軟基地質(zhì)條件下局部注漿固結(jié)輔助人工挖孔樁施工技術(shù)應(yīng)用研究

周福南

（廈門臻達(dá)建設(shè)集團(tuán)有限公司，福建 廈門 361000）

1 引言

在軟基地質(zhì)條件下進(jìn)行挖孔樁施工，局部注漿處理軟基的方法是先進(jìn)可行的，該方法具有適用范圍廣泛、機(jī)械設(shè)備需求簡單、施工材料易獲取、施工方便、效率高等優(yōu)勢(shì)，而且對(duì)施工人員專業(yè)技能要求較低。在應(yīng)用中可結(jié)合實(shí)際工程的地質(zhì)、水文等施工條件，摻加適量外加劑加快固結(jié)速度，軟基處理和人工挖孔樁成樁質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

2 工程概況

工程為廈門雙十中學(xué)海滄附校二期，位于滄虹路以北，東坑路以南，在雙十中學(xué)海滄附校一期工程西側(cè)。工程由地下、教學(xué)樓、辦公綜合樓、游泳館、體育教室、圖書館、觀演教室、大禮堂綜合樓、大門、門衛(wèi)等組成；總建筑面積38 788.78m2，占地面積5 975.2m2，其中地上建筑面積25 696.85m2，地下室總建筑面積13 091.93m2，建筑結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，地下2層（局部1層）采用人工挖孔灌注混凝土樁基礎(chǔ)。

3 施工特點(diǎn)和難點(diǎn)分析

3.1 施工特點(diǎn)

工程采用人工挖孔灌注樁施工，其主要特點(diǎn)是利用水泥凝結(jié)、固化來加固軟基土層，提高施工現(xiàn)場(chǎng)軟基穩(wěn)定性，以便工程施工過程的順利開展。工程地質(zhì)條件為軟基，人工挖孔樁的注漿作業(yè)對(duì)周圍環(huán)境影響較小。局部開挖樁孔時(shí)，施工人員利用水泥水硬性，以局部注入水泥漿的形式和雜填土混合，以加固土體。

3.2 施工難點(diǎn)

人工挖孔樁施工難點(diǎn)為注漿作業(yè)和確定注漿壓力。因?yàn)樵谲浕刭|(zhì)條件下注漿作業(yè)、固結(jié)土體時(shí)，需要在保證施工安全的前提下，防止壓力過大造成水泥漿擴(kuò)散半徑超過預(yù)期，影響施工進(jìn)度。另外，為保護(hù)施工現(xiàn)場(chǎng)周圍道路、地下管線和周圍建筑物等，確定注漿壓力必須經(jīng)過準(zhǔn)確計(jì)算，如果根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定注漿壓力，必須試驗(yàn)合格后再開展施工，以保證注漿壓力為最佳值。

4 人工挖孔樁施工方案

由于工程施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件復(fù)雜，人工挖孔樁設(shè)計(jì)承載力較大，為保證成樁的質(zhì)量，應(yīng)合理控制樁距，選擇安全性較高的施工方案，保證樁基有效成孔，滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。在人工挖孔樁成孔時(shí)，為解決涌泥和流砂等問題，施工過程應(yīng)采用孔樁互降法，采取有效降水排水施工方案。每天施工前，安排下井人員檢查護(hù)壁情況是否存在異常，確定無誤后再進(jìn)行成孔的開挖作業(yè)。人工挖孔樁施工順序：土方開挖→成孔→護(hù)壁（綁扎護(hù)壁鋼筋、安裝護(hù)壁模板）→終孔檢查（核校垂直度和樁徑）→注漿→混凝土澆搗。

5 工程樁開挖施工方法

5.1 土方開挖

土方開挖施工采用鎬、鍬等工具進(jìn)行人工作業(yè)，挖到較硬土層時(shí)，人工鑿除堅(jiān)硬土層再繼續(xù)挖，施工過程用電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)垂直運(yùn)土。復(fù)核軸線無誤后，開挖第一節(jié)，每進(jìn)尺1m澆搗護(hù)壁混凝土一次，每1m為一個(gè)施工段。開挖深度≥10m，應(yīng)用鼓風(fēng)機(jī)、輸風(fēng)管向孔中送入新鮮空氣，保證施工人員安全（見圖1）；并用≤12V的安全燈照明，以方便施工。開挖過程中，為避免地下水的不利影響，可采取在樁孔內(nèi)臨時(shí)設(shè)置集水坑的方法，通過高揚(yáng)程潛水泵抽水，繼續(xù)人工開挖。在開挖過程中，如果遇到石頭或其他較硬障礙物時(shí)，可采用空壓機(jī)和風(fēng)鎬配合施工。

圖1 人工挖孔示意圖

5.2 軟基成孔

5.2.1 成孔

軟基的成孔施工，應(yīng)安排專人負(fù)責(zé)排水溝排水、樁孔內(nèi)抽水及樁孔廢土外運(yùn)。軟基為一定厚度的砂土、流砂、流泥、分層土，當(dāng)水力坡度較大時(shí)，孔內(nèi)水壓力大于土層的浸水容量，造成土粒懸浮失去穩(wěn)定性，變成流動(dòng)狀態(tài)的流砂、流泥，在這種情況下，可采取的有效措施是施工至流砂、流泥層時(shí)，合理控制樁間距；成孔過程采用跳挖順序施工，保證相鄰樁進(jìn)深的高差≥3m。

對(duì)已開挖成孔樁的孔內(nèi)進(jìn)行抽水，安排專人值班，保證24h不間斷地抽水，確保樁底地下水位上升高度≤500mm。成孔進(jìn)尺控制在每模30～50cm，人工挖孔同時(shí)澆筑護(hù)壁混凝土。為避免土層外露太久形成大量流砂，應(yīng)盡量提高開挖施工效率，同時(shí)為增加護(hù)壁泥漿的抗?jié)B能力，可選擇快硬早強(qiáng)類型的水泥。采取水下挖土，抽水減少水頭差，控制孔底下水位≤0.5m。

5.2.2 護(hù)壁

護(hù)壁施工過程采用組合式模板，分塊拼裝后，模板上口直徑即樁徑。護(hù)壁混凝土泥漿提前用孔外攪拌機(jī)攪拌好，用手推車運(yùn)到孔邊，再用吊桶送入孔內(nèi)澆筑。澆筑時(shí)先用鋼釬插搗后，再錘打護(hù)壁模板，確保混凝土密實(shí)，第一節(jié)護(hù)壁混凝土應(yīng)高出地面≥20cm，可起到擋土或定點(diǎn)作用。在混凝土護(hù)壁澆筑口中間將22鋼筋向下傾斜打入土中，并形成喇叭狀，Φ8@150鋼筋深度控制1～1.5m,每模30～50cm，在后面采用木板、稻草形成外模。護(hù)壁混凝土澆筑時(shí)，在水平方向埋入鋼筋或直接鑿洞用混凝土填筑、加固,以加強(qiáng)周圍土體的穩(wěn)定性（見圖2）。

圖2 護(hù)壁加筋（單位：mm）

5.2.3 終孔檢查

挖孔到持力層，施工人員進(jìn)行終孔檢查。檢查內(nèi)容包括樁孔中心線的位移、樁徑偏差、終孔深度、孔底沉渣等，應(yīng)嚴(yán)格控制各項(xiàng)施工偏差在設(shè)計(jì)、規(guī)范允許范圍之內(nèi)。各部門共同核驗(yàn)并辦理隱蔽項(xiàng)目的驗(yàn)收手續(xù)，核驗(yàn)合格后，方可進(jìn)入下一工序。

5.3 注漿

開挖段在通過流塑淤泥層時(shí)，成孔模板下口設(shè)置水平木十字支模，模板上口用已成孔護(hù)壁作固定點(diǎn)，鐵釘固定模板和木支撐，預(yù)防淤泥側(cè)向流動(dòng)擠壓，有效解決成孔位移或變形問題。由于嚴(yán)重的流砂和較高的地下水位，采取臨時(shí)倒掛鋼井圈、密集插板的措施，強(qiáng)行掘進(jìn)通過；或用鋼護(hù)筒強(qiáng)迫流砂下沉，待樁身澆過混凝土后，拔起鋼護(hù)筒循環(huán)使用。為了輔助開挖施工，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)情況可以直接設(shè)置降水井或利用已成孔的樁孔作為周邊孔的降水點(diǎn)。

5.4 混凝土澆搗

在混凝土澆筑前，測(cè)好每個(gè)樁孔口標(biāo)高、設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高，用紅油漆做好標(biāo)記，便于控制作業(yè)面標(biāo)高。選擇品質(zhì)穩(wěn)定、專業(yè)混凝土供應(yīng)商，提前確定合理的混凝土配合比，監(jiān)理驗(yàn)收批準(zhǔn)后簽發(fā)混凝土澆搗通知，方可進(jìn)行樁身混凝土澆搗。施工前，應(yīng)先確定混凝土的垂直運(yùn)輸方法和施工順序。混凝土澆筑應(yīng)提前安裝傳料串筒，串筒底和樁底混凝土面距離≤1.5m，以防止混凝土產(chǎn)生分層離析現(xiàn)象。嚴(yán)格控制混凝土材料的水灰比和坍落度，坍落度控制在設(shè)計(jì)配合比的允許范圍內(nèi)，檢驗(yàn)坍落度合格后，方可開始澆搗。制作混凝土試塊，采取隨機(jī)取樣的方式制作，監(jiān)理人員監(jiān)督檢查制作過程，試塊制作數(shù)量應(yīng)滿足規(guī)范要求，保證每根樁必須有一組試塊。振動(dòng)時(shí)人工插入振動(dòng)器分層振搗，每層澆搗高度0.5m。為保證樁身具有良好的完整性和密實(shí)性，整個(gè)樁芯的混凝土應(yīng)連續(xù)澆搗成型。控制樁頂浮漿高度，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)混凝土實(shí)際澆注情況，預(yù)留高度≥0.5m。混凝土澆搗后，清洗護(hù)壁和樁底，確保樁底沒有沉渣和積水，當(dāng)孔底存在少量地下水時(shí)，應(yīng)用鐵瓢排干。

6 挖孔注意事項(xiàng)

（1）檢驗(yàn)復(fù)核樁位、垂直度、直徑，人工挖孔樁軸線控制點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)設(shè)在不影響施工的地方。開工前復(fù)核無誤后妥善保護(hù)，施工時(shí)要經(jīng)常復(fù)測(cè)。

（2）人工挖孔樁多樁孔同時(shí)成孔，采取間隔挖孔法，可減少地下水的滲透，并防止土體滑移。

（3）施工過程嚴(yán)格控制樁孔的垂直度和直徑，分段檢查，發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)糾正，確保樁位正確。樁端終孔深度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，每根樁終孔后的檢查驗(yàn)收，應(yīng)逐根進(jìn)行，重點(diǎn)關(guān)注隱蔽位置的檢查。

（4）當(dāng)施工過程發(fā)生塌孔時(shí)，可在塌方處砌磚外模處理，配適量φ6@150的鋼筋，然后支內(nèi)模澆筑混凝土護(hù)壁。

（5）在第1節(jié)護(hù)壁成孔后，護(hù)壁周圍用水泥釘定出樁位中心線，用正交的十字線控制樁位軸線，作為控制模板施工質(zhì)量、樁位垂直度的依據(jù)。用尺桿找圓周的方法檢查樁直徑。在土方開挖、支模、混凝土護(hù)壁澆筑后檢查3次，分段檢查，發(fā)現(xiàn)偏差馬上糾正，保證施工質(zhì)量（見表1）。

表1 人工挖孔樁質(zhì)量檢查允許偏差

7 結(jié)語

人工挖孔樁施工項(xiàng)目應(yīng)用局部注漿固結(jié)軟基土層的方法，軟基加固效果穩(wěn)定，大大提高土體固結(jié)后的承載力和穩(wěn)定性，保證人工挖孔樁施工順利進(jìn)行。該施工技術(shù)明顯減少了軟基土層的蠕動(dòng)變形，減少了土層內(nèi)未排出的水與水泥的反應(yīng)。另外，局部注漿不僅有效固結(jié)土層，還截?cái)嗔说叵滤喙探Y(jié)體達(dá)到了截水帷幕的施工效果，明顯降低了地下水對(duì)施工過程的不利影響，提高了樁孔開挖質(zhì)量和施工安全性，不僅提高了施工效率，還明顯增加了施工經(jīng)濟(jì)效益。局部注漿輔助人工挖孔樁施工技術(shù)，可滿足建設(shè)單位的施工要求，并促進(jìn)工程施工技術(shù)的進(jìn)步。