人工挖孔樁塌孔處置措施

摘 要:本文以成都地鐵2號線牛市口站為例，在綜合考察工程地質條件和水文地質條件的基礎上，針對人工挖孔樁施工過程中所發生的塌孔現象，分析表明坑內涌水和流砂是導致塌孔的主要原因。積極探索此類問題的處置措施，為人工挖孔樁的安全合理施工提供借鑒。

關鍵詞:人工挖孔樁 塌孔 涌水 流砂

中圖分類號:TU753.3文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)04(b)-0052-01

成都地鐵牛市口站為二層島式明挖地鐵車站，車站全長175m，頂板覆土厚度約3.0m，底板埋深約16.47m；車站采用明挖順作法施工，基坑圍護結構采用人工挖孔樁，基坑內設鋼管支撐，車站主體為現澆鋼筋混凝土箱形框架結構，結構施工期間采用坑外管井降水；車站主體圍護結構布置直徑ф1200的人工挖孔樁162根，東西兩端盾構通過范圍內布置ф1500的人工挖孔樁16根，平均樁長20.7m；樁間采用掛網錨噴支護；圍護樁支承于中風化泥巖中，插入坑底以下2.5m。圍護樁護臂示意圖如圖1所示。

1 地質條件

(1)工程地質條件。本工程地質條件復雜，擬建場地范圍內主要土層分布為:人工填土層、粘性土、粉土、砂土、卵石土，下伏基巖為紅色泥巖。樁底深入泥巖層中，此層以中風化泥巖為主，局部夾薄層粉砂巖。根據野外鉆探資料分析，樁底處巖層較為破碎，巖芯多呈短柱樁，少量長柱狀及碎塊狀，節理裂隙較發育，部分巖芯裂隙面分布有氧化膜。

(2)水文地質條件。站區無地表水；據鉆探資料顯示，場地地下水主要為埋藏于砂卵石層中的孔隙水，微具承壓性，賦存于基巖頂板以上，形成一個整體含水層，含水層總厚度約2.1～7.4m，地下水靜止水位埋3～5m，為孔隙潛水；大氣降水和區域地下水為其主要補給源；砂、卵石層為主要含水層，具較強的滲透性，滲透系數為19m/d；上部的黏性土層為弱透水層，地下水含量甚微，下部為紫紅色泥巖，地下水賦存于基巖風化帶裂隙中，含水層透水性及富水性差，水量貧乏，可視為相對隔水底板。

2 施工情況

鑒于本工程基坑較深，降水深度較大，主要含水層為砂卵石層，含豐富的孔隙潛水，故選擇管井降水方法，在人工挖孔樁施工期間利用降水井對施工場區進行降排水，通過計算，并根據我司在本地區的施工經驗，設置降水井14口，降水井沿基坑兩側對稱布置，降水井深度為嵌入基巖中5m。

3 塌孔原因分析

根據現場施工情況和地質、水文資料，結合我司在成都地區相關工程的施工經驗，該工程出現塌孔的原因主要為:(1)該處地質條件較為復雜，在基巖結合部位出現了涌水和流砂現象，導致土體失穩，使樁孔變形造成坍塌。(2)挖孔樁挖至12m左右時地下水較為豐富，樁孔內要進行抽水才能施工，同時，在樁孔內抽水中帶出較多細砂，砂巖交界處涌水量大，護壁間被掏空，導致樁孔坍塌。(3)西北角WKZ2-7樁處地質異常，前靠近此樁位的7＃降水井成孔施工時，曾兩次在18m左右塌孔，且WKZ2-7樁挖至10m以下出現較厚細砂層，現挖至14.8m還是細砂層，過厚的砂層導致流砂產生，從而造成塌孔。(4)在樁孔下挖過程中，工人未嚴格按照規范要求挖一節土(每節挖深約100cm)，做一節護壁或安放一次工具式鋼筋防護籠，并每挖一節檢查一次樁孔垂直度和直徑尺寸，導致累積誤差過大，造成樁孔傾斜或坍塌。(5)該地段為薄弱土層，雜填土、粉土、粉質黏土層較厚，樁身大部分都處在上述土層中，設計時在樁護壁強度方面考慮不足。

4 處置措施

(1)遇塌孔時，在塌孔處砌磚模板，并配適量Φ6～8間距150mm的鋼筋，再支鋼內模澆筑護壁混凝土；

(2)遇到流砂時，孔圈護壁的施工可按下列方法處理:①流砂情況較輕時，可縮短這一循環的開挖深度，將正常的1m左右一段，縮短為0.5m，以減少挖層孔壁的暴露時間，及時進行護壁混凝土灌注。當孔壁塌落、有泥砂流入而不能形成樁孔時，可用稻草、內裝石渣的麻袋、編制袋等封堵材料逐漸堆堵，形成樁孔的外壁，并控制保證內壁滿足設計要求。②流砂情況較嚴重時，常用辦法是下鋼套筒，鋼套筒與護壁用的鋼膜板相似，以孔外徑為直徑，可分成4～6段圓弧，再加上適當的肋條，相互用螺栓或鋼筋環扣連接，在開挖0.5m左右，即可分片將套筒裝入，深入孔底不少于0.2m，插入上部混凝土護壁外側不小于0.5m，裝后即支模澆注護壁混凝土。若放入套筒后流砂仍上涌，可采取突擊挖出后即用混凝土封閉孔底的方法，待混凝土凝結后，將孔心部位的混凝土清鑿以形成樁孔。也可用此種方法，應用到已完成的混凝土護壁的最下段鉆大，使孔位傾斜至下層護壁以外，打入漿管，壓力澆筑水泥漿，提高周圍及底部土壤的不透水性。

(3)對工人再次進行技術交底，要求挖一節土，做一節護壁或安放一次工具式鋼筋防護籠，并每挖一節檢查一次樁孔垂直度和直徑尺寸應，同時要求現場管理人員對樁孔垂直度進行抽檢。

(4)縮小鋼筋之間的間距，由原來的250mm變為200mm。

(5)提高樁護壁混凝土的強度等級，并改用早強快凝混凝土進行澆注。

5 結語

通過分析，可以得出以下幾點結論:

(1)涌水和流砂是導致塌孔的主要原因，在地下水位豐富的地區施工，必須采取有效措施降水，為人工挖孔樁施工創造條件。

(2)在進行人工挖孔樁設計時，必須充分考慮地質情況和地下水位情況，對于特別不利的軟弱地層，必須提高樁護壁的強度，并采取切實可行的施工方法。

(3)在軟弱地層進行人工挖孔樁施工時，樁護壁必須具有足夠的剛度。如采用鋼筋混凝土護壁，應使用早強快凝混凝土，必要時可采用鋼護筒護壁代替鋼筋混凝土護壁，且應隨挖隨沉。

(4)在軟弱地層進行人工挖孔樁施工時，必須特別重視施工監測工作，縮短監測的間隔時間，確保樁護壁和施工人員的安全。

(5)為保證樁的垂直度，在軟弱土層進行人工挖孔樁施工時，應經常校核樁中心位置及垂直度，每挖一節護臂檢查一次樁孔垂直度。

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