人工挖孔桩桩基涌水处理方法研究

| 工程技术与应用 | Engineering Technology and Application2020年第7期

人工挖孔桩桩基涌水处理方法研究

王理慧

（民航机场建设工程有限公司，天津 300456）

摘 要：民航机场建设工程有限公司承建的省道409线巴中至坦溪（巴州界）公路升级改造工程（熊家梁至木莲溪段）中龙潭村中桥桩基施工，桩基穿越隔水断层，并伴有涌水现象，文章对此展开研究，并分析穿越断层施工技术，以供参考。关键词：桥梁；人工挖孔桩；施工技术；涌水；断层中图分类号：TU753.3 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2020）07-0096-02

龙潭村中桥为该项目部承建的桥梁之一，全长67.5m，总共3跨，桩基数量为10根，桩基最深为20m，墩柱桩基位于河流两侧的斜坡上，其中2号桩基被高度50～100cm的满水断层隔开，位于桩基顶面以下7m位置。文章主要阐述龙潭村中桥2号桩基在施工中遇到的问题，以及采取的技术措施和施工方法，仅供读者参考。

1 地质情况描述

1.1 工程概况

拟建龙潭村中桥位于巴中市巴州区龙潭村，桥梁跨越巴河支流。桥址处跨越深沟，岸坡陡峭，是典型的高山深谷地貌，但桥位处汇水面积较小，沟底水流量不大，桥梁规模主要受地形控制。1.2 地层岩性

桥位区出露及钻孔揭露的地层为第四系全新统坡洪积可塑粉质黏土和冲洪积淤泥，下覆基岩为白垩系下统苍溪组（K1c）砂岩、粉砂质泥岩。1.3 水文地质条件

（1）地表水：桥址区小河沟为场地内的主要地表水流，在桥轴线位置由南东向北西径流，勘察时为枯水季节，河内有常年流水，具有雨涨晴消特征，勘察期间常水位427.01m，流量约3L/s。

（2）地下水：区内地下水主要由松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水组成。松散层孔隙水主要赋存于第四系堆积层中，主要接受大气降水补给，沿斜坡向沟谷及下卧层排泄，具埋藏浅、分布零星、水量贫乏、厚度不大、无稳定潜水面特点。

2 施工前的现场地质

龙潭村中桥2号桩基距离河流水面约2m，距离河流较近，在施工前发现，因河流水流量较充足，且常年有水冲击2号桩基一侧的河岸，在河流水面下、2号桩基一侧的坡面下有一条冲击形成的断层。在施工之前人工沿斜坡下到水面处，用竹竿深入断层，测量断层深度，经过现场勘查，断层在水面以下且断层深入河岸的深度为5～6m，沿河流流向长度约为40m，断层高度为50～100cm。经过与图纸的对比，断层位于2号桩基的正下方，桩基施工时需穿过此断层，对桩基的施工带来了极大的阻碍。河流、断层及桩基位置如图1所示，现场地形如图2所示。

作者简介：王理慧，男，工程师，研究方向：公路工程。

图1 河流、断层、桩基位置布置图

图2 现场地形图

3 施工方法研究

因现场复杂地形，需根据现场的实际情况制定相应的施工方案，施工方案包括以下几种。

方案一：在河流中设置围堰，把河流一分为二，小里程侧过水，大里程侧把断层中的水抽干后进行桩基的施工。因考虑到断层长度较长，约40m，且河流宽度较小，中间隔断后河流的过水断面较小，不足以满足雨季河流的排水量要求，且现不确定断层中水是否有除河流以外其他来源，河流两侧坡度较陡，机械不方便下河施工，施工难度大。因此此方案排除作为备选方案。方案一如图3所示。

图3 方案一示意图

方案二：在断层底部以上的桩基直径由原设计的1.5m扩大至1.8m，开挖至断层位置后，使用钢护筒支设模板，浇筑厚度为15cm的混凝土，把桩径变回1.5m，钢护筒浇筑混凝土用来阻水，保证桩基内无水的施工环

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境。在断层处桩径变为1.5m，保证设计桩径，然后进行桩基施工。此方法操作简单，变更后涉及的变更方量较少，可以排除断层内多种水源来源的影响，可直接解决穿越断层施工难题，施工中遇到其他涌水因素也便于解决，因此采取此施工方法进行施工。此方案只桩径变化、钢筋笼等按照原设计施工。方案二如图4所示。

图4 方案二示意图

4 施工过程及施工中遇到的问题

（1）钻透断层处的涌水。在即将钻透至隔水断层时，一次水磨钻施工中，钻透至隔水断层，导致桩基内部与外界河流通过断层及钻孔相互连通，大量水涌入桩基内部，因河流水位较高，桩基内水位与河流水位相当，水位高出桩基地板50cm，未钻透部分厚度为50cm，因此此处需要水磨钻的空心钻长度为1m，因水磨钻的施工的钻去深度最深为70cm，且不能浸水施工，防止触电，需降水30～40cm，河流涌入桩基内的水流较大，不采取措施无法满足施工要求。

（2）穿越第一个断层后遇到第二个约20cm的断层。在水磨钻开挖穿过第一道断层后，又遇到第二个断层，仍需开挖浇筑混凝土挡水护壁后方可进行下一步的开挖施工。

（3）遇到沿桩基深度方向的竖向裂缝。在桩基施工穿过第二个断层后，涌水不止，经过现场勘查，遇到桩基开挖范围内的竖向裂缝，裂缝宽度为3～4cm，涌水量大，裂缝沿桩基开挖方向竖向延伸，暂无法估计裂缝深度。经现场勘查，裂缝走向与桩基开挖方向暂时为斜交，为施工带来了巨大的困难。

5 采取的施工处理方法及结果

（1）第一道断层处理方法及结果。断层处钻透第一个芯之后水流涌出，未钻透部分为50cm，桩内水深为50cm。水磨钻开挖时被水浸泡，易发生触电事故，采取在河流内侧堆土的方式减少水流的涌入，同时在内部进行抽水，采用堵水、排水结合的方法，降低内部进水位，然后开始开挖施工。通过采取这两种方法减少了水的涌入流量，降低了桩内的水位深度，顺利完成了第一个断层的开挖施工，在开挖施工完成后，内模采用Φ1.5m的钢护筒支模，外模采用Φ1.8m的钢护筒支模，然后在模板之间采用水下混凝土浇筑的方法浇筑混凝土，顺利通过第一个断层的开挖施工。

（2）第二道断层处理方法及结果。在继续开挖过程中遇到第二个20cm厚的断层，发现第二个断层后，第二个断层上已开挖完成后1.5m桩径进行扩孔，往外扩大7cm，采用抽水的方式进行桩基内部降水，然后开

挖，断层钻透后内膜采用Φ1.5m的钢护筒支模，外侧用Φ1.64m的木模支模，采用水下混凝土浇筑的方法进行浇筑，浇筑完成后顺利通过第二个断层的施工。

（3）裂缝处理方法及结果。通过第二个断层后，遇到沿桩基深度方向走向的纵向裂缝，裂缝宽度3～4mm，且涌水量明显比穿过第一个断层、第二个断层时的涌水量大，采用水泵抽水时，水位下降30cm后，不再下降，无法完成桩基施工的开挖任务。经过现场研究，纵向裂缝的水源来源不仅仅是河流内部的水，还存在其他的水源。现场首先采用M15的砂浆通过水下灌注的方式，用导管浇筑在桩基的底部，使砂浆进入裂缝内部，起到堵水作用。浇筑完成2d后，用水泵抽干桩基内部的水，发现砂浆强度未达到设计强度，且硬度不足，水磨钻钻挖完成到原桩基岩石底部后，发现下层部分的砂浆已经离析，水泥浆在浇筑时已经被水流冲走，只剩下沙子，裂缝内也存在同样的现象，无法起到阻水的作用，同时也验证了裂缝内的水流量大。随后项目部采取挖机下河，在桩基外侧破碎开槽至裂缝深度处，然后用水泵抽水，发现桩基内部的水由清澈变为浑浊，确定水流来自周边开槽处，在破碎的槽内灌入透水性较差的粉质黏土，并在桩基内部裂缝处填塞棉絮用于阻水，同时辅以水泵抽水。在开槽灌入透水性差的黏土、填塞完成后，水泵抽水可满足施工条件，桩基内的涌水量变小，在开挖时首先开挖裂缝以外的岩层，最后开挖裂缝位置上的岩石，开挖完成后采用堵漏王堵塞桩基内壁上的裂缝，起到止水作用，再进行下一步的开挖施工。在下一步的开挖施工前，也需要堵缝，然后开挖施工。因裂缝走向与桩基走向斜交，经过开挖后，顺利通过裂缝，完成裂缝处的开挖施工。此处桩径为1.5m，保证了设计桩径。

通过龙潭村中桥2号桩基的施工，在人工挖孔桩施工中，对涌水问题的处理本着排、堵、截结合的原则进行涌水施工的处理，在单一一种方法可满足处理涌水的需求时，采用一种方法，否则采用多种方法结合的方式。龙潭村中桥2号桩基涌水处理过程中曾考虑注浆，因桩基内空间狭小，且水流较大，浆液未凝固就会被水流冲走，如果加速凝剂，速凝剂凝固时间难以控制，故排除此种方法。在采取排、堵、截结合的方法进行涌水处理时可适当变通，用不同的方式达到同样的效果。

6 结束语

桩基的施工在我国基础建设当中占据相当大的一部分比重，人工挖孔桩涌水问题也是桩基施工中常见的问题之一，多以不同的形式出现在桩基施工中。因地质的不同涌水的方式及涌水量有很大的变化，需结合现有桩基涌水的处理方法，同时加以改进、优化，处理不同形式的桩基涌水。桩基涌水问题的处理的研究对我国桩基施工的发展有重要的意义，目前仍有许多问题值得研究探讨和学习提高，因此在施工中还要不断总结经验，加以完善研究。

参考文献：

[1]JTG C20—2011,公路工程地质勘察规范[S].[2]JTG/T F50—2011,公路桥涵施工技术规范[S].[3]JTJ D63—2007,公路桥涵地基与基础设计规范[S].