流砂層中人工挖孔灌注樁稻草法施工技術

喬世濤 張軍偉 常洪進 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，造價低，噪聲小，在地質變化起伏的江淮丘陵地帶中被工業/民用建筑較多地采用[1-3]。傳統的人工挖孔灌注樁施工方法在流砂層中施工時，井筒外側流砂容易進入井筒內，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壁法。此施工技術具有經濟、高效、安全的特點，對人工挖孔灌注樁穿越流砂層施工有一定的指導意義。

1 工程概況

安徽省霍山C22地塊（一期）工程為包括住宅商業街的群體性工程，其中2#樓位于場區淠源渠老河道，建筑總高度55 m，基礎設計為人工挖孔灌注樁，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、流砂等不良地質情況。

2 地質情況

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層粉質黏土、②2層粉質黏土、③層粉質黏土夾礫砂、④層強風化泥質砂巖、⑤層中風化泥質砂巖。

3 成孔方案的選擇對比

結合地質勘察資料及施工條件，初步擬定3種方案：

1）選用機械鉆孔，鋼套筒進行護壁處理，水下澆筑混凝土。該方法鉆機施鉆時將產生振動，該振動會擾動基底的流砂層，同時對周邊建筑物沉降也會產生影響。

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向四周壓入，達到終凝后形成柱形固結體。人工挖孔施工時流砂層處于穩定固化狀態。該方案的缺點是成本高，增加施工工期。

3）鋼筋稻草超前護壁法。即采用剛柔相濟的方式，使用稻草、鋼筋對流砂層進行前置堵塞。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，在挖取砂土的同時用稻草隔擋流動泥砂以及濾水。此種方案成本低，效率高，能夠保證工程進度與安全，適合本項目的人工挖孔灌注樁施工。

4 流砂層關鍵施工技術

4.1 地下水處理措施

根據地質勘察報告與水文情況，現場設置排水溝，將人工挖孔灌注樁孔內滲水抽排至排水溝內，然后經沉淀池3級沉淀后排出基坑。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至基坑外。

2）發生大量滲水：在樁孔內安設鋼護筒，開挖簡易集水井，隨開挖進度加深集水井深度，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

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時遇流砂層。人工挖孔灌注樁設計孔徑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，不能繼續開挖時，立即啟用流砂層開挖方案。針對現場條件，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，且護壁300～500 mm為一節。人工挖孔灌注樁流砂層擴壁如圖1所示。

圖1 人工挖孔灌注樁流砂層擴壁示意

人工挖孔灌注樁開挖流砂層第1節護壁土方時，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。先挖孔內流砂層中間部分，當中間部分達到一定深度時，地下水和流砂將一起涌入孔內，此時將辮狀稻草塞入孔壁四周，塞入的稻草多少視流砂流動情況而定。隨著孔內流砂的下挖，孔壁四周鋼筋外側也將塞滿稻草，鋼筋與稻草臨時隔擋流砂，抵消孔壁壓力，同時稻草可起到濾水作用。在砂層與礫質黏土分層結合處，礫質黏性土含水量較多，開挖深度過大時易塌方。因此，當孔深挖至300～500 mm時，沿護壁底部周邊留設保護層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，第1節護壁開始綁扎護壁豎向鋼筋及水平筋，鋼筋綁扎完成后支設孔壁模板、澆筑混凝土。由于地下滲水問題，護壁混凝土應適當增加水泥用量以增加護壁體強度。護壁混凝土澆筑完成24 h后方可繼續開挖，下部流砂層第2節護壁土方開挖同第1節。護壁及其加筋如圖2所示。

圖2 護壁及其加筋示意

在人工挖孔灌注樁開挖過程中，若流砂與地下水比較嚴重，鋼筋稻草超前護壁難以控制時，應采用毛竹片加強控制。截取長1 000 mm、寬30～50 mm的毛竹做成毛竹片，毛竹片柔韌，價格低廉，使用方便。將制備好的毛竹片從護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。繼續開挖300～500 mm深，按照流砂正常處理方案進行護壁使用，毛竹片、稻草、鋼筋三者與混凝土澆筑在一起，有效地增強了護壁的抗剪能力，提高了安全保證系數。

5 流砂層施工安全技術措施

人工挖孔樁屬于限用技術，應嚴格按照以下要求施工：流砂層護壁開挖時，每日開挖最大深度不得超過2節，約1 000 mm。護壁混凝土應采用預拌混凝土。井孔周邊禁止堆放雜物，孔內物體土壤派專人清理。孔內作業時必須設置軟爬梯，禁坐吊桶上下井。作業開挖前先通風0.5 h，氣體檢測合格后方可進行作業，作業時約每2 h進行一次氣體抽測，發現異常立即停止作業并撤離。挖孔抽排水時，井下不得有人，井內作業時間不得大于4 h，以確保人身安全。

6 結語

在地基基礎施工中，由于地質情況的不同，地基基礎設計也呈多樣性。流砂層中土粒呈流動狀態，在人工挖孔灌注樁施工中，受擾動的地下水易帶動流砂層中土粒發生流動。施工時采用稻草超前護壁法，有效地降低了成本，且對工期無影響，成功解決了流砂層問題。工程實踐證明，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。