復雜地質(zhì)條件下的人工挖孔樁施工技術

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 摘要：在人工挖孔樁施工中，遇到淤泥、流砂層較厚，地下水極為豐富時，很容易涌砂塌孔，施工進度緩慢或根本無法成孔。本文主要介紹了在復雜地質(zhì)條件下的人工挖孔樁施工技術成功的經(jīng)驗，可供類似工程借鑒。 　　

關鍵詞：人工 挖孔樁 施工 技術 　      1 工程概況 茂名熱電廠5# 機冷卻水塔淋水面積達5500m2，高度達到120m，外型呈雙曲線形的特種結構。冷卻水塔的環(huán)基基礎位于淤泥、沖質(zhì)粉質(zhì)粘土（砂層）及礫砂巖層，設計采用44根φ2000mm的人工挖孔樁來支持冷卻水塔的上部結構，單樁深度在8.5m～16.5m之間，樁底要求進入微風化巖層2000mm。   2 人工挖孔樁施工技術方案的選擇   　　根據(jù)冷卻水塔區(qū)域的地質(zhì)報告和試樁情況綜合研究分析，44根人工挖孔樁中，約有一半左右位于淤泥、流砂層厚度≤2000mm的地段，施工難度不大，采用常規(guī)護壁便可成孔；而另一半位于淤泥、流砂層厚度＞2000mm的地質(zhì)復雜地段，場內(nèi)地下水極為豐富，采用常規(guī)護壁方法來施工，進度相當緩慢或根本無法成孔，只能采用鋼護筒或外加鋼板樁才能成孔。   3 人工挖孔樁施工的護壁技術 　　3.1 淤泥、流砂層厚度≤2000mm地段人工挖孔樁的護壁技術 　　根據(jù)試樁的經(jīng)驗，對于淤泥、流砂層厚度≤2000mm地段的人工挖孔樁，采用常規(guī)的混凝土護壁來施工，容易成孔，節(jié)約護壁成本。 　　3.1.1 混凝土護壁模板采用厚度δ=4mm的組合式鋼模板拼裝組合而成，拆上節(jié)而支下節(jié)，循環(huán)周轉(zhuǎn)使用，上下設兩對半圓組合的鋼圈頂緊，不另設支撐，鋼圈之間用專用扣扣緊。 　　3.1.2 每一施工段高度，一般取0.8m～1.0m左右，護壁中插入φ14～φ16的豎向鋼筋，間距取500mm；橫向則用φ14～φ16的園鋼來加固，間距取300mm。 　　3.1.3 混凝土用攪拌機攪拌，采用C25混凝土，坍落度取60mm～80mm，混凝土用吊桶運入人工澆筑，用鋼管振搗密實。 　　3.2 淤泥、流砂層厚度＞2000mm地段人工挖孔樁的護壁技術 　　淤泥、流砂層厚度＞2000mm地段，地下水極為豐富，采用常規(guī)護壁方法來施工，流砂塌孔嚴重，施工進度相當緩慢，或根本無法形孔，只能采用成本較高、施工技術要求高的鋼護筒來護壁。   　　3.2.1 鋼護筒的制作 　　根據(jù)現(xiàn)場的實際情況和理論計算，需要下鋼護筒的地段，淤泥、流砂層的厚度一般為4m～6m之間。因此，鋼護筒一律采用δ=12mm厚的A3鋼板卷制而成，按6m、4m和2m的標準長度定尺加工。第一節(jié)一般采用6m標準節(jié)下沉，可根據(jù)實際需要，用4m或2m高度標準節(jié)接駁至實際需要高程。 　　3.2.2 鋼護筒與振動錘的連接 　　鋼護筒與75KW電動振動打樁錘的連接采用"法蘭+焊接"的剛*連接方式，用50T履帶吊作為起吊設備。 　　3.2.3 鋼護筒的測量定位 　　樁位放樣完畢，經(jīng)復核無誤后，應進行人工或機械的預挖孔，孔徑略大于護筒外徑，挖深1m～2m，然后垂直起吊第一節(jié)鋼護筒到預挖的孔位中。 　　3.2.4 鋼護筒的下沉 　　鋼護筒下沉前，做好一切準備工作，以保證鋼護筒下沉工作的連續(xù)進行，保證鋼護筒能順利下沉到巖層之中去，盡量減少中途的停頓時間，防止淤泥、流砂層的固結，加大下沉的阻力，從而增加下沉的難度。下沉過程中，注意檢查鋼護筒的中心線和垂直度，以免中心線和垂直度偏差超過允許標準而返工。 　　3.3 復雜地質(zhì)條件下的人工挖孔樁護壁技術 　　施工過程中發(fā)現(xiàn)，有6條挖孔樁所處地段的淤泥、流砂層厚度達6m～8m之厚，淤泥、流砂層下面的強風化、中風化巖層較薄，僅有100mm～200mm之間，巖層面傾斜不平；或者缺少阻水*良好的粘*土過渡層，鋼護筒無法插入致密堅硬的微風化巖層之中去。這樣，在鋼護筒與巖層個別地方之間存在著淤泥、流砂的夾層，形成淤泥、流砂的通道，在外側水壓力作用下，當挖到這層夾層時，大量的淤泥、流砂涌入孔內(nèi)，根本無法往下挖，還有可能危及孔內(nèi)作業(yè)人員的人身安全。 　　3.3.1 處理方法 　　根據(jù)實踐經(jīng)驗和充分論證，在鋼護筒外側800mm～1000mm的四周打入進口拉森Ⅲ型鋼板樁，鋼板樁之間盡量鎖上口，個別無法鎖口處，再在外側加打一根鋼板樁，形成封閉的止水、止淤泥、止流砂的保護圈。由于進口鋼板樁的剛度較大，斷面較小，較容易打入中風化的巖層之中去，從而阻斷了淤泥、流砂的通道，減少了孔內(nèi)的開挖量，加快了施工進度。 　　3.3.2 孔內(nèi)挖土過程中，當挖到淤泥、流砂層時，分段高度一般為0.4m～0.5m，以最快的速度，澆筑一圈混凝土護壁，防止淤泥、流砂的滲入。 4 成孔內(nèi)挖土 　　4.1 粘土、淤泥、流砂的開挖方法 　　對于孔內(nèi)的粘土、淤泥、流砂層，可用鐵鏟、鋤頭便可開挖。孔內(nèi)挖土采用分段開挖方式，對于粘土層，一般0.8m～1.0m為一個施工段，做完混凝土護壁，待混凝土護壁有一定強度后，才能進入下一施工段；對于淤泥、流砂層，一般0.4m～0.5m為一個施工段?；炷磷o壁一般施工至中風化巖面，微風化巖層不需另加混凝土護壁，可以自身穩(wěn)定。 　　4.2 強風化巖層、中風化巖層的開挖方法 　　由于強風化巖層、中風化巖層的厚度較厚，最厚的地方達6m，為了加快施工進度，采用風鎬來開挖，由燃油空壓機或電動空壓機供應壓縮空氣。 　　4.3 堅硬致密微風化巖層的開挖方法 　　設計要求人工挖孔樁進入微風化巖層≥2000mm，由于基巖為紅色砂巖，致密、堅硬，硬度系數(shù)f約10左右。采用風鎬來開挖，進度相當緩慢，每天只能下挖100mm～200mm，難以滿足合同工期要求。根據(jù)實踐經(jīng)驗和充分論證，決定采用毫秒微差的爆破技術進行爆破。 　　4.3.1 爆破方案 　　4.3.1.1 孔眼的布置 　　在孔內(nèi)半徑r=1000mm的周邊布置12個周邊眼，孔深1.0m，間距等分；孔內(nèi)半徑r=500mm的環(huán)向布置6個掏槽眼，孔深1.2m，間距等分。 　　4.3.1.2 裝藥量確定 　　裝藥量根據(jù)公式Q=η•L•q計算并根據(jù)實踐經(jīng)驗進行調(diào)整。式中： 　　Q- 各個炮眼的裝藥量，取kg；   　η- 炮眼裝藥余數(shù)，取0.5～0.65； 　　L - 炮眼的長度，取米； 　　q - 每米炮眼的裝藥量，取0.95kg/m。 　　由于工作面有水，選用乳化炸藥，炸藥藥卷直徑32mm，每卷重200克。根據(jù)巖層特*和試爆經(jīng)驗，炸藥量Q一般取Q=4.5～6.0kg。 　　4.3.1.3 裝藥結構與堵塞 　　掏槽眼和周邊眼均采用連續(xù)反向裝藥結構；堵塞用舊報紙和泥土摻和成團進行堵塞。 　　4.3.1.4 起爆網(wǎng)絡 　　(1) 引爆方式和連線方式 　　考慮到電廠內(nèi)感應電流較多，為安全起見，采用非電雷管孔內(nèi)引爆，孔內(nèi)所有非電雷管用簇聯(lián)方式連線，用電雷管引爆導爆管；孔之間的電雷管采用串聯(lián)方式連線。 　　(2) 起爆順序 　　起爆順序按掏槽眼，周邊眼順序進行，用電雷管分段控制。 　　4.3.1.5 安全防護 　　在孔頂覆蓋鋼板，再在上面堆砂包，有效防止了飛石。