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摘要:本文就复杂地质环境下的人工挖孔桩施工技术进行了探讨，逐一对不同复杂地质环境对挖孔桩施工的影响作了详细研究，并总结介绍了工程实践中一些行之有效的施工控制措施，有效保证了人工挖孔桩施工质量，为类似工程的应用提供参考范例。
关键词:复杂地质；人工挖孔桩；施工技术；控制措施
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
在建筑领域，人工挖孔桩是一种比较传统的成桩施工工艺，在建筑工程基础施工中是一种比较常见的方法。但是这种技术在复杂地质环境下，会受到严重的影响，使得施工的难度进一步加大。因此，为了确保施工进度和安全质量，就得要求相关从事人员对影响人工挖孔的复杂地质环境进行详细的研究探讨，还要做好施工预防措施、孔内排水措施、封堵措施等一系列行之有效的施工措施，从而确保人工挖孔的施工质量和施工安全。
1 复杂地质环境对挖孔桩施工的影响
1.1 地下水
地下水对挖孔桩施工安全和质量影响很大。由于挖孔施工破坏了含水层中水的平衡状态，使桩孔周围的静态水充入孔内，在施工过程中极易造成孔壁坍塌、井涌、护壁裂缝、混凝土胶结不良、离析等安全质量问题，尤其在动态水压土层施工时，混凝土护壁会因水压冲刷的作用而被穿透，若地层为细砂层时，更易发生流砂和井漏的现象，给施工造成很多困难。
1.2 流砂
流砂形成的原因很多，主要和地下水动力的因素和地下土层自身具有形成流砂条件的物理特性有关。挖孔桩施工中的流砂现象包括粉细沙、粉土中的流砂和卵砾石层细颗粒产生的管涌。
发生流砂现象时，会增加施工难度，使挖孔施工人员很难立足，土体边挖边冒，往往造成人工挖孔桩的护壁发生坍落、倾斜，甚至可能造成桩孔塌方，严重影响人工挖孔桩的质量；同时，也会危及相邻的建筑物，影响其使用的安全性。
1.3 淤泥
淤泥具有强流动性、低强度、高含水量、状态不稳定等特点，遇到淤泥质土层等软弱土层时，很容易发生护壁外围泥砂塌落、塌孔的问题。
2 施工控制措施
2.1 施工预防措施
2.1.1 前期准备
(1)查明施工现场的周围环境，是否存在河流、湖泊、鱼塘等贮水环境，并了解它们是否与施工现场的地下水存在联系。
(2)详细调查桩周围土体的水文地质和工程地质情况及其对施工可能造成的影响。
(3)根据实际情况，确定排水的方法、设备、施工方法及施工速度等。
2.1.2选择最不利的施工区域进行试成孔，根据现场实际情况制定相应的处理措施。
2.2 孔内降排水措施
2.2.1 安排专人负责降排水工作
2.2.2 人工挖孔桩遇地下水的降排水处理
(1)地下水水量较小、水压不大时，挖一个或多个桩，并作混凝土护壁，护壁上制成蜂窝孔，将周围的水集中进行排放，此降排水方法适用于卵砾石层和裂隙岩层，应注意在较厚的流砂层中则不宜用此方法降排水。
(2)地下水丰富时，应首先考虑在施工区域设置排水沟，将桩孔内水抽到排水沟，经集水井收集后统一用泵排出；然后在开挖过程中，若有少量渗水，可在桩孔内挖小集水坑，用吊桶将泥水一并吊出；若大量渗水，则可采用在桩孔内打小钢护筒的方法，先挖较深的集水井，配置小型潜水泵将地下水排出桩孔外。
(3)地下水位较高时，也可从施工顺序考虑，在每一区域内选一桩提前开挖，作为周围桩孔的降水井。采取对周围桩孔同时抽水，以减少开挖孔内的涌水量，在局部发生出水集中地点或塌孔，及时用高压灌入速凝水泥砂浆或填充混凝土，堵住出水孔。
(4)水泵抽水时，应清理好井口，以防异物掉进孔内，并作好抽水记录。
(5)降水时应考虑附近建筑物沉降的问题，根据现场的实际情况，设置回灌井点。
2.2.3 人工挖孔桩遇流砂层的降排水措施
(1)应选择在枯水期施工，尽量避开洪汛季节，同时，使最高的地下水位低于挖孔桩底0.5m。
(2)宜采取减小或平衡动力水的方法，使挖孔桩底的土颗粒不受水压干扰保持稳定，因此，可直接水中挖土，即不抽水或少抽水，使桩内外水压基本平衡，缩小水头差距。
(3)若遇较重要或流砂严重的工程，宜采用井点人工降低地下水的方法，将挖孔桩和附近的地下水位降低至桩底以下，使桩底土面保持无水状态。
(4)采用机井降排水时应注意排水时不能带出粉细砂，不宜直接用水泵抽水(易引起孔壁坍塌、护壁脱节的问题)，要考虑在井管滤网和孔壁间填砾。
2.2.4 人工挖孔桩遇淤泥层的降排水措施
在淤泥层施工时，为防止淤泥层内涌，一要采取降水措施，二是采用封堵的方法。
2.3 封堵措施
选择适当的护壁形式是保证施工成孔安全和质量的关键。人工挖孔桩常用的护壁形式主要有钢筋混凝土护壁、钢护筒护壁。在极其复杂特殊的情况下也采用深层搅拌桩等手段。
2.3.1 钢筋混凝土护壁
(1)一般为锯齿状和平直状护壁，施工时宜分段，根据不同的地质条件，采用不同的分段深度和护壁形式(表1)。
表1 不同地质条件下的护壁做法
(2)在一般土层施工时应注意，当护壁混凝土达到一定程度(按承受图的侧向压力计算)后方可拆除模板，继续开挖下段土方，再支模浇筑护壁混凝土。
(3)遇到流砂层时，为确保支下段模时不会塌方，宜沿挖孔桩壁四周按间距10cmФ16打入长3倍于护壁高(0.3～0.5cm)的起支撑护壁作用长钢筋(图1)。
图1 流砂层护壁大样
(4)遇到淤泥层时，应先支模浇筑护壁，后挖中间的土，即首先沿桩的外边缘，随挖随立模，大概施工到桩周四分之一位置时开始浇筑护壁混凝土，严格控制护壁尺寸，保证桩的设计要求。
(5)在混凝土护壁上预埋铁爬梯，以便在紧急情况下，井下人员能在最短时间内撤离现场。
2.3.2 钢护筒护壁
(1)一般情况
为增加上下两相邻钢护筒接头处的密封性和纵向稳定性，当两相邻钢护筒就位后，可在搭接缝隙处填灌素混凝土。
在桩孔内挖土时，手脚不得置于护壁之下，防止护壁突沉，压伤手脚。
在卵砾石层中打入钢护筒深度时，为减少施工难度，钢护筒可以分节下入。
钢护筒一般可采取振动打入护筒和静力压入护筒两种方法。
(2)在流砂层的应用
①在粉细砂层或流塑状淤泥厚度不大的地层宜采用钢护筒护壁，钢护筒壁厚一般2～5mm。
②钢护筒分节不宜过多，为防止流砂层从桩孔底部向上翻涌，钢护筒最好是一次性下入将流砂层隔住，且分片下孔前须进行试拼装。
③采用静力压入护筒的方式将护筒打入流砂层，然后将筒内沙淘出，护筒接头处应做好搭接和止水。
④若放入套筒后流砂仍上涌，可采取突挖后即用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。
(3)在淤泥层的应用
①采用振动法沉入护筒
要合理选择振动锤及钢护筒的厚度，振动锤的选择需按施工现场的土质和桩重来确定(主要确定其振动参数)。
宜连续振动下沉，一次到位，避免沉入部分即开挖，否则破坏了土体对护壁的内外压力平衡，再沉入就相对比较困难了。
为保证钢护筒的垂直度和设计位置，宜制作振动锤导向架。
②采用静压法沉入护筒
在挖孔作业前宜准确把握现场的土层情况。
为保证钢护筒顺利压至设计的标高，进入硬土层，宜根据合同的尺寸、重量和压入深度等因素来考虑选择合理的静压设备。
在施压工程中，随时应注意保持桩的轴心受压，对偏移情况进行及时调整。
当压至接近硬土层时，应避免过早停压，否则易造成补压发生不下或压不到位的情况。
发生以下情况时应立即停压并及时采取措施：一是压桩架出现较大倾斜时，二是钢护筒有变形的倾向时。
2.3.3 其他封堵措施—搅拌桩护壁
(1)适用范围
在淤泥较厚地区的人工挖孔桩中使用，如滨海沼泽淤泥、河漫滩堆积等环境。
(2)施工要点
搅拌桩的施工关键是要确保桩体的整体性和均匀性，以便达到挡土和止水的目的。
施工时桩体的定位需准确，一般来说，桩体相互搭接厚度必须大于100mm。
相邻的桩宜连续施工以保证桩体的整体性和水稳性，施工同一桩体时尽量不要中途停浆。
人工挖孔施工应在护壁搅拌桩的最小龄期达28d后进行。
4 结语
综上所述，复杂地质环境对人工挖孔桩的施工影响较大。在复杂地质环境下进行人工挖孔桩基础施工，要认真分析好所处地质的环境特点，在施工阶段有针对性地采取安全有效的施工技术措施，保证人身安全與工程的质量和进度。
参考文献
[1] 李蔚刚.复杂地质条件下人工挖孔桩的施工[J].广西工学院学报,2005年S1其
[2] 商文浩.人工挖孔桩在复杂地质条件下的应用[J].科技致富向导,2010年36期
关键词:复杂地质；人工挖孔桩；施工技术；控制措施
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
在建筑领域，人工挖孔桩是一种比较传统的成桩施工工艺，在建筑工程基础施工中是一种比较常见的方法。但是这种技术在复杂地质环境下，会受到严重的影响，使得施工的难度进一步加大。因此，为了确保施工进度和安全质量，就得要求相关从事人员对影响人工挖孔的复杂地质环境进行详细的研究探讨，还要做好施工预防措施、孔内排水措施、封堵措施等一系列行之有效的施工措施，从而确保人工挖孔的施工质量和施工安全。
1 复杂地质环境对挖孔桩施工的影响
1.1 地下水
地下水对挖孔桩施工安全和质量影响很大。由于挖孔施工破坏了含水层中水的平衡状态，使桩孔周围的静态水充入孔内，在施工过程中极易造成孔壁坍塌、井涌、护壁裂缝、混凝土胶结不良、离析等安全质量问题，尤其在动态水压土层施工时，混凝土护壁会因水压冲刷的作用而被穿透，若地层为细砂层时，更易发生流砂和井漏的现象，给施工造成很多困难。
1.2 流砂
流砂形成的原因很多，主要和地下水动力的因素和地下土层自身具有形成流砂条件的物理特性有关。挖孔桩施工中的流砂现象包括粉细沙、粉土中的流砂和卵砾石层细颗粒产生的管涌。
发生流砂现象时，会增加施工难度，使挖孔施工人员很难立足，土体边挖边冒，往往造成人工挖孔桩的护壁发生坍落、倾斜，甚至可能造成桩孔塌方，严重影响人工挖孔桩的质量；同时，也会危及相邻的建筑物，影响其使用的安全性。
1.3 淤泥
淤泥具有强流动性、低强度、高含水量、状态不稳定等特点，遇到淤泥质土层等软弱土层时，很容易发生护壁外围泥砂塌落、塌孔的问题。
2 施工控制措施
2.1 施工预防措施
2.1.1 前期准备
(1)查明施工现场的周围环境，是否存在河流、湖泊、鱼塘等贮水环境，并了解它们是否与施工现场的地下水存在联系。
(2)详细调查桩周围土体的水文地质和工程地质情况及其对施工可能造成的影响。
(3)根据实际情况，确定排水的方法、设备、施工方法及施工速度等。
2.1.2选择最不利的施工区域进行试成孔，根据现场实际情况制定相应的处理措施。
2.2 孔内降排水措施
2.2.1 安排专人负责降排水工作
2.2.2 人工挖孔桩遇地下水的降排水处理
(1)地下水水量较小、水压不大时，挖一个或多个桩，并作混凝土护壁，护壁上制成蜂窝孔，将周围的水集中进行排放，此降排水方法适用于卵砾石层和裂隙岩层，应注意在较厚的流砂层中则不宜用此方法降排水。
(2)地下水丰富时，应首先考虑在施工区域设置排水沟，将桩孔内水抽到排水沟，经集水井收集后统一用泵排出；然后在开挖过程中，若有少量渗水，可在桩孔内挖小集水坑，用吊桶将泥水一并吊出；若大量渗水，则可采用在桩孔内打小钢护筒的方法，先挖较深的集水井，配置小型潜水泵将地下水排出桩孔外。
(3)地下水位较高时，也可从施工顺序考虑，在每一区域内选一桩提前开挖，作为周围桩孔的降水井。采取对周围桩孔同时抽水，以减少开挖孔内的涌水量，在局部发生出水集中地点或塌孔，及时用高压灌入速凝水泥砂浆或填充混凝土，堵住出水孔。
(4)水泵抽水时，应清理好井口，以防异物掉进孔内，并作好抽水记录。
(5)降水时应考虑附近建筑物沉降的问题，根据现场的实际情况，设置回灌井点。
2.2.3 人工挖孔桩遇流砂层的降排水措施
(1)应选择在枯水期施工，尽量避开洪汛季节，同时，使最高的地下水位低于挖孔桩底0.5m。
(2)宜采取减小或平衡动力水的方法，使挖孔桩底的土颗粒不受水压干扰保持稳定，因此，可直接水中挖土，即不抽水或少抽水，使桩内外水压基本平衡，缩小水头差距。
(3)若遇较重要或流砂严重的工程，宜采用井点人工降低地下水的方法，将挖孔桩和附近的地下水位降低至桩底以下，使桩底土面保持无水状态。
(4)采用机井降排水时应注意排水时不能带出粉细砂，不宜直接用水泵抽水(易引起孔壁坍塌、护壁脱节的问题)，要考虑在井管滤网和孔壁间填砾。
2.2.4 人工挖孔桩遇淤泥层的降排水措施
在淤泥层施工时，为防止淤泥层内涌，一要采取降水措施，二是采用封堵的方法。
2.3 封堵措施
选择适当的护壁形式是保证施工成孔安全和质量的关键。人工挖孔桩常用的护壁形式主要有钢筋混凝土护壁、钢护筒护壁。在极其复杂特殊的情况下也采用深层搅拌桩等手段。
2.3.1 钢筋混凝土护壁
(1)一般为锯齿状和平直状护壁，施工时宜分段，根据不同的地质条件，采用不同的分段深度和护壁形式(表1)。
表1 不同地质条件下的护壁做法
(2)在一般土层施工时应注意，当护壁混凝土达到一定程度(按承受图的侧向压力计算)后方可拆除模板，继续开挖下段土方，再支模浇筑护壁混凝土。
(3)遇到流砂层时，为确保支下段模时不会塌方，宜沿挖孔桩壁四周按间距10cmФ16打入长3倍于护壁高(0.3～0.5cm)的起支撑护壁作用长钢筋(图1)。
图1 流砂层护壁大样
(4)遇到淤泥层时，应先支模浇筑护壁，后挖中间的土，即首先沿桩的外边缘，随挖随立模，大概施工到桩周四分之一位置时开始浇筑护壁混凝土，严格控制护壁尺寸，保证桩的设计要求。
(5)在混凝土护壁上预埋铁爬梯，以便在紧急情况下，井下人员能在最短时间内撤离现场。
2.3.2 钢护筒护壁
(1)一般情况
为增加上下两相邻钢护筒接头处的密封性和纵向稳定性，当两相邻钢护筒就位后，可在搭接缝隙处填灌素混凝土。
在桩孔内挖土时，手脚不得置于护壁之下，防止护壁突沉，压伤手脚。
在卵砾石层中打入钢护筒深度时，为减少施工难度，钢护筒可以分节下入。
钢护筒一般可采取振动打入护筒和静力压入护筒两种方法。
(2)在流砂层的应用
①在粉细砂层或流塑状淤泥厚度不大的地层宜采用钢护筒护壁，钢护筒壁厚一般2～5mm。
②钢护筒分节不宜过多，为防止流砂层从桩孔底部向上翻涌，钢护筒最好是一次性下入将流砂层隔住，且分片下孔前须进行试拼装。
③采用静力压入护筒的方式将护筒打入流砂层，然后将筒内沙淘出，护筒接头处应做好搭接和止水。
④若放入套筒后流砂仍上涌，可采取突挖后即用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。
(3)在淤泥层的应用
①采用振动法沉入护筒
要合理选择振动锤及钢护筒的厚度，振动锤的选择需按施工现场的土质和桩重来确定(主要确定其振动参数)。
宜连续振动下沉，一次到位，避免沉入部分即开挖，否则破坏了土体对护壁的内外压力平衡，再沉入就相对比较困难了。
为保证钢护筒的垂直度和设计位置，宜制作振动锤导向架。
②采用静压法沉入护筒
在挖孔作业前宜准确把握现场的土层情况。
为保证钢护筒顺利压至设计的标高，进入硬土层，宜根据合同的尺寸、重量和压入深度等因素来考虑选择合理的静压设备。
在施压工程中，随时应注意保持桩的轴心受压，对偏移情况进行及时调整。
当压至接近硬土层时，应避免过早停压，否则易造成补压发生不下或压不到位的情况。
发生以下情况时应立即停压并及时采取措施：一是压桩架出现较大倾斜时，二是钢护筒有变形的倾向时。
2.3.3 其他封堵措施—搅拌桩护壁
(1)适用范围
在淤泥较厚地区的人工挖孔桩中使用，如滨海沼泽淤泥、河漫滩堆积等环境。
(2)施工要点
搅拌桩的施工关键是要确保桩体的整体性和均匀性，以便达到挡土和止水的目的。
施工时桩体的定位需准确，一般来说，桩体相互搭接厚度必须大于100mm。
相邻的桩宜连续施工以保证桩体的整体性和水稳性，施工同一桩体时尽量不要中途停浆。
人工挖孔施工应在护壁搅拌桩的最小龄期达28d后进行。
4 结语
综上所述，复杂地质环境对人工挖孔桩的施工影响较大。在复杂地质环境下进行人工挖孔桩基础施工，要认真分析好所处地质的环境特点，在施工阶段有针对性地采取安全有效的施工技术措施，保证人身安全與工程的质量和进度。
参考文献
[1] 李蔚刚.复杂地质条件下人工挖孔桩的施工[J].广西工学院学报,2005年S1其
[2] 商文浩.人工挖孔桩在复杂地质条件下的应用[J].科技致富向导,2010年36期