復(fù)雜地質(zhì)條件下的人工挖孔樁施工技術(shù)

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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(shí)，很容易涌砂塌孔，施工進(jìn)度緩慢或根本無(wú)法成孔。本文主要介紹了在復(fù)雜地質(zhì)條件下的人工挖孔樁施工技術(shù)成功的經(jīng)驗(yàn)，可供類(lèi)似工程借鑒。 　　

關(guān)鍵詞：人工 挖孔樁 施工 技術(shù) 　      1 工程概況 茂名熱電廠5# 機(jī)冷卻水塔淋水面積達(dá)5500m2，高度達(dá)到120m，外型呈雙曲線形的特種結(jié)構(gòu)。冷卻水塔的環(huán)基基礎(chǔ)位于淤泥、沖質(zhì)粉質(zhì)粘土（砂層）及礫砂巖層，設(shè)計(jì)采用44根φ2000mm的人工挖孔樁來(lái)支持冷卻水塔的上部結(jié)構(gòu)，單樁深度在8.5m～16.5m之間，樁底要求進(jìn)入微風(fēng)化巖層2000mm。   2 人工挖孔樁施工技術(shù)方案的選擇   　　根據(jù)冷卻水塔區(qū)域的地質(zhì)報(bào)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(hù)壁便可成孔；而另一半位于淤泥、流砂層厚度＞2000mm的地質(zhì)復(fù)雜地段，場(chǎng)內(nèi)地下水極為豐富，采用常規(guī)護(hù)壁方法來(lái)施工，進(jìn)度相當(dāng)緩慢或根本無(wú)法成孔，只能采用鋼護(hù)筒或外加鋼板樁才能成孔。   3 人工挖孔樁施工的護(hù)壁技術(shù) 　　3.1 淤泥、流砂層厚度≤2000mm地段人工挖孔樁的護(hù)壁技術(shù) 　　根據(jù)試樁的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)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(hù)壁來(lái)施工，容易成孔，節(jié)約護(hù)壁成本。 　　3.1.1 混凝土護(hù)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(shè)兩對(duì)半圓組合的鋼圈頂緊，不另設(shè)支撐，鋼圈之間用專(zhuān)用扣扣緊。 　　3.1.2 每一施工段高度，一般取0.8m～1.0m左右，護(hù)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(lái)加固，間距取300mm。 　　3.1.3 混凝土用攪拌機(jī)攪拌，采用C25混凝土，坍落度取60mm～80mm，混凝土用吊桶運(yùn)入人工澆筑，用鋼管振搗密實(shí)。 　　3.2 淤泥、流砂層厚度＞2000mm地段人工挖孔樁的護(hù)壁技術(shù) 　　淤泥、流砂層厚度＞2000mm地段，地下水極為豐富，采用常規(guī)護(hù)壁方法來(lái)施工，流砂塌孔嚴(yán)重，施工進(jìn)度相當(dāng)緩慢，或根本無(wú)法形孔，只能采用成本較高、施工技術(shù)要求高的鋼護(hù)筒來(lái)護(hù)壁。   　　3.2.1 鋼護(hù)筒的制作 　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況和理論計(jì)算，需要下鋼護(hù)筒的地段，淤泥、流砂層的厚度一般為4m～6m之間。因此，鋼護(hù)筒一律采用δ=12mm厚的A3鋼板卷制而成，按6m、4m和2m的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度定尺加工。第一節(jié)一般采用6m標(biāo)準(zhǔn)節(jié)下沉，可根據(jù)實(shí)際需要，用4m或2m高度標(biāo)準(zhǔn)節(jié)接駁至實(shí)際需要高程。 　　3.2.2 鋼護(hù)筒與振動(dòng)錘的連接 　　鋼護(hù)筒與75KW電動(dòng)振動(dòng)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(shè)備。 　　3.2.3 鋼護(hù)筒的測(cè)量定位 　　樁位放樣完畢，經(jīng)復(fù)核無(wú)誤后，應(yīng)進(jìn)行人工或機(jī)械的預(yù)挖孔，孔徑略大于護(hù)筒外徑，挖深1m～2m，然后垂直起吊第一節(jié)鋼護(hù)筒到預(yù)挖的孔位中。 　　3.2.4 鋼護(hù)筒的下沉 　　鋼護(hù)筒下沉前，做好一切準(zhǔn)備工作，以保證鋼護(hù)筒下沉工作的連續(xù)進(jìn)行，保證鋼護(hù)筒能順利下沉到巖層之中去，盡量減少中途的停頓時(shí)間，防止淤泥、流砂層的固結(jié)，加大下沉的阻力，從而增加下沉的難度。下沉過(guò)程中，注意檢查鋼護(hù)筒的中心線和垂直度，以免中心線和垂直度偏差超過(guò)允許標(biāo)準(zhǔn)而返工。 　　3.3 復(fù)雜地質(zhì)條件下的人工挖孔樁護(hù)壁技術(shù) 　　施工過(guò)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(dá)6m～8m之厚，淤泥、流砂層下面的強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)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(guò)渡層，鋼護(hù)筒無(wú)法插入致密堅(jiān)硬的微風(fēng)化巖層之中去。這樣，在鋼護(hù)筒與巖層個(gè)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(cè)水壓力作用下，當(dāng)挖到這層夾層時(shí)，大量的淤泥、流砂涌入孔內(nèi)，根本無(wú)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和充分論證，在鋼護(hù)筒外側(cè)800mm～1000mm的四周打入進(jìn)口拉森Ⅲ型鋼板樁，鋼板樁之間盡量鎖上口，個(gè)別無(wú)法鎖口處，再在外側(cè)加打一根鋼板樁，形成封閉的止水、止淤泥、止流砂的保護(hù)圈。由于進(jìn)口鋼板樁的剛度較大，斷面較小，較容易打入中風(fēng)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(kāi)挖量，加快了施工進(jìn)度。 　　3.3.2 孔內(nèi)挖土過(guò)程中，當(dāng)挖到淤泥、流砂層時(shí)，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(hù)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(kāi)挖方法 　　對(duì)于孔內(nèi)的粘土、淤泥、流砂層，可用鐵鏟、鋤頭便可開(kāi)挖?？變?nèi)挖土采用分段開(kāi)挖方式，對(duì)于粘土層，一般0.8m～1.0m為一個(gè)施工段，做完混凝土護(hù)壁，待混凝土護(hù)壁有一定強(qiáng)度后，才能進(jìn)入下一施工段；對(duì)于淤泥、流砂層，一般0.4m～0.5m為一個(gè)施工段?；炷磷o(hù)壁一般施工至中風(fēng)化巖面，微風(fēng)化巖層不需另加混凝土護(hù)壁，可以自身穩(wěn)定。 　　4.2 強(qiáng)風(fēng)化巖層、中風(fēng)化巖層的開(kāi)挖方法 　　由于強(qiáng)風(fēng)化巖層、中風(fēng)化巖層的厚度較厚，最厚的地方達(dá)6m，為了加快施工進(jìn)度，采用風(fēng)鎬來(lái)開(kāi)挖，由燃油空壓機(jī)或電動(dòng)空壓機(jī)供應(yīng)壓縮空氣。 　　4.3 堅(jiān)硬致密微風(fēng)化巖層的開(kāi)挖方法 　　設(shè)計(jì)要求人工挖孔樁進(jìn)入微風(fēng)化巖層≥2000mm，由于基巖為紅色砂巖，致密、堅(jiān)硬，硬度系數(shù)f約10左右。采用風(fēng)鎬來(lái)開(kāi)挖，進(jìn)度相當(dāng)緩慢，每天只能下挖100mm～200mm，難以滿(mǎn)足合同工期要求。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和充分論證，決定采用毫秒微差的爆破技術(shù)進(jìn)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(gè)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(gè)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(jì)算并根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整。式中： 　　Q- 各個(gè)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(zhǎng)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(yàn)，炸藥量Q一般取Q=4.5～6.0kg。 　　4.3.1.3 裝藥結(jié)構(gòu)與堵塞 　　掏槽眼和周邊眼均采用連續(xù)反向裝藥結(jié)構(gòu)；堵塞用舊報(bào)紙和泥土摻和成團(tuán)進(jìn)行堵塞。 　　4.3.1.4 起爆網(wǎng)絡(luò) 　　(1) 引爆方式和連線方式 　　考慮到電廠內(nèi)感應(yīng)電流較多，為安全起見(jiàn)，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(dǎo)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(jìn)行，用電雷管分段控制。 　　4.3.1.5 安全防護(hù) 　　在孔頂覆蓋鋼板，再在上面堆砂包，有效防止了飛石。