余华
深圳市长勘勘察设计有限公司 广东深圳 518003
摘要：岩层裂隙发育、富含地下水的不良地质条件下，人工挖孔施工质量控制难度很大，尤其是混凝土浇筑环节，稍有不慎即会造成断桩、废桩质量事故。本文笔者根据灰岩地区人工挖孔桩施工情况，对基岩裂隙水在施工过程中产生的问题及影响进行分析，寻找解决施工方案，为在灰岩裂隙水中实施人工挖孔桩提供解决方案，最后说明了桩基施工和检测需注意的事项，希望能和同行相互借鉴和交流。
关键词：人工挖孔桩施工；基岩裂隙水；桩基施工；桩基检测
前言
某17层办公楼，层高60米，设一层地下室。主楼共布置57根桩（Φ100的35根，Φ120的16根，Φ130的6根），嵌岩深度不小于0.5米。勘察采取一桩一孔方案。施工场地地势平坦，第四系覆盖层厚度22-24米，由南东部向北西部逐渐增厚，其下基岩为下奥陶统马家沟组厚层石灰岩。场地内地下水以岩溶裂隙承压水为主，承压水头达13米，最大涌水量20m3/h。在此地质条件下实施人工挖孔桩尚属首例，故有必要对该类场地内人工挖孔桩施工方案及基岩水处理进行分析与研究。
1.设计桩基施工方案比选
1.1场地工程水文地质条件
1.1.1工程地质条件：（1）层粉土，层厚2.4～2.8米；（2）层淤泥质黏土，层厚0.6～1.1米；（3）层灰绿色黏土，层厚1.5～2.3米；（4）层黄褐色黏土，层厚2.7～3.4米；（5）层含砂姜黏土，层厚4.2～5.1米；（6）层黏土，层厚8.8～13.2米；（7）层微风化石灰岩，厚层状，局部发育溶蚀裂隙，走向NE，倾向NW，∠400-500；岩体基本质量等级Ⅲ-Ⅳ类。
1.1.2工程水文地质条件：本场地地势较低，含水类型为潜水及上层滞水；地下水以岩溶裂隙承压水为主，承压水头13米，最大涌水量20m3/h。
1.2桩型比选与优缺点
根据地质条件，设计对钻孔灌注桩和人工挖孔桩进行了比选：钻孔灌注桩具有抗震性好，承载力大，施工噪音小等优点，但施工周期长，施工中易造成缩颈、孔底沉渣等问题，工程质量难控制，单桩承载力很难满足设计要求；人工挖孔桩具有造价低、承载力大、直观性等优点，而且人工施工桩底无沉渣，施工不能造成缩颈现象，桩基施工完成后能达到设计承载力值，但本场地存在岩溶裂隙构造水，具承压性，施工会有较大难度。综合施工工期及工程造价，本工程采用人工挖孔桩。人工挖孔桩优缺点分析优点。（1）工期快：单个人工挖孔所需施工场地小，可以通过增加机械数量和工人来保证工期的要求。（2）施工简便，质量容易控制：人工挖孔桩具有施工机械简单，技术性要求不高，很好实现过程控制，穿越孤石、清除沉渣、桩端嵌岩等较易处理，成孔直观，混凝土施工质量较易控制。（3）污染小：噪音污染小，人工挖孔桩使用小机械即可满足施工，无大型机械等噪音源；对环境污染小，人工挖孔桩不需要使用泥浆池，对周围环境影响较小。（4）造价低：人工挖孔桩较地下连续墙和钻孔桩造价均低廉。但它同时也有缺点，缺点如下：安全威胁大，在人工挖孔桩施工过程中，必须加强管理，时时警惕安全事故的发生。
2.施工处理措施及方案
2.1 最初施工处理方法
本工程总承包单位为一家南方施工队伍，桩基施工前沿基坑外围布设真空井点与管井相结合的降水系统，以疏排浅层潜水及深层承压水。共布置井15口，降水时间持续半个月后，深井内每天只需开泵抽排20分钟地下水就可疏干，挖孔桩开始施工。但为赶工期，施工队对57根工程桩采取全作业面施工。在施工至挖孔桩底距基岩面约5米处时，多数桩突发涌水现象，水位至桩顶，桩内承压水头达19米。经分析，桩基施工孔径远大于钻孔直径，沟通粘土裂隙，使得下部承压水上涌，水量加大。故采取了以下紧急处理措施：在桩内用100寸泵突击降水，即以涌水量大的21﹟、23﹟、2﹟、19﹟桩作为降水井，进行抽排。在连续抽排9天期间正值该地区连续阴雨天，降水效果不明显，且场地内2﹟、25﹟两桩已发生塌孔，基坑壁发生部分滑塌，人工挖孔桩施工处于停工状态。
为此，增设降水井，加大抽排力度，即在考虑水位长时间浸泡护壁黏土层，采取在桩外围采用机械成孔方式打降水井。增设6口降水井，井深至基岩面。采取以上措施后降水持续15天，效果仍甚微，桩孔内水位保持在2～5米范围内，人工挖孔桩施工无法进入基岩面，也无法爆破，施工进度缓慢，工期耽误近2个月。项目推进困难。见图1。
2.2论证后承压水、桩基施工的处理措施
采取以上措施后，项目推进依旧困难，业主组织成立专家组，针对出现的技术难题经过充分的讨论，决定采取以下主要措施：
（1）根据现场开挖后出现的大量涌水，确定场地内岩溶裂隙水与场地周边的水系沟通。专家组建议继续组织力量，加大降水力度，保证降水的连续性：在涌水量大的桩内设2～3个大功率潜水泵进行连续抽水，其他桩内都要安排潜水泵进行连续抽水，起到降水的作用；
（2）采取轮班制，24小时不间断水位观测，在一桩孔内进行强降水，观测其它桩孔位内地下水位变化情况，水位变化一致孔位推断其下基岩构造裂隙贯通，从而导致水位相通，将该类桩孔划为强涌水区；对岩溶裂隙水在小范围内没有方向性的，随着基岩爆破及开挖，桩位之间原本没贯通的新微裂隙贯通的划为弱涌水区。针对上述强弱涌水区，采取先施工弱涌水区后施工强涌水区的方式，来满足施工要求。
（3）进行强抽水，以降低整个场地内基岩裂隙水至基岩面下。施工顺序为先先施工A区52至57桩（该6根桩前期未开挖，未发生突涌），最后完成39﹟、44﹟、21﹟、47﹟深桩孔。57根桩分类，各个击破，见岩后及时爆破，及时验收，确保成桩后及时浇注；
（4）浇注时制定浇注方案，对采用水下浇注混凝土的塌落度进行调整，使水下混凝土强度确保达到C40，同时施工导管一定下至桩底，及时上下振导使桩全断面完整，不产生离析缩颈现象；
（5）下桩前认真检查护壁，从上而下每节进行检查，对出现裂缝的护壁进行重新施工，确保不发生塌孔事件；
（6）每天下午各专业人员及施工人员开一个意见交流会，从前一天施工过程中吸取经验并改进施工方法。
2.3论证后现场施工情况
通过以上方式后，弱涌水区22根桩历时80天完成，强涌水区历时92天完成。共投入抽水台组75组，总历时150天完成桩基施工，工期比原方案提前20天完成。2﹟、25﹟两个塌孔的桩也采用人工挖孔方式完成了重新护壁及爆破，使得桩基工程顺利通过验收。
2.4桩基检测情况
施工结束后，进行桩基检测：
（1）单桩竖向抗压静载试验，检测数量4根（Φ100的2根，Φ120的2根）。单桩竖向抗压极限承载力统计值Ra分别为 7200kpa、10000kpa，与单桩竖向承载力特征值一致，单桩竖向承载力特征值满足设计要求。
（2）低应变，检测数量57根。桩身波速3550～3879m/s，平均3785m/s；完整性类别统计：Ⅰ类桩49根，Ⅱ类桩8根。满足设计要求。
（3）声波透射，检测数量10根。波速范围（数值）均大于波速临界值且大于声速低限值；波幅（数值）大于波幅临界值；TSD值无突变，均无异常，故此判断被检测桩检测桩长范围内的桩身完整性均为Ⅰ类桩。
3.结束语
（1）若设计方在承压水场地采用人工挖桩，宜保留一定厚度的粘性土层，以满足抗渗稳定性要求。同时为保证承载力达到要求，可通过增加桩长或扩底方式来解决，成桩方式应改为钻孔或冲击钻成孔。
（2）对灰岩地区人工挖孔桩施工前应做好降水工作，同时利用前期勘察地质资料，施工时密切观测降水井及桩孔内水位变化，尽量采用小作业面各个击破的施工方式，避免全作业面施工。发现桩孔承压水位突涌问题，应查明涌水强弱区，加大降水力度，采取先施工弱涌水区后施工强涌水区的方式，来满足施工要求。
（3）采用人工挖孔桩施工方案时，应按规范提前做试桩工作，以检验设计方法及施工工艺是否合理。
（4）此类桩型施工过程中，要做好施工应急预案，以使后续遇到问题时能从容应对，为业主及各方节约时间及成本。
参考文献：
[1]中国建筑工业出版社编.工程地质手册（第四版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2007
[2]地质出版社编.水文地质手册（第二版）[M].北京：地质出版社，2013
[3]中国科学院地质研究所岩溶研究组编.中国岩溶研究[M].北京：科学出版社，1979
[4]JGJ106-2003.桩基检测规范[S]
[5]JGJ 94-2008.建筑桩基技术规范[S]
[6]GB 50007-2011.建筑地基基础设计规范[S]
论文作者:余华
论文发表刊物:《基层建设》2015年5期供稿
论文发表时间:2015/10/8
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