软基地质条件下局部注浆固结辅助人工挖孔桩施工技术应用研究

周福南

（厦门臻达建设集团有限公司，福建 厦门 361000）

1 引言

在软基地质条件下进行挖孔桩施工，局部注浆处理软基的方法是先进可行的，该方法具有适用范围广泛、机械设备需求简单、施工材料易获取、施工方便、效率高等优势，而且对施工人员专业技能要求较低。在应用中可结合实际工程的地质、水文等施工条件，掺加适量外加剂加快固结速度，软基处理和人工挖孔桩成桩质量稳定可靠。

2 工程概况

工程为厦门双十中学海沧附校二期，位于沧虹路以北，东坑路以南，在双十中学海沧附校一期工程西侧。工程由地下、教学楼、办公综合楼、游泳馆、体育教室、图书馆、观演教室、大礼堂综合楼、大门、门卫等组成；总建筑面积38 788.78m2，占地面积5 975.2m2，其中地上建筑面积25 696.85m2，地下室总建筑面积13 091.93m2，建筑结构为现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构，地下2层（局部1层）采用人工挖孔灌注混凝土桩基础。

3 施工特点和难点分析

3.1 施工特点

工程采用人工挖孔灌注桩施工，其主要特点是利用水泥凝结、固化来加固软基土层，提高施工现场软基稳定性，以便工程施工过程的顺利开展。工程地质条件为软基，人工挖孔桩的注浆作业对周围环境影响较小。局部开挖桩孔时，施工人员利用水泥水硬性，以局部注入水泥浆的形式和杂填土混合，以加固土体。

3.2 施工难点

人工挖孔桩施工难点为注浆作业和确定注浆压力。因为在软基地质条件下注浆作业、固结土体时，需要在保证施工安全的前提下，防止压力过大造成水泥浆扩散半径超过预期，影响施工进度。另外，为保护施工现场周围道路、地下管线和周围建筑物等，确定注浆压力必须经过准确计算，如果根据经验确定注浆压力，必须试验合格后再开展施工，以保证注浆压力为最佳值。

4 人工挖孔桩施工方案

由于工程施工现场地质条件复杂，人工挖孔桩设计承载力较大，为保证成桩的质量，应合理控制桩距，选择安全性较高的施工方案，保证桩基有效成孔，满足设计和规范要求。在人工挖孔桩成孔时，为解决涌泥和流砂等问题，施工过程应采用孔桩互降法，采取有效降水排水施工方案。每天施工前，安排下井人员检查护壁情况是否存在异常，确定无误后再进行成孔的开挖作业。人工挖孔桩施工顺序：土方开挖→成孔→护壁（绑扎护壁钢筋、安装护壁模板）→终孔检查（核校垂直度和桩径）→注浆→混凝土浇捣。

5 工程桩开挖施工方法

5.1 土方开挖

土方开挖施工采用镐、锹等工具进行人工作业，挖到较硬土层时，人工凿除坚硬土层再继续挖，施工过程用电动卷扬机垂直运土。复核轴线无误后，开挖第一节，每进尺1m浇捣护壁混凝土一次，每1m为一个施工段。开挖深度≥10m，应用鼓风机、输风管向孔中送入新鲜空气，保证施工人员安全（见图1）；并用≤12V的安全灯照明，以方便施工。开挖过程中，为避免地下水的不利影响，可采取在桩孔内临时设置集水坑的方法，通过高扬程潜水泵抽水，继续人工开挖。在开挖过程中，如果遇到石头或其他较硬障碍物时，可采用空压机和风镐配合施工。

图1 人工挖孔示意图

5.2 软基成孔

5.2.1 成孔

软基的成孔施工，应安排专人负责排水沟排水、桩孔内抽水及桩孔废土外运。软基为一定厚度的砂土、流砂、流泥、分层土，当水力坡度较大时，孔内水压力大于土层的浸水容量，造成土粒悬浮失去稳定性，变成流动状态的流砂、流泥，在这种情况下，可采取的有效措施是施工至流砂、流泥层时，合理控制桩间距；成孔过程采用跳挖顺序施工，保证相邻桩进深的高差≥3m。

对已开挖成孔桩的孔内进行抽水，安排专人值班，保证24h不间断地抽水，确保桩底地下水位上升高度≤500mm。成孔进尺控制在每模30～50cm，人工挖孔同时浇筑护壁混凝土。为避免土层外露太久形成大量流砂，应尽量提高开挖施工效率，同时为增加护壁泥浆的抗渗能力，可选择快硬早强类型的水泥。采取水下挖土，抽水减少水头差，控制孔底下水位≤0.5m。

5.2.2 护壁

护壁施工过程采用组合式模板，分块拼装后，模板上口直径即桩径。护壁混凝土泥浆提前用孔外搅拌机搅拌好，用手推车运到孔边，再用吊桶送入孔内浇筑。浇筑时先用钢钎插捣后，再锤打护壁模板，确保混凝土密实，第一节护壁混凝土应高出地面≥20cm，可起到挡土或定点作用。在混凝土护壁浇筑口中间将22钢筋向下倾斜打入土中，并形成喇叭状，Φ8@150钢筋深度控制1～1.5m,每模30～50cm，在后面采用木板、稻草形成外模。护壁混凝土浇筑时，在水平方向埋入钢筋或直接凿洞用混凝土填筑、加固,以加强周围土体的稳定性（见图2）。

图2 护壁加筋（单位：mm）

5.2.3 终孔检查

挖孔到持力层，施工人员进行终孔检查。检查内容包括桩孔中心线的位移、桩径偏差、终孔深度、孔底沉渣等，应严格控制各项施工偏差在设计、规范允许范围之内。各部门共同核验并办理隐蔽项目的验收手续，核验合格后，方可进入下一工序。

5.3 注浆

开挖段在通过流塑淤泥层时，成孔模板下口设置水平木十字支模，模板上口用已成孔护壁作固定点，铁钉固定模板和木支撑，预防淤泥侧向流动挤压，有效解决成孔位移或变形问题。由于严重的流砂和较高的地下水位，采取临时倒挂钢井圈、密集插板的措施，强行掘进通过；或用钢护筒强迫流砂下沉，待桩身浇过混凝土后，拔起钢护筒循环使用。为了辅助开挖施工，结合施工现场情况可以直接设置降水井或利用已成孔的桩孔作为周边孔的降水点。

5.4 混凝土浇捣

在混凝土浇筑前，测好每个桩孔口标高、设计桩顶标高，用红油漆做好标记，便于控制作业面标高。选择品质稳定、专业混凝土供应商，提前确定合理的混凝土配合比，监理验收批准后签发混凝土浇捣通知，方可进行桩身混凝土浇捣。施工前，应先确定混凝土的垂直运输方法和施工顺序。混凝土浇筑应提前安装传料串筒，串筒底和桩底混凝土面距离≤1.5m，以防止混凝土产生分层离析现象。严格控制混凝土材料的水灰比和坍落度，坍落度控制在设计配合比的允许范围内，检验坍落度合格后，方可开始浇捣。制作混凝土试块，采取随机取样的方式制作，监理人员监督检查制作过程，试块制作数量应满足规范要求，保证每根桩必须有一组试块。振动时人工插入振动器分层振捣，每层浇捣高度0.5m。为保证桩身具有良好的完整性和密实性，整个桩芯的混凝土应连续浇捣成型。控制桩顶浮浆高度，根据施工现场混凝土实际浇注情况，预留高度≥0.5m。混凝土浇捣后，清洗护壁和桩底，确保桩底没有沉渣和积水，当孔底存在少量地下水时，应用铁瓢排干。

6 挖孔注意事项

（1）检验复核桩位、垂直度、直径，人工挖孔桩轴线控制点和水准点应设在不影响施工的地方。开工前复核无误后妥善保护，施工时要经常复测。

（2）人工挖孔桩多桩孔同时成孔，采取间隔挖孔法，可减少地下水的渗透，并防止土体滑移。

（3）施工过程严格控制桩孔的垂直度和直径，分段检查，发现偏差及时纠正，确保桩位正确。桩端终孔深度应满足设计要求，每根桩终孔后的检查验收，应逐根进行，重点关注隐蔽位置的检查。

（4）当施工过程发生塌孔时，可在塌方处砌砖外模处理，配适量φ6@150的钢筋，然后支内模浇筑混凝土护壁。

（5）在第1节护壁成孔后，护壁周围用水泥钉定出桩位中心线，用正交的十字线控制桩位轴线，作为控制模板施工质量、桩位垂直度的依据。用尺杆找圆周的方法检查桩直径。在土方开挖、支模、混凝土护壁浇筑后检查3次，分段检查，发现偏差马上纠正，保证施工质量（见表1）。

表1 人工挖孔桩质量检查允许偏差

7 结语

人工挖孔桩施工项目应用局部注浆固结软基土层的方法，软基加固效果稳定，大大提高土体固结后的承载力和稳定性，保证人工挖孔桩施工顺利进行。该施工技术明显减少了软基土层的蠕动变形，减少了土层内未排出的水与水泥的反应。另外，局部注浆不仅有效固结土层，还截断了地下水，水泥固结体达到了截水帷幕的施工效果，明显降低了地下水对施工过程的不利影响，提高了桩孔开挖质量和施工安全性，不仅提高了施工效率，还明显增加了施工经济效益。局部注浆辅助人工挖孔桩施工技术，可满足建设单位的施工要求，并促进工程施工技术的进步。