超大直径人工挖孔桩桩基涌水综合治理技术

周岳峰 林 谷

广州市第三建筑工程有限公司 广东 广州 510050

由于人们对改善生活及办公环境的需求日益迫切，各种超高层商业办公楼、超高层住宅应运而生[1]。该类工程对地基基础的处理要求更为严谨，安全系数要求更高，其施工难度也比一般地基工程更大[2]。人工挖孔灌注桩具有施工进度快、工艺简单、单桩承载能力强、布桩灵活、设备投入少、易于控制工程质量、造价相对较低等优点，深得广大工程设计人员的青睐，被广泛应用于工民建工程的地基及基础处理中[3]。

在人工挖孔桩工程中，工程施工进度受项目选址区域的地质、水文环境影响较大，在地下水文环境复杂、水层分布密集、水量充沛的情况下常常有地下水涌出的险情发生[4]，对后续工序的施工造成不良影响，轻则影响工期进度，增加工程额外支出，重则危及周边建筑及人民生命财产安全，造成难以估计的损失[5]。因此，对于出现涌水情况的人工挖孔桩桩基，如何高效安全地排清积水，使桩基内险情快速排除，对施工进度及施工人员人身安全的保障十分重要[6]。

1 项目概况

南宁某地标项目所处场地为岩溶强烈发育地区，岩面起伏大，地质情况复杂，成孔困难，项目主体建筑地下结构3层，基桩按地上结构高度528 m设计。其基础为32根人工挖孔桩，编号分别为ZH01—ZH32，最大桩径可达7 000 mm，远大于一般建筑工程中的人工挖孔桩直径，桩长最长40 m。人工挖孔桩桩端饱和单轴极限抗压强度标准值为61 MPa。桩身混凝土为C50P8，护壁混凝土为C25。纵筋直径为16～25 mm，钢筋等级HRB400级。

在人工挖孔桩工程掘进阶段发现，ZH8桩桩底在靠近东面处出现5个涌水点（图1），水量较大，出现返砂及泥浆上涌现象，且无法通过普通抽水泵完全抽干积水，水下浇筑混凝土无法进行，挖桩工程被迫暂停。

图1 桩底涌水点分布示意

查看工程地质勘测资料发现，该人工挖孔桩所处地区地层结构0～12 m为粉质黏土，12～24 m为石灰岩，24～42 m为溶洞及溶槽，其间填充物主要为流塑-软塑状淤泥，42～72 m为破碎石灰岩，下伏基岩发育，人工挖孔桩桩端持力层为微风化石灰岩。查看水文勘测报告得知，该地段由于邻近邕江，地下水系众多，地下持水层含水量充沛，地下水充分得到邕江补给，普通的深井泵抽水无法满足施工要求。经实地调查研究，并组织召开方案论证后，决定采用大功率深井泵抽排水＋高压旋喷桩单桩封堵综合止水排水技术，以解决该超大直径桩基涌水问题。

2 超大直径桩基础止水排水综合施工方案

2.1 桩内溶洞封堵

为解决桩基所处岩层内溶洞较多而存在施工安全风险的问题，需要先对岩层内溶洞进行封堵，采用高压旋喷桩单桩封堵方法，其中旋喷桩施工具体技术参数为：引孔孔径100 mm，旋喷桩径1 000 mm，护壁外围封闭采用高压旋喷桩，中心间距800 mm，中心离护壁边1 000 mm，根据超前钻探报告建议，桩端嵌入工程桩桩底500 mm。水泥采用P·O 42.5水泥。当高压旋喷桩施工过程出现漏浆而无返浆时，应增加水泥用量，采用间歇、多次重喷措施，间隔时间为8～12 h，直到孔口返浆为止。

2.2 变管径集水坑洞施工

根据潜水泵规格大小，在桩内涌水点使用水钻钻出800 mm×800 mm×800 mm集水坑洞2个，600 mm× 600 mm×800 mm集水坑洞1个，埋设直径为320 mm、长度为1 000 mm的钢套管作为降水井，在其顶部焊接直径为200 mm的钢套管作为导管，再沿着钢套管向桩底集水井放置1台大功率深井泵，保证匹配钢导管可连接至地面。使用吊车结合人工，分节吊装降水井及导管，降水井周边空隙采用快干水泥封堵，然后用φ8 mm钢筋把导管固定在桩身钢筋上，保证稳定性。沿着钢套管向桩底集水井放置1台深井泵，管径为150 mm，额定流量为40 m3/h。

2.3 大型深井泵抽水排水

选用深井泵的功率为18.5 kW，在800 mm×800 mm× 800 mm的集水坑洞内放置2台深井泵，600 mm×600 mm× 800 mm的坑洞内放置1台深井泵，每台接内径80 mm的竖向排水钢管用作抽水通道，放置完成后安装不锈钢透水钢板，制作成集水井（图2）并开始进行抽水作业。每日至少2次安排技术人员对桩底水量进行动态监测，确保桩底无积水。在桩底无明显涌水后，用混凝土进行封堵并进行下一步灌浆作业。

2.4 混凝土泵快速施工

为加快施工速度，同时使用3台同一型号的混凝土泵进行混凝土浇筑（图3）。该部分作业机具选用BW150型压浆泵、经过计量校准的量程5 MPa压力表、水泥浆搅拌机及0.5 m贮浆筒（上覆滤网），压浆管选用直径2.54 cm焊管，压浆管之间采用丝扣连接，避免焊接。

图2 桩底抽排水示意

图3 混凝土浇筑

桩芯混凝土浇筑完成后，采用水泥浆（水泥为P·O 42.5，水为自来水，水灰比0.4～0.5，注浆压力0.5～1.0 MPa）从孔底往上进行回灌封闭。

3 结语

超大直径人工挖孔桩在地形、水文环境复杂的情况下，经常会因为涌水而导致混凝土离析严重、质量差。根据现场实际情况，使用多台大功率深井泵同时作业的止水排水综合施工方案，在排除超大直径桩底涌水险情方面取得了有效的成果，在扩大头孔壁外侧引水持续抽水的技术工况下，保证了高强混凝土的顺利浇筑，大大降低了水下浇筑高强混凝土的质量风险。

在桩基出现涌水时，常用围堰填高法、泥浆柱平衡法或使用止水帷幕等方法，但对于上述工程中所遇到的超大直径、超深桩孔涌水的情况，使用上述方法需要的人力、物力较大，经济效益低。而使用大功率深井泵综合止水排水技术，能快速有效地排出桩基积水，配合项目现场的信息化管理，大大降低了劳动强度，也节约了人力、物力，可供各类超大直径人工挖孔桩涌水的综合治理技术参考。