人工成孔灌注桩在软弱地基条件下的应用
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摘要：在地质条件比较复杂的地区进行基本建设时，如何处理地下水位较浅且涌水量较大的软弱地基基础是一个关键的问题。我们在淄矿集团云南新吉克煤矿建设期间，在软弱地基条件下采用人工成孔灌注桩的工程实例，解决了许多特殊的技术性问题，同时积累了许多宝贵的经验，也取得了非常好的效果。
1 人工挖孔灌注桩工程步骤
1.1 首先是场地的平整。设置排水沟及集水井，其设置地点应该在建筑物轮廓四周选择适当的位置，便于排水。施工现场设置临时土方堆放场地，不得堆放在孔边，挖出土方随时用汽车外运。
1.2 掘进。为了保证人员安全井上、下之间要有良好的联络信号，施工时井下、井上均应有人操作。另外在施工过程中必须不断向井内送风，保持井内施工人员有足够的新鲜空气。另外为确保井下操作人员的安全，在井内垂直运输弃土和其它建筑材料时，必须采取必要的安全措施；为了防止弃土和其它建筑材料堕落伤人，必须在井底设置安全区。为了保证掘进施工连续进行，必须把施工人员交接班的时间尽量缩短，为了以防井坍塌，施工人员必须使未经支护的土体减少在空气中或水中的暴露时间。在此期间，必须要停止掘进，原因为相邻孔桩正在浇灌桩蕊砼，为了避免竖井在较大侧压力下土体失去稳定而坍塌。施工掘进过程中必须针对不同的情况采取以下技术措施：
①遇到大厚度的流砂层孔壁泥砂塌落，由于在桩孔开挖过程中遇到的流砂层较厚，护壁泥砂大量塌落，混凝土护壁成为悬空状态，失去支撑，进而产生裂纹，直至断裂、脱落。施工时采取了如下措施：
放弃了顶层护壁用直径20cm圆钢加设2-4个吊耳，用钢丝绳固定在地面木桩上，再加密护臂钢筋的办法和下钢套筒的办法。把桩孔开挖由1m一步改为0.5m一步，用1.2m长Ф14钢筋沿开挖桩孔周圈以80°角斜向下打进孔壁内部，钢筋间距为100mm，以支撑上部已浇筑好的护壁砼，钢筋之间用编织袋堵严实，以阻挡滑落的流砂，然后尽快绑扎桩基护壁钢筋和支设护壁混凝土模板，在浇注护壁混凝土时，迅速抽出编织袋，以保证护壁的密实性。具体做法如下图：
②遇到土层为淤泥质时，在遇到软弱土层如：淤泥质土层等时，则要求施工人员必须直接用木方或木板模板等支撑。为了达到良好的支挡效果，施工人员则需要缩短软弱土层的开挖深度，并及时用混凝土浇注护壁，井内支挡的木方、木板沿周边打入底部的深度应大于0.2m，井内上部嵌入上段已浇好的混凝土护壁后面，双排布置互相反向交叉，可斜向放置。
③地下水，由于本工程桩基较深，所处地带地下水位较浅。在开挖时其平衡状态被含水层中的水破坏了，使周围含水层中的静态水填充进桩孔内，这样就严重影响了人工挖孔桩的正常施工。因为静态水变为动态水压软土层和细微沙粒、粉砂土层时分两种情况进行处理：一是我们选用潜水泵抽取少量地下水，施工过程中需要一边抽水一边挖掘，挖掘成孔后施工人员必须及时用混凝土浇筑相应段的钢筋混凝土护壁，然后再继续下一阶段的施工工作。二是有大量的地下水时本工程桩孔挖至4m以下时，遇到砂卵石地下含水层，地下水量较大，我们采用含水层中桩孔施工方法，即导流堵水方案，第一步是要在挖掘孔壁外预先埋上集水管，再安装上隔水模及导流管，然后安装预先准备好的护壁模板，最后再灌注护壁用混凝土，必须等到混凝土强度达到拆模强度时才可以拆除护壁模板而进行下一段挖孔施工。以此循环往复施工，一直到穿透砂卵石地下含水层。集水管可以采用PVC管打孔，其作用是汇集地下水；导流管可采用PVC管或铁管，其作用是集中排出地下水；集水管与导流管的管径及数量是根据水量的大小来确定的；为了不影响护壁混凝土灌注质量，因此必须设置隔水膜，而隔水膜的作用则是在用混凝土浇注护壁过程中隔离地下水，其材质则可采用镀锌薄铁皮或三夹板。待穿透含水层后，孔壁形成并达到强度后堵塞孔壁导流管。此时挖掘孔壁均已形成，地下水可穿透的通道已经全部堵塞，从而达到了干孔作业的目的。
1.3 校正挖掘孔位。每天都要在挖孔前校核一次挖孔桩位置是否歪斜，移位。尤其在浇注护壁前要检查模板，脱模后再检查护壁。
1.4 桩基混凝土浇筑。
1.4.1 护壁砼施工
①本工程护壁是一个楔形圆环，其形状是上大下小的，在向纵深挖掘过程中逐段在竖井内捣制，护壁的前一段高度取900mm时，适用于较稳定的挖掘土层中，而每段高度在500mm左右时，则适用于当桩通过强透水层时，在钢筋处塞稻草，则适用于遇到含水量丰富，出现流砂的情况时，以用作挡泥砂流出之用。如果遇到比较严重的情况时，为了防止桩孔的周围塌方，施工时可在护壁位置的四周方向打入14@100的钢筋。
②当在挖掘中出现护壁砼密实早强，坍落度为3-5cm时，施工人员则可以采用1cm细石，人工捣实。为了保证各阶段联接处不渗漏水，可以在上下护壁间预埋纵向钢筋并且使之相互联结，从而成为一个不可分割的整体。
③因孔壁在开挖过程中遇到塌方，故孔壁支护的护壁厚度应通过计算确定。分段现浇混凝土护壁厚度，一般取受力最大处，即地下是深段护壁所承受的土压力及地下水的侧压力。
1.4.2 桩蕊砼施工
当该工程按照设计要求挖孔桩挖至相应土质后，则必须将井底的残渣及垃圾清除，然后由相关单位组织联合验收，检查是否达到设计要求，验收小组人员包括：设计、勘察、质检和建设单位的相关人员，在验收合格后，方才可以进行下一道工序绑扎钢筋，浇灌桩蕊砼。
①堵漏浇砼前及时将砼护壁上的渗漏处堵塞。
②砼经串筒而达到浇筑面，其自由落下的高度不宜大于2m。
本工程桩孔内地下水涌量太大，即采用导管法进行水下混凝土施工。通过一定的落差压力，将混凝土通过密封连接的钢管入口，进入到初期灌注的混凝土下面，顶托着初期灌注的混凝土及其上面的泥浆或水上升，形成连续密实的混凝土桩身。
在水下混凝土施工过程中，采用了水下不分散混凝土技术。其原理是在搅拌混凝土时加入高分子外加剂，使混凝土拌合物在水下不离析，采用这种技术可以实现不排水施工。
2 施工体会
①能及时地发现并处理施工过程中出现的各种问题。
②人工成孔灌注桩机具设备简单，施工操作方便。
③占用场地小，无泥浆排出；对周围环境及建筑物影响小。
④可全面展开施工，缩短工期。
总之，在复杂地质条件下的人工成孔灌注桩施工技术，在其它工程中得到应用和推广，取得了良好的经济效益和社会效益。
参考文献：
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