌，成孔困難。

（4）樁孔遭遇流砂或流泥，預防措施不當，護壁不及時，造成孔壁坍塌，如項目2 中，樁孔遭遇流砂或流泥，前期準備不足，護壁困難。

（5）樁孔鋼筋混凝土護壁坍塌的主要原因：在項目1 中，抗滑樁單號樁已全部開挖完畢，因澆筑樁身混凝土順序由兩端往中間進行澆筑，因中間樁孔所受滑坡體水平推力較集中，15#樁鋼筋混凝土護壁損壞，發生樁孔坍塌。

1.3.2 樁孔坍塌的預防措施

（1）人工挖孔抗滑樁須有詳細的工程地質勘察與水文地質報告，重點查明場地內滑坡堆積層厚度、滑帶土分布、滑坡面潛在位置及場地內水文地質條件，以便事先采取有效預防樁孔坍塌措施。

（2）人工挖孔抗滑樁必須采取“隔樁跳挖法”進行開挖，能有效預防樁孔坍塌。

（3）當樁孔遭遇豐富上層滯水、地下水，出現流砂或流泥時，應在流砂或流泥等復雜地層中打入?16mm以上的短鋼筋，保護孔壁；也可將每節護壁高度減少小到30～50cm，并隨挖、隨檢、隨灌注混凝土護壁。

（4）雨季施工，孔口應設置高出地面20～30cm 的鋼筋混凝土護圈，預防雨水流入樁孔內，同時開挖明溝排水，保持施工場地無積水。

（5）對于地下水豐富、水量大、易坍塌的地層，除預防護壁橫向坍塌外，還應防止豎向護壁脫節，上下相鄰兩節護壁應增加縱向鋼筋的連接。

（6）樁孔遭遇坍塌嚴重時，還可采用預制混凝土管，采用沉管方式埋設、跟管挖掘成孔。

（7）保護鋼筋混凝土護壁，避免樁孔坍塌：

①護壁的厚度、拉接鋼筋、配筋和混凝土強度均須符合設計要求；

②發現護壁蜂窩、漏水現象時，應及時修復；

③合理安排樁身混凝土澆筑順序，避免因滑坡水平推力集中而造成護壁鋼筋混凝土出現損壞的現象，如從一端往另一端澆筑樁身混凝土；如出現護壁混凝土損壞時，應及時往樁孔內回填砂，回填到護壁損壞部位，清除損壞護壁，重新澆筑鋼筋混凝土護壁，如項目1。

④因圓形樁護壁受力較方樁護壁受力好，為確保樁孔開挖安全，在復雜地質條件下人工挖孔抗滑樁的樁型應采用圓形樁。

1.4 樁底巖石完整、挖掘困難及其處理措施

1.4.1 樁底巖石完整、挖掘困難

抗滑樁嵌固段應嵌入滑床中，約為樁長的1/3～2/5；人工挖孔抗滑樁設計要求樁端嵌入完整基巖（中風化—微風化基巖）且嵌固段長度不小于樁長的1/3～2/5。因樁端基巖完整且堅硬，風鎬掏挖困難。

1.4.2 樁端嵌固段開挖困難的處置措施

因樁端基巖完整且堅硬，采用風鎬掏挖困難，為確保人工挖孔抗滑樁嵌固段長度滿足設計要求，在旋挖樁機等大型機械設備無法進場施工的情況下，現場多采用水磨樁進行樁底完整基巖的鉆掘與挖掘，其鉆掘效率約0.6m/d，以解決大型樁機設備無法進場施工的難題。

1.5 樁底虛土過多及其預防措施

1.5.1 樁底虛土過多的原因分析

（1）通常情況下，人工挖孔樁樁底不會存在過多虛土，但樁底裂隙發育、地下水豐富，流砂隨地下水流動而涌入樁孔內；或樁端嵌固段遇中風化—微風化基巖，可采用水磨樁鉆掘方式開挖，而設計多在中風化—微風化基巖孔段未設置鋼筋混凝土護壁，地層中的流砂等會沿裂隙流入樁孔內，造成樁底虛土過多。

（2）雨季施工，在樁孔前未開挖截排水溝，雨水攜帶砂土流入樁孔內。

（3）施工現場運輸車輛碾壓或孔口堆土多且孔口未蓋好等。

1.5.2 樁底虛土過多的預防與處理措施

（1）施工現場應開挖截排水溝，并保持排水暢通，同時在孔口設置高出地面20～30cm的護孔圈，避免雨水攜帶砂土流入樁孔內；

（2）樁孔四周2m 范圍內不得堆放渣土，如確實需要堆放，每天應將開挖上來的渣土及時清除場地；

（3）在無人作業時應采用方條和膠合板對孔口進行封蓋；

（4）對于水磨樁鉆掘方式挖掘的孔段，應按照施工要求澆筑鋼筋混凝土護壁；

（5）封底：當樁孔開挖深度滿足設計要求后，經業主、監理、勘查和設計單位檢查驗收合格后，應及時采用C30 混凝土進行封底（封底厚度20cm），能減少流砂隨地下水涌入樁底，避免樁底虛土過多的現象。

1.6 鋼筋籠不當及預防措施

1.6.1 鋼筋籠不當的原因分析

（1）鋼筋籠加工制作不當：將縱向受力鋼筋的接頭設置在潛在滑動面上、下孔段各3m 范圍內，且同一截面內縱向鋼筋接頭數量超過50%。

（2）人工挖孔過程中，發現滑帶土或滑動面與原勘查設計的潛在滑動面不一致，縱向加密鋼筋長度與區域與原設計孔段有區別。

（3）樁孔垂直度局部孔段出現偏差較大，刮掉的箍筋或螺旋筋堆集，鋼筋保護層不均勻，甚至鋼筋籠無法吊裝入樁孔內。

1.6.2 鋼筋籠不當的預防與處理措施

（1）鋼筋籠制作前，應對鋼筋籠制作人員進行施工前交底工作；使之熟悉抗滑樁鋼筋籠對縱向受力鋼筋有嚴格的設計要求：在潛在滑動面上、下孔段各3m 范圍內，縱向受力鋼筋不得設置鋼筋接頭；且大部分抗滑樁在潛在滑動面上、下孔段各3m范圍內設置加密縱向受力鋼筋。

（2）當發現開挖情況與勘查時地層條件不一致時，及時與勘查設計人員溝通，確保縱向加密鋼筋長度與加密區域真正放在滑帶土或滑動面內，縱向加密鋼筋不設置接頭；同時縱向受力鋼筋在潛在滑動面上、下孔段各3m范圍內不設置鋼筋接頭。

（3）為避免縱向鋼筋接頭出現在潛在滑動面上、下孔段各3m 范圍內，對于場地不受限制，鋼筋籠最好整條加工制作，并采用大型吊車進行起吊、安放入樁孔內；如施工場地有限，地面下料時計算好長度和搭接區域，也可采用樁孔內焊接加長縱向鋼筋，樁孔內綁扎鋼筋籠。

2 灌注成樁施工中的常見事故及其預防處理措施

2.1 樁底沉渣超標、樁底與混凝土膠結差及其預防處理措施

2.1.1 樁底沉渣超標、樁底與混凝土膠結差的原因分析

（1）現場施工不連續，因樁底未封底、樁底出現涌砂或流泥現象，特別是場地內地下水豐富的人工挖孔樁，易造成樁底沉渣超標；

（2）場地內地下水豐富的人工挖孔樁，無法采用水泵干就直接從孔口灌注樁身混凝土，混凝土經樁孔內積水離析、分散作用面落入樁底，形成樁底沉渣且沉渣易超標；

（3）樁底沉渣超標會造成樁底巖石與混凝土膠結差。

2.1.2 樁底沉渣超標、樁底與混凝土膠結差的預防與處理措施

（1）當樁底沉渣超標時，應采取二次清孔法將樁底沉渣清除干凈，即在安放好鋼筋籠和灌漿串筒后，將樁孔內積水抽干，作業人員下入樁底進行人工二次清底，保證樁底沉渣厚度滿足設計及施工規范要求。

（2）對于地下水豐富、孔內積水無法抽干的樁孔，在樁孔開挖完工時應及時封底；在樁身混凝土灌注時，應采取“水下混凝土灌注工藝”進行灌注樁身混凝土，以確保樁身混凝土澆灌質量。

（3）對于現場具備利用商品混凝土進行混凝土澆灌的樁孔，應采用商品混凝土公司提供的商品混凝土、混凝土泵送方式進行澆灌樁身混凝土，確保樁身混凝土澆灌質量。

（4）發現樁底與混凝土膠結差，應采取灌漿補強措施進行補強。

2.2 斷樁及其預防措施

2.2.1 斷樁的原因分析

在樁身混凝土澆灌過程中，吊車或攪拌機等設備出現機械故障，或外部停電、停水等原因長時間停灌而造成斷樁。

2.2.2 斷樁的防治措施

（1）樁身澆灌前，應檢查吊車、攪拌機、發電機組等設備，確保其在樁身混凝土澆灌過程中運行良好，并注意機械設備日常維護保養；

（2）施工現場配備柴油發電機組并確保其運行良好，一旦外部停電，立即啟用柴油發電機組進行發電，供現場樁身混凝土攪拌、振動用，保證樁孔混凝土澆灌連續性，避免因外部停電而造成斷樁。

2.3 樁身混凝土離析及其預防措施

2.3.1 樁身混凝土離析的主要原因

（1）混凝土的和易性差，或攪拌好的混凝土經運輸產生離析、泌水現象。

（2）人工挖孔樁終孔深度通常情況下較大，而樁身混凝土現場澆灌時，混凝土大部分從孔口直接灌入，混凝土容易出現離析現象。

（3）樁孔內積水較多、且樁身混凝土澆灌時，未采用“水下混凝土灌注工藝”進行灌注，灌入樁孔內混凝土經積水產生離析現象。

（4）灌入樁孔內混凝土欠振動密實或未振動密實。

2.3.2 樁身混凝土離析預防措施

（1）嚴把混凝土質量關，保證混凝土的和易性良好，避免出現混凝土離析、泌水現象；

（2）樁身混凝土澆灌時，混凝土必須通過溜槽；當落距超過3m 時，應采用串筒，串筒底部與混凝土面之間距離應控制2.0m 以內；也可采用導管泵送；混凝土應采用插入振動棒機械振動密實；保證混凝土在澆灌過程中不產生離析現象；

（3）當孔內積水較多時，應先抽排干后再澆灌樁身混凝土；或因孔內積水與地下水存在水力聯系、無法抽排干時，應采取“水下混凝土澆灌工藝”進行樁身混凝土澆灌，確保樁身混凝土澆灌質量。

2.4 其他工程質量問題及其預防措施

設計不當，抗滑樁的水平抗滑力不足：人工挖孔抗滑樁完工后，為減少坡面載荷對滑坡的影響，設計采取對完工后抗滑樁前緣進行削坡減載，將完工后抗滑樁部分樁長暴露出來，無形中削弱抗滑樁的水平抗滑力，如項目1 中，人工挖孔抗滑樁（1.20m×2.00m 方樁36根，嵌固段長6.0m），削坡后，其中主滑方向上15 根抗滑樁存在長0.5～1.5m樁露出地面，造成抗滑樁水平抗滑力不足，滑坡體發生滑動。

為確保該滑坡體的穩定，業主、勘查設計、監理與施工單位協商，采取被動回填方式將修好的藍球場回填，并對抗滑樁前緣邊坡進行錨桿掛網噴射混凝土護坡處理。

3 結語

人工挖孔抗滑施工前，現場工程技術人員應熟悉《滑坡防治工程設計與施工技術規范》、《建筑基坑支護技術規程》等國家現行技術規范和設計要求；施工中，靈活運用技術規范，不斷總結施工經驗與教訓，能提高自己專業能力和水平。