人工挖孔樁護(hù)壁坍塌的處理方法探討

韋永安

(遵義水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴州 遵義563002)

人工挖孔樁護(hù)壁坍塌的處理方法探討

韋永安

(遵義水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴州 遵義563002)

通過(guò)工程實(shí)踐，闡述了人工挖孔樁施工過(guò)程中出現(xiàn)的孔壁局部坍塌現(xiàn)象及其成因分析，介紹了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的處理措施、方法，對(duì)處理同類工程問(wèn)題積累一些經(jīng)驗(yàn)。

人工挖孔樁；孔壁坍塌；處理措施

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.046

1 引言

人工挖孔樁施工工藝具有諸多自身優(yōu)勢(shì)，比如：設(shè)備簡(jiǎn)單，噪聲小，工作面小，可以多孔樁并列施工；易于清除孔底浮渣，保證灌注樁成樁質(zhì)量。因此，人工挖孔樁施工工藝在灌注樁施工中得到較為廣泛的應(yīng)用。

然而，人工挖孔樁施工對(duì)護(hù)壁要求很高。由于樁身穿越的地層多為軟弱地層或松散土層，巖土組成復(fù)雜，巖土特性變化多端，護(hù)壁質(zhì)量問(wèn)題時(shí)有發(fā)生，典型的護(hù)壁質(zhì)量問(wèn)題就是護(hù)壁坍塌。本文通過(guò)某工程實(shí)踐，闡述人工挖孔樁施工過(guò)程中出現(xiàn)的護(hù)壁局部坍塌的現(xiàn)象及其成因，介紹一種簡(jiǎn)單實(shí)用的護(hù)壁坍塌的處理措施、方法，為處理同類工程問(wèn)題積累經(jīng)驗(yàn)。

2 工程概況

2.1 建筑物特征

該工程為遵義市某縣城一新建小區(qū)的其中一棟住宅樓，地上28層，地下1層，框支剪力墻結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)單柱最大荷載為7000kN。結(jié)合周邊建筑地下車庫(kù)標(biāo)高，本棟樓地下1層地板設(shè)計(jì)標(biāo)高為680m，與勘察時(shí)地表標(biāo)高基本一致。

2.2 工程地質(zhì)條件

場(chǎng)區(qū)地貌屬于中低山地貌，建筑場(chǎng)地位于沖積扇地帶，地表標(biāo)高一般為680～682m。場(chǎng)地巖土組成自上而下為：

1）第四系素填土（Qml）：雜色，由碎石、黏土組成。該土層為場(chǎng)地平整時(shí)堆積而成，土層一般厚度約為1m，結(jié)構(gòu)松散。

2）第四系沖洪積（Qal+pl）砂質(zhì)黏土：表層為灰褐色、深部為灰黃色，局部夾砂礫、卵石、角礫碎塊等混雜組成。土層厚度一般為16～18m。

3）三迭系中統(tǒng)嘉陵江組（T2j）灰質(zhì)白云巖：灰色，薄層至中厚層。巖體表層局部呈強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài)，強(qiáng)風(fēng)化層厚度一般為1～2m。深層巖體為中等風(fēng)化狀態(tài)。

2.3 水文地質(zhì)條件

鉆探期間測(cè)到的鉆孔地下水埋深約19m，與場(chǎng)地中風(fēng)化基巖面埋深基本一致，主要為基巖溶隙水，涌水量，約0.4m3/h。

3 基礎(chǔ)方案

根據(jù)建筑物荷載及結(jié)構(gòu)特征，結(jié)合場(chǎng)地工程地質(zhì)、水文地質(zhì)情況分析，選用樁基礎(chǔ)以中風(fēng)化基巖為持力層是安全、經(jīng)濟(jì)的最佳基礎(chǔ)方案。樁型采用端承樁，樁徑為1.2～1.3m，也可以采

用樁徑1.0m加擴(kuò)底至1.2～1.3m。本場(chǎng)地采用人工挖孔樁[1]。

人工挖孔樁施工工藝，就是依靠人工挖土，輔以簡(jiǎn)易的提升設(shè)備，將基礎(chǔ)孔樁開(kāi)挖而成[2]。該工藝具有諸多自身優(yōu)勢(shì)，比如：施工設(shè)備簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，噪聲??；工作面小，可以多孔樁并列施工；易于清除孔底浮渣，保證灌注樁成樁質(zhì)量；可以進(jìn)行擴(kuò)底施工，提高樁底受力面積[3]。

樁身穿越的土層主要為砂質(zhì)黏土，容易開(kāi)挖，也方便護(hù)壁的制作；多數(shù)樁底位于地下水位以上，局部樁底位于地下水位以下1～2m但涌水量不大（約為0.4m3/h）；樁長(zhǎng)一般小于20m，孔深在人工可以施工的范圍之內(nèi)。通過(guò)分析，本場(chǎng)地采用人工開(kāi)挖孔樁進(jìn)行基礎(chǔ)施工，技術(shù)可靠，方案可行。

4 孔壁坍塌及處理措施

4.1 孔壁坍塌

在施工基礎(chǔ)施工過(guò)程中，開(kāi)挖工作順利進(jìn)行，澆筑到圖1所示的ZH27號(hào)孔樁時(shí)，護(hù)壁出現(xiàn)局部坍塌現(xiàn)象，引起周邊2m范圍內(nèi)出現(xiàn)不同程度的地面沉陷?？讟蹲o(hù)壁坍塌見(jiàn)圖2。

圖1 護(hù)壁局部坍塌孔號(hào)位置圖

圖2 護(hù)壁局部坍塌剖面圖

4.2 現(xiàn)象觀察

周邊孔樁澆注完成后，ZH27號(hào)孔樁孔底開(kāi)始出現(xiàn)積水、護(hù)壁隨后出現(xiàn)滲水，進(jìn)而出現(xiàn)局部護(hù)壁破裂現(xiàn)象，最后孔壁局部坍塌。整個(gè)過(guò)程歷時(shí)約24～30h，期間場(chǎng)地地面有零星積水。

4.3 原因分析

設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)相差不大，場(chǎng)地樁基礎(chǔ)施工采用多孔樁同時(shí)開(kāi)挖、批量澆注的施工組織形式。由于各孔樁開(kāi)挖進(jìn)度不一致，周邊孔樁批量澆注時(shí)，ZH27號(hào)孔樁未具備澆注條件，不能參與同批次澆注，從而形成場(chǎng)地“豎井”，為地表水匯集創(chuàng)造了水頭條件。在周邊孔樁澆注時(shí)產(chǎn)生大量的施工廢水，而沖洪積砂質(zhì)黏土層屬于弱透水層，易接受施工廢水滲入土層，匯集至“豎井”周圍。這種臨時(shí)性地下水一方面使土體飽和，土的抗剪強(qiáng)度急劇降低，從而加大了護(hù)壁土壓力；另一方面，隨著滲入的水位增高，加大了護(hù)壁靜水壓力。當(dāng)這兩種壓力超過(guò)護(hù)壁承載力極限時(shí)，護(hù)壁薄弱處發(fā)生剪切破壞，導(dǎo)致孔樁護(hù)壁坍塌。

4.4 解決措施

ZH27號(hào)孔樁的周邊孔樁已經(jīng)澆注完成，工作面受限，無(wú)法改用機(jī)械成孔工藝。需要采取有效的技術(shù)控制手段后，采用人工開(kāi)挖孔樁。

4.4.1 常規(guī)措施

該孔壁發(fā)生坍塌后，施工單位嘗試采用常規(guī)措施解決，方法大致為：（1）采用竹條板封堵坍塌口；（2）采用素混凝土填筑空洞。由于素混凝土的容重與土體容重不同，孔壁受力不均，發(fā)生孔壁傾斜、偏移現(xiàn)象，該方法效果不佳。

4.4.2 方法探討

通過(guò)分析，排水降水是解決問(wèn)題的關(guān)鍵工作，增強(qiáng)孔壁支護(hù)能力是處理問(wèn)題的保障手段。經(jīng)參建方各方專家討論，同意采用以下措施進(jìn)行解決ZH27號(hào)孔樁護(hù)壁局部坍塌問(wèn)題。工作自上而下分步進(jìn)行，每進(jìn)行下一道工序前應(yīng)對(duì)孔壁的水平位移、豎直位移進(jìn)行觀測(cè)記錄，確保措施的安全、可靠性。

1）將地表的施工廢水徹底引出場(chǎng)地，從源頭消除地表水進(jìn)一步下滲的條件。

2）在孔樁坍塌段以上對(duì)未受損的護(hù)壁進(jìn)行內(nèi)支撐，增強(qiáng)孔壁的支護(hù)能力。

3）對(duì)坍塌段土體打木樁進(jìn)行臨時(shí)加固，并作高強(qiáng)度孔壁支護(hù)，同時(shí)設(shè)置泄水孔，將土體內(nèi)臨時(shí)滯水引入孔樁內(nèi)，以便抽排至樁孔外。

4）在坍塌段以下對(duì)未受損的護(hù)壁進(jìn)行內(nèi)支撐，增強(qiáng)孔壁的支護(hù)能力。清除坍塌物，并設(shè)置泄水孔。

5）抽排孔底積水，進(jìn)一步開(kāi)挖、加強(qiáng)護(hù)壁，直至設(shè)計(jì)深度。

5 效果評(píng)價(jià)

采用該技術(shù)手段后，前述的局部護(hù)壁坍塌的孔樁得到有效的處理。同時(shí)，該方法在同場(chǎng)地的其它孔樁施工中也得到了驗(yàn)證。在護(hù)壁上增加泄水孔的方法，在該場(chǎng)地后續(xù)開(kāi)挖中得到了推廣應(yīng)用，全場(chǎng)地人工開(kāi)挖孔樁順利進(jìn)行。實(shí)踐證明，以上處理措施在本場(chǎng)地內(nèi)是安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、可行的。

6 結(jié)語(yǔ)

1）人工挖孔樁，主要受土層、地下水位及其涌水量等條件限制，當(dāng)樁穿越軟弱土層，或樁底位于地下水位以下尤其地下水涌水量大時(shí)，慎用[4]。

2）人工挖孔樁，護(hù)壁是關(guān)鍵技術(shù)。增強(qiáng)護(hù)壁的支護(hù)能力，是保證人工挖孔樁順利進(jìn)行、保證工程質(zhì)量的重要技術(shù)手段。當(dāng)護(hù)壁欠穩(wěn)定時(shí)，可采用內(nèi)支撐提高護(hù)壁的支護(hù)能力。

3）地下水、地表水，是工程建設(shè)基礎(chǔ)施工的重大安全隱患因素，在勘察、設(shè)計(jì)、施工中應(yīng)予特別的重視。在地下水位低于樁底的基礎(chǔ)工程中，應(yīng)充分考慮臨時(shí)性地下水或上層滯水對(duì)基礎(chǔ)施工的影響。

4）基礎(chǔ)施工質(zhì)量問(wèn)題是多樣性的，受工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、施工質(zhì)量等多方面影響，處理質(zhì)量問(wèn)題應(yīng)因地制宜，牢牢把握“安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、可行”的原則。

【1】GB50021—2001巖土工程勘察規(guī)范[S].

【2】JGJ94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

【3】GB50007—2011建筑地基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

【4】DB22/46—2004貴州建筑巖土工程技術(shù)規(guī)范[S].

Discussion on the TreatmentMethods of Retaining Wall Collapse in the Artificial Dig-hole Pile

WEIYong-an
(Designing and Survey Institute of Irrigationand Hydropower of Zunyi City,Zunyi 563002，China)

Throughtheengineeringpractice,thepaperexpoundsthepartialcollapseofholewallintheprocessoftheartificialdig-holepile construction,analysesitsformingreason,introducesasimpleand practical treatment measure,and hopesto supplysome

to deal withthesimilarengineeringproblems.

theartificialdig-holepile;collapseofholewall;treatmentmeasure

TU753.3

A

1007-9467（2016）07-0169-02

2016-02-19

韋永安（1976～），男（水族），貴州獨(dú)山人，助理工程師，從事巖土工程勘察與設(shè)計(jì)研究，（電子信箱）65688289@qq.com。