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五、深基础设计与施工100问

岩溶地区深基群桩施工技术
一、工程概况：

　　1、工程结构：

　　郁山特大桥是重庆市“八小时工程”黔（江）彭（水）公路的重点控制工程。它的主跨设计94m+170m+94m的预应力混凝土连续刚构，设5墩2台：1#、2#为主桥墩，3#为交界墩，4#、5#为引桥墩。主墩墩身与基础之间用11.2m×11.2m×4m的承台连接，1#、2#主墩分别高50m与56m，主墩基础采用9根直径2m的群桩基础，桩间净距2m，桩深分别为8m及17m，施工过程中因地质原因发生变更，1#墩1#、2#、4#、5#、7#孔加深为25m，3#、6#、8#、9#孔为17m；2#墩1#、2#、3#、4#、5#、9#孔桩加深为12m，6#孔加深为21m，8#孔加深为19m.原设计为钻孔桩，后由于施工环境及地质条件影响，变更为人工挖孔桩。设计要求基础嵌入弱风化岩石的深度不得小于7m.

　　2、工程自然特征：

　　郁山特大桥位于重庆市彭水县郁山镇荞地坪村后灶河上，距郁山镇约4km，距彭水县城约40km，距黔江约50km.桥址区属溶蚀～侵蚀低山河谷地貌，地形陡峭，地面相对高差达194m左右，桥位位于郁山断层带，断层性质为逆断层，地质结构比较复杂，岩石主要由下奥陶统南津关组灰岩、白云岩组成，基岩裂隙发育，透水性好，局部溶洞、溶孔发育，规模大小不一。

　　郁山特大桥主桥墩桩基布置见下图（单位：cm）。

二、深基群桩施工

　　2.1、明挖基坑施工

　　郁山特大桥主墩桩基顶部由11.2m×11.2m×4m的承台连接。在保证坑壁稳定性的前提下，结合施工进度与出渣方便，承台基坑开挖采用分层、分台阶打眼，周边采用光面爆破，基坑四周岩壁的裂隙与土夹石处采用喷浆防护。

　　承台采用上下两台阶开挖，爆破深度按照2.0m考虑，下台阶由于临空面少，爆破采用竖眼掏槽，先起爆以创造临空面，后面辅助眼采用微差起爆，周边眼采用密眼小药量起爆；上台阶采用分排微差起爆，减少震动以保证围岩稳定。基坑开挖施工工艺流程如下：

　　2.2、深基群桩施工组织

　　采用人工挖孔灌注桩施工工艺，根据人工挖孔灌注桩的施工要求、工期和工程大小情况编制了施工组织计划。

　　（1）施工顺序：由于每个主墩有9根桩，并且桩间净距仅为2m，为避免施工时出现穿孔现象，采用梅花型开挖顺序：先开挖1#、3#、5#、7#、9#五个孔，后开挖2#、4#、6#、8#四孔。

　　（2）人员安排：分三班制连续作业，每孔每班4人，井下2人，井上2人（1人开电动卷扬机，1人指挥及出渣），轮流下井；

　　（3）施工设备：井下采用手风钻钻眼，光面爆破，电动卷扬机提升；

　　（4）挖孔：用全站仪准确定位，并在下挖1m时浇注第一节护壁及锁口圈，锁口圈上埋设两个φ16的圆环，以备今后悬挂钢梯方便施工人员上下。以后每施工1m即设置内模浇注护壁混凝土，当穿过岩溶层或土夹石层时, 每施工0.5m即设置内模浇注护壁混凝土，较好岩层可不浇注护壁混凝土。

　　（5）护壁：采用截锥形木模板，每挖完一段，应立即放置模板，定位后，浇注护壁混凝土。护壁厚度一般下口为100mm，上口为200mm，上节护壁的下部应嵌在下节护壁的上部混凝土中，上下搭接长度为50mm，护壁混凝土标号为25#.护壁内布设环筋φ12@150mm，竖向钢筋φ14@300mm，上下两层护壁的竖向钢筋应连接成一体；

　　（6）爆破：入岩后使用光面爆破法开挖，为保证爆破效果及爆破安全，利用非电毫秒雷管起爆，严格控制炸药量并在炮眼附近加强支护，在桩基内先进行掏槽起爆，然后利用微差爆破技术，延期爆破桩基周边眼。

　　（7）混凝土施工：为避免爆破对已浇注混凝土的扰动，混凝土的浇注宜在各孔均已完成后进行；为减小混凝土对孔壁的侧压力，相邻孔桩的混凝土应大致均衡浇注。
2.3、深基群桩光面爆破

　　桥梁桩基的光面爆破，在桥梁施工规范上没有先例。要保证孔桩轮廓的平整及岩体完整，必须保证以下两点：一是提高炮眼的利用率；二是控制开挖轮廓及减小爆破震动对围岩的扰动。可采取以下技术措施来达到目的：（1）掏槽眼采用圆锥形布置；（2）合理的装药长度；（3）采用延期爆破网路；（4）炮眼布设采取浅孔密眼；（5）用小棍固定药包位置；（6）每次进尺控制在1m以内。

　　炮眼布置如下图：

　　炮眼用手风钻钻成，钻头采用直径φ40mm，炮眼直径φ42mm.按照每次进尺1.0m设计，炮眼深度如下：掏槽眼1.1m；辅助眼1.0m；周边眼1.0m.由于岩溶地区存在丰富的地下水，故采用EL-102乳化炸药，其密度为1.1g/cm3；直径φ32mm.根据地质勘探报告，桥位处岩石的坚硬系数f=7，结合以往施工经验，孔距系数n=8，密集系数m=0.7，单位用药量C=0.00053g/cm3.

　　（1）周边眼：布置在设计的轮廓线上，为了便于钻眼，通常向外倾斜一定角度，一般不得大于4°。周边眼的爆破参数如下：

　　孔间距a=n×d=33.6cm，取a=35cm

　　最小抵抗线W=a/m=50cm

　　线装药密度q′=C×W×a=0.9275g/cm，

　　取q′=0.93g/cm

　　单孔装药量Q=q′×L=93g

　　周边眼数量：π×D/a＝17.94，取18个

　　（2）辅助眼：炮眼布设直径100cm，共设置8个，与周边眼平行，最小抵抗线W=20cm.

　　孔间距a=π×φ/8=39.25cm，取a=40cm.

　　线装药密度q′=C×W×a=0.424g/cm，

　　取q′=0.45g/cm

　　单孔装药量Q=q′×L=45g

　　（3）掏槽眼：为保证掏槽效果，设置五个掏槽眼。中心掏槽眼为空眼，竖直不装药；其余四个掏槽眼按圆锥形布设在直径为60cm的圆周上，炮眼倾斜度8～10°。最小抵抗线W=30cm.

　　孔间距a=π×φ/4=47cm.

　　线装药密度q′=C×W×a=0.747g/cm，

　　取q′=0.75g/cm

　　单孔装药量Q=q′×L=83g

　　为创造更多的自由面，并减小爆破产生的震动及冲击波的强度，郁山特大桥的桩基采用1段、3段、5段三个段别的非电微差毫秒雷管进行爆破作业。

三、溶洞、裂隙及地下水处理

　　在郁山特大桥群桩开挖过程中，1#主墩各孔桩陆续遇到溶洞、裂隙或地下水等岩溶情况，可分为以下几类：

　　（1）大溶洞：在1#桩基开挖到距孔口21.3米时，在桥位外侧发现一高约20m、纵向长15m、横向宽30m的溶洞，溶洞与1#桩基的接口为1.5×1.6m×2.1m.考虑到溶洞处于桥位之外，并且基底的持力层结构较好，采取了用与桩基同标号的C30混凝土将接口堵塞的方法。

　　（2）桩基与桩基间溶洞贯通：2#与5#桩基在井口下14.4m～17.3m间互相贯通，四周围岩比较破碎。该处的处理方法是将四周松渣全部清除后分两次浇注护壁混凝土堵塞，为保证护壁的稳定，在与护壁接触的围岩及两层护壁之间打入锚筋。

　　（3）流泥： 7#桩基在开挖至井口下15.4m处时，连续三天没有进尺，出现流泥状态。经检查，发现在孔壁上有一溶槽。采取在护壁钢筋外侧塞麻袋堵住孔壁溶槽的办法，并增加一台水泵抽水。

　　（4）孤石：4#桩基桩侧外有一较大孤石，当掏走桩孔中的流泥后，桩侧溶洞中的流泥有涌入桩孔，孤石随之逐渐落下，增大了施工难度与危险性。对此，可采取两种方法解决：一是支撑，在围岩上埋入锚筋，用小型钢支撑孤石，并尽快浇注护壁混凝土，封闭流泥，阻止孤石继续下落；二是在不影响桩基施工质量与施工安全的情况下，让孤石落下后，采用孤石爆破清除。

　　上述施工措施在郁山特大桥的施工中取得了较好的成效，使孔桩顺利通过了溶洞区。郁山特大桥的群桩在施工中没有出现一例安全、质量事故，施工结束后，经声波检测，全部桩基合格。

四、结束语

　　以上是笔者在郁山特大桥施工中的一些实践，取得了较好效果。在我国西南、中南、华东等地区都存在不同规模的岩溶，尤其是西南地区的岩溶非常发育。岩溶地区在施工桥梁桩基时，必须注意桩基周围的地质情况变化，避免发生基坑坍陷现象。另外，值得一提的是，桩下岩溶的处理必须一次性处理彻底，避免留下后患。

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五、深基础设计与施工100问

桩基砌石拱坝设计探讨
连拱坝桩基计算
　　1.计算依据
　　连拱坝桩基础承受水平及竖向荷载均较大，在目前新的行业规范未定的情况下，连拱坝桩基础设计应遵循《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ024-85的（简称《85桥规》），同时应参考《建筑桩基技术规范》JGJ94-94（简称《94桩规》）。
　　2.连拱坝桩基础类型
　　连拱坝桩基础受竖向荷载大，要求桩端进入基层或硬持力层，桩顶荷载主要由桩端阻力承担，所以连拱坝基础桩应届端承桩。
　　3.连拱坝桩基础计算内容
　　连拱坝自重大，受水压力和水平荷载也大，桩基均应进行竖向承载力计算、水平承载力与变形验算，同时还要进行抗裂与沉降计算，考虑由桩群、土承台相互作用产生的承载力群桩效应。对地震设防有要求时，还要按现行《建筑抗震设计规范》规定进行抗震验算，以确定抗震承载力。
　　4.单桩竖向、水平向承载力标准值的取值
　　目前有现场静载荷试验、原位测试（包括静力触探、标准贯入、旁压试验）和经验参数等三种方法确定单桩竖向极限承载力标准值，水平静载试验和计算分析两种方法确定单桩水平承载力设计值。有条件时应尽量争取作静载试验和进行原位测试，并在此基础上结合经验参数、地质条件进行综合分析确定。
　　5.桩基础设计中桩群、桩周土、承台间的共同作用
　　砌石连拱坝基础桩桩长一般较短，属端承桩，侧阻力忽略不计，且桩端硬持力层压缩性低，沉降量小，群桩效应可忽略不计，对应的承台土反力也很小，所以群桩的竖向承载力可视为与单桩一样，按单桩计算。另一方面，连拱坝桩基础受水压力作用，水平荷载较高，由于水平荷载通过承台、桩、桩间土传递，使桩间的相互作用、承台与桩的嵌固作用、承台底与土的摩阻力、承台侧向土抗力对水平承载力的影响变得较为复杂，要慎重考虑。本坝桩基采用了m值法计算，即考虑了承台基桩协同工作的土的弹性抗力作用。建议以后在计算连拱坝桩基础受水平荷载作用时可采用m值法计算。
　　6.桩基配筋构造要求
　　依据桩基规范规定，桩基配筋率一般取0.65%～0.2%（小桩径取高值，大桩径取低值）、对连拱坝桩基来说，受水平荷载较大，应通过计算确定其配筋率。配筋采用通长配筋，且主筋不宜小于8Φ12，箍筋宜采用螺旋式箍筋，且桩顶3.0～5d范围内应加密。
　　连拱坝桩基布置
　　连拱坝桩基础除考虑所受竖向及水平荷载外，在布置桩基础时，还要同时考虑上游防渗和下游防冲问题，应经过综合分析充分论证确定。本坝每个支墩下共布置了18根桩，桩径1.2米，分3排，桩距3.5米。
　　1.桩径、桩长及桩距确定
　　根据洛阳市建筑桩基和桥梁桩基及坝的施工情况和有关规范，结合坝基受力较大特点，连拱坝基础桩径不宜小于1.2米。至于最大桩径，要通过计算，并依据河床地质条件和施工机具设备，现场实验后确定。
　　基础桩必须穿透河床覆盖层，进入硬持力层。桩端进入持力层的深度应考虑各类持力层中成桩的可能性和尽量提高桩端阻力的要求，可按《85桥规》和《94桩规》采用。由于砌石连拱坝所受竖向与水平向力均较大，所以基础桩应进入岩石，嵌入深度宜采用0.2d或不小于0.2米，当存在软弱下卧层时，硬力层厚度不宜小于4.0d.对厚持力层，当施工条件许可时，桩端进入持力层的深度宜尽可能达到该土层桩端阻力的临界深度，以充分发挥桩的承载力。
　　桩距的确定，综合公路、水利、建筑部门对桩距的要求，一般通过桩基布置及受力计算确定，但对于端承桩最小中心距应按规范确定，即桩的最小中心距不宜于小于3.0d.
　　2.防渗与防冲工程
　　坝基防渗对于坝体挡水及坝体安全起着至关重要的作用。本坝防渗在沿上游拱筒位置布置一道C20钢筋混凝土截水墙，厚80厘米。
　　连拱坝防冲工程设计对整个坝体稳定安全十分重要，一旦坝基淘空，就会造成垮坝。本坝采用挑流消能，并在基础下游面做有1米厚钢筋混凝土防冲板桩墙，在墙下游铺筑一层厚50厘米C20混凝土三棱体防冲块，以保护防冲墙不被淘刷过深。
　　3.承台设计
　　连拱坝桩基承台在遵循现行桩基规范，满足抗冲切、抗剪切、抗弯和上下结构需要外，应对连拱坝基础整体性起到加强作用。为此宜将各支墩承台连结起来（采用板或系梁），形成一个大底板，使承台成为由基础到坝体过渡的大平台，从而将防渗墙、防冲墙、基础、坝体牢固结合在一起，共同抗御外力作用。本坝桩基承台采用大底板的形式，厚度为1米。
　　桩基连拱坝适用范围
　　桩基连拱坝适用于河床基岩埋深较大，覆盖层较厚，河床透水性强，渗水量大，开挖排水困难的中小坝型。但河床基岩埋深也不宜过大，一般在10～25米为宜，否则会造成基础工程投资过大，经济上不合理。桩基连拱坝由于受竖向、水平荷载均较大，所以坝高（指河床以上坝高）一般在10～20米为宜。坝高过小（10米以下），会出现基础投资大，造成浪费，故对于低坝（1O米以下），宜采用硬壳坝或其他坝型。坝高过大（20米以上），由于水平及竖向荷载过大，桩基受力大，难以布置，风险也大，应作专题研究。
　　桩基砌石连拱坝宜建在沙石料丰富的河道上，这样可充分利用当地材料，减少工程投资。

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五、深基础设计与施工100问

墩基础的设计及构造
一、墩基的适用范围：
　　埋深大于3m、直径不小于800mm、且埋深与墩身直径的比小于6或埋深与扩底直径的比小于4的独立刚性基础，可按墩基进行设计。墩身有效长度不宜超过5m.墩基础多用于多层建筑，由于基底面积按天然地基的设计方法进行计算，免去了单墩载荷试验。因此，在工期紧张的条件下较受欢迎。
　　墩基施工应采用挖（钻）孔桩的方式，扩壁或不扩壁成孔。考虑到埋深过大时，如采用墩基方法设计则不符合实际，因此规定了长径比界限及有效长度不超过5m的限制，以区别于人工挖孔桩。当超过限制时，应按挖孔桩设计和检验。
　　单从承载力方面分析，采用墩基的设计方法偏于安全。
　　二、墩基的设计应符合下列规定：
　　1、单墩承载力特征值或墩底面积计算不考虑墩身侧摩阻力，墩底端阻力特征值采用修正后的持力层承载力特征值或按抗剪强度指标确定的承载力特征值。岩石持力层承载力特征值不进行深宽修正。
　　2、持力层承载力特征值的确定应符合国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第5.2.3条的规定。
　　甲级设计等级建筑物的墩底承载力特征值可通过孔内墩底平板载荷试验、深层平板载荷试验、螺旋板载荷试验等方法确定。荷载不大的墩，也可直接进行单墩竖向载荷试验，按单桩竖向载荷试验方法直接确定单墩承载力特征值。
　　墩埋深超过5m且墩周土强度较高时，当采用公式计算、室内试验、查表或其他原位测试方法（载荷试验除外）确定墩底持力层承载力特征值时，可乘以1.1的调整系数，岩石地基不予调整。
　　3、墩身混凝土强度验算应符合国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第8.5.9条的规定。
　　4、墩底压力的计算、墩底软弱下卧层验算及单墩沉降验算应符合国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007—2002第5章地基计算中的有关规定。
　　三、墩基的构造应符合下列规定：
　　1、墩身混凝土强度等级不宜低于C20.
　　2、墩身采用构造配筋时，纵向钢筋不小于8Φ12mm，且配筋率不小于0.15%，纵筋长度不小于三分之一墩高，箍筋Φ8@250mm.
　　3、对于一柱一墩的墩基，柱与墩的连接以及墩帽（或称承台）的构造，应视设计等级、荷载大小、连系梁布置情况等综合确定，可设置承台或将墩与柱直接连接。当墩与柱直接连接时，柱边至墩周边之间最小间距应满足国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002表8.2.5-2杯壁厚度的要求，并进行局部承压验算。当柱与墩的连接不能满足固接要求时，则应在两个方向设置连系梁，连系梁的截面和配筋应由计算确定。
　　墙下墩基多用于多层砖混结构建筑物，设计不考虑水平力，墙下基础梁与墩顶的连接只需考虑构造要求，采取插筋连接即可。可设置与墩顶截面一致的墩帽，墩帽底可与基础梁底标高一致，并与基础梁一次浇注。在墩顶设置墩帽可保证墩与基础梁的整体连接，其钢筋构造可参照框架顶层的梁柱连接，并应满足钢筋锚固长度的要求。
　　4、墩基成孔宜采用人工挖孔、机械钻孔的方法施工。墩底扩底直径不宜大于墩身直径的2.5倍。
　　5、相邻墩墩底标高一致时，墩位按上部结构要求及施工条件布置，墩中心距可不受限制。持力层起伏很大时，应综合考虑相邻墩墩底高差与墩中心距之间的关系，进行持力层稳定性验算，不满足时可调整墩距或墩底标高。
　　6、墩底进入持力层的深度不宜小于300mm.当持力层为中风化、微风化、未风化岩石时，在保证墩基稳定性的条件下，墩底可直接置于岩石面上，岩石面不平整时，应整平或凿成台阶状。

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五、深基础设计与施工100问

人工挖孔灌注砼桩的安全施工技术措施
人工挖孔灌注砼桩采用人工挖土成孔，灌注砼浇捣成桩；在人工挖孔桩的底部扩大直径，称为人工挖孔扩底桩。这类桩由于其受力性能可靠，不需大型机具设备，施工操作工艺简单，可直接检查桩底岩土层情况，单桩承载力高，无环境污染，故在各地应用较为普遍。人工挖孔桩的缺点是挖孔中劳动强度较大，单桩施工速度较慢，尤其是安全性较差。下面根据本人的工程实践，试述人工挖孔桩施工中的常见安全事故及各种安全技术措施。
　　1、挖孔桩的常见安全事故
　　人工挖孔桩的常见安全事故有孔口石块或杂物掉入孔口砸伤正在孔中的施工人员；孔口操作人员被地下有害气体中毒昏迷甚至死亡，孔壁支护不当而坍塌砸伤甚至活埋操作工人；孔内电缆、电线磨损受潮导致工人触电伤亡；深孔中突然涌水淹没操作人员等等。实践证明，只要施工人员树立安全意识，加强安全教育，做好安全技术交底，各种安全技术措施到位，人工挖孔桩的这些常见安全事故是完全可以避免的。
　2、孔口围护措施
　　孔口四周必须浇筑砼护圈，并在护圈上设置围栏围护，应高出地面0.8m，如图1所示。孔内作业时，孔口上面必须有人监护。挖出的土方应及时运离孔口，不得堆放在孔口四周1m范围内，砼围圈上不得放置工具和站人。孔内作业人员必须头戴安全帽、身系安全带，特殊情况下还应戴上防毒防尘面具。利用吊桶运土时，必须采取相应的防范措施，以防落物伤人，电动葫芦运土应检验其安全起吊能力后方可投入运行。施工中应随时检查垂直运输设备的完好情况和孔壁情况。
　　3、孔中防毒措施
　　地下特殊地层中往往含有CO、SO1、H1S或其它有毒气体，故每次下孔前，必须对桩孔内气体进行抽样检测（可用快速检测管），发现有害气体含量超过允许值时，应将有害气体清除至化学毒物最低允许浓度的卫生标准，并采用足够的安全卫生防范措施，如设置专门设备向孔内通风换气（通风量不少于15L/S）等措施，以防止急性中毒事故的发生。人工挖孔作业一旦发生人员中毒、窒息等事故，必须在现场按应急措施规范要求实施抢救，根据情况及时送医院进一步抢救治疗，并报当地建设行政主管部门和劳动、卫生部门，以便采取相应措施。
　　4、防触电措施
　　施工现场的一切电源、电路的安装和拆除必须由持证电工操作。用电设备必须严格接地或接零保护且安装漏电保护器，各桩孔用电必须分闸，严禁一闸多用。孔上电缆必须架空1.0m以上，严禁拖地相埋压土中，孔内电缆、电线必须采用护套等有防磨损、防潮、防断等保护措施。孔内照明应采用安全矿灯或11V以下的安全灯。孔中操作工应手戴工作手套，脚穿绝缘胶鞋。
　　5、防止孔壁坍塌措施
　　在熟悉地质条件的基础上，开挖桩孔时原则上要设置砼护壁或钢护筒护壁，特别是直径在1.1m以上的桩孔。砼护壁每节高1m，厚约0.1m，可加配适量钢筋，砼强度等级不低于C10.一般每天挖1m深立即支模浇筑快硬砼，第二天继续施工。

　　扩底桩孔应做到：（1）当孔底扩头可能会引起孔壁失稳时，必须采取相应的措施，经企业技术负责人审批签字后方可施工；（1）已扩底的桩孔，要及时浇灌桩身砼或封底，不能尽快浇灌砼的桩应暂时不扩底，以防扩大头塌方。
　人工挖孔桩开挖程序，应采用间隔挖孔方法，以减少水的渗透和防止土体滑移，防止在挖土或冲抓土成孔过程中因邻桩混凝土未初凝而发生窜孔现象。单桩挖孔应先中间后周边，并按设计桩径加1倍护壁厚度控制截面。
　　孔内一般不宜放炮，以防震塌土或震裂护壁造成事故，根据地质状况需爆破的，严格执行有关的爆破规程。
　　6、防止孔壁涌水措施
　　当相距10米以内的邻桩正在浇灌混凝土或桩孔积水很深时，要考虑对正在挖孔桩的危险影响，一般应暂停施工，人不准下孔。随时加强对土壁涌水情况的观察，发现异常情况应及时采取处理措施。采用潜水泵抽水时，基本上抽干孔中积水后，作业人员才能下至孔中进行挖土。地下水丰富时，可将中间部位桩孔提前开挖，汇集附近的地下水，用1~1台潜水泵将水抽出，起到深井降水作用。孔内必须设置应急软爬梯，供人员上下孔洞使用的电动葫芦、吊笼等应安全可靠并配有防坠落装置，不得使用麻绳和尼龙绳吊挂或脚踏井壁凸级上下。上、下孔洞必须有可靠的联络设备和明确的联络信号。
　　孔内作业人员应勤轮换，连续作业时间不宜超过1小时，以防止疲劳引发安全事故。
　　7、其它安全措施
　　施工时发现文物、古化石、爆炸物、电缆等应暂停施工，保护好现场，并及时报告有关部门，按规定处理后，方可继续施工。
　　人工挖孔桩施工前，应针对现场工程地质、水文状况和设计要求编制切实可行而又安全合理的施工方案，配备必要的机具和电器设备，确保各种安全措施及时到位。

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五、深基础设计与施工100问

人工挖孔桩施工方法
　一、挖孔顺序：
　　凡遇相邻桩间距小于2倍桩身直径，界隔桩施工，且后施工桩开挖前，先施工的桩应已浇筑混凝土且满足强度要求。桩芯砼浇灌完成，经抽芯检验合格后，再进行上部结构施工。
　　二、挖孔桩施工工艺
　　施工程序为：场地平整→放线→定桩位→架设支架或电动基芦→准备潜水泵、鼓风机、照明设备等→边挖边抽水→每下挖90MM进行桩孔周壁的清理。校核桩孔的直径和垂直度→支撑护壁模板→浇灌护壁砼→拆模继续下挖，达到微风化一定深度后，由勘测单位验收→绑扎钢筋笼→验收钢筋笼→排除孔底积水、放入串筒，灌注桩芯砼至设计顶标高。
　　三、场地处理
　　1、对原有场地进行平整。
　　2、在建筑物外围四周适当位置设置排水沟，做集水井。
　　3、开挖面做混凝土垫层，C10混凝土厚100mm.
　　4、桩孔土方的处理
　　施工现场设置临时土方堆放场地，挖出土方必须在两天内用汽车外运（挖掘机配合人工装车），所挖土方不堆放在孔边，确保施工现场畅通。在第一施工阶段内，③、⑥施工段内的土方由井架运到④施工段。②施工段土方由临时坡道运到④施工段，统一堆放，再用自卸汽车外运至堆土场。
　　四、掘进
　　1、掘进前向每个操作小组作地下土层、地下分布情况的交底。并指出可能出现的问题和处理的一般法。
　　2、每个桩孔有一个固定的小组负责施工，每个正在施工的井下、井上均应有人操作，并明确对井下操作人员应负的安全责任，上、下之间有良好的联络信号。
　　3、保持井内有足够的新鲜空气，不断向井内送风。
　　4、弃土和其它建筑材料在井内垂直运输时，采取措施，确保井下操作人员的安全，在井底设置安全区，以防物体堕落伤人。
　　5、掘进工作必须连续进行，交接班的时间尽量缩短，使未经支护的土体减少在空气中或水中的暴露时间，以防坍塌。　　 6、当相邻孔桩在浇灌桩蕊砼时，原则上要停止掘进，以防竖井在较大侧压力下土体失去稳定而坍塌。
　　五、钢筋笼采用现场加工，井面绑扎，然后再吊入井底的方法施工，钢筋驳接采用双面搭接焊，搭接长度≥5d.
　　六、挖孔的砼工程
　　挖孔桩的砼分护壁砼及桩蕊砼两部分
　　1、护壁砼工程
　　（1）本工程护壁是一个上大下小的楔形圆环，在掘进过程中逐段在竖井内捣制，在较稳定的土层中，护壁的前段高度取900MM，当桩通过强透水层时，每段高度应在500MM左右，如遇含水量丰富，出现流砂的情况，可在钢筋处塞稻草以挡泥砂流出，若遇严重情况时，可在护壁位置的四周打入14@100的钢筋，不至于造成桩孔的四周塌方。
　　（2）护壁砼密实早强，坍落度为3-5CM，采用1CM细石，严禁用插入振动器振捣，以免影响模外的土体稳定。上下护壁间预埋纵向钢筋加以联结，使之成为整体，并确保各段联接处不漏水。
　　2、桩蕊砼工程
　　当挖孔桩至设计要求的土质后，将井底残渣清除干净，由设计、勘察、质检和建设单位联合组织桩孔验收，达到设计要求，再进行下道工序绑扎钢筋，浇灌桩蕊砼。
　　3、浇灌桩蕊砼前的准备工作
　　⑴ 堵漏和积水的排除，浇砼前及时将砼护壁上的渗漏处堵塞，然后把井内积水抽干，以保证桩蕊砼质量，堵漏的方法，大面积堵成小面积的、小面积堵成点漏而最后堵塞之。
　　⑵ 溜斗、溜刑槽和串筒的准备：砼经过串筒而达到浇筑面，其自由落下的高度不宜大于2M，否则会造成砼的分层和不均匀，影响砼的质量。
　　4、桩蕊砼的施工
　　⑴、桩蕊砼振捣，由井下操作人员用插入式振动器分层捣密实砼，前层厚度不超过50CM，插入形式为垂直式。插点间距约40-50CM，并且做到“快插慢拔”。
　　⑵、每个桩的桩蕊砼必须一次连续浇捣完毕，不留设施工缝，交接班间隙不超过2小时。
　　⑶、注意控制桩蕊砼的浇筑高度，以免造成桩蕊砼浇过高（但必须高出设计桩顶标高3CM左右、在上部结构砼施工前把桩顶浮浆凿掉）。如桩顶浮浆过多时，必须将浆淘掉，再用坍落度小的砼浇筑，以不存在浮浆为宜。
　　⑷、每一根桩蕊砼做试件一组，并确定每工作台班不少于一组。

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2010-04-29

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五、深基础设计与施工100问

人工挖孔桩施工中特殊问题的处理
　　一、地下水
　　地下水是深基础施工中常见问题，它给人工挖孔桩施工带来许多困难。含水层中的水在开挖时破坏了其平衡状态，使周围的静态水充入桩孔内，从而影响了人工挖孔桩的正常施工。如果遇到动态水压土层施工，不仅开挖困难，连护壁混凝土也易被水压冲刷穿透，发生桩身质量问题。如遇到细砂、粉砂土层，在压力水的作用下，也极易发生流砂和井漏现象。处理方法有以下几种：
　　1）地下水量不大时，可选用潜水泵抽水，边抽水边开挖，成孔后及时浇筑相应段的混凝土护壁，然后继续下一段的施工。
　　2）水量较大，用水泵抽水也不易开挖时，应从施工顺序考虑，采取对周围桩孔同时抽水，以减少开挖孔内的涌水量，并采取交替循环施工的方法。
　　3）对不太深的挖孔桩，可在场地四周合理布置统一的轻型管井降水分流，基础平面占地较大时，也可增加降水管井的排数。
　　4）抽水时环境影响。有时施工周围环境特殊，一是周围基础设施等影响较多，不允许无限制抽水；二是周围有江河、湖泊、沼泽等，不可能无限制达到抽水目的。因此在抽水前均要采取可靠措施。最有效的方法是截断水源，封闭水路。桩孔较浅时，可用板桩封闭；桩孔较深时，用钻孔压力灌浆形成帷幕挡水，以保证在正常抽水时，达到正常开挖。
　　二、流砂
　　人工挖孔在开挖时，如遇细砂、粉砂层地质，加上地下水的作用，极易形成流砂，严重时会发生井漏，造成质量事故，因此要采取有效可靠的措施。
　　1）流砂情况较轻时，可缩短这一循环的开挖深度，将正常的1米左右一段，缩短为0.5米，以减少挖层孔壁的暴露时间，及时进行护壁混凝土灌注。当孔壁塌落、有泥砂流入而不能形成桩孔时，可用纺织袋土逐渐堆堵，形成桩孔的外壁，并控制保证内壁满足设计要求。
　　2）流砂情况较严重时，常用办法是下钢套筒，钢套筒与护壁用的钢膜板相似，以孔外径为直径，可分成4～6段圆弧，再加上适当的肋条，相互用螺栓或钢筋环扣连接，在开挖0.5米左右，即可分片将套筒装入，深入孔底不少于0.2米，插入上部混凝土护壁外侧不小于0.5米，装后即支模浇注护壁混凝土。若放入套筒后流砂仍上涌，可采取突击挖出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。也可用此种方法，应用到已完成的混凝土护壁的最下段钻大，使孔位倾斜至下层护壁以外，打入浆管，压力浇注水泥浆，提高周围及底部土壤的不透水性。
　　三、淤泥质土层
　　遇到淤泥质土层等软弱土层时，一般可用木方、木板模板等支挡，缩短开挖深度，并及时浇注混凝土护壁。支挡木方要沿周边打入底部不少于0.2米深，上部嵌入上段已浇好的混凝土护壁后面，可斜向放置，双排布置互相反向交叉，能达到很好的支挡效果。
　　四、桩身混凝土的浇筑
　　1.消除水的影响。1）孔底积水。浇筑桩身混凝土主要应保证其符合设计强度，保证混凝土的均匀性、密实性，防止孔内积水影响混凝土的配合比和密实性。2）孔壁渗水。可在桩身混凝土浇筑前采用防水材料封闭渗漏部位。对于出水量较大的孔可用木楔打入，周围再用防水材料封闭，或在集中漏水部分嵌入泄水管，装上阀门，在施工桩孔时打开阀门让水流出，浇筑桩身混凝土时再关闭。
　　2.保证桩身混凝土的密实性。桩身混凝土的密实性，是保证混凝土达到设计强度的必要条件。为保证桩身混凝土浇筑的密实性，一般采用串流筒下料及分层振捣浇筑的方法，其中浇筑速度是关键，即力求在最短时间内完成一个桩身混凝土浇筑。对于深度大于10米的桩身下线，可依靠混凝土自身落差形成的冲击力及混凝土自身重量的压力面使其密实，这部分混凝土即可不用振捣。经验证明，桩身混凝土能满足均匀性和密实性。
　　五、合理安排施工顺序
　　在可能条件下，先施工较浅的桩孔，后施工较深的桩孔。在含水层或有动水压力的土层中施工，应先施工外围（或迎水部位）的桩孔，这部分桩孔混凝土护壁完成后，可保留少量桩孔先不浇筑桩身混凝土，而作为排水井，以方便其他孔位施工，保证桩孔的施工速度和成孔质量。

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八、地震工程与特殊土100问

黄土地貌 (loess landform)

发育在黄土地层中的地形。黄土是第四纪陆相黄色粉砂质土状堆积物，占陆地面积的1／10。典型的黄土地貌有以下特征：①沟谷纵横、地面破碎。中国黄土高原沟谷密度达3000～5000米／平方千米，最大10000米／平方千米。沟谷下切深度为50～100米。沟谷面积占流域面积的30％～50％，有的达60％以上。地面坡度＞15°的约占黄土面积的60％～70％，＜10°的不超过10％。②侵蚀方式独特、过程迅速。侵蚀营力有水、风、重力和人为作用。作用方式有面状侵蚀、沟蚀、潜蚀、泥流、块体运动和挖掘、运移土体，其中潜蚀作用可造成陷穴、盲沟、天然桥、土柱、碟形洼地等“假喀斯特”地貌。黄土抗蚀力极低，侵蚀速率为1～5厘米／年，个别沟头可达30～40米／年，甚至一次暴雨冲刷成一条数百米长的侵蚀沟。③沟道流域内有多级地面。各流域的最高分水岭为第一级；降低60～80米为第二级；再降低40～60米为第三级。一般第一级地形面的黄土地层层序较完整；第二级地形面离石黄土上部地层较薄，以致消失；第三级地形面多只有马兰黄土堆积。第二、三级地形面分别构成谷地，第三级地形面以下为现代河谷。沟道流域黄土地貌层状结构是黄土地貌发育历史过程的记录。　　
黄土地貌类型主要有：①黄土沟间地。包括黄土塬、梁、峁、墹地、坪地、洑地等。顶面平坦宽阔的黄土高地称塬。长条状的黄土丘陵为梁。沟谷分割的穹状黄土丘为峁。老沟谷（距今约10万年形成）中由黄土堆积成的平坦谷地称黄土墹。为沟谷分割后的平地称黄土坪。沿沟呈条状分布的破墹地称?地（有的称壕?地）。②黄土沟谷。有细沟、浅沟、切沟、悬沟、冲沟、坳沟（干沟）、河沟等。③黄土潜蚀地貌。地表水下渗对黄土进行潜蚀，使土粒流失（包括机械与化学作用），引起地面崩塌，形成黄土碟、黄土陷穴（有漏斗状、竖井状、串珠状）、黄土桥、黄土柱等。　　
黄土地貌是黄土堆积过程中遭受强烈侵蚀的产物。有纯自然过程的侵蚀（即古代侵蚀）和人为因素参与的侵蚀（称现代侵蚀）。如何减少侵蚀，充分利用黄土土地资源，改造黄土地貌是十分重要的任务。目前的主要办法是：控制水土流失；因地制宜地利用与改造；始终注意保持黄土地区生态系统的平衡。

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2010-04-30

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八、地震工程与特殊土100问

什么是新构造运动？

舒尔茨认为新构造运动是指造成现代地势基本特点的构造作用。尼可拉夫认为这个运动的特点具有普遍性和节奏性，它最普通的表现形式是振荡，即造陆运动。关于新构造运动出现的时间，是一个分歧较大的问题。归纳起来，有以下几种意见：①晚第三纪到第四纪初；②第四纪时期；③晚第三纪到现代；④时间不应给予限制，只要造成现代地形基本特征的构造作用就是新构造运动。新构造运动出现最剧烈的时间是在晚第三纪末或第四纪初期。我国喜马拉雅地槽在中新世末期已全部回返。台湾地槽从上新世末到更新世初期也基本结束了地槽的发育历史。天山、祁连山、秦岭等已趋于稳定的地区，在新第三纪到第四纪初期又重新活动，垂直差异运动表现得十分强烈。分布于我国东部及中部的早第三纪红色盆地，在新第三纪以后，大部分都转变为上升的遭受剥蚀的山岳或丘陵。新第三纪以来我国东部产生了一些新断陷及上叠坳陷盆地，如渭河地堑与黄河、淮河平原等。自中新世与上新世以来，我国东部还发生了大规模的基性岩浆喷发。因而有必要将这一时期的构造运动从阿尔卑斯构造旋迴或喜马拉雅构造旋迴中单独划分出来。在新第三纪以前，我国大陆地形的基本面貌是广阔的夷平地形，新第三纪开始到第四纪的构造运动使这些地形抬高，遭受破坏，形成了我国中部具有夷平面的山地和高原（内蒙、华北、鄂湘黔等地），以及西部的山脉及深陷的山间盆地（天山等地）。

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