人工挖孔桩注浆止水技术

高丽鹏

Grouting and Water Stop Technology of Manual Digging Pile

摘要：廊坊地区地下水丰富，施工地点位于砂土层，地下水位高，孔内渗水，并且在动土过程中极易破坏粉砂层的平衡状态，易产生塌方，并发生流砂现象，这将严重影响施工。并且为了防护现有铁路路基，只能采用人工挖孔桩防护。为保障孔内作业人员安全及既有京沪铁路路基稳定性，人工挖孔桩采用水泵抽水配合四周外围单层或者双层注浆止水防护的施工方法，利用水泥浆凝固后封水，进而减少渗水塌孔发生人身事故的概率。

Abstract： The groundwater in Langfang area is abundant， and the construction site is located in the sand layer， where the groundwater level is high， the water in the pores is percolated， and the equilibrium state of the silt layer is easily destroyed in the process of moving soil. It is easy to produce landslides， and the sand flow phenomenon will occur， which will seriously affect construction. And in order to protect the existing railway subgrade， manual digging pile protection can only be used. In order to ensure the safety of operators in the hole and the stability of the Beijing-Shanghai railway subgrade， manual digging piles adopt water pumping to match the surrounding single-layer or double-layer grouting and water-proof protection construction methods， and use the cement slurry to solidify and seal the water， thus reduce the probability of personal accidents caused by water seepage and hole collapse.

关键词：注浆；止水；人工挖孔桩；渗水；事故

Key words： grouting；water stop；manual digging pile；water seepage；accident

中图分类号：TU753.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）15-0208-03

1 工程概况

廊坊热电厂铁路专用线自廊坊北站东牵出线引出，上跨和平路后利用方向曲线与京沪三线间距拉开至10m，向东南与京沪三线并行延伸，之后左转下穿104国道后进入电厂。和平路立交桥需要按原桥对孔接长达到并行线间距5m。破除原有端翼墙需要保持京沪铁路路基稳定，设计采用直径Φ1.25、桩长3m人工挖孔桩防护既有路基。

据设计院勘察资料显示，施工沿线地层主要为人工填土和第四系全新统冲洪积层，现将岩土各层由上至下分述如下：

①人工填土：杂色，稍湿，松散至稍密，含白灰渣、红砖头、水泥碎石及粉土（含小石子）为主，土质不均，揭露厚度0.60～5.10m。

②粉砂：黄色，潮湿，中密，含云母、长石、石英，颗粒级配较差，夹粉土，揭露厚度0.90～2.30m，基本承载力110kPa。

③粉细砂：厚2～5m，稍密，饱和，基本承载力120～150kPa。

④中粗砂：厚0.5～5m，稍密-中密，飽和，基本承载力200～250kPa。

所在地区水文：本区属温带半干旱气候区。年平均降水量502.6～546.6mm，年平均蒸发量1685.9～1862.0mm，全年降水主要集中在七、八、九三个月；极端最高气温36.2～41.9℃，极端最低气温-25.6～-17.8℃，年平均气温为9.9～12.4℃；风向以西北、西、东北风为主，平均风速2.1～2.2m/s。霜冻期为10月至次年3月，降雪期与霜冻期基本相同，最大积雪厚度为17cm；土壤最大冻结深度为58～63cm。

2 制定方案原因

由于廊坊地区海拔较低接近海平面，地下水位高，孔内渗水，给人工挖孔桩的施工带来了很大的困难，并且在开挖孔桩过程中破坏粉砂层的平衡状态，易产生塌方，并发生流砂现象，这将严重影响人工挖孔桩施工。为保障孔内作业人员安全及既有京沪铁路路基稳定，采用挖孔桩四周先注浆隔水以使水泥浆凝固后四周粉土胶结为整体，然后使用抽水排水配合的方案，保证作业人员人身安全，保证既有京沪铁路路基稳定。

3 施工方案

3.1 方案详述

测量定位人工挖孔桩。桩位轴线采取以地面设十字控制线控制，高程采取基准点控制。将桩控制线和高程引到首节混凝土护壁上。每节以十字线对中，吊锤线作中心控制位置用。用尺杆找圆周，以基准点测量孔深，以保证桩位、孔深和截面尺寸正确。

平整场地，铲除松软填土层并夯实。孔口四周挖排水沟，做好排水系统，及时排除地表水，搭好孔口雨棚，布置好运土道路，合理堆放材料和机械，尤其注意材料和机械不得侵限。孔口四周不得堆放水泥杂物。

进行挖孔桩施工前，首先对孔桩外围钻孔。注浆孔的布置要以浆液扩散不出现漏注为原则。为此钻孔间隙的布置要小于水泥浆的扩散半径。而扩散半径要根据现场实际情况确定。通过现场试验扩散半径从而确定在距离挖孔桩外围50cm处钻孔（孔径5cm，孔深≥砂土层厚度，孔距<20cm），钻孔环挖孔桩一周。

如图1平面图：

钻孔尽量用小型钻机，并根据现场地层情况和作业环境确认。钻孔偏差不小于10cm。钻机应尽量放低，减少对周围地面的震动影响。操作人员要注意钻杆的倾斜角和变形。

钻孔成孔后用注浆压力泵将水泥浆注进孔内。压浆管是关键部件，安装时要仔细放置，防止堵塞，同时要配备用管。水泥浆的配合比应根据地层情况和胶凝时间通过试验确定。注浆要先稀后稠，当压力达到设计压力后应静置1min。按顺序注浆完成后要检查注浆孔，如果有漏注应补浆。

注浆48～72h水泥浆初凝后进行挖孔桩施工。人工开挖过程中及时分段做好护壁，并在开挖过程中挖至地下水位时，孔中预留集水井，以便及时用潜水泵抽出孔内少量积水。集水井应随挖土加深而加深。随着挖孔加深，及时安装通风、照明等设备。

孔桩深度达到设计要求后，进行孔底清理，使孔底平整、无松土淤泥。然后同一般挖孔桩一样，钢筋笼在孔外加工制作，然后分节吊入桩孔，人工孔内绑扎固定。灌筑混凝土要连续作业，混凝土下料用串筒，减少混凝土的离析。养护混凝土达到施工规范要求强度后便可以进行下道工序施工。

3.2 施工流程图

3.3 注意事项

①为保证隔水性能建议注浆孔设多层，并成梅花桩形式交错排列。

②为减少施工工期水泥浆可掺入速凝剂减少初凝时间。冬季施工建议掺入防冻剂。此工程经过试验室综合试验结果，实际使用水泥浆比例1：1，并掺入5%的水玻璃。

③注浆压力应大于2MPa，满浆后为减少气体影响和满足土层吸收扩散，应注意补浆一次。

④此注浆措施不能代替护壁保护，只是减少孔内渗水现象。

⑤桩孔开挖一节，浇一节混凝土护壁，以保证孔壁稳定和安全操作。桩口护壁均应高出地面20～30cm，不施工的井口均用不易变形的盖子覆盖，并在四周采取护栏防护，悬挂警示标志。

⑥人工开挖过程中应及时通风，井口作业人员要挂安全带，井下作业要戴安全帽。人员上下要配备绳梯或钢筋爬梯。夜间施工用36V低压电照明。

⑦桩基开挖过程中应注意注浆孔的保护，防止在开挖过程中出现大量渗水现象，如有，应立即停止开挖并补浆。

⑧桩孔位中心线允许偏差±10mm；桩孔垂直度允许偏差不超过3‰。

⑨机械、材料的使用应严格按照铁路局的要求上报施工计划，不得侵限、违规作业。

3.4 方案可行性研究

①为确认此方案的施工可行性，特在同地质条件下按照常用工艺同时进行挖孔桩施工。共开挖3孔，1#桩、2#桩为试验桩，3#桩为对比桩。1#、2#桩在开挖期间四周渗水现象明显改善减少，3#桩在桩孔开挖深度达到1m后出现大量渗水，严重威胁施工人员的安全，无法继续施工。

对比施工过程中孔底同尺寸集水坑水深监测结果如表1。

注：1#、2#孔桩注浆后开挖，3#孔桩未注浆.

②挖孔桩注浆范围内下挖1m，水泥砂浆凝固后封水效果明显，往下效果渐弱，但3m范围内已基本稳定满足施工要求。

③在挖孔桩施工过程中，测量小组对附近地面进行了全面、系统的沉降觀测，根据沉降观测资料汇总显示，附近路基位移为1mm，沉降为0～±1mm，表明挖孔桩周围地面没有受到挖孔桩施工的影响。

4 结论及评价

注浆措施能否起到预期的目的，根据挖孔桩所处的周边环境、工程及水文地质条件而选取的浆液类型、注浆工艺及参数等都有密切的关系，还与施工中的监测和不断调整的注浆参数有密切关系。同时，正式注浆前一定要根据试验选取并调整注浆参数，并加强注浆后的质量检测。当检测不合格时，应进行补注浆或采用其它措施补救，从而保证挖孔顺利施工及施工安全。

在精密的计算和经验数据指导下，通过施工观测，显示在高水位、砂土层厚地质条件下采用此方法能大幅减少桩孔内渗水现象，不仅使人工挖孔桩施工高效便捷的完成，确保了邻近既有线铁路的施工工期，也减少了人身事故发生的概率。通过项目部测量人员的监测，既有铁路路基未发生沉降和位移，达到了预期施工目标。这一方法也获得北京铁路局工务段及业主人员的一致好评。

参考文献：

[1]TZ203-2008，客货共线铁路桥涵工程施工技术指南[M].中国铁道出版社.

[2]GB50007-2011，建筑地基基础设计规范[M].中国建筑工业出版社.

[3]TZ202-2008，客货共线铁路路基工程施工技术指南[M].中国铁道出版社.

[4]GB50202-2002，建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].