人工挖孔桩扩底地下水的处理

人工挖孔桩扩底具有单桩承载力较大，施工速度快，简单直观和经济效益好等特点，但也存在一些明显的弱点，尤其当场地内地下水丰富时，容易形成流泥、流砂，甚至坍塌，而且施工处理非常困难。

我公司在福州某综合楼的人工挖孔桩扩底施工中，持力层出现流砂、坍塌等现象，后采用“先封底，再扩头”的方法顺利地解决了这一难题。

该综合楼为办公、仓库两用楼，拟建6层，占地面积为810m2，框架结构，基础采用人工挖孔桩扩底，持力层选择在残积层上，最大单桩荷载达4500kN，根据钻探报告揭示，场地内地基土自上而下分别为：

1.杂填土。

2.塘泥：土层呈饱和流塑状，层厚为1.10～2.80m。

3.坡积黏性土：含10％～40％的石英砂，土层呈湿—可塑状态，厚0.70～6.30m。

4.残积砾质轻砂质黏土：含石英角砾，呈湿—可塑状态，厚8.40～12.50m。

图1所示为钻探孔揭示的典型地质柱状图。

场地内地下水以基岩裂隙水和风化土层孔隙裂隙水为主，具有承压性。

一、施工方法

该工程施工时正值雨季，地下水变化较大。工程开工后，成孔比较顺利，但进入残积层后，部分桩孔开始出现流砂和坍塌。扩底开始后，坍塌更严重，部分桩孔继续扩底很困难。造成桩孔扩底困难的原因分析如下。

1.残积层含砂量高，粘性差，在地下水浸泡或被扰动后，土体结构被破坏，土层易塌。

2.施工人员直接踩在土层上，不可避免地扰动土层，造成边清渣边产生新沉渣的恶性循环，使清渣难以进行，反而使土层暴露时间过长，加剧土层的坍塌。

3.扩底土方量相对较多，所费时间太长，也易引起土层坍塌。

鉴于以上原因，经研究决定采用“先封底、再扩头”的施工处理措施。其操作流程如下。

首先，当护壁至设计扩底顶部时，可继续向下护壁成孔，并至超过设计桩底标高0.3～0.5m，然后清渣（此时清渣较容易）、抽水、浇灌0.3m厚的混凝土。见图2。

其次，待封底混凝土达到一定强度时，打掉相当于扩头高度的护壁。

应当注意：打掉护壁时需在封底混凝土面上保留0.2m左右的护壁，如图3中l2所示，形成一个混凝土集水坑，以方便潜水泵抽水，应防止砂、水混杂，影响潜水泵正常工作。

最后，马上组织人员开挖。对于少数扩大头直径大、空间大的桩，可组织两个人同时开挖，中间不得间断，尽量节省扩底时间。然后抽水、清渣。浇灌混凝土的人员必须站在底部混凝土面上作业，尽量避免人为扰动土层。带泵作业，减少地下水对土层的浸泡，见图4。

二、安全措施

地质条件复杂，施工中存在一些不安全因素。为确保施工人员的安全和顺利完成施工任务，施工中应采取一系列的安全保护措施。

1.人员上、下井必须使用电动葫芦和钢丝绳，并应有自动卡紧保险装置，井口支架应安放牢固、稳定。

2.开挖出土需用不小于φ16的坚韧麻绳提吊土箕，并需配有安全制动和吊钩装置。

3.坚持井下送风，以防有毒气体危害施工人员。

4.井下照明采用12V的安全行灯，潜水泵等井下用电设备必须配置漏电保护器，并保证一机一个保护器。

5.保持井上、井下联络通畅。施工时应保证井口有人，并不得擅自离开。井下人员如发现异常情况，应立即终止作业，及时上报处理。

6.桩孔扩底过程中，相邻5～8m内的桩不得进行混凝土浇灌。

三、技术分析

“先封底、再扩头”做法的优点：

1.减少人为扰动土层，减轻地下水对土层的浸泡。

操作人员站在混凝土面上作业，减少了人对土层的扰动，避免了边清渣边产生新的沉渣的恶性循环。同时，由于在底部形成混凝土集水坑，集水由潜水泵抽出，大大降低了地下水对土层的直接浸泡。

2.清渣相对比较容易，土方量也相对比较少，缩短了扩底时间，减少了土层暴露时间，降低了土层坍塌的可能。

这种做法的缺点：

1.需多砌筑3m左右的护壁，共3节，并凿掉后再扩底，因此耗用工期相对要长一些。

2.因为需先封底0.3～0.5m，所耗的混凝土量也相对多一些。

四、施工效果

利用这种施工方法，对坍塌严重、扩底困难的桩进行了扩底。

考虑到地层的复杂可能影响到成桩的质量，待工程竣工后，有关检测部门对桩基进行了随机抽检。其中动测17根，静试3根。动测结果：Ⅰ类桩7根，Ⅱ类桩10根，全部满足设计要求。

静载试验抽检桩编号分别为11#、23#和34#。其试验简况见表1。为了检测两种方法施工的差异，分别选择了一根正常方法施工的桩（11#）和两根“先封底、再扩头”的桩（23#、34#）进行比较。其静载试验参数见表2。

静载试验比较结果表明，采用“先封底，再扩头”法施工的桩均能满足设计要求，效果比较好。

该综合楼已经建成并投入使用，从沉降观测和使用情况看，完全满足设计要求。

（唐庆华）