人工挖孔桩穿过流砂层的施工

在山坡地采用人工挖孔桩是近年来常使用的一种桩基处理方法，具有机具简单、无噪声、无振动、对周围建筑物无影响、施工速度快、排土少、造价较低、土层明确、沉渣干净、能直接判断持力层地质状况等特点，较广泛应用于山区工业与民用建筑，永泰县近年来有几十个工程采用人工挖孔桩基础。但当地层是粉土、粉质粘土或细砂组成，且水位高、水量较大或地层中有气、电危害时，人工成孔的施工难度就大。人工挖孔桩的施工方法有多种形式，教训也很多，因此施工方法尚需探讨、完善。永泰县工商局综合大楼工程针对较复杂的地质条件，在人工挖孔桩施工中先后采用“钢护筒沉筒法”和“孔下预制钢筋混凝土沉筒法”等技术，解决了流砂层和地下水量大条件下成孔施工 的难题。现介绍如下，供类似工程施工时借鉴。
　　一、工程概况
　　本工程是集商业、办公、住宅于一体的综合性建筑物，九层框架结构，建筑面积15714m2，基础设计为人工挖孔灌注桩；建筑场地位于大樟溪北岸，属大樟溪冲积层，地势平坦，钻探资料显示，场地的地层分布自上而下为；(1)耕植1.1—1.7m，(2)粉质粘土2.5—5.4m，(3)细砂3.0—5.7m，(4)粉质粘土1.3—2.1m，(5)细砂0—1.0m，(6)碎卵石层。地下水丰富且埋深较浅，砂层中因与淡水河砂连通，水位随河水变化而变化，但水质对砼不具侵蚀性。根据上述地质情况，不宜采用浅基础，设计中采用了人工挖孔桩基础，但该场地内细砂层较厚，这种砂层在一定的水压作用下，一被扰动就会产生液化成为流砂。该工程设计为单桩单柱、框架结构，共有挖孔桩142根，桩径0.8—1.5m不等，桩端持力层为中密碎卵石层。人工挖孔桩遇到厚层流砂难于成孔，本工程挖孔桩施工对此作了有益的探讨，并取得了成功的经验。
　　二、成孔方法的选择
　　由于地层复杂，且工期较紧，在施工中不断地探索适合于本工程实际的成孔方法。
　　1.井点降水，帷幕灌浆止水
　　通过降低地下水位，使细砂层处于无水状态，但在抽水过程中，大量的粉细砂随水抽出，若大面积的井点降水，可能导致地面塌陷，被迫放弃此方案。至于帷幕止水，我们请教了水利部门有关专家，他们认为在细砂层中灌浆，幕墙难以形成，止水效果亦差，且费用高，此法也不能采用。
　　2.钢护筒护壁及孔下预制钢筋砼沉筒护壁止水
　　人工挖孔通过耕植土、粉质粘土时均很顺利的挖至细砂层面，以后通过多种方法试验通过流砂层，均未获得成功。最后对通过较薄的流砂层采用钢筒护壁，对较厚的流砂层采用预制的钢筋砼沉筒护壁的止水办法，阻挡住流砂，然后在筒内挖掘至设计标高，清基后灌筑砼。
　　三、含水流砂层中的成孔施工
　　含水流砂层厚约3.0—5.7m，根据各桩孔需穿过的流砂层厚度，施工时主要采用两种护壁方法成孔。
　　1.钢护筒护壁法：钢护筒采用5mm厚钢板切割拼装而成。钢护筒的整体刚度较差，拼装大孔径的桩孔护壁尤其如此，因而只适宜用于流砂层厚度较小的桩孔。具体做法是根据桩孔中需要护壁的上口和下口尺寸，在地面上将钢板切割成一定形状和大小的梯形等小块，加工成适宜弧度，在两侧拼装连接边预留长方形连接孔，以便孔下螺检连接并保证桩孔直径。钢护筒在分片下孔前要试拼装，当桩孔将挖至流砂层上表面时，将钢护筒分块吊下，在孔下拼装成型后继续下挖，下挖过程中配以水泵抽水，边挖边使护筒下沉(如图1)。上下两相邻钢护筒就位后，在搭接缝隙处可填灌素混凝土，以增加接头处密封性和纵向稳定性。
　　2.孔下预制钢筋砼沉筒护壁法：流砂层厚度大的桩孔钢筒所受压力大，易变形，难以阻挡流砂，桩孔尺寸很难满足设计要求，钢筋笼下放困难，通过将砼沉井(沉管)加以改进，作为护壁。