人工挖孔桩成孔施工的工程实践
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【提要】 分析了人工挖孔桩基施工中流砂、崩塌事故发生的原因，简介了防止流砂、崩塌事故行之有效的技术措施
【关键词】 人工挖孔桩流砂和崩塌的克服技术措施
在沿海地区，工程拟建场地地质构造普遍存在地下水位埋藏较浅，厚层淤泥及细砂、粉砂、轻亚粘土夹层等状况。当设计采用人工挖孔灌注桩基、成孔施工穿越夹层时，如果技术处理不当，则往往发生不同程度的流砂、流泥、护壁圈脱落塌孔等施工事故，而当多层建筑设计采用人工挖孔桩，桩端持力层选择在残积土层上，则因土的含砂量大，粘聚力低，施工桩端扩大头时．往往造成土体崩塌，边挖边塌，扩不成型的情况。
发生沉砂的成因在于成孔过程。孔外动水压力大于孔内砂土颗粒的浮容重。如果采取强挖，孔内降水愈深，则动水压力愈大，流砂愈严重，涌入孔内的砂土大多来自护壁外侧周边土体，当侧壁外土体流失淘空，摩阻力消失，即发生护壁圈脱落，产生塌孔事故。而当持力层选在残积土层上，桩端扩头时出现的土体崩塌，同样与水压力大、土体的粘聚力小、稳定性差有关。据此，克服流砂、崩塌事故的关键在于采取合理的降水和成孔技术措施。
实践中行之有效的措施一般可分为二类。一类是沿场地周边降水或设置阻水帷幕。如：深井降水、高压注浆、深层搅拌、旋喷桩等。具体采用应综合考虑工程地质、水文地质条件、工程技术经济条件及对场地周围环境影响等各种因素；另一类是成孔施工的技术措施，本文着重阐述这一类做法。
一 侧壁引流
其目的在于降低孔外水头，减小动水压力。当成孔施工进入地下水位以下，可在浇筑砼护壁施工时埋置一定数量的引流管，管材可采果用小直径毛竹管或直径50mm硬塑料管，近土一端管口用网眼2cm的塑料网布绑扎滤水；另一端管口伸出护壁2--3cm，引流管埋设位置在距本节护壁底部的30～50cm 处，间距40--60cm，侧壁引流管宜从出现地下水现象开始埋置至桩端扩大头处，埋置引流管的桩孔，类似一大口径滤管由侧璧引流出的地下水汇集至孔底，后用潜水泵抽出孔外排入水沟。
二 相邻井孔协助降水
成孔施工时桩孔掘进深度以同步为最合理。这样,利用相邻井孔协助降水也可达到降低孔外水头,减小孔外的动水压力的目的。
三 在各节护壁间设置拉筋
本措施用以防止夹砂层处的护壁圈因流砂造成护壁外砂土流失，而导致护壁脱落塌孔。拉筋设置高度应以假设夹砂层处护壁与土体间的摩阻力完全消失，依靠夹层以上的护壁拉住为条件加以计算。设置方法：将直径10@300～400短筋沿孔壁周边一半打入土中，露出的另一半短筋浇筑在本节护壁内,以相同的方法逐节设置至穿越整个夹砂层止。
四 进入夹砂层的成孔施工
1.用钢板套管代替砼护壁
(1)套管制作：用2mm厚钢板卷焊成外径等子砼护壁内径的圆柱形套管，节长1～1．5m，管内侧适当加焊加劲钢筋．管口一端内侧焊加劲钢箍，以防止顶压沉管时套管变形。引流孔设在距套管根部(即未焊加劲钢箍一端)50cm处，接下一节套管的外径应略小于上一节套管的净内径。
(2)沉管方法：将套管套入井孔，未设加劲钢箍的一端管口朝下，插入砂土中，另一端管口上设置钢梁和液压千顶，并在护壁上凿孔架设型钢作顶压反力装置,边挖掘管中的砂土边顶压，直至该节套管完全沉入夹砂层中。接下一节套管的沉管施工方法与上一节相同，两节之间要留有一定的搭接长度。应该指出：在夹砂层中利用钢板套管代替砼护壁的施工方法将使桩身直径有所缩小，故应该重新验算桩径缩小后的桩身最小截面强度是否满足设计要求(一般情况下，人工挖孔桩的桩身强度是富余的)，如不满足，则应采取其他措施补强，如提高桩身砼强度等级等。
2.将正常的成孔施工顺序倒置，先做砼护壁后挖掘。做法是：将原来的护壁内模改用50cm长钢组合模板，每节护壁圈内模由六片钢模板组合为宜，施工时，沿孔壁边缘先挖掘一段宽为20cm(进入夹砂层护壁宜适当加厚)长为一片组合模板的弧长，深为50cm的沟槽，沿槽底打入护壁拉筋、靠沟槽内侧插入第一片钢模板，经校正位置后，内侧边打入钢筋作模板支护，隙缝复用砂土填实，并迅速浇筑这段护壁。紧接着在紧邻这段护壁的两端用同样方法施工下一段护壁，直到整圈砼护壁闭合成型，侧壁引流管位置设在每节护壁的上端，护壁经一天养护后，即可抽水，挖掉孔中砂土，卸下模板，依上述方法进行下一节砼护壁施工。直至穿越整个夹砂层，再恢复正常的先挖土后支模浇筑砼护壁的施工方法。
五 柱端扩大头施工
本措施对多层房屋设计采用人工挖孔桩基,持力层选在残积层上，桩端扩头施工存在困难时有效。当桩孔按设计挖至残积层扩大头部位,不要急于立即挖扩,应继续按桩身成孔的方法挖土,做砼护壁,直达到设计的扩高、即桩端部位。接着，在孔底中央挖掘一直径40cm深60～70cm的小汇水井，利用潜水泵进行不同歇抽水。然后，敲掉扩头部位的护壁圈进行挖扩。挖扩时应注意汇水井口的遮盖，避免虚土落入汇水井中。当扩头成型后，迅速吊起潜水泵，用适宜配合比的干拌砼倒入汇水井中，利用井中余水，用钢钎搅拌捣实，将汇水井补平，紧接着进行扩大头及桩身砼施工。
上述措施在施工实践中已多次获得了成功，在一些人工挖孔桩基工程施工中，根据工程地质勘察资料针对性地确定施工方案和技术措施，成功地穿越了3m厚的粉砂夹层而未出现流砂现象。桩径1．2m的桩端扩大头扩至直径3．5m而未出现崩塌，用于高层建筑的人工挖孔桩成桩最长达42m。