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論人工挖孔樁施工水患處理的技術論文
摘要：人工挖孔樁施工中水患處理施工技術是確保樁基質量的關鍵。本文通過施工實踐對人工挖孔樁施工中的不同水患情況進行分析，并提出了水患防治與處理的措施，頗受裨益。
關鍵詞：人工挖孔樁；施工水患；處理技術
1前言
水患：地下水(含地表水，尤以潛水層承壓水為突出)對人工挖孔樁施工安全、質量的危害。主要表現為坍孔、井涌、淹井等安全問題；護壁裂縫、混凝土膠結不良、離析等質量問題。長期以來，樁基中的“水患”問題從很大程度上影響著人工挖孔灌注樁的安全生產和施工質量，“水患”給人工挖孔灌注樁造成的安全質量事故和經濟損失是屢見不鮮。
如何解決人工挖孔灌注樁的成孔、護壁、混凝土澆灌等施工過程中的截水、排水，堵水和水下灌注施工等技術問題，是確保樁基施工安全和質量的關鍵。本人在長期從事建筑技術和施工管理工作實踐中，不斷思索、研究、創(chuàng)新并總結出“人工挖孔樁施工的水患處理技術”，并在工作實踐中解決了人工挖孔樁施工過程中“水患”等一些特殊問題，取得了良好的效果。其工程案例如下：
2工程概況
某教育學院綜合樓工程：該工程13953m，地下一層，地上十層，基礎設計為人工挖孔灌注樁，混凝土設計強度等級：護壁為C15，樁芯為C30，基礎持力層距地表面18m左右，地質資料表明：地下水豐富，水位在3.5-6.5m。樁基工程的施工期為2006年4月1日至5月31日，正值雨水季節(jié)，為此設計建議施工方法：樁芯混凝土施工采用水下混凝土澆灌方法。
3防治水患技術措施
3．1施工方案
工程開工前，筆者根據地質勘探資料、設計文件和施工現場的實際情況，認真進行分析論證，并借鑒有關類似工程質量事故的教訓，制定了如下施工方案：
3．1．1做好“水患”的事前控制。在施工前組織有關工程技術人員深入現場，對工程的地理位置、自然環(huán)境并結合施工季節(jié)等因素進行詳細的調查了解，對施工期地表水采取截流控制措施，從而達到減小樁孔涌水量的目的。
3．1．2重點做好事中控制。首先，根據設計規(guī)范和施工技術要求，積極配合工程設計方面做好圖紙會審和設計方案的修改工作，根據現場實際情況將原護壁混凝土標號C15提升為與樁身同強度等級的C30，增加首節(jié)護壁和流沙層護壁厚度，有效地增強樁護壁的剛度，從而控制護壁裂縫的產生，減少護壁的滲水量：對樁護壁滲水較嚴重的樁孔，采取了強制堵漏措施，把“水患”有效地控制在樁芯混凝土澆灌前。
3．1．3特殊對待特殊樁孔(最后兩個降水樁孔)。由于地下涌水相對集中，混凝土施工時無法將孔內積水排干，故決定將孔內積水控制在2m深以內，采取水下灌注不分散混凝土施工技術進行澆灌，確保施工質量符合設計要求。
3．2排水方法
3．2．1砌筑截水溝：樁孔放線定位后，首先在離建筑物軸線外側3m處開挖和砌筑500mm×700mm的環(huán)行截水溝(排水縱坡5‰)，然后在樁基施工區(qū)域內砌筑250am×350mm的井字排水溝(排水縱坡3‰)，并與截水溝貫通。各樁孔中的水通過排水溝匯入截水溝，有效地截斷和減少了地表水對樁孔的水患。
3．2．2利用井點法降低地下水位：選擇建筑物四周滲水量大的樁孔和迎水面的樁孔先開挖，起到降水井點的作用。降水井用水泵抽水時，將樁孔和附近的地下水降至井底下，使其它開挖樁孔底部免除在水下狀態(tài)下施工的弊端。
3．2．3排干樁孔底積水：人工挖孔過程中采取50mm高揚程潛水泵，設置逆流閥(防止抽水機停止工作時，使管內積水返回到樁孔底部)和安全電壓，滿足孔底排水的要求。
3．2．4與排水工作相關的注意事情：
3．2．4．1施工排水過程中，一旦發(fā)現大量抽出地下水而影響鄰近原有建(構)筑物，造成基礎、地臺下沉時，務必立即在抽水井附近設立灌水點或利用已開挖但未完成的樁位灌水，以保持水壓平衡、土的穩(wěn)定。
3．2．4．2在樁孔內抽水后，先將抽水的專用電源切斷后，作業(yè)人員才下樁孔作業(yè)，禁止帶電源作業(yè)，規(guī)定孔口配合孔內的作業(yè)人員密切注視孔內情況，不得擅離崗位。
3．2．4．3施工場內的一切電源、電線路的安裝和拆除，由持證電工專管，電器做到嚴格接地、接零和使用漏電保護器。各樁孔用電分閘、杜絕一閘多孔和一閘多用。
3．3孔壁支護
3．3 ．1修改護壁設計：根據工程地質資料和現場實際情況，按設計和施工規(guī)范要求，一方面經過原設計人員同意將原護壁混凝土強度C15等級改為與樁芯混凝土同標號的C30，增加護壁接頭處構造鋼筋，在流砂層區(qū)域增設水壓抗剪鋼筋并將原護壁厚度增加50mm厚，有效提高了護壁混凝土的密實度，增強了護壁的剛度。另一方面：第一節(jié)孔圉護壁比下面的孔壁厚100mm，并高出現場地面200-300mm，有效地阻擋了地表水的滲入。
3．3．2護壁技術措施
3．3．2．1無流砂且滲水量較小地段：采取每開挖1m，用活動鋼模組裝后，澆混凝土護壁成孔。
3．3．2．2對待樁孔局部地段(小孔流砂或流砂層100-300mm厚)：采取編織袋裝粘土堆堵形成樁孔外壁(控制好內壁設計尺寸)然后入模灌注混凝土成孔。澆筑混凝土護壁時，嚴格控制水位變化，確保模板不被樁孔積水淹沒。流沙層區(qū)域的護壁混凝土內添增速凝劑，使混凝土盡快達到設計強度。對較易塌方施工段則采取即挖、即校對、即驗收、即灌注護壁混凝土。經綜合控制，從而確保護壁混凝土密實不滲漏，滿足混凝土強度，達到安全可靠。
3．3．2．3對待深流砂層(層厚大于300mm以上)并滲水量特別大的地段：采取下鋼護筒，每節(jié)開挖深度控制在300-500mm深，鋼護筒與護壁用的鋼模相似，采用厚2mm并沿圓弧向設置加勁肋三條(保證模板不變形)直徑略小于護壁的內徑，高為500～700ram，利用混凝土支護作支點，用小型油壓千斤頂將鋼護筒逐漸壓入砂中，阻擋流砂，鋼護筒一個接一個下沉，壓人一段，開挖一段，直至穿過流砂層0.5m-1.0m后再轉入正常挖土和混凝土支護。
3．3．2．4與護壁工作相關的注意事情：使施工人員熟悉所挖孔的地質情況，并隨時進行檢查，密切注意土層土質的變化，當遇到流沙，大量地下水等影響挖土或護壁安全時，立即采取有效防護措施后，再繼續(xù)深挖護壁。
3．3．3護壁混凝土的質量保證措施
嚴格按設計配合比計量，控制水灰比、坍落度，砂石的含泥量控制在2％以內，混凝土隨拌隨用，澆灌后振搗均勻且密實，每開挖一段，在人模澆注前校核樁中軸線，確定無誤后，入模澆混凝土，對護壁的厚度和護壁內鋼筋的位置準確性嚴格控制。為了解決護壁節(jié)頭易滲水的問題，在施工中采取下一節(jié)護壁混凝土的上口高出上一節(jié)護壁混凝土下口100mm的控制措施，很大程度上提高了護壁的擋水功能，確�？淄馑粷B入到樁孔內。
3．4堵水措施
按混凝土護壁滲水的不同程度，分別采取不同的堵水措施；
3．4．1當護壁表面只呈現濕潤狀態(tài)(手摸有濕潤感)但無流水狀況時，不作處理；
3．4．2當護壁局部滲水(有流水且流量較大)時，將滲水部位(流水集中處)鑿成中50～80mm的小孔，用木楔打人，周圍用快硬防水砂漿(砂漿內滲速凝劑和防水粉)封堵好。數分鐘后，木楔遇水而膨脹，起到堵水作用：
3．4．3當護壁成片成段或從裂縫中滲水且滲水量較大時，在滲水地段的下方鑿開一個或多個m50mm的小孔，清理干凈后，裝上止水閥門，打開閥門引水泄壓，隨即將閥門周邊用快硬混凝土或防水砂漿堵密實，再抹“首云”速凝型水不漏三遍，使面漏變成線漏，線漏變成點漏，最后將點漏封堵，再大面積(裂縫部位沿縫掛上500mm寬細密鋼絲網片)抹氯化鐵防水砂漿(水泥：水：中沙：防水劑＝1:0.55:2.5:0.03)10-20mm厚，待防水層達到80％強度后，關閉閥門，起到堵水作用。
3．5特殊樁孔混凝土的施工技術
少數樁孔因護壁混凝土接縫或密實度不能滿足防水要求，涌水量較大(大于1m3/n)且樁孔在澆灌混凝土前不能排干的樁孔(樁孔積水不超過2m)，按照水下混凝土操作規(guī)程灌注不分散混凝土。其施工技術如下：
3．5．1水下不分散混凝土的澆筑技術
人工挖孔樁樁芯混凝土的澆筑采用導管法和泵送法，本工程的樁芯混凝土澆筑除二個特殊樁孔采用泵送(商品不分散混凝土)法外，其余均采用導管(自制普通混凝土)法施工。
水下不分散混凝土導管法施工與普通混凝土導管法施工基本相同。由于水下不分散混凝土的自流平和抗分散性，很少出現水下流動帶來的混凝土質量下降，其流動直徑可達4～6m。故在導管配置時，對水下不分散混凝土的特性應進行綜合考慮。另外，澆筑時除控制連續(xù)將混凝土供給料斗外，并將料斗的容積加大，從而保證混凝土能連續(xù)澆筑。
泵送法施工與普通混凝土基本相同。但考慮到泵送水下不分散混凝土的管內壓力損失為普通混凝土的2N3倍，有時會達到4倍，因此在泵送距離較長時，將管徑擴大，降低輸送速度，減少彎頭，加大輸送泵壓，確保泵送時不堵管。
3．5．2導管法和泵送法施工的關鍵技術措施
首批灌注混凝土數量的控制是導管法和泵送法施工過程技術措施的關鍵，首批灌注混凝土數量應滿足導管埋人混凝土中0.8m以上，所需混凝土數量可根據V≥∏R2進行計算式中V-灌注首批混凝土所需數量(m3)：R-孔樁半徑(m2)；H樁孔底至導管底端間距，一般為0.3-0.5m；H2導管初次埋置深度，不小于0.8m導管半徑(m)；h1樁孔內混凝土達到埋置深度H2時，導管內混凝土柱平衡導管外泥漿壓力所需的高度(m)。另外在澆筑前應充分考慮運輸與澆筑機具的配套與銜接，并對其機具進行認真檢查，防止出現故障。
3．5．3水下不分散混凝土的施工要點
3．5．3．1目前市場上絮凝劑是水下不分散混凝土的專用外加劑，它能使水下不分散混凝土的凝結時間延長，粘度加大，抗凍融性降低。其摻量對水下不分散混凝土性能有很大影響。采用泵送法施工時，其摻量為膠結料重量的2％。
3．5．3．2水下不分散混凝土攪拌時，絮凝劑采用同滲法，與膠結料、骨料同時加入。先干拌30S左右，然后加水攪拌，采用強制式攪拌機，加水后攪拌2～3min即可。
3．5．3．3不分散混凝土在水中澆筑很難進行振搗，靠自流平、自密實，施工時，必須控制好流動性，坍落控制在45cm以上。
3．5．3．4水下不分散混凝土原材料中的膠結料不少于400kg/m3，細骨料采用中砂，粗骨料石子最大粒為20～40mm，砂率為35％～45％，保證混凝土有良好的自流平性和自密實性。
3．5．3．5在水下不分散混凝土在澆筑前，認真對樁孔進行檢查，清除浮泥、沖刷基底。
3．5．3．6水下不分散混凝土的施工必須做到組織緊湊，從供料、攪拌、運輸到澆筑要做到程序化，不得混亂。
4該項處理技術的工程效應
該工程在樁基施工過程中有效地運用了“水患”處理的技術，其處理效果得到參加工程建設的各方領導及專家的高度評價：第一，施工安全可靠。由于安全技術措施過硬，在施工中注重事前預防，事中排查，把事故隱患控制在萌發(fā)前，施工期內未發(fā)生任何安全事故。第二，保證了質量。解決了施工中的水患，確保了樁芯混凝土不受地下水的侵襲而造成膠結不良，采用導管法和泵送法施工，解決了樁芯混凝土離析的問題，嚴格的操作規(guī)程，精細的施工工藝，保證了混凝土的強度，工程92根樁經超聲波檢測法、動測法和鉆孔抽芯法檢測Ⅰ類樁占89.13％，Ⅱ類樁占1087％，全部符合設計和工程質量規(guī)范要求。第三，續(xù)短了工期。由于施工組織措施嚴密，事前控制贏得了先機，事中控制爭取了主動，事后處理杜絕了隱患，簡化了施工程序，避免了重復施工，提前15天完成任務，贏得了工期。第四，節(jié)約了工程成本。在工程施工過程中，由于實施了截水、排水、堵水等技術措施，成功地控制了地表水、地下水對樁孔的侵襲和滲透，工程92根樁除2根(降水樁)采用泵送商品水下不分散混凝土外，其余均采用導管法灌注普通混凝土，僅此一項節(jié)約工程成本12萬元。使工程到達了優(yōu)質、高效、節(jié)約、安全的整體目標。
5結語
通過工程實踐證明，該項處理技術是成熟的。它不僅能保證人工挖孔樁的施工安全，確保工程質量，同時又能續(xù)短工期，降低造價。為此，筆者認為該項處理技術可以廣泛應用在人工挖孔樁的基礎施工中。
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