人工挖孔桩塌孔处置措施

人工挖孔桩塌孔处置措施

作者：刘炜

来源：《科技创新导报》2011年第11期

摘 要:本文以成都地铁2号线牛市口站为例,在综合考察工程地质条件和水文地质条件的基础上,针对人工挖孔桩施工过程中所发生的塌孔现象,分析表明坑内涌水和流砂是导致塌孔的主要原因。积极探索此类问题的处置措施,为人工挖孔桩的安全合理施工提供借鉴。 关键词:人工挖孔桩 塌孔 涌水 流砂

中图分类号:TU753.3 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)04(b)-0052-01

成都地铁牛市口站为二层岛式明挖地铁车站,车站全长175m,顶板覆土厚度约3.0m,底板埋深约16.47m；车站采用明挖顺作法施工,基坑围护结构采用人工挖孔桩,基坑内设钢管支撑,车站主体为现浇钢筋混凝土箱形框架结构,结构施工期间采用坑外管井降水；车站主体围护结构布置直径ф1200的人工挖孔桩162根,东西两端盾构通过范围内布置ф1500的人工挖孔桩16根,平均桩长20.7m；桩间采用挂网锚喷支护；围护桩支承于中风化泥岩中,插入坑底以下2.5m。围护桩护臂示意图如图1所示。

1 地质条件

(1)工程地质条件。本工程地质条件复杂,拟建场地范围内主要土层分布为:人工填土层、粘性土、粉土、砂土、卵石土,下伏基岩为红色泥岩。桩底深入泥岩层中,此层以中风化泥岩为主,局部夹薄层粉砂岩。根据野外钻探资料分析,桩底处岩层较为破碎,岩芯多呈短柱桩,少量长柱状及碎块状,节理裂隙较发育,部分岩芯裂隙面分布有氧化膜。

(2)水文地质条件。站区无地表水；据钻探资料显示,场地地下水主要为埋藏于砂卵石层中的孔隙水,微具承压性,赋存于基岩顶板以上,形成一个整体含水层,含水层总厚度约2.1～7.4m,地下水静止水位埋3～5m,为孔隙潜水；大气降水和区域地下水为其主要补给源；砂、卵石层为主要含水层,具较强的渗透性,渗透系数为19m/d；上部的黏性土层为弱透水层,地下水含量甚微,下部为紫红色泥岩,地下水赋存于基岩风化带裂隙中,含水层透水性及富水性差,水量贫乏,可视为相对隔水底板。

2 施工情况

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鉴于本工程基坑较深,降水深度较大,主要含水层为砂卵石层,含丰富的孔隙潜水,故选择管井降水方法,在人工挖孔桩施工期间利用降水井对施工场区进行降排水,通过计算,并根据我司在本地区的施工经验,设置降水井14口,降水井沿基坑两侧对称布置,降水井深度为嵌入基岩中5m。

3 塌孔原因分析

根据现场施工情况和地质、水文资料,结合我司在成都地区相关工程的施工经验,该工程出现塌孔的原因主要为:(1)该处地质条件较为复杂,在基岩结合部位出现了涌水和流砂现象,导致土体失稳,使桩孔变形造成坍塌。(2)挖孔桩挖至12m左右时地下水较为丰富,桩孔内要进行抽水才能施工,同时,在桩孔内抽水中带出较多细砂,砂岩交界处涌水量大,护壁间被掏空,导致桩孔坍塌。(3)西北角WKZ2-7桩处地质异常,前靠近此桩位的7＃降水井成孔施工时,曾两次在18m左右塌孔,且WKZ2-7桩挖至10m以下出现较厚细砂层,现挖至14.8m还是细砂层,过厚的砂层导致流砂产生,从而造成塌孔。(4)在桩孔下挖过程中,工人未严格按照规范要求挖一节土(每节挖深约100cm),做一节护壁或安放一次工具式钢筋防护笼,并每挖一节检查一次桩孔垂直度和直径尺寸,导致累积误差过大,造成桩孔倾斜或坍塌。(5)该地段为薄弱土层,杂填土、粉土、粉质黏土层较厚,桩身大部分都处在上述土层中,设计时在桩护壁强度方面考虑不足。

4 处置措施

(1)遇塌孔时,在塌孔处砌砖模板,并配适量Φ6～8间距150mm的钢筋,再支钢内模浇筑护壁混凝土；

(2)遇到流砂时,孔圈护壁的施工可按下列方法处理:①流砂情况较轻时,可缩短这一循环的开挖深度,将正常的1m左右一段,缩短为0.5m,以减少挖层孔壁的暴露时间,及时进行护壁混凝土灌注。当孔壁塌落、有泥砂流入而不能形成桩孔时,可用稻草、内装石渣的麻袋、编制袋等封堵材料逐渐堆堵,形成桩孔的外壁,并控制保证内壁满足设计要求。②流砂情况较严重时,常用办法是下钢套筒,钢套筒与护壁用的钢膜板相似,以孔外径为直径,可分成4～6段圆弧,再加上适当的肋条,相互用螺栓或钢筋环扣连接,在开挖0.5m左右,即可分片将套筒装入,深入孔底不少于0.2m,插入上部混凝土护壁外侧不小于0.5m,装后即支模浇注护壁混凝土。若放入套筒后流砂仍上涌,可采取突击挖出后即用混凝土封闭孔底的方法,待混凝土凝结后,将孔心部位的混凝土清凿以形成桩孔。也可用此种方法,应用到已完成的混凝土护壁的最下段钻大,使孔位倾斜至下层护壁以外,打入浆管,压力浇筑水泥浆,提高周围及底部土壤的不透水性。

(3)对工人再次进行技术交底,要求挖一节土,做一节护壁或安放一次工具式钢筋防护笼,并每挖一节检查一次桩孔垂直度和直径尺寸应,同时要求现场管理人员对桩孔垂直度进行抽检。 (4)缩小钢筋之间的间距,由原来的250mm变为200mm。

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(5)提高桩护壁混凝土的强度等级,并改用早强快凝混凝土进行浇注。 5 结语

通过分析,可以得出以下几点结论:

(1)涌水和流砂是导致塌孔的主要原因,在地下水位丰富的地区施工,必须采取有效措施降水,为人工挖孔桩施工创造条件。

(2)在进行人工挖孔桩设计时,必须充分考虑地质情况和地下水位情况,对于特别不利的软弱地层,必须提高桩护壁的强度,并采取切实可行的施工方法。

(3)在软弱地层进行人工挖孔桩施工时,桩护壁必须具有足够的刚度。如采用钢筋混凝土护壁,应使用早强快凝混凝土,必要时可采用钢护筒护壁代替钢筋混凝土护壁,且应随挖随沉。 (4)在软弱地层进行人工挖孔桩施工时,必须特别重视施工监测工作,缩短监测的间隔时间,确保桩护壁和施工人员的安全。

(5)为保证桩的垂直度,在软弱土层进行人工挖孔桩施工时,应经常校核桩中心位置及垂直度,每挖一节护臂检查一次桩孔垂直度。

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