高水位复杂环境及地质条件下旋挖桩施工技术.pdf

云南水力发电YUNNAN WATER POWER96第 40卷第 1期0 引言旋挖成孔灌注桩根据成孔方式的不同可分为泥浆护壁成孔灌注桩和干作业成孔灌注桩两种。干作业成孔多应用于黏土、沙土、碎石土及风化程度较高的岩层中，但在高水位地下水丰富地区、岩溶地区，因旋挖成孔过程中易出现塌孔、缩径、桩底沉渣厚而导致施工成本增加和桩身完整性差等问题，使其在特殊条件中的推广应用遇到较大阻力1。而泥浆护壁成孔灌注桩虽然对黏性土、砂土、软质岩层等地下水位较高的土层有较高的适用性，但其对施工场地有较高要求，往往需要较大的作业空间；且对周边环境影响相对较大，不适用于施工场地狭窄、周边环境复杂的施工条件2。结合罗平县妇幼妇幼保健计划生育服务中心综合楼建设项目的干作业成孔旋挖灌注桩的应用，重点讨论干作业成孔灌注桩在高水位周边复杂环境及地质条件下的施工技术措施。1 工程概况1.1 工程基本情况罗平县妇幼保健计划生育服务中心建设项目位于罗平县妇幼保健院内，北西侧临街；北东和南西侧为民用建筑，南东为医院现有建筑。该建高水位复杂环境及地质条件下旋挖桩施工技术阳洛源，孙小强（中国水利水电第十四工程局有限公司，云南 昆明 650041）摘要：以罗平县妇幼保健计划生育服务中心建设项目为研究对象，对高水位、周边复杂环境及岩溶地质条件下的旋挖灌注桩施工技术做了一定的研究，通过对特殊条件下旋挖灌注桩旋挖成孔一次成孔率的影响因素的分析，结合实际施工条件，比选出最合理的施工技术措施，确保旋挖灌注桩的成孔水平和成孔质量，从而有效地提高了工程整体施工效率。关键词：建筑工程；高水位；复杂环境；旋挖灌注桩；施工技术中图分类号：TU473.1+4文献标识码：B文章编号：1006-3951(2024)01-0096-03DOI：10.3969/j.issn.1006-3951.2024.01.023Construction Technology of Rotary Excavation Pile under Complex High Water Level Environment and Geological ConditionsYANG Luoyuan,SUN Xiaoqiang(POWERCHINA SINOHYDRO ENGINEERING BUREAU 14 CO.,LTD.,Kunming 650041,China)Abstract:Taking the construction project of the Maternal and Child Health and Family Planning Service Center in Luoping County as the research object,this paper studies the construction technology of rotary excavation and grouting piles under high water level,complex surrounding environment,and karst geological conditions.By analyzing the influencing factors of the one-time drilling rate of rotary excavation grouting piles under special conditions,combined with actual construction conditions,the most reasonable construction technical measures are selected to ensure the drilling level and quality of rotary excavation grouting piles,thereby effectively improving the overall construction efficiency of the project.Keywords:construction work;high water level;complex environment;rotary excavation grouting pile;construction technology收稿日期：2023-11-16作者简介：阳洛阳（1990-），男，湖南邵阳人，工程师，主要从事工程技术工作。*阳洛源，孙小强 高水位复杂环境及地质条件下旋挖桩施工技术97设项目建筑物类型为医院综合楼，主要建筑物为地上六层及一层地下室。基坑大致呈“凸”字形布置，基坑长边约 77.15 m，1 轴 6 轴基坑宽38.4 m、6 轴 11 轴基坑宽 29.6 m，基坑面积为2 484.73 m2。基坑开挖大面深度 5.4 5.7 m，基坑底部设置有集水井、电梯井区域开挖深度为 7.3 m。基坑开挖线按地下室轮廓线外退 1 2 m 确定，基坑支护周长 229.84 m。项目深基坑采用高压旋喷桩止水帷幕+旋挖灌注桩+钢筋混凝土内支撑的支护体系。其中高压旋喷桩 590 根，桩径 400 mm；旋挖灌注桩支护桩 181 根，桩径 800 mm。工程桩采用旋挖灌注桩，共 133 根，桩径 800 mm。1.2 工程地质情况根据现场工程地质调查及钻探揭露，钻探揭露深度范围内分布地层为：第四系杂填土（Q4ml）层（揭露厚度 0.40 1.30 m）、第四系残积红黏 土（Q4el）层（揭 露 厚 度 1.10 7.20 m）、三叠系中统个旧组强风化灰岩层（揭露厚度0.50 8.50 m）、三叠系中统个旧组中风化灰岩层（揭露厚度 5.2 11.30 m）。强风化灰岩层岩面起伏较大，节理裂隙发育，岩体完整程度为破碎，岩体完整性差。2 旋挖桩施工难点分析2.1 施工场地及周边环境该工程基坑面积不足 2500 m2，三面被周边民用建筑环绕，一面紧邻市政道路。周边建筑及道路与基坑之间距离极近，多数区域距离止水帷幕距离不足 1.5 m，局部区域距离仅 1.2 m，场地施工空间狭小。因此，不具备先开挖基坑再施工旋挖灌注桩的条件，亦不满足泥浆护壁成孔施工条件。2.2 地下水场地内地下水位埋深为 2.60 3.80 m 之间，水位较高，地下室底板处于地下水位以下，故场地基坑深度影响范围内水文地质条件总体较差。根据工程桩试桩施工情况来看，地下水主要位于强风化层，水量丰富，工程桩试桩成孔时出水量大，地下室往往会在短时间内软化上层红黏土层，使上层土体迅速坍塌，无法一次性成孔，严重影响施工进度及成本控制。2.3 复杂地质条件项目地处岩溶地区，有隐伏溶洞发育的可能，且中风化灰岩层岩起伏较大，溶洞分布及地下水活动情况复杂。在溶洞区钻孔，由于泥浆易发生漏泄，而使孔内泥浆标高突然下降，导致孔内护壁失效，引发塌孔的事故，故而在溶洞区不适宜采用泥浆护壁施工。另一方面，在钻孔过程中遇到溶洞，若处理不恰当会造成埋钻、卡钻、埋杆等事故3。3 主要施工技术措施3.1 调整总体施工工序综合分析考虑工程实际施工条件，最终确定采用干作业成孔法施工旋挖桩，而不再使用常规的泥浆护壁成孔法。并对整个基坑工程的施工工序做相应调整，具体如下。原设计施工工序：工程桩施工支护桩施工高压旋喷桩止水帷幕钢筋混凝土内支撑基坑土石方开挖明沟加集水井降水（随挖随降）。调整后施工工序：高压旋喷桩止水帷幕井点降水支护桩施工工程桩施工钢筋混凝土内支撑施工基坑土石方开挖。通过对总体施工工序的调整，在旋挖桩灌注桩施工之前，将高压旋喷桩止水帷幕与井点降水等技术措施相结合，可有效降低地下水对旋挖桩成孔质量的影响。3.2 井点降水技术高压旋喷桩施工完毕后，根据基坑开挖面积大小以及后序旋挖灌注桩分布特点，在基坑内设置 4 个管井降水井，并在基坑外均匀布置 4 个回灌井，回灌井兼做基坑周边水位观察井。降水井及回灌井井深 8 m，底部可深入含水层（强风化层）1 m 以上，能够满足旋挖桩施工阶段降水及水位控制需要。降 水 井 井 孔 采 用 旋 挖 机 钻 孔，孔 径800 mm，井管用钢带双壁波纹管制作而成，管径500 mm，外包双层滤网，管外围用碎石回填。抽水泵选用1.5 kW潜水泵、流量10 m3/h15 m3/h，各井点抽水基坑外侧排水沟，再汇入污水处理池，98云南水力发电2024 年第 1 期最后再排入市政雨水管道4。通过管井降水和高压旋喷桩止水帷幕相结合的技术措施，可使基坑内部水位维持在一个相对较低的高度，同时减小桩孔内地下水出水速度和出水量，有效减轻旋挖成孔过程中地下水对黏土层的侵蚀软化，降低塌孔率。由于基坑距离周边建筑物较近，降水可能造成周边构建筑物发生形变、开裂、沉降等不利影响。因此，在降水前必须制定周边环境观测方案，设置观测点，确定观测报警值，并在降水过程中对周边（基坑外）地下水位、建筑物地基形变、地表沉降等进行持续性观测。当某日测点到报警值时，应立即报警并及时采取措施，同时加密测定次数，甚至作连续监测。3.3 长护筒施工技术根据土层深度选择钢护筒长度，使桩孔整个土层段孔壁处于钢护筒保护之下，阻断减缓地下水对黏土层的软化侵蚀，极大提升了上部孔壁稳定性，起到防止成孔过程中塌孔的作用5。长护筒施工技术非常关键，不仅可以有效阻断减缓地下水对黏土层的软化侵蚀，极大提升了土层孔壁稳定性，同时可隔离地表水渗漏，稳固上部土层孔壁，还能起到固定钢筋笼、桩位控制、导正钻具等作用。长护筒一般采用815 mm厚钢板卷制而成，应用时需要根据上部土层深度选取不同长度护筒。埋设长护筒时应严格控制桩位坐标点，桩位坐标点放样偏移量误差不可大于 2 cm，护筒偏移量误差要符合设计图纸要求，严格控制桩位偏移量6。护筒垂直度控制亦十分重要，护筒垂直度与成桩质量、孔钻进息息相关，打设护筒时要根据规定的步骤控制护筒垂直度，充分确保护筒打入垂直度在规范允许范围内。4 实施效果通过对相关技术的应用，有效解决了罗平县妇幼保健院项目旋挖灌注桩、泥浆护壁成孔施工难以实施时旋挖桩成孔效率低和成孔质量差的问题。该项目共计 314 棵旋挖灌注桩，采用相关技术措施施工，投入 2 台旋挖钻机，旋挖桩施工工期 70 d，旋挖桩一次成孔率达到 96%，成孔质量得到有效保证。5 结束语在高水位周边复杂环境及地质条件复杂的施工工况下，泥浆护壁成孔法已不具备适用性，而采用干作业成孔法面临的最大问题就是水的问题，因此，治水技术就是最关键的技术。采用先施工止水桩帷幕，再降水，最后再利用长护筒施工技术，采用干作业成孔的总体施工工序和相关技术可有效解决地下水的问题，降低塌孔率，提高旋挖桩一次成孔率及成孔质量，为干作业成孔灌注桩施工创造更多应用场景，简化旋挖成孔灌注桩施工工序，提升工作效率，同时还能大大减小对周边环境的影响。参考文献：1鲍剑锋.复杂地质下干作业法旋挖成孔灌注桩塌孔处理技术J.云南水力发电，2022,38（9）:16.2卓永红.钻孔灌注桩成孔及成桩质量的施工技术探讨J.长春工业大学学报，2004,（25）:26-28.3谭帅，赵兴丽.岩溶地质条件下旋挖灌注桩基础施工技术J.工程科技辑，2021，52（12）:1420-1422.4张驰，李永文.高水位深基坑条件下旋挖成孔灌注桩桩施工技术J.广东土木与建筑，2014,（5）:14-16.5吴辉.长护筒旋挖钻干作业成孔灌注桩施工质量问题分析与控制J.四川水泥，2022,（7）:147-149.6GB50202-2018 建筑地基工程施工质量验收标准S.