鉆孔灌注樁工程中地下障礙物的處理技術分析

趙晨洋

【摘要】深埋地下的建筑基礎、水井及河塘堤岸埠頭等的廢棄構筑物和場地土層中地史時期形成的某些地質體都可能成為現今鉆孔灌注樁施工的障礙物，給施工帶來較大的困難。本文介紹了從實踐中積累的各種地下障礙物的清除方法，對遇類似情況時具有一定的現實參考意義。

【關鍵詞】基樁施工；鉆孔樁；地下障礙物；清障處理

【Abstract】Cover up abandoning of underground building foundation， water well and the river pond dike shore wharf first to construct thing and place soil layer deeply all may become to drill a hole to infuse to note a stumbling block of construction at present in some geology bodies of ground formation with period history， give to start construction to bring a bigger difficulty. The article introduced the clearance method of various underground stumbling block of the backlog from the fulfillment， having certain reality a reference meaning towards meeting being similar to circumstance.

【Key words】Base stake construction；Drill hole stake；Underground stumbling block；Handle obstacles

1. 緒言

鉆孔灌注樁具有適用地層和施工環境廣，施工噪聲低，振動小，無擠土效應，樁長及樁徑可按上部建筑承載力的要求設計調整自如，樁端能可靠進入持力層或嵌入基巖，在軟弱地層還能通過樁后注漿改善樁端持力層性能和提高樁周側磨阻以滿足設計承載力要求，單樁承載力大，樁身含鋼率低及施工質量有可靠保證等特點，被用作高層建筑基樁及地下室深基坑圍護結構其應用十分廣泛，并取得其他一些樁型無可比擬的預期效果與效益。正因為應用廣泛所面臨的施工地質環境千差萬別，特別是在老城區改擴建工程等復雜環境的施工中，經常會遇到各種地下障礙物，既對鉆孔灌注樁施工帶來很大困難，又會對周圍環境及臨近建筑物造成不同程度的不良影響，這種作業往往在城市寸土寸金的繁華地段進行，如處理不當其后果有時甚至將會是十分嚴重的。以往處理地下障礙物一般采用大開挖方法整體清除，然后逐層回填夯實再進行鉆孔灌注樁的施工作業。然而，在長三角和沿海軟弱地基土分布的廣大地區，對體型巨大和埋深較深的地下障礙物的處理，不僅所需工程規模浩大，投入工程量多，耗時長，費用高，而且多采用機械開挖作業，施工中對場地基礎土體的擾動和地下水侵擾作用使挖出的土方多呈流塑狀，用這種流塑狀土回填根本無法達到回填土方密實的要求，這就給后續的鉆孔灌注樁施工增添了不少的困難，而且還會直接增大確保鉆孔灌注樁施工質量的難度。因而，探求恰當有效地處理鉆孔灌注樁施工中遇到的各種地下障礙物的方法就成為基樁施工人員必須面對的現實，有時甚至成為能否承攬某些工程項目的施工權和為業主提供良好服務的關鍵。多年的實踐，我們摸索積累 了一些處理常見地下障礙物的行之有效的方法。

2. 地下障礙物及其處理

2.1預應力混凝土方樁。

鋼筋混凝土預制方樁一般出現在老城區拆遷老廠房或多層民居舊址，廢棄埋填的古暗浜或池塘等加固地段，多在上世紀七八十年代建造的廠房或處理不良地基基礎時采用。樁長7～12m，全樁均含鋼筋籠，樁砼強度一般為C40～C60，樁的整體性完好。挖除地表片筏基礎或條形地梁后即可暴露出來。

2.1.1人工挖除法。適用于一根鉆孔灌注樁護筒范圍內遇數根水泥預制方樁，而且樁長≯6.0m，埋深較淺，地下潛水面較低和易于降水的地層。施工程序與人工挖孔樁作業類似，全樁挖除后再進行鉆孔灌注樁施工。

2.1.2鉆機拔除法。利用鉆孔灌注樁施工用的鉆機在緊貼預制方樁的四側各鉆一個150～200mm的小孔，鉆孔時采用優質循環泥漿護壁，孔深達到所要拔除方樁的樁端即可，然后用鉆孔主卷楊機將預制方樁拔起。該法施工制約條件少，適用情況廣，尤其適用于采用GPS-10型鉆機施工鉆孔灌注樁的工地，對后續的鉆孔灌注樁施工沒有不利影響。

2.1.3機械振拔法。在預制方樁樁頭暴露0.30～0.50mm后，鑿除樁頭的混凝土并套焊接上一段樁經比預制方樁稍大的方形鋼樁頭，然后將電動震動錘安裝于方形鋼樁頭上，通過電動錘的激震使預制方樁四周振松，再用把桿或卷揚機邊震邊拔，直至全樁拔出。該法施工會使某些地層土體液化而影響后續鉆孔灌注樁的成孔作業，應在方樁拔除后間隔相當時間才能進行后續工程的施工作業。

2.1.4起道器頂拔法。預制方樁較短，埋深也不大時可以利用鐵道部門使用的起道器將其慢慢頂升拔起。該法處理速度較慢，頂升操作比較麻煩。也可以頂升拔起2～3m后改由鉆機主卷揚機拔起。此法處理對地層和后續施工均無不良影響。

2.2沉管灌注樁。

多為老城區六七十年代以后陸續建造的民居或多層廠房所采用的基礎樁，老城區改造拆遷后的復建工程一般型體增大，樓層增加，建筑物對基樁承載力的要求有了較大幅度的提升，因此舊址遺留的棄樁需要清除。這種沉管灌注樁一般上部5～7m含鋼筋籠，下部為素砼樁，樁身砼強度多為C15～C20，樁長7～13m不等，樁端有鋼砼樁靴。處理時無鋼筋籠的素砼樁段極易斷裂而難以整體清除。

2.2.1人工挖除法。樁長較短、埋深較淺（<8m），地下潛水量較小且易于降水時采用。

2.2.2鉆機套掃法。先開挖2m左右深的鉆孔護筒，將沉管灌注樁暴露出10～20cm樁頭，利用鉆孔灌注樁施工的鉆機帶一套比沉管樁樁徑大一級的鉆管（帶同經鉆頭）套掃，使沉管樁套掃入鉆管內，再用卡料把樁身逐段扭斷清除。上部含鋼筋籠樁段能一次性清出，下部無鋼筋籠的素砼樁段由于砼強度低，較易扭斷逐段清除。但同時被卡在鉆管內的樁段在提鉆時也易松落，特別是在即將提離孔口時由于孔內泥漿浮托力的頓失而樁段重力驟然加大和泥漿對樁段即將脫離時巨大吸力的共同作用更易松卡掉落，因此還需配一臺沖爪，直接從鉆孔中將脫落的樁段抓除。該法適用廣、制約條件少、處理成本較低、處理速度也快，而且不影響后續鉆孔灌注樁的施工作業。

2.3木樁。

為老宅地基或沿河建筑的加固樁，古河岸堤和河塘埠頭樁以及橫跨小河的橋基樁等，多為松木樁，部分楓木或杉木樁，樁長4～8m，樁徑150～350mm，最大樁徑為400×400mm方樁。其中常年地下水潛水面以下的木樁材質多數仍尚好，如能整樁處理上來仍能使用。上部因沉樁時間久遠或所在地段地下水升降變遷而使樁質發生不同程度的腐朽變化。

2.3.1鉆機拔除法。適用于本質較完好直徑較粗的本樁，先將樁頭暴露0.4～0.8m，并安裝電動震動錘通電激振，使樁側與地層的附著力振松，以減低木樁的側摩阻力，然后利用鉆機主卷揚機將樁拔出。這樣處理拔出的木樁仍然完好，對后續鉆孔灌注樁施工沒有不良影響。

2.3.2鉆進消滅法。鉆進過程中遇到木樁會使主動鉆桿發生偏斜和憋車的現象，孔內阻力較大，鉆機出現跳動現象。只要能夠繼續鉆進，部分腐變和小徑木樁會逐漸被鉆頭刮削而消滅，有的會在刮削過程被擠嵌于孔壁內，有的在鉆到下半段時會被循環泥漿浮出孔口。鉆頭刮削木樁時會在泥漿槽池內漂浮大量木樁鉆碎后的木屑，應及時設篩網濾除，否則極易堵塞水泵和鉆機主動鉆桿水龍頭。在木樁消除后應及時檢查和校正機上鉆桿的垂直度和鉆孔是否傾斜，以保證成孔質量。

2.4古水井。

常見于老城區民居集中地段，因城市自來水供應的普及原生活水井被廢棄，且多為經埋填處理的暗井，井徑0.6～1.0m，井深8～20m不等，井壁都用磚或塊石壘砌，少數用原木或方木及木板圍筑，井內被廢棄物填埋，井口一般離地表較淺，埋填時井口周圍地坪鋪設的石板、條石及石質井圈均已拆除，鉆進中遇到的是人工砌筑的井壁。

2.4.1鉆進消滅法。磚砌井壁因長期地下水浸泡其強度已大為降低，在全井埋填較好的情況下，鉆進中只要采取妥當的防斜措施就可以基本保持正常鉆進，將井壁磚塊打碎消除，直至到達設計孔深。木料圍筑井壁也用此法消除。

2.4.2沖爪抓除法。磚砌井壁的水井未完全充填埋填物或井壁為塊石壘砌的，采用沖爪抓除井壁砌筑物。當鉆孔樁樁徑大于井徑時井壁清除后即可接著進行鉆孔灌注樁成孔作業，如樁徑小于井壁或兩者偏位較大時則應先做廢井回填處理并至埋填物密實后才能進行鉆孔灌注樁的成孔作業。

上述兩種處理方法都較易使鉆孔樁充盈系數過大，有時甚至達2.2以上，應采用優質泥漿護孔，盡可能保護好鉆孔孔壁，避免出現孔壁坍塌。

2.5塊石、條石。

在南方老城區分布甚廣，埋于地表以下1.5～8.0m，既有鋼筋混凝土等建筑垃圾，也有古暗浜、埋填河床、池塘的拋石，古河岸，池塘河道堤岸埠頭石基，以及已毀建筑墻基石板等，在杭州、溫州等地多為花崗巖、流紋巖或大理巖等，塊度大小不一，石質硬度較高，有的應是古河道上的石橋基石重達3t，嚴重影響鉆孔樁的施工。

2.5.1鉆進擠靠法。遇零星塊石時采用，通過成孔作業將塊石擠入孔壁內。操作時間不宜過長，效果不明顯時應適時改用其它方法處理，否則會造成鉆孔嚴重擴徑或傾斜。

2.5.2沖爪抓除法。塊石擠靠無效時，采用小徑鉆頭在原孔打一小孔，使待處理的塊石滾落入其中，再用沖爪抓除。

2.5.3人工挖孔法。河港、池塘埠頭石板、古河岸石基，墻基條石和暗浜拋石等可采用此法，以鋼筋混凝土或素混凝土護壁逐層下挖直至清楚干凈。此法對單孔遇到的障礙物進行逐孔處理時采用。

2.5.4機械挖除法。適用于埋深4～6m的埋填河浜、池塘中擠淤拋石的處理，在上述地段進行基樁、基坑圍護工程擋土墻排樁和止水帷幕樁施工時常采用。先用挖掘機將工程所在位置的地下塊石、條石全部挖除，然后將挖溝回填再進行鉆孔樁的施工。只要條件允許應在降低地下水位后進行開挖作業，以降低開挖作業對周圍建筑物或道路的不利影響。如降水條件不具備時，可在障礙物開挖時邊挖邊剔除大塊塊石`或建筑垃圾，對鉆孔灌注樁施工無大礙的碎石或建筑垃圾可不予清除，開挖作業時控制作業范圍盡量小些，剔除大塊石后的土方隨時回填以盡力控制和縮小因開挖作業對周圍環境造成的不利影響。

2.5.5壓密注漿加固后進行人工挖孔法。塊石埋深較長（超過4m），量多塊徑大，塊石間或地層為極易液化和產生管涌的粉土，人工井點降低地下水難以見效時采用。又因開挖部位往往地處城市繁華地段，建筑場地又緊貼周圍建筑物，開挖作業對周圍建筑物的變形破壞是在十分敏感的環境下進行的。應先在樁位周圍進行高壓注漿，使石塊間隙和地基土體加固，然后再進行人工挖孔作業。此法的作業難點是壓密注漿孔需用潛孔錘或人造金剛石小鉆頭造孔，常用小鉆機的合金鉆頭造孔是十分困難的。待石塊經水泥漿液膠結和土體加固后再進行人工挖孔作業，含地下障礙物的地下挖穿后既可進行鉆孔灌注樁施工。

2.6地下人防工程、污水化糞池、大口徑深埋雨水管。

廢棄的多數地下人防工程為廊道式防空洞，一般規模較小用磚砌筑而成。污水化糞池除頂蓋為鋼筋混凝土結構外其余也為磚塊砌筑而成，其頂蓋埋深離地表1.5m左右，底版埋深3～5m。大口徑排污管網埋深較大，一般位于底下2.0～3.5m。多數為預制鋼筋混凝土圓管，少數為鑄鋼管，必須整體清除后才能進行鉆孔灌注樁施工。

2.6.1護筒隔離法。鉆孔樁位于地下人防工事或污水池中心位置時，只需鑿除頂蓋與底板，使鑿除部分直徑比鉆孔樁護筒直徑稍大，并在頂底板間磚砌一個鉆孔護筒，然后即可進行鉆孔灌注樁施工。

2.6.2機械挖除法。施工場地與周圍環境允許時采用挖掘機將其整體挖除，然后回填密實后再進行鉆孔樁施工。如果新建工程設計有地下室時，宜先進行基坑圍護結構的施工，再開挖基坑內的土方及其地下障礙物，這樣就不必再回填土方，直接在基坑內進行鉆孔灌注樁施工，反而有利于加快施工進度和降低施工成本。

2.7碎石樁。

見于經地基加固處理的拆除老建筑的軟弱地層舊址區，在新建工程進行樁基施工前應對場地內的碎石樁進行清除，否則對鉆孔灌注樁鉆孔護壁和成孔作業都將造成困難，甚至無法施工。

2.7.1人工挖除法。在開挖鉆孔灌注樁護筒就發現有碎石樁時，即應采用人工挖孔法予以清除。一般情況下碎石樁樁長較短，多在5～7m上下，樁徑350～500，碎石粒徑大小不一，但最大粒徑10cm左右，特別是碎石間隙灌有水泥漿或石灰粘土時采用人工挖除法清理較為有利。

2.7.2鉆進消滅法。在成孔作業過程中遇到碎石樁時，鉆孔護壁和成孔作業都較困難，甚至因孔內阻力大而難以進尺。這時除提高和保證孔內循環泥漿的性能外，宜在優質泥漿中摻入適量水泥，經攪拌均勻后送入孔中，以增大泥漿的懸浮力，并加大泥漿泵泵量，控制鉆進壓力和進度，使鉆頭在刮削碎石并逐漸粉碎之，由循環泥漿將巖屑盡速懸浮帶出孔外而達到消除碎石樁的目的。

2.8孤石。

鉆孔灌注樁施工遇到地層中孤石的機會雖不多，但遇及時對施工造成的困難卻是較大的，處理起來也有相當難度。因為這里所謂的“孤石”是指場地土層深處八九米以下獨立產生的堅硬巖石，其巖性多為熔結凝灰巖，流紋質凝灰巖、安山巖、流紋巖和花崗巖等近新鮮未風化巖石，一般合金鉆頭根本啃不動。其成因認為：（1）地史時期洪水引發泥石流攜帶的大塊石在原始場地土層中滯留產出；（2）地史時期的冰川運移攜帶的大塊石在冰川終磧或側磧所在原始場地土層中堆積而成；（3）成孔作業過程中地表雜填土所含大塊石因護筒埋設隔離不佳掉落入孔底所致。地表雜填土中所含塊石則不在此列。

2.8.1鉆進擠靠法。遇到孤石首先采用此法，當孤石粒徑較小時在鉆進過程中將其擠入并嵌藏于孔壁土層中，這是比較簡便又對成孔影響最小的方法。

2.8.2沖爪抓除法。所遇孤石粒徑比成孔孔徑稍小時可采用沖爪抓上來，這樣處理速度較快，操作也較簡便。

2.8.3鉆進穿越法。在孤石粒徑比成孔樁徑大時，采用牙輪鉆或沖擊鉆將其鉆鑿或沖碎穿透成孔。

2.9球狀風化殘留橢球體，“似層狀”基巖夾層。

我省沿海地區第四系下臥基巖多為侏羅、白堊系安山巖，英安玢巖、熔結凝灰巖、流紋質凝灰巖和花崗巖等巖性強度甚高的巖石。在其風化帶中產出的殘留橢球體或其間呈“似層狀”產出的中風化一微風化巖層夾層，在第四系軟弱土層厚度不大或軟土中無可靠持力層時，鉆孔基樁持力層均要求樁端進入中風化基巖1～3d，以此作為樁端持力層。為此穿越上述風化帶中的殘留體和呈“似層狀”基巖夾層就成為鉆孔灌注樁成孔作業的大難題，合金刮刀鉆頭打滑啃不動其中的中風化巖石。目前常用鉆鑿這些障礙物（層）的方法有：（1）牙輪鉆；（2）沖擊樁；（3）烏卡絲等。前者投入大，鉆速快，成孔質量好。后兩者投入低，鉆速慢，對孔內循環泥漿質量要求較高，對工期要求較為寬余和孔深較淺的工程較為適宜。

3. 結語

某些地下障礙物的處理如果與基樁施工分離處理，可能會令業主頗費思量和周折，實施起來也常常增添了一定的難度和麻煩，兩者捆綁實施可發揮基樁施工單位的技術專長，統一思考，統籌安排，業主不僅省去了不少麻煩，還有利于縮短施工周期和降低工程造價。現實施工中，也有遇地下障礙物或類似情況未經積極設法處理，也不與設計、監理通報商討處理方案就報廢了事，將后續處理不適當地都推給設計變更解決，這是不可取的，也非基樁施工單位對業主單位提供專業服務的應有之義。

參考文獻

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[2]徐佩林，陳中華.鉆孔灌注咬合樁基坑圍護結構的施工技術[J]探礦工程，2007，（5）