摘要:人工挖孔桩在厦门地区施工中遇到的涌水流砂、孤石误判成基岩等控制难点，本文根据工程实例，论述了厦门地区特殊的地质产生的机理，并提出了相应的技术措施。
　　关键词:人工挖孔桩;施工流砂;孤石误判
　　
　　一、前言
　　
　　厦门地区特殊的工程地质环境，在采用人工挖孔桩基础时易产生流砂、孤石误判成基岩几个控制难点进行分析，论述采用的技术处理措施，供广大工程技术人员参考应用。
　　
　　二、工程实例
　　
　　（一）工程概况
　　案例：厦门思明区某酒店综合楼项目为45层超高层建筑，高度为162m，对差异沉降敏感，框架-筒体结构，标准柱位荷重约30000kn，室外地坪标高为3.90m，设有2层地下室，埋深为10.80m。根据岩土工程勘察报告，该工程场地地质情况为：①杂填土、②淤泥质土、③粉质粘土、④中砂、⑤残积土、⑥全风化岩、⑦砂砾（土）状强风岩、⑧碎块状强风化岩、⑨中风化岩、⑩微风化岩等组成。结合本工程柱竖向荷载大且部分柱水平荷载也较大的情况，设计采用大直径人工挖孔桩，桩型为摩擦端承桩，以微风化岩⑩作为桩端持力层，局部微风化岩埋藏较深且中风化岩⑨厚度较大地段，也可以中风化岩⑨作为桩端持力层，桩端进入持力层不少于0.5m，桩的有效长度约20m。
　　（二）周边环境
　　拟建物东侧距市政道路约15m，砼路面，路宽约8m，道路东侧紧邻居民区，5~6层，砖混结构，采用桩基础；北侧距城市主干道约25m，南侧紧邻在建工地，西侧较空旷。
　　（三）水文、工程地质简述
　　拟建场地原始地貌属港湾滩涂；拟建场地地下水主要赋存和运移于杂填土①及中砂④的孔隙、残积砂质粘性土⑤、全风化岩⑥的孔隙、网状裂隙及下部强、中、微风化岩的裂隙中；杂填土①中的地下水属潜水，其余各层地下水均属承压水；地下水位标高为0.35~5.26m。
　　（四）人工挖孔桩在施工中出现流砂、孤石误判成基岩现象
　　据施工单位介绍，在该工程挖孔桩施工中，开挖到中砂④时，局部地段水量较大，出现流砂的现象，导致北侧城市主干道绿化带上的管线和南侧在建工地的支护结构产生了一定程度的位移；在施工到残积土⑤、全风化岩⑥及强风化花岗岩⑦、⑧时也发现了较多的风化岩残留体或孤石，在掘进过程中施工单位出现了将孤石误判为基岩的情况。
　　
　　三、流砂、孤石产生的机理分析
　　
　　（一）流砂产生机理分析
　　该工程在挖孔过程中遇到中砂④时，局部孔内水量较大，采取了孔内抽、降水措施，以降低水位进行施工。由于抽、降水原因改变了水的正常压力，水发生了流动，砂子也一起发生了流动，最终形成了流砂现象。造成周围土层体积减少使地面产生下沉，从而对相邻建（构）筑、道路、地下管线等产生不良影响。
　　（二）孤石产生机理分析
　　该场地位于厦门岛内花岗岩地区，孤石在花岗岩地区很发育，其形成的原因是由于花岗岩差异风化，残留在风化残积物中比风化残积物风化程度低的球状、椭球状岩体，孤石具体位置、大小、岩性难以预料。
　　四、防治技术措施
　　据该场地岩土工程勘察资料，钻孔中混合稳定水位埋深为0.4~3.90m（本次勘察期间为枯水期），水位标高为0.35~5.26m。据区域水文地质资料推测，预计全年地下水位变幅约1.0m。场地中除杂填土中的地下水属潜水外，其余各层地下水均属承压水。中砂泥质含量较高，厚度不大，富水性和透水性一般；残积砂质粘性土及下部风化岩均属弱含水层、弱透水层，富水性差，导水性和富水性受风化裂隙、构造裂隙的控制，具有明显的不均一性，富水性不均匀，总体水量不大，但本场地施工中发现在岩体破碎地段地下水量较丰富。地下水主要接受大气降水下渗补给及相邻含水层侧向补给，并大致由北向南侧筼筜湖方向渗流排泄；地下水对砼结构具弱腐蚀性，对钢筋砼结构中的钢筋在长期浸水条件下无腐蚀性，干湿交潜条件下具中等腐蚀性，对钢结构具中等腐蚀性。
　　从上述案例可知，产生涌水流砂效应严重影响了相邻建（构）筑、道路、地下管线的安全，必须采取相应的技术措施，防治流砂现象的发生。根据场地工程地质条件，结合周边已有工程经验，召开参建各方多次研究分析，通过采取降水井点施工工艺和短模法成孔施工工艺措施后，流砂对护壁破坏、孔壁塌方等现象得到有效控制，受到业主及主管部门的一致好评，并得到工程专家的认可。具体措施如下：
　　1降水井点施工工艺技术措施
　　1）井点布置数量及井深
　　该工程设计单位共布置井点数量为16个，孔深以穿过中砂层层底1米左右为准，约12米。
　　2）成井工艺及要求
　　管井采用xy-100工程钻机改装钻孔进行成孔，机井口径为300mm，施工过程采用泥浆护壁，同时也利用地层的粘性土自造泥浆。钻孔前挖好泥浆池，用泵吸泥浆循环排渣。成井时下入口径为219mm钢管至井底，作护泵管，含水层部位的护泵管加工成筛管，筛眼直径16mm，筛眼部位包钢丝网。护泵管外用卵石回填，形成反滤层。为了缩短工期，每天24小时作业，4天内成井完毕。抽水采用扬程25米，出水量20t/h潜水电泵，引水管采用50mm胶管。管井井点运转后，配专人值班，保持昼夜连续运转并定期检查水泵及管路运转情况。

　　3）桩孔开挖掘进
　　土层、砂层采用短镐、锄头类工具挖掘，遇坚硬状障碍物时，改为风镐掘进。弃土采用吊桶装载，用人力绞架垂直提升到井口，弃土于离井口1.5米以外的指定地点。为了保证中砂层顺利掘进，并减少流砂现象的发生，在采用井点降水的情况下，再先将几个桩孔快速掘进作为降水井，降低地下水位，保证含水层开挖时无水或水量较小。
　　2短模法成孔施工工艺技术措施
　　1）每掘进1.0米时必须护壁，护壁定型组合钢模装好，然后根据桩孔中心点校正模板，保证护壁厚度、桩孔尺寸和垂直度，按设计配护壁钢筋，然后浇注护壁砼，上下护壁间应搭接50mm，且用钢筋插实以保证护壁砼的密实度，应四周均匀浇注，以保证中心点位置的正确。当砼达到一定强度(一般为24小时)后拆模，拆模后进行校正，对不合格部分进行修正，直至合格。
　　2）流砂处理方案
　　该工程场内中砂层局部地段较厚，并含淤泥质土，加之地下水位较高，水量较丰富，在孔桩施工中必定形成流砂、流泥，给施工增加极大难度，根据研究分析方案，施工单位采用了短模法成孔施工工艺：即发现流砂层，应减少每节护壁高度，由原来采用每掘进1米进行护壁改为每掘进0.3～0.5m时进行护壁，同时也采用混凝土加速凝剂，以加快凝固速度。
　　2防治将孤石误判为基岩的技术措施
　　该场地在各风化岩中局部孤石较发育，岩面起伏较大，孤石遇见率达70％，埋深为7.10~52.0m，厚度为0.20~6.60m不等。个别钻孔孤石呈串珠状分布，多者达6个。孤石因强度高于所在层位的岩土体，除相对提高强度外，给工程建设带来的更多的是负面作用。在该工程开挖过程中施工单位常将孤石判定为中、微风化岩体。针对该案例情况，经地勘单位建议施工单位采取了以下三种有效措施，以防将孤石误判为基岩。具体措施为：1）建议聘请有经验的岩土工程师对桩端持力层进行鉴定或监理；2）建议了适当加大桩基嵌岩深度，以确保桩端全断面进入稳定持力层之中，保证桩基的稳定性；3）掘进到设计要求的入岩深度后，采取再使用风钻打入岩体3~5m，以确认是否孤石。
　　
　　五、试桩及抽芯结果
　　
　　该工程为检验桩身质量及单桩竖向极限承载力是否满足设计要求。选择抽取了低应变检测168根（ⅰ类桩119根，占71%；ⅱ类桩49根，占29%）、抽芯检测10根），均为合格，满足设计要求。
　　结束语
　　该工程在施工到中砂④时出现流砂，采取了在周边设置降水井及短模法技术处理措施后，得到很好的解决；在各风化岩中出现将孤石误判为基岩时，采取了聘请有经验的岩土工程师对桩端持力层进行鉴定或监理和适当加大桩基嵌岩深度及掘进到设计要求的入岩深度后，再使用风钻打入岩体3~5m，以进一步确认是否孤石的技术处理措施后得到解决。通过对流砂和孤石采取了相应的技术处理措施后，取得了缩短施工工期和节省了项目投资。
　　
　　参考文献
　　[1] 国标《建筑地基基础设计规范》（gb50007-2002）；
　　[2] 行标《建筑桩基技术规范》（jgj94-2008）；
　　[3] 地标《厦门市建设与管理局关于重申限制使用人工挖孔桩的通知》（厦建设[2008]24号）等。