挖孔樁粉土管井井點(diǎn)噴射井點(diǎn)鋼護(hù)筒

復(fù)雜地質(zhì)條件下的挖孔樁施工

孔加銀

[關(guān)鍵詞] 挖孔樁 粉土 管井井點(diǎn) 噴射井點(diǎn) 鋼護(hù)筒

1 工程概況

杭州卷煙廠新建主廠房，建筑面積5萬m2，分一、二期先后施工，一期為鉆孔灌注樁，二期因地質(zhì)復(fù)雜改為挖孔樁。挖孔樁共85根，直徑2200,1800,1500,1200mm 4種，樁長7~21m不等，樁端入巖≥500mm，鋼筋籠沿樁身全長配置。

2 地質(zhì)條件

廠房位于杭州云居山東麓，西南角為山坡，地質(zhì)構(gòu)造如下:第1層填土-雜填土，松散狀態(tài)，厚度2~6m，自西向東加深，雜填土中有大塊石較多，雜填土含水量較豐富，透水性良好;第2-1、2-2層砂質(zhì)粉土，夾碎石，一般厚度在2~4m，碎石含量10%~15%分布不均勻，直徑大的2~5cm、小至0.3~0.5cm;第3-1層粘土，含少量砂粒、碎石，第3-2層粘土夾碎石，一般在15%~20%;第4層灰?guī)r，為樁的持力層，有25根樁孔揭示有溶洞發(fā)育，溶洞見有粘土充填，土體松軟，內(nèi)夾少量礫石及碎石。

雜填土和粉土層的平均滲透系數(shù)為:1~2層土K=3~5×10-4cm/s，地下水位在原地面下1.90m。

3 挖孔樁施工的技術(shù)方案

3.1 劈裂注漿圍護(hù)

劈裂注漿法是在挖孔樁外圍鉆進(jìn)注漿，鉆孔間距300~600mm，采用小型鉆機(jī)，鉆桿為φ38mm鋼管，鉆到粉土層后，用高壓水泥漿噴壓土層，達(dá)到固結(jié)和壓密土體的作用。

3.2 深層水泥土攪拌樁圍護(hù)

在挖孔樁外壁用φ500mm單頭鉆機(jī)鉆進(jìn)、噴漿、攪拌，攪拌樁的樁長宜穿透粉土或粉土夾碎石層500mm，兩樁搭接50~100mm，待固結(jié)后，人工挖土、做護(hù)壁。

3.3 管井井點(diǎn)降水

管徑采用外管φ168mm、內(nèi)管φ110mm，過濾器孔隙率大于20%，外包40目金屬網(wǎng)，2層棕絲，外填粗砂，采用射流泵。管井深度要求穿過粉土層，進(jìn)入粘土層1~1.5m，管井出水量按每臺7t/d計(jì)算。

3.4 噴射井點(diǎn)降水

噴射井點(diǎn)管長為14m(包括濾網(wǎng)4m)，共設(shè)40根井點(diǎn)管，間距3m，進(jìn)回水總管設(shè)在井點(diǎn)管外側(cè)，緊靠井點(diǎn)邊上，總管φ152mm和φ101mm無縫鋼管搭配使用，法蘭連結(jié)，配1臺90kW高壓多級離心泵，提供井點(diǎn)工作水，工作水壓力0.5~0.7MPa，井點(diǎn)管布置如圖1所示。

圖1 挖孔樁和降水管井布置示意

為使井點(diǎn)有足夠的濾水層厚度和保證井孔質(zhì)量，考慮地下有塊石和鋼筋混凝土舊樁等障礙物，采用鉆機(jī)成井，孔徑φ400mm，鉆孔深度15m，再利用鉆機(jī)吊裝14m長井管，鉆孔時(shí)利用高壓多級離心泵(工作水壓力0.4~0.5MPa)沖孔排除泥漿，及時(shí)下管，鋼管要放置在鉆孔正中，孔內(nèi)加砂11m，隔天再用粘土封口。井管下好以后，及時(shí)抽水清孔，直至抽出清水，方可確認(rèn)此管安裝合格，繼續(xù)下一工序。

3.5 鋼護(hù)筒配沖抓機(jī)

鋼護(hù)筒的作用是考慮到管井井點(diǎn)和噴射井點(diǎn)降水不能到位時(shí)的補(bǔ)充措施，作為護(hù)壁以防止流砂和管涌。沖抓機(jī)的作用有:①?zèng)_擊鋼護(hù)筒使其下沉入土;②抓出筒內(nèi)的塊石、殘存混凝土舊樁以及碎石和泥漿等物。

4 方案實(shí)施中出現(xiàn)的問題和解決對策

4.1 降水與堵水

鑒于本工程地質(zhì)條件的復(fù)雜性，挖孔樁的施工技術(shù)方案經(jīng)論證，重點(diǎn)討論了粉砂土開挖可能出現(xiàn)的管涌問題，對地下水采取"堵水"方案，還是采取"降水"方案，爭論激烈，決定以試驗(yàn)解決，3.1及3.2方案屬"堵水"方案，各選一樁實(shí)施。

試驗(yàn)證明:(1)劈裂注漿雖能起堵水作用，但不能引成嚴(yán)密的擋水帷幕，因本工程的雜填土層和粉土層構(gòu)造不均勻，內(nèi)含碎石、塊石，并且占50%的挖孔樁內(nèi)有1~3根老廠房拆除后遺留的φ377mm鋼筋混凝土舊樁，注入漿液流向土質(zhì)疏松處，甚至涌進(jìn)已開挖的樁孔內(nèi)。由于注漿的不均勻，形成不了樁周的擋水帷幕。(2)用深層水泥攪拌樁，則由于攪拌頭遇地下石塊等硬質(zhì)地層而引起中心偏移，樁身垂直度偏差不能滿足兩樁間50~100mm的搭接要求。上述兩個(gè)擋水方案，均未能解決粉土的開挖問題。

4.2 管井井點(diǎn)與噴射井點(diǎn)

堵水方案不能見效，改為降水方案。因粉土層層底在自然地面以下4~12m處，每根樁的降水深度各不相同，因此根據(jù)樁長和布樁的疏密，采用管井井點(diǎn)和噴射井點(diǎn)兩類。

4.2.1 管井井點(diǎn)

本工程降水面積約4400m2，如要大面積形成降水帷幕，費(fèi)用很大。從實(shí)際出發(fā)，對24軸以西比較分散的樁，粉土較薄，含水層淺，宜用管井井點(diǎn)。根據(jù)粉土層深度，配置不同長度井管，1個(gè)管井可以解決1~3根樁，改用高性能射流泵，降水深度可達(dá)8m左右。

4.2.2 噴射井點(diǎn)

對27~29軸粉土厚、降水深、且布樁密集區(qū)域，經(jīng)用管井井點(diǎn)，降水效果不夠理想，改用噴射井點(diǎn)降水，水位降至9m左右，因天氣持續(xù)大量降雨，未能滿足降水要求。

4.3 鋼護(hù)筒與沖抓機(jī)

挖孔樁施工以后，遇到以下幾個(gè)問題:①離地面4~5m處有以大塊石為主的多種障礙物;②有50%樁孔內(nèi)有遺留鋼筋混凝土樁;③遇浙江省歷史罕見異常天氣，持續(xù)大暴雨;④局部地塊在8~10m處有古運(yùn)河河床的亂石和條石。經(jīng)管井井點(diǎn)和噴射井點(diǎn)降水，僅能降至8~9m，還不能解決問題，故在降水的同時(shí)，再配合鋼護(hù)筒與沖抓機(jī)，綜合運(yùn)用多種技術(shù)手段才最終解決了粉土的開挖問題。

5 結(jié)束語

復(fù)雜地質(zhì)條件下的挖孔樁施工，選用技術(shù)方案首先應(yīng)該遵循技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)合理性的原則。從杭州卷煙廠主廠房挖孔樁施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，有以下幾點(diǎn)。

5.1 含塊石、條石等復(fù)雜地層開挖粉砂土，要慎用阻水方案

劈裂注漿和深層水泥土攪拌樁雖能固結(jié)土體，阻水抗?jié)B，在地質(zhì)構(gòu)造均勻的土體，如不含碎石、塊石的粉砂土，可以起到擠密土體和一定的阻水防水作用。但在地層下有碎石、塊石甚至舊樁，劈裂注漿的漿液，是向土松散方向擠壓，因注漿的不均勻，地下水從孔隙中滲漏。深層水泥土攪拌樁則在兩樁搭接不足的間隙處漏水。

5.2 選用降水方案要經(jīng)濟(jì)合理

管井井點(diǎn)和噴射井點(diǎn)，其施工費(fèi)用約1∶3~1∶5，管井井點(diǎn)理論降水深度3~5m，本工程對水泵經(jīng)過改進(jìn)，可降至8m，噴射井點(diǎn)正常情況降水深度為8~20m，而在本工程使用，因大暴雨等多項(xiàng)不利因素，實(shí)際降水深度僅9m。因此，根據(jù)經(jīng)濟(jì)合理性原則，從工程實(shí)際出發(fā)，對粉土層較薄、樁位較分散的樁采用管井井點(diǎn)降水;對粉土較厚，且樁密集的樁群則采用噴射井點(diǎn)圍封降水，可有效的降低施工費(fèi)用。

5.3 多個(gè)方案混合使用

本工程的地層特殊性和大量持續(xù)的大氣降水，地下水補(bǔ)給豐富，使幾個(gè)降水方案效果大為降低，因此，在降水的同時(shí)采用鋼護(hù)筒加沖抓機(jī)，以鋼護(hù)筒代替鋼筋混凝土護(hù)壁，3個(gè)方案綜合運(yùn)用，才有效解決了豐富地下水條件下的粉土開挖問題。

挖孔樁灌筑混凝土前，應(yīng)先放置鋼筋籠，并再次測量孔內(nèi)虛土厚度，超過要求應(yīng)進(jìn)行清理?；炷僚渲撇捎昧讲淮笥?0mm石子，水泥用425號普通或礦渣水泥，坍落度為8～10cm，用機(jī)械拌制?；炷劣梅奋嚮蚴滞栖囘\(yùn)輸?；炷料铝喜捎么埃顦犊子没炷翆?dǎo)管?；炷翍?yīng)連續(xù)分層澆灌，每層澆灌高度不得超過1.5m．大直徑挖孔樁應(yīng)分層搗實(shí)，第一次澆灌到擴(kuò)底部位的頂面，隨即振搗密實(shí)，再分層澆筑樁身，直至樁頂。在混凝土初凝前抹壓平整，避免出現(xiàn)塑料性收縮裂縫或環(huán)向干縮裂縫。表面有浮漿層應(yīng)鑿除，以保證與上部承臺或底板的良好連接。在灌注過程中，混凝土表面不得有超過50mm厚的積水層，否則，應(yīng)設(shè)法把積水排除，才能繼續(xù)灌注混凝土?；炷翍?yīng)邊灌注邊插實(shí)，宜采用插入式震動(dòng)器和人工插實(shí)相結(jié)合的方法，以保證混凝土的密實(shí)度。當(dāng)滲水量過大（>1m3-h）時(shí)，可考慮采用水下混凝土灌注法，或采用先封底后灌注的方法。灌注樁身混凝土?xí)r應(yīng)留置試塊，每根樁不得少于一組。