地下水淤泥流砂方案.docx
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地下水淤泥流砂方案
人工挖孔桩的特殊环境处理方案
第一节情况介绍
一、工程概况
1、项目简介
序号
项目
内容
1
工程名称
梁平双桂新民居画苑工程
2
工程地址
重庆梁平县中学西侧
3
建设规模
约63547.64㎡
4
建设单位
重庆市新梁国有资产经营管理有限公司
5
勘察单位
重庆长江工程勘察设计研究院
6
设计单位
重庆鹏厦建筑设计责任有限公司
7
监理单位
重庆亚太工程建设监理有限公司
8
施工单位
重庆建工集团股份有限公司
9
施工承包范围
本工程以发包单位提供的施工图、设计交底纪要、设计变更通知（或技术核定单）为准。
10
工期计划
单栋日历工期为190天。
11
质量要求
验收合格
12
安全文明目标
重庆市安全文明工地
13
开工日期
以合同约定及开工报告为准
14
完工日期
以合同约定及开工报告为准
15
监督机关
重庆市梁平县建筑工程质量监督站
2、工程设计概况
2.1本工程属重庆梁平双桂新民居画苑工程共由41栋住宅组成，为二类多层住宅建筑；耐火等级为二级，屋面防水等级为二级，防水耐久年限为十五年，抗震设防的烈度为非设防区，设计使用年限为50年。
基础形式为人工挖孔桩。
2.2单位工程组成：
如下表所示：
工程名称
子单位工程栋数
结构类型
建筑层数
建筑高度（m）
画苑工程
41栋
砖混
8
25.2
在基础施工过程中发现实际地质条件与地勘中阐述出入较大。
由于施工场地处低洼地带，原地块为农业用田、塘，而且在试挖时发现地下水相当丰富，并且存在大量流砂。
根据现场实际情况，为确保施工作业人员安全、确保挖孔桩施工成型质量，必须根据实际情况采取对应措施。
第二节开挖时采取的应对方案
本工程地下水比较丰富，又遇到了细砂、粉砂土层，在压力水的作用下，极易发生流砂和井漏现象；同时还伴有井点存在淤泥情况。
整个人工挖孔桩开挖环境相对比较恶劣，应高度重视并采取可行的应对方案。
根据人工挖孔桩规程及我司以往施工类似工程经验，结合现场实际情况采取切实的应对方案。
一、地下水应对方案
地下水是深基础施工中最常见的问题，它给人工挖孔桩施工带来许多困难。
含水层中的水在开挖时破坏了其平衡状态，使周围的静态水充入桩孔内，从而影响了人工挖孔桩的正常施工，如果遇到动态水压土层施工，不仅开挖困难，连护壁混凝土也易被水压冲刷穿透，发生桩身质量问题。
1、地下水量不大时
可选用潜水泵抽水，边抽水边开挖，成孔后及时浇筑相应段的混凝土护壁，然后继续下一段的施工。
2、水量较大时
当地下水较大，采用边施工边抽排的方法不能解决问题时，应从施工顺序考虑。
在施工组织时先根据现场实际情况初步探测地下水分布情况，并有意识的安排突击开挖地下水较大、较深的部位的挖孔桩，同时在开挖时采用大排量抽水泵不间断抽排、护壁混凝土提高强度等级、护壁混凝土中添加早强剂和防水剂、半模浇注、护壁模板与护壁混凝土整浇（不去除护壁模板）等手段集中抢挖该井点，作为后续施工的集中抽排井点。
同时在施工现场周边做好有组织排水，严禁施工用水散排；同时地下水必须全数抽排入指定的市政管网中，不形成二次抽排。
在开挖时间上采取多班制抢工作业，同时关注天气情况，在天气较好的情况下全力以赴的安排施工作业，尽量将集中抽排井点施工成型，这就为后续施工的挖孔桩创造了有利条件。
若发现有挖孔桩中地下水未与集中抽排井点串通，仍按照上述方式逐一进行施工作业。
二、流砂的应对方案
人工挖孔在开挖时，如遇细砂，粉砂层地质时，再加上地下水的作用，极易形成流砂，严重时会发生井漏、护壁垮塌，造成安全质量事故，因此要采取有效可靠的措施。
1、流砂情况较轻时
在流沙情况不严重时，有效的方法是缩短这一循环的开挖深度，将正常的1m左右一段，缩短为0.5m，以减少挖层孔壁的暴露时间，及时进行护壁混凝土灌注。
当孔壁塌落，有泥砂流入而不能形成桩孔时，可用纺织袋土逐渐堆堵，形成桩孔的外壁，并控制保证内壁满足设计要求。
2、流砂情况较严重时
本工程地下水丰富，细砂、粉砂页岩较多，形成比较严重的流砂情况。
根据现场实际情况采取如下处理方式：
A、降水
按照前面方法将地下水位尽量降低，将大大减少地下水对细砂，粉砂页岩的侧压力，降低流砂坍塌。
B、在开挖时采用增设钢筋辅助抗滑圈：
在开挖井壁四周采用Φ20钢筋@300强行打入土层中，并使用编制袋等物料缠绕在环形钢筋上，避免井壁四周流砂坍塌形成井壁大面积空洞，并造成上节护壁垮塌造成安全事故（如下图）
C、当地下水及流砂均很显著时，为确保作业安全及成型质量常用的办法是下钢套筒，钢套筒与护壁用的钢膜板相似，以孔外径为直径，可分成4-6段圆弧，再加上适当的肋条，相互用螺栓或钢筋环扣连接，在开挖0.5m左右，即可分片将套筒装入，深入孔底不少于0.2m，插入上部混凝土护壁外侧不小于0.5m，装后即支模浇注护壁混凝土，若放入套筒后流砂仍上涌，可采取突出挖出后即用早强混凝土封闭孔底的方法，待混凝土凝结后，将孔心部位的混凝土清凿以形成桩孔。
也可用此种方法，应用到已完成的混凝土护壁的最下段钻大，使孔位倾斜至下层护壁以外，打入浆管，压力浇注水泥浆，使下部土壤硬些，提高周围及底部土壤的不透水性，以解决流砂现象。
具体操作如下：
（1）、施工准备
首先进行平衡桩孔周围土压力。
由于部分桩周围土体已产生下陷，经观察已出现局部裂纹，因此首先进行平衡土压力的施工，即将孔口处土体较高部分挖除，填至土体较低处，以使桩孔砼护壁四周均匀受压，从而保证砼护壁受力均匀，在钢护筒施工时周围受力均匀，以免产生侧移，造成斜孔，导致施工失败。
（2）、钢护筒加工
1）、钢护筒强度计算
按护筒均匀受力计算，暂不考虑失稳
护筒承受的土压力P=γ•H=20×20=400（kN/m2）（0.4Mpa）。
式中，γ为流体容重，取值为20kN/m3；H为护筒深度，取值为20m（考虑流砂层深度在15~20m之间，按最不利取值）。
如图1所示，取1m高的护筒作为计算单元，沿径向取一截面，截面厚度δ，高度1m。
该截面所受的压力即为：
f=P×1×1.5×π=400×1.5×3.14/2=942（kN）。
f<δ×1×210×103
δ>4.48（mm）。
钢护筒厚度大于5mm即可满足要求，但由于计算中只考虑了钢护筒为均匀受力，所以加大了安全系数（取经验系数为2.0），钢板厚度定为10mm，充分满足抗压强度要求。
图1钢护筒受力简图
2）、护筒加工
本着安全、实用、节约的原则，经过计算施工用钢护筒采用10mm厚钢板制成，根据现场材料规格，每节长度1.5m。
如图2、图3所示。
每个桩孔最下部的一节需加工刃口，刃口采用16Mn钢板制成，长度为100mm，焊接在护筒上；上、下部加工出倒棱，如图3所示。
3）、流砂桩成孔施工
由于钢护筒外径为（桩径+10）mm，而桩孔的最小直径是800mm。
为保证钢护筒能顺利进入流砂层，施工时需将已完成的砼护壁突出端削去30mm，如图3所示。
然后，使用卷扬机将钢护筒吊入桩孔内，当钢护筒达到流砂层时，边挖流砂边用大锤敲击钢护筒，使钢护筒能沉入流砂中。
施工中每进尺300mm进行一次对中测量检查，发现有偏心、倾斜现象及时进行调整，保证钢护筒中心准确，满足标准要求。
每节钢护筒沉入一半后，吊入下一节钢护筒，使用焊接的方式将相临两节护筒焊在一起，为保证接口钢度，在接口内侧环向每200mm使用250mm长φ25钢筋进行帮条焊。
焊接牢固，继续施工。
直至通过流砂层500mm以后再进行正常挖孔施工。
为安全起见，一般应使钢护筒与已完成的砼护壁搭接1.5m左右。
如图4所示。
施工中，严格保证通风，尤其两节钢护筒连接，进行孔内焊接时，送风量不得小于25L/s，同时设专人在井上监护，观察孔口周围土体变化情况，发现情况及时处理，以保证施工人员安全。
另外，成孔后将钢护筒两端与护壁的间隙使用速凝水泥进行有效封堵，以免流砂从间隙涌出影响施工。
图4钢护筒施工示意图
3、淤泥质土层应对方案
在遇到淤泥质土层等软弱土层时，一般可用钢筋、木板模板等支挡，并要缩短这一段的开挖深度，并及时浇注混凝土护壁，这次支挡的钢筋及板要沿周边打入底部不少于0.5m深，上部嵌入上段已浇好的混凝土护壁后面，可斜向放置，双排布置互相反向交叉，能达到很好的支挡效果。
若淤泥面积较大、稠度较小，采用支挡无法进行作业时，一般采取换填方式进行：
在淤泥中参入1：
1（稠度较小时可调高水泥用量）水泥与河沙的干料混合物并进行搅拌，让水泥砂浆混合物挤出部分淤泥，同时水泥与砂浆混合物与淤泥结合后待一定时间会产生一定强度，再进行淤泥开挖作业。
当淤泥面积较广时，应提高护壁强度及加大护壁成型厚度，防止护壁浇注过程中掺入淤泥降低护壁成型质量造成安全隐患。
当采用换填仍然不能解决时可参照流砂中钢套管的作业方式进行。
第三节混凝土的浇注
在不良地质条件下进行人工挖孔桩作业，除在开挖施工时应注意安全及成孔质量，同时由于孔中存在积水等在混凝土浇注时也应注意确保桩芯混凝土成型质量。
一、消除积水的影响
浇筑桩身混凝土主要应保证其符合设计强度，要保证混凝土的均匀性、密实性，因此防止孔内积水影响混凝土的配合比和密实性。
浇筑前要抽干孔内积水，抽水的潜水泵要装设逆流阀，保证提出水泵时，不致使抽水管中残留水又流入桩孔内。
如果孔内的水抽不干，提出水泵后，可用部分干拌混凝土混合料或干水泥铺入孔底，然后再浇注混凝土。
如果孔底水量大，确实无法采取抽水的方法解决，桩身混凝土的施工就应当采取水下浇筑施工工艺了。
二、孔壁渗水
对孔壁渗水，不容忽视，因桩身混凝土浇筑时间较长，如果渗水过多，将会影响混凝土质量，降低桩身混凝土强度，可在桩身混凝土浇筑前采用防水材料封闭渗漏部位。
对于出水量较大的孔可用木楔打入，周围再用防水材料封闭，或在集中漏水部分嵌入泄水管，装上阀门，在施工桩孔时打开阀门让水流出，浇筑桩身混凝土时，再关闭，这样也可解决其影响桩身混凝土质量的问题。
三、保证桩身混凝土的密实性
桩身混凝土的密实性，是保证混凝土达到设计强度的必要条件。
为保证桩身混凝土浇筑的密实性，一般采用串流筒下料及分层振捣浇筑的方法，其中的浇筑速度是关键，即力求在最短的时间内完成一个桩身混凝土浇筑，特别是在有地下压力水情况时，要求集中足够的混凝土短时间浇入，以便领先混凝土自身重量压住水流的渗入。
对于深度大于10m的桩身下线，可依靠混凝土自身的落差形成的冲击力及混凝土自身的重量的压力面使其密实，这部分混凝土即可不用振捣，经验证明，桩身混凝土能满足均匀性和密实性。
而速度优于采用串流筒施工，对于桩身上部混凝土浇筑要采取正常的施工方法，因为一般上部很少有地下水影响，浇筑速度不必很快，也不能采用自由下落的特殊施工方法。
四、增加混凝土自身强度及添加外加剂
为了确保桩芯混凝土成型质量达到设计要求，特别是强度等级达到要求，可与设计、建设单位协商将桩芯混凝土等级提高等级，以抵消因不利因素对桩芯混凝土的影响。
同时应适当调整混凝土的级配，降低混凝土的塌落度，并在条件允许条件下增加早强剂等外加剂，提高桩芯混凝土的成型质量。
五、成型桩孔及时进行浇注
与设计、建设及监理单位做好协调工作，成型一批桩孔浇注一批，避免造成塌孔等情况。
同时应安排、组织好作业人员，加快挖孔桩施工进度，在天气较好的情况下快速进行成孔作业；
在施工时应安排专职人员随时巡查作业井下情况，发现异常情况及时停止作业并要求作业人员立即升井，同时将情况向上级进行汇报，在拿出可行的办法后在进行施工作业。
总之在进行不良地质情况下进行挖孔桩施工作业时，务必确保作业人员的安全；同时基础工程是工程的关键部位，也必须确保挖孔桩施工质量。
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