超深人工挖孔桩施工技术

周利君 胡宝生

人工挖孔桩具有施工工艺简单、施工过程直观、工程造价相对较低、工程质量容易控制等特点，因而在公路、铁路、房屋建筑等深基础中为首选施工工艺，但在目前工程实践中，主要受地下水位、桩孔直径、地质条件等的影响，人工挖孔桩适用范围还是比较受限制。在现行行业标准 JGJ 94-94建筑桩基技术规范中规定了挖孔桩孔深不宜大于40m，但是在溪洛渡水电站进场道路某大桥 3号，4号桥墩桩基工程施工中，我们进行了 50m～55m的超深人工挖孔桩施工，现将该桥桩基施工工程及采用的技术措施整理如下。

1 工程概况

1.1 设计概况

该工程场区位于西南重丘陵地区，桥两端为陡峭山坡，3号、4号桥墩位于山谷间，跨一季节性小河。场区内地下水埋藏较深，地质钻探未见地下水。3号、4号桥墩下设计 φ2 200mm大直径嵌岩桩各 5根，设计有效桩长 50m～55m不等，并要求桩端嵌于同一风化岩4.4m，桩顶标高位于地面以下-3.5m。实际成孔深度49m～54m不等，共有7根桩深度超过50m。

1.2 场地地质条件

场地内地层大致分为以下几层:①坡积层:层底深度1.5m～2.0m。②粘性土:层厚 8m～15m。③碎石土:为砂岩、粘土、粗砂碎石混杂，碎石粒径为5 cm～10 cm，含量约40%，层厚7 m～13m。③1强风化砂岩夹泥岩:褐黄色、强风化，层厚 13m～18m。④砂岩:褐黄色，坚硬、中风化，层厚 10m～15m。第④层为桩基设计持力层。

2 施工技术

2.1 挖孔顺序

根据相关要求凡遇相邻桩间距小于2倍桩身直径，采用间隔桩施工，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。根据此要求，该桥的 3号、4号墩桩基采用对角线开挖。

2.2 挖孔桩施工工艺

施工工艺流程见图 1，图 2。

2.3 掘进

1)每个桩孔由一个固定的小组负责施工，每个小组 5个人，其中负责开挖的 2个、负责提升设备的 1个，负责出碴的2个。每个小组配备对讲机随时保持井上和井下的联系。2)孔内碴土和小型机具材料的运输采用提升架提升，护壁采用内八字搭接，搭接长度不小于50mm，护壁分节长度视地质情况变化，一般地段分节长度为 1m。护壁模板采用工具式钢模板，模板间用插销连接。3)当孔内遇有坚石须爆破时，采用浅眼爆破，严格控制炸药量，并在炮眼附近加强支撑和护壁，防止振塌护壁，开挖至设计标高0.5m范围严禁爆破;炸药采用防水炸药，雷管为电雷管。4)在孔桩开挖时根据需要在孔壁处安设抽水管道、通风管道和照明线路等管线。5)挖孔达到设计深度后，进行孔底处理，做到平整，无松渣、污泥及沉淀等软层，并上报监理工程师复查认可后方可进行下道工序。6)当孔深超过10m后，在孔内设置应急软爬梯，供突发事件时人员上下使用。

2.4 钢筋笼加工

钢筋笼采用孔外分段制作，采用QY 25Z汽车吊分段吊装入孔，在孔口焊接成整体;钢筋笼安放要控制好其垂直度和平面位置，垂直度偏差不大于1%，平面位移小于5 cm。

2.5 混凝土施工

2.5.1 浇灌桩芯混凝土前的准备工作

1)堵漏和积水的排除，浇混凝土前及时将混凝土护壁上出现的渗漏处堵塞，然后将井内积水抽干，保证桩芯混凝土质量;堵漏的原则，大面积堵成小面积的、小面积堵成点漏而最后全部堵塞。2)溜斗、溜槽和串筒的准备:当井内无水或水量小时，采用串筒法灌注混凝土，混凝土经过串筒而达到浇筑面，其自由落下的高度不宜大于2m。

2.5.2 桩芯混凝土的施工

1)桩芯混凝土振捣，由井下操作人员用插入式振动器分层振捣密实混凝土，前层厚度不超过 50 cm，插入形式为垂直式。插点间距约40 cm～50 cm，并且做到“快插慢拔”，不得漏振。

2)每个桩的桩芯混凝土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 h，以防止出现断桩的现象。

3)注意控制桩芯混凝土的桩顶高程，以免造成桩芯混凝土浇筑过高(但必须高出设计桩顶标高3 cm左右、在上部结构混凝土施工前把桩顶浮浆凿掉)。如桩顶浮浆等过多时，先将桩顶浮浆凿去，再用坍落度小的混凝土浇筑。

4)每根桩芯混凝土做试件一组，并确定每工作台班不少于一组。

3 安全施工技术措施

3.1 孔口围护措施

在孔口四周浇筑混凝土护圈，并设置围栏围护;混凝土护圈高出地面0.3m，围栏高出地面0.8m。挖出的碴土及时运至临时堆土场，不得堆放在孔口四周 1m范围内，混凝土护圈上不得放置工具和站人。孔内作业人员必须戴安全帽;孔桩不施工时用钢筋网片将孔口封闭，孔桩开挖时在距开挖面 2.5m以上设置钢筋网片以防止落物伤人。

3.2 孔中防毒及通风措施

当桩孔开挖深度大于5m时，给桩孔内送风，开工前送风时间不得少于10min，孔深超过10m时，恒定送风量不宜少于25 L/s。在岩层段采用爆破作业，每次爆破后通风时间不少于25min，炮烟散尽并探测安全后，才可下井作业。桩孔内的抽水及通风设备均采用双回路电源，以保证不断电。孔井内作业人员应勤轮换，连续作业时间不宜超过 2 h，以防止疲劳或缺氧引发安全事故。

3.3 防触电措施

本工程孔井内照明采用 12 V以下安全电压，照明灯具采用100W以上的防爆带罩灯泡。用电设备严格接地或接零保护且安装漏电保护器，各桩孔用电分闸设置，保证一闸一用。孔井地表的电缆架空保证1.5m以上，避免拖地相埋压土中，桩孔内电缆、电线均采用护套等有防磨损、防潮、防断等保护措施。孔井内的施工作业人员均佩戴工作手套，穿绝缘胶鞋。

3.4 防止孔壁涌水措施

因本工程桩基间距小于 10m，按照相关要求，当相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。

4 取得的效果

本工程采用人工挖孔桩具有以下优点:1)工期短。因受工作面限制，如采用钻孔桩只能上两台冲击反循环钻机，工期需6个月，人工挖孔桩工期为 4个月。2)质量控制好。因本工程地质条件比较复杂，钻机成孔过程中可能发生卡钻、埋钻等事故;而人工挖孔桩工艺流程直观，质量易于控制，对孔内的地质条件易于辨别并采取相应措施，不留工程隐患。3)造价低。经比较钻孔桩成孔比人工挖孔工程造价高 30%。4)灵活性好。采用钻机施工，因设备运输受地形等条件的影响较大，灵活性差;而本工程的桩基位于沟谷间，地形条件不好，采用人工挖孔桩由于只需一些小型机具，正好适用该类工程的施工。

[1] JGJ 94-2000，建筑桩基技术规范[S].

[2] JTJ 041-2000，公路桥涵施工技术规范[S].

[3] GB 50007-2002，建筑地基基础设计规范[S].

[4] JGJ 146-2004，建筑施工现场环境与卫生标准[S].

[5] GY 206-1996，人工成孔灌注桩施工工艺标准[S].

[6] JTJ 073-96，公路养护技术规范[S].

[7] TB 10414-2003，铁路砼与砌体施工质量验收标准[S].