挖孔樁粉土管井井點噴射井點鋼護筒，建築面積是5萬m2，鑽孔間距是300～600mm。
基本介紹
- 中文名：挖孔樁粉土管井井點噴射井點鋼護筒
- 建築面積：5萬m2
- 鑽孔間距：300～600mm
- 行業：建築
複雜地質條件下的挖孔樁施工
孔加銀
[關鍵字] 挖孔樁 粉土 管井井點 噴射井點 鋼護筒
1 工程概況
杭州捲菸廠新建主廠房，建築面積5萬m2，分一、二期先後施工，一期為鑽孔灌注樁，二期因地質複雜改為挖孔樁。挖孔樁共85根，直徑2200,1800,1500,1200mm 4種，樁長7～21m不等，樁端入岩≥500mm，鋼筋籠沿樁身全長配置。
2 地質條件
廠房位於杭州雲居山東麓，西南角為山坡，地質構造如下：第1層填土—雜填土，鬆散狀態，厚度2～6m，自西向東加深，雜填土中有大塊石較多，雜填土含水量較豐富，透水性良好；第2—1、2—2層砂質粉土，夾碎石，一般厚度在2～4m，碎石含量10%～15%分布不均勻，直徑大的2～5cm、小至0.3～0.5cm；第3—1層粘土，含少量砂粒、碎石，第3—2層粘土夾碎石，一般在15%～20%；第4層灰岩，為樁的持力層，有25根樁孔揭示有溶洞發育，溶洞見有粘土充填，土體鬆軟，內夾少量礫石及碎石。
雜填土和粉土層的平均滲透係數為：1～2層土K=3～5×10-4cm/s，地下水位在原地面下1.90m。
3 挖孔樁施工的技術方案
3.1 劈裂注漿圍護
劈裂注漿法是在挖孔樁外圍鑽進注漿，鑽孔間距300～600mm，採用小型鑽機，鑽桿為φ38mm鋼管，鑽到粉土層後，用高壓水泥漿噴壓土層，達到固結和壓密土體的作用。
3.2 深層水泥土攪拌樁圍護
在挖孔樁外壁用φ500mm單頭鑽機鑽進、噴漿、攪拌，攪拌樁的樁長宜穿透粉土或粉土夾碎石層500mm，兩樁搭接50～100mm，待固結後，人工挖土、做護壁。
3.3 管井井點降水
管徑採用外管φ168mm、內管φ110mm，過濾器孔隙率大於20%，外包40目金屬網，2層棕絲，外填粗砂，採用射流泵。管井深度要求穿過粉土層，進入粘土層1～1.5m，管井出水量按每台7t/d計算。
3.4 噴射井點降水
噴射井點管長為14m(包括濾網4m)，共設40根井點管，間距3m，進回水總管設在井點管外側，緊靠井點邊上，總管φ152mm和φ101mm無縫鋼管搭配使用，法蘭連結，配1台90kW高壓多級離心泵，提供井點工作水，工作水壓力0.5～0.7MPa，井點管布置如圖1所示。
圖1 挖孔樁和降水管井布置示意
為使井點有足夠的濾水層厚度和保證井孔質量，考慮地下有塊石和鋼筋混凝土舊樁等障礙物，採用鑽機成井，孔徑φ400mm，鑽孔深度15m，再利用鑽機吊裝14m長井管，鑽孔時利用高壓多級離心泵(工作水壓力0.4～0.5MPa)沖孔排除泥漿，及時下管，鋼管要放置在鑽孔正中，孔內加砂11m，隔天再用粘土封口。井管下好以後，及時抽水清孔，直至抽出清水，方可確認此管安裝合格，繼續下一工序。
3.5 鋼護筒配沖抓機
鋼護筒的作用是考慮到管井井點和噴射井點降水不能到位時的補充措施，作為護壁以防止流砂和管涌。沖抓機的作用有：①衝擊鋼護筒使其下沉入土；②抓出筒內的塊石、殘存混凝土舊樁以及碎石和泥漿等物。
4 方案實施中出現的問題和解決對策
4.1 降水與堵水
鑒於本工程地質條件的複雜性，挖孔樁的施工技術方案經論證，重點討論了粉砂土開挖可能出現的管涌問題，對地下水採取“堵水”方案，還是採取“降水”方案，爭論激烈，決定以試驗解決，3.1及3.2方案屬“堵水”方案，各選一樁實施。
試驗證明：(1)劈裂注漿雖能起堵水作用，但不能引成嚴密的擋水帷幕，因本工程的雜填土層和粉土層構造不均勻，內含碎石、塊石，並且占50%的挖孔樁內有1～3根老廠房拆除後遺留的φ377mm鋼筋混凝土舊樁，注入漿液流向土質疏鬆處，甚至湧進已開挖的樁孔內。由於注漿的不均勻，形成不了樁周的擋水帷幕。(2)用深層水泥攪拌樁，則由於攪拌頭遇地下石塊等硬質地層而引起中心偏移，樁身垂直度偏差不能滿足兩樁間50～100mm的搭接要求。上述兩個擋水方案，均未能解決粉土的開挖問題。
4.2 管井井點與噴射井點
堵水方案不能見效，改為降水方案。因粉土層層底在自然地面以下4～12m處，每根樁的降水深度各不相同，因此根據樁長和布樁的疏密，採用管井井點和噴射井點兩類。
4.2.1 管井井點
本工程降水面積約4400m2，如要大面積形成降水帷幕，費用很大。從實際出發，對24軸以西比較分散的樁，粉土較薄，含水層淺，宜用管井井點。根據粉土層深度，配置不同長度井管，1個管井可以解決1～3根樁，改用高性能射流泵，降水深度可達8m左右。
4.2.2 噴射井點
對27～29軸粉土厚、降水深、且布樁密集區域，經用管井井點，降水效果不夠理想，改用噴射井點降水，水位降至9m左右，因天氣持續大量降雨，未能滿足降水要求。
4.3 鋼護筒與沖抓機
挖孔樁施工以後，遇到以下幾個問題：①離地面4～5m處有以大塊石為主的多種障礙物；②有50%樁孔內有遺留鋼筋混凝土樁；③遇浙江省歷史罕見異常天氣，持續大暴雨；④局部地塊在8～10m處有古運河河床的亂石和條石。經管井井點和噴射井點降水，僅能降至8～9m，還不能解決問題，故在降水的同時，再配合鋼護筒與沖抓機，綜合運用多種技術手段才最終解決了粉土的開挖問題。
5 結束語
複雜地質條件下的挖孔樁施工，選用技術方案首先應該遵循技術可行性和經濟合理性的原則。從杭州捲菸廠主廠房挖孔樁施工經驗總結，有以下幾點。
5.1 含塊石、條石等複雜地層開挖粉砂土，要慎用阻水方案
劈裂注漿和深層水泥土攪拌樁雖能固結土體，阻水抗滲，在地質構造均勻的土體，如不含碎石、塊石的粉砂土，可以起到擠密土體和一定的阻水防水作用。但在地層下有碎石、塊石甚至舊樁，劈裂注漿的漿液，是向土鬆散方向擠壓，因注漿的不均勻，地下水從孔隙中滲漏。深層水泥土攪拌樁則在兩樁搭接不足的間隙處漏水。
5.2 選用降水方案要經濟合理
管井井點和噴射井點，其施工費用約1∶3～1∶5，管井井點理論降水深度3～5m，本工程對水泵經過改進，可降至8m，噴射井點正常情況降水深度為8～20m，而在本工程使用，因大暴雨等多項不利因素，實際降水深度僅9m。因此，根據經濟合理性原則，從工程實際出發，對粉土層較薄、樁位較分散的樁採用管井井點降水；對粉土較厚，且樁密集的樁群則採用噴射井點圍封降水，可有效的降低施工費用。
5.3 多個方案混合使用
本工程的地層特殊性和大量持續的大氣降水，地下水補給豐富，使幾個降水方案效果大為降低，因此，在降水的同時採用鋼護筒加沖抓機，以鋼護筒代替鋼筋混凝土護壁，3個方案綜合運用，才有效解決了豐富地下水條件下的粉土開挖問題。
