论人工挖孔桩施工技术

陈志忠

江西省煤田地质局，江西 南昌 330001

近几年，我国众多地区都逐渐采用并推广了人工挖孔桩。本文根据实际经验，浅析了挖孔桩作业施工的优缺点、施工工艺、特殊问题的处理及安全技术措施。

1 人工挖孔桩优缺点

1.1 优点

具有使用设备简单、技术含量不高，易于适时的过程控制和造价低的特点；易于进行持力层地质状况鉴别和孔底沉渣控制，成孔直观，混凝土灌注质量易控制，有利于成桩质量的保证。可多个挖孔桩同时开始，作业点多，施工工期短；适用于山区场地狭隘，地势崎岖不平及软基地段或地质复杂等施工环境恶劣条件下进行施工，且在施工中对水、电需求量较小，有利于条件落后地区施工，它还具有排土少，无泥浆污染、无噪声和无震动，对周围建筑物不易造成影响等环保特点。

1.2 缺点

对于软土、流沙、地下水位较高、涌水量大的土层不宜选用；不适于桩长超过25m或有流塑状泥、砂及溶岩地区的施工；人工劳动强度大、作业环境差、危险性高，容易出现安全事故；工作面广，交叉作业多，管理者要合理组织，精心策划方能充分发挥挖孔桩的优势，对管理人员素质要求高。

2 人工挖孔桩施工工艺

人工挖孔桩的施工程序是：场地整平→放线、定桩位→砌筑孔口防护（砼护壁）→挖第一节桩孔土方→砼护壁→在孔壁上二次投测标高及桩位十字轴线→安装活动井盖、垂直运输架、活动吊土桶、通风、照明设施等→第二节桩身挖土→砼护壁→清理桩孔四壁，校核桩孔垂直度和直径→重复第二节挖土，循环作业直至设计深度→检查持力层后进行扩底→清理虚土，验孔，检查尺寸和持力层→放置注浆管并焊接→浇注10cm干硬性混凝土垫层→吊放钢筋笼就位→灌注桩身混凝土。

为防止杂物掉入孔中和雨水流入孔中，第一节护壁高出现场地面200mm～250mm，护壁外面用砖砌圈头围护，内面用预先配制的定型钢模板，并护壁实行灌砼。稳定土、岩土，每挖900mm时即行安装模板灌注护壁砼，流砂、淤泥每挖至350mm～450mm时即行安装模板并迅速灌注砼护壁，拆模后把轴线位置标定在第一节护壁上，作为控制桩孔位置和验收垂直度的复核标记。

挖孔由人工从自上往下逐层用镐、锹进行，挖土次序为先挖中间部分，后挖周边，允许尺寸误差30mm，扩底部分采取先挖桩身圆柱体，再按扩底尺寸从上自下削土修补成扩底形。为防止扩底时扩大头处的土方塌陷，宜采取间接挖土方法留4～6个土肋条作为支撑，待浇注砼之前再挖除。弃土装入活动吊桶内。垂直运输，在孔上口安支架、用辘轳提升吊至地面上后，用手推车运出。

现场制作钢筋笼常会因钢筋沉重不易移动和绑扎、焊接困难。根据实际经验，可采用双轮手推车架笼的工艺解决这以问题。每天只需3～4人就能制作8m～9m长的钢筋笼4～6个，大大提高了工效。具体做法是将4辆打足了气的双轮推车倒扣在地上，一边2辆，同在钢筋笼头或笼尾的两辆车相距50cm～70cm，然后将钢筋架在轮胎脚蹬就能使钢筋笼向自己身体的方向逆时针转动。1个人焊接或绑扎，另一个人手拉着箍筋随着笼的转动逐步从笼头走向笼尾并注意保持箍筋的间距合乎要求。钢筋笼就位用吊机进行，钢筋笼制作运输、安装过程中应采取措施防止变形，吊放钢筋笼入桩孔时，不得碰撞孔壁。

3 人工挖孔桩特殊问题处理

3.1 地下水

地下水是深基础施工中最常见的问题，它给人工挖孔桩施工带来许多困难。

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，组织安排合理，能达到很好的效果；

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，对基础平面占地较大时，也可增加降水管井的排数，一般即可解决；

4）抽水时环境影响。有时施工周围环境特殊，不允许无限制抽水。处理这类问题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。

3.2 流砂

人工挖孔在开挖时，如遇细砂，粉砂层地质时，再加上地下水的作用，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1m左右一段，缩短为0.5m，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，常用的办法是下钢套筒，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0.5m左右，即可分片将套筒装入，深入孔底不少于0.2m，插入上部混凝土护壁外侧不小于0.5m，装后即支模浇注护壁混凝土，若放入套筒后流砂仍上涌，可采取突出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，使下部土壤硬些，提高周围及底部土壤的不透水性，以解决流砂现象。

3.3 淤泥质土层

在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，并要缩短这一段的开挖深度，并及时浇注混凝土护壁，这次支挡的木方可板要沿周边打入底部不少于0.2m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。

3.4 桩身混凝土的浇筑

3.4.1 消除水的影响

1）孔底积水

为保证混凝土的均匀性、密实性以确保强度，浇筑前要抽干孔内积水，抽水的潜水泵要装设逆流阀，保证提出水泵时，不致使抽水管中残留水又流入桩孔内。如果孔内的水抽不干，提出水泵后，可用部分干拌混凝土混合料或干水泥铺入孔底，然后再浇注混凝土。如果孔底水量大，桩身混凝土的施工就应当考虑采取水下浇筑施工工艺了。

2）孔壁渗水

对孔壁渗水，不容忽视，因桩身混凝土浇筑时间较长，如果渗水过多，将会影响混凝土质量，降低桩身混凝土强度，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，这样也可解决其影响桩身混凝土质量的问题。

3.4.2 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，其中的浇筑速度是关键，即力求在最短的时间内完成一个桩身混凝土浇筑，特别是在有地下压力水情况时，要求集中足够的混凝土短时间浇入，以便领先混凝土自身重量压住水流的渗入。

对于深度大于10m的桩身下线，可依靠混凝土自身的落差形成的冲击力及混凝土自身的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。而速度优于采用串流筒施工，对于桩身上部混凝土浇筑要采取正常的施工方法，因为一般上部很少有地下水影响，浇筑速度不必很快，也不能采用自由下落的特殊施工方法。

3.5 合理安排施工顺序

合理安排人工挖孔桩的施工顺序，对减少施工难度起到重要作用，在施工方案中要认真统筹，根据实际情况合理安排。

在可能的条件下，先施工比较浅的桩孔，后施工深一些的桩孔。因为一般桩孔愈深，难度相对愈大，较浅的桩孔施工后，对上部土层的稳定起到加固作用，也减少了深孔施工时的压力。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，而做为排水井，以方便其它孔位的施工。保证了桩孔的施工速度和成孔质量。

4 人工挖孔桩安全技术措施

所有井下作业人员必须佩带安全帽，且每次井下作业持续时间且长不得超过3h，应实行轮换下井作业，以保证井下作业人员的安全和效率。在井下作业3m以下必须省通风设施。井口处要比周围2m范围高50cm，弃土耍放在5m以外。井下照明采用矿灯和36V安全电压照明。

火药爆破后，必须对孔内进行通风排烟，经检查烟雾排净后，耍派有经验的爆破人员须先下井检查有无瞎炮，当确认无瞎炮后应向挖孔作业工长签证交接，挖孔人员方可下井。

下井后应先清除护壁上的溅泥土和石渣，并进一步检查护壁的受损情况，确认安全后，方可进行下一道工序作业。爆破店洞内烟尘排完，鼓风机再继续送风，检查无异味，方可下井作业：井内吊运土方或物料时，应采用稳定性好的双耳圆形吊篮，吊篮吊绳要三点绑扎，以防止吊篮倾翻。

起吊时应保持垂直平稳、不准斜吊、过急和晃动，以免落物伤入。上料不得超过吊筐容积的80%。井下作业人员在作业过中，应随时注意井内的各种变化惰况，如地下水、流砂、流泥、塌方、并圈护壁变形、有害气体、不明物等，发现情况要及时撤离和上报项目管理人员，每工作班至少检查2次安全设施，禁止孔内边抽水边作业和夜间挖孔作业。

[1]公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000[S].北京：人民交通出版社，2000.