挖孔桩的施工质量控制措施

王 宏，游选成，毛穗丰

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川 成都 610072)

1 前 言

挖孔灌注桩是采用人力和适当爆破，配合简单的机具设备下井挖掘成孔，浇筑混凝土成桩，适宜于丘陵、山区、干旱少雨黄土地区，无水或较少地下水的密实土层、岩层。正常孔径80～300cm，孔深不大于25m(土层稳定可适当超深)。当孔深超过15m时应加强通风，土层中有害气体超标时禁用;透水、淤泥层较厚不宜使用。挖孔灌注桩相对于钻孔灌注桩而言具有机械设备投入简单、施工进度快、无污染、成孔质量可直观检查、成桩质量容易保证等优点，在交通工程桩基础施工中得到了较为广泛使用。笔者结合某新建公路高架桥基础工程施工实践探讨如何进行人工挖孔灌注桩的施工质量控制。

2 工程概况

某公路采用全长582m的高架桥跨越50m宽的河流和农田，桥梁上部结构为19～30m预应力混凝土T形梁，先简支后连续结构;桥梁下部结构为双柱式桥墩，桥墩基础为1.2m、1.5m、1.8m、2.0m 不同直径的桩基，桩为长约20m左右的嵌岩桩。

桥梁跨越的河流为季节性河流，枯期河水干枯无水，全桥两个墩位于河谷中，其余桥墩均位于陆地上。地勘成果表明从桩顶以下0～0.4m为耕植土，浅灰色，松散稍湿，含有机质，见植物根系;0.4～1.9m为亚黏土层，浅灰黄色，硬可塑，具网纹状;1.9～4.0m为砂卵石层，浅灰黄色，中密饱和，砾石含量为50%～70%，以粒径3～4cm为主，大者达7cm，呈浑圆状;4.0～7.1m为强风化钙质泥岩，浅灰色，裂隙极为发育，岩质较软;7.1m以下为中风化钙质泥岩，深灰色，裂隙较发育，岩石较完整，岩质较软。

3 挖孔桩方案的确定

考虑桩基需穿过砂卵石透水层，桥梁设计桩基均为钻孔桩。鉴于桥梁绝大部分桩位于陆地上，且跨越河流为季节性河流，枯水期河水干涸无水，地勘资料显示除砂卵石地层水量较大，其余地层无水或少水，具备挖孔桩施工作业条件。综合考虑下述4方面情况，确定施工采用挖孔灌注桩的施工工艺。

(1)挖孔灌注桩设备投入少，施工方便，桩基成孔费用低，采用混凝土护壁能有效拦截砂卵石地层地下水，确保施工安全及质量。

(2)挖孔灌注桩施工作业面多，可同时进行开挖，较钻孔桩成孔时间短。

(3)挖孔灌注桩挖孔时可以准确判断桩基的地质情况，确定终孔标高和入岩深度。桩底沉渣用人工清理更彻底，桩底与岩层结合效果更好。

(4)挖孔灌注桩采用普通混凝土灌注，水泥用量少，成本低，施工便捷，可避免断桩事故的发生，成桩质量好。

4 挖孔桩施工

挖孔桩施工前，应根据桥墩布置及设计勘察资料仔细研究各桩位的具体情况，明确不同地层的厚度、性质，制定相应挖孔、护壁、混凝土浇筑方案和安全措施，准备相应设备、材料。

4.1 挖 孔

人工挖孔的各项工序及出渣方法等比较简单，也易于操作。挖孔桩施工的4个控制要点如下:

(1)开挖方法。土层和砂卵石层可人工直接开挖成孔;相对较软的强风化或中风化岩层可采用空压机配合风钻凿除成孔;对较为坚硬岩石，可在井底采用浅眼松动爆破法进行施工，但距孔底50cm以内应停止爆破开挖而采用人工凿除开挖，以防止因爆破对孔底岩层的扰动，影响基底承载力。本桥梁桩基从桩顶以下0～1.9m为亚黏土层，1.9～4.0m为卵石层，人工直接开挖成孔;从桩顶以下4.0～7.1m为强风化钙质泥岩层，采用空压机配合风钻凿除成孔;从桩顶以下7.1m以下为中风化钙质泥岩层，岩体完整性好，采用浅眼松动爆破法成孔;距孔底50cm以内采用人工凿除开挖成孔。

(2)降水措施。一般情况下，在人工挖孔过程中，开挖后会有不同程度的渗水，不利于挖孔和护壁施工，需采取措施降低地下水位。对河岸及陆地少水地段，地层渗水较小时可采用孔内降水方法降低地下水位，即在孔底挖一小坑用潜水泵抽排;地层渗水量较大时，同时开挖相邻的几个桩基，以加强降水效果。对河沟丰水地段，多孔开挖仍不能达到降水效果时，可采用孔边开挖渗水池等孔外降水方法，满足孔内降水及施工作业要求。本桥梁位于河谷中两个桥墩桩基，同时开挖，并在桩位上游侧及下游侧开挖渗水池抽排;其余位于陆地上桥墩，采用相邻几个桩基同时开挖。降水效果良好。

(3)防止砂层护壁坍孔的措施。挖孔桩通过砂层，孔周砂石易随渗水涌出形成流砂，出现坍孔，因此开挖进尺不宜大于50cm，并应及时采用钢筋做骨架结合草袋或麻布等封堵，尽快浇筑混凝土护壁，条件许可时采用钢筋混凝土护筒，边挖孔边下沉护筒，直至穿过流砂层。

(4)防止护壁漏水措施。护壁在通过流砂层等透水层时，若护壁混凝土不密实，就会造成孔壁的渗漏，甚至孔壁的坍塌，危及下挖施工安全，因此需确保护壁混凝土振捣密实，采用降水措施;对护壁出现漏水，应将孔壁漏水较为集中处的混凝土凿掉，根据水量大小选择尺寸相应的塑料管插入孔壁导流，将水引入水桶，再通过水泵抽排到孔外，有效地截断水源，保证挖孔灌注桩的成桩质量。

4.2 护壁的施工

混凝土护壁施工方便、费用低、支护可靠，在挖孔桩护壁中广泛使用。本桥梁桩基0～1.9m亚黏土较紧密，含水量较低，护壁的长度设为1m，桩基开挖1m即安装护壁模板、浇筑护壁混凝土;1.9～4.0m卵石层，地下水丰富，容易出现流砂、坍孔等情况，护壁较为困难，桩基开挖0.3～0.5m即安装护壁模板浇筑护壁混凝土。对部分流砂较多难以进尺的地层，采用孔内降水方案降低地下水位，沿孔壁安装钢筋骨架，用草袋或麻布等土工织物堵住流砂，清孔支模、浇筑护壁混凝土;4.0～7.1m强风化钙质泥岩层，裂隙发育，孔壁岩石稳定性差，桩基开挖1m即安装护壁模板、浇筑护壁混凝土;7.1m以下中风化钙质泥岩层，岩体完整性好，成孔孔壁岩石稳定，不存在坍孔危险，不进行护壁。每节护壁均需用垂球校核桩孔中心位置，以保证桩身的竖直度。

4.3 桩身混凝土的浇注

挖孔桩基终孔后，对渗水量小于6mm/min的桩孔，正常做好孔壁渗水拦截，抽干孔内积水后，采用干浇法(即无水浇筑)进行普通混凝土灌注，需结合人工振捣，以确保桩基混凝土密实;对渗水量大于6mm/min或孔内积水始终大于10cm难以抽干的桩孔，应视作水下桩，需严格按浇筑水下混凝土要求浇注桩基。

5 结束语

在某公路高架桥挖孔桩施工中，孔内排水采用集水井抽排和小导管引流抽排，孔外降水采用相邻多桩同时开挖降水以及孔外渗水池抽排降水，并对挖孔通过砂卵石层用钢筋骨架结合草袋或麻布等土工织物堵塞流砂，较好地解决了挖孔桩通过砂卵石层发生坍孔及孔壁渗水的问题。仅用3个月就全部完成桥梁桩基，经小应变检测全部为Ⅰ类桩。挖孔灌注桩在条件适宜的情况下更能保证成桩质量和工期进度，具有良好的经济效益。

［1］交通部第一公路工程局.公路施工手册 .桥涵［M］.北京:人民交通出版社，1991.

［2］路桥集团第一公路工程局.GTJ041－2000《公路桥梁施工技术规范》［S］.北京:人民交通出版社，2000.