管井降水及流砂层挖孔桩施工方案.docx

1、2011年12月27日，由业主组织，监理、设计、地勘及施工单位参加，对1栋流砂层部位人工挖孔桩施工的会议精神，会议决定采用管井降水的初步意见及要求。
2、桩基础工程施工图纸
3、万林湖•金榜山一期岩土工程勘察报告书及2011年12月25日的1栋补勘报告。
4、招标文件、施工合同及建设单位、设计单位、监理单位的相关文件要求
5、国家、行业、广东省及有关安全、环境保护、水土保持的政策和文件规定
6、我司拥有的科技工法成果和现有的企业管理水平，劳力、设备技术能力以及长期从事建筑基础工程所积累的丰富的施工经验
控制噪音和光、尘污染，本工程位于惠州市惠城区金榜路南侧，场地东侧紧邻金榜路，南侧紧邻福康路（规划），北侧及西侧紧邻古塘坳路（规划），场地呈五边形，占地面积为10.3万m2。本期拟建5栋高层、1栋多层，工程主要在矩形柱和剪力墙下设置大直径人工挖孔桩，桩长不小于6m，设计桩端持力层为强风化泥质粉砂岩层，进入强风化层深度不小于2 m。护壁混凝土等级采用C20，桩芯混凝土等级采用C25。钢筋采用I、II级钢筋直径为Ф8～Ф16。
建筑物名称
地上层数
桩端持力层
桩数
设计参考长度（m）
圆桩尺寸（m）
1栋住宅
27
强风化岩
130
26
1.2、1.3、1.5
2栋住宅
27
强风化岩
157
10
1.2、13、1.5
3栋住宅
31
强风化岩
127
10
1.2、1.3、1.5、2.2
5栋住宅
30
强风化岩
104
9
1.2、1.3、1.5
6栋住宅
28
强风化岩
93
9
1.2、1.3、1.5
7栋商业
3
强风化岩
47
39
1.2
中庭地下室
1
强风化岩
81
27
1.2
合计

739

2.2.1 地形及地质情况
1、1栋高层住宅位置：场地位置处于剥蚀丘陵区的斜坡地带，坡度约为30度。地质分层为2-10米的人工填土、2-10米全风化泥质粉砂岩、强风化泥质粉砂岩。地层特质较好，场地无地表水系，地表水逐流条件较好，地下水补给范围小。
2、7栋多层商业位置：场地属构造剥蚀丘陵区，位于地势低洼的沟心地表水和地下水汇集部位，沟心部分有新近17-20米的人工回填土，场地地质分层为：17-20米素填土→3-12米全风化泥质粉砂岩→4.8-7.8米强风化泥质粉砂岩。
3、中庭地下室位置：部分位于丘陵区地势低洼的沟心地表水和地下水汇集部位，表层以粘性土为主，含局部碎石，部分位于斜坡地带，坡度约为30-60度地质分层为2.5-8米的人工填土→6.3-11.5米粉质粘土→6.3-8米全风化泥质粉砂岩→3.1-17.8米强风化泥质粉砂岩。
4、场地内各地层的主要岩性特征自上而下分述如下：
1）人工填土（Q4ml）
素填土：主要为灰紫色，由泥质砂岩的风化土石组成，为附近山体的开挖土，局部含有少量垃圾杂物及块石，堆填时间短，松散。层厚2.00~17.40m，分布于ZK3、ZK4、ZK8、ZK9、ZK11、ZK12、ZK17、ZK20号钻孔邻近地段。
2）第四系残积层（Qel）
粉质粘土：灰紫、紫红色，由泥质砂岩、粉砂岩风化残积而成，原岩结构尚保留，可塑~硬塑，饱水易软化，一般含有强风化岩块。层厚5.00~11.10m，层顶埋深0.00~17.20m，层顶标高23.06~41.48m，分布于ZK1、ZK3、ZK8~ZK9号钻孔邻近地段。3）侏罗系地层（J）
场地基岩主要为侏罗系（J）泥质砂岩、粉砂岩，粉粒及粗粒等粒结构，泥钙质胶结，厚层构造，岩体中节理裂隙发育，岩石破碎，根据钻探揭露资料，按岩石的风化程度划分为强风化及中风化岩带。
① 强风化泥质砂岩：灰色为主，岩石遭受强烈风化，裂隙极发育，岩芯多为坚硬土夹碎块，岩块可折断，饱水易软化，合金钻进易。层内风化不均匀，一般夹有中风化岩块或中风化岩夹层。层厚3.00~32.40m，层顶埋深0.00~24.60m，层顶标高16.86~60.45m，场区内均有分布。
② 中风化泥质砂岩：灰白色为主，裂隙发育，岩石风化较明显，岩芯多呈短柱状，少量块状，岩石较坚硬，合金钻进较困难。场区内工程钻孔均钻至本层，揭露厚度2.80~4.30m，层顶埋深23.60~39.30m，层顶标高0.96~27.01m。
2.2.2 水文情况
1、拟建场地的原始地貌单元为低丘陵、坡地及冲沟谷地等，冲沟谷地内地下水埋藏较深，填土厚度大，本次勘察未能观测到稳定地下水位。
2、场地地下水按埋藏条件和含水层性质划分为第四系孔隙水和基岩裂隙水。第四系孔隙水的含水层为填土层及残积土层，为弱含水、弱透水地层，水量小；基岩裂隙水的主要含水层为强风化岩及中风化岩层，属弱含水、弱透水地层，水量较小。场地内地下水埋藏较深，且水量贫乏，地下水对地基处理和边坡治理无明显的影响，场地水文地质条件简单。
3、场地地下水主要接受大气降水补给，迳流方向大体由东北流向西南。
施工特点2.3.1 桩基普遍较深，大部分在16m以上，最大达到35m，桩基较密，桩孔中心间距最小2.4m，平均桩孔间距3.2m。给施工安全带来较大风险。
2.3.2 中庭地下室及1栋高层住宅位置全风化泥质粉砂岩较厚，
3.1 管井降水施工方法及技术措施
3.2 人工挖孔桩流砂和涌水处理施工方法及技术措施
在流砂和涌水的地层开挖人工挖孔桩时极易造成坍孔，再加之孔内抽水，会导致水流砂涌，使井下孔壁造成坍塌，不但给挖孔桩施工带来难度，而且会危及挖孔桩工程质量和施工安全。因此，降水和堵砂将是施工中最突出的两大问题，在没有做好降水和堵砂措施时，应停止施工。

人工挖孔桩在遇到流砂和涌水情况下，为保证挖孔桩工程质量和施工安全，应根据流砂、涌水的实际情况，有针对性的编制相应的专项处理方案。
流砂和涌水区域挖孔桩施工可采用下述方法：
施工时必须对照地质报告，根据地下水流向和流砂厚度，采用合适的施工顺序，并间隔交替循环施工——总的施工原则是按先易后难依次进行，合理组织安排，在流砂层较薄地段先行施工，并采取对周围桩孔同时抽排水，以减少挖孔内的涌水量，形成环状或带状集水排水井，逐步疏干地下水。
当地下水量较小、流砂情况较轻时，有效的方法是缩短循环开挖深度（施工规范允许每节护壁的高度可减少到300~500mm），缩短孔壁暴露时间，增加孔径600~800mm。在挖孔的同时，用土袋逐渐堆筑孔壁，形成井孔的外壁，并保证桩孔尺寸满足设计要求，然后及时浇筑护壁混凝土。
如遇流砂较大时，每下挖0.3～0.5m浇护壁混凝土一次，中间不准停断，更不准推迟过夜，做到快速施工，为了防上护壁塌沉伤人，开挖时，脚不准置于护壁下面。各桩每天挖0.5m时，对孔下用钢针下探试验一次，确定无异常现象后，方可继续下挖。若桩护壁发生沉坍现象，查明原因，根据实际情况，应先打钢筋、堵砂包或稻草等特殊措施，有的地方需用Φ6钢筋、间距为100×100的钢网片，每片在0．3～0．5M2左右，竖向钢筋采用Φ20，间距100，并采取加泵同时抽水，防止塌崩加大，经加固处理后再进行挖土井壁塌落土方应在护壁浇灌混凝士的同时，用混凝土填满，护壁钢筋也应加密，视流水量和塌崩情况而定。
当地下水量较大、砂层较厚（一般大于2m以上时），流砂情况严重时，应查明地下水的流向，在其上流区段24小时连续进行降水排水，让孔桩场地的地下水位形成一个整体下降的“水位漏斗”。其挖掘桩孔步骤和做法如下：
（1）充分地做好施工准备和应急准备工作。
（2）沿井孔四周按间距100mm斜向打入双层φ20钢筋，长度等于3倍护壁高（300～500mm），起到支撑孔壁的作用，以防挖掘施工第二道混凝土护壁时坍孔。
（3）快速挖掘砂土层，挖掘时每节护壁的高度减少到300~500mm，增大孔径400～500mm一边挖掘，一边往双层钢筋间添加稻草，防止流沙的形成。并及时用C25混凝土快速填实扩大孔径部分，使在井孔四周（增大的200~250mm孔壁范围）形成止水层，必要时可采用钢套筒（要求深入孔底200mm左右），钢套筒直径为工程桩直径加混凝土护壁厚度，钢套筒钢板厚度不少于4mm。同时将原设计混凝土护壁厚度增加100mm，以有效地提高施工安全性。做法可参见附图所示。
（4）快速进行护壁模板支模施工，然后迅速进行护壁混凝土浇筑（宜在混凝土混合料中加入一定比例的速凝剂），并及时振捣密实。
（5）穿越流砂层及淤泥层时混凝土护壁的配筋做法参见附图所示。
（6）护壁混凝土强度等级不小于C25，并要求留置混凝土试块以备试验。
3.3、施工质量安全措施
在含地下水砂层厚度大，含水量丰富，且承压水头较高的情况下，如果降水措施不力，不但影响工程质量，同时还危及施工安全，所以施工降水措施是关键。根据含水砂层埋藏条件和挖孔作业面井底疏干的要求，降水方法如下：
1、通常做法是：一次性在区域内布设若干降水管井，降水井周围多桩孔同时施工，对已穿过流砂层的桩可做为附近挖孔桩的降水井，施工时进行同步降水排水。流砂层部位的挖孔桩在浇护壁前埋设直径50mm过滤管，纵横间距1米。
2、对深度不大的挖孔桩，可直接在场地四周合理布置管井降水排水；在基础平面占地较大时，可增加降水管井的排数，一般即可达到降水目的。
3挖井施工时应注意事项
（1）开挖土层过程中，在距揭露含水层顶层土时，即要注意小心少量开挖，边挖边用钢筋向下通孔探测，让下部承压水水位压力经孔道释放，防止意外承压水突然挤开顶层土而造成安全事故。
（2）井上人员应加强与井下作业人员进行通话联系，并置备充足的水泵等排水器具及时加大抽水强度。
（3）灌注浇筑桩芯混凝土前，先投入同种类的干水泥将井内少量积水吸干，如井底积水疏干有困难或水位上升每5分钟内超过200mm时，必须采用导管水下灌注法浇筑桩身混凝土。
（4）地表排水渠道要封闭，保证排水流畅，排出区域外尽可能远的沟渠或河道内，防止排水回渗。
（5）充分根据以往施工经验和结合现场地质勘察报告分析，针对可能出现的问题采取相应的应急措施，以保证工程质量和施工安全。
（6）对挖空桩施工难以进行，或不能确保工程质量和施工安全时，应及时联系业主、监理及设计单位处理。

附图
一、流砂层护壁施工大样图：

二、1栋人工挖孔桩降水管井平面布置图

三、管井剖面大样图