人工挖孔桩施工技术

李环宇

(广东省长大公路工程有限公司，广东广州 511400)

1 工程概况

黄龙带特大桥位于广州从化市山区，大部分桩基均位于山势陡峭位置，不利于修筑便道和大型机械设备施工。根据地质资料来看，此部分桩基地质条件较好，地质情况依次为粉质粘土、全风化粗粒花岗岩、强风化粗粒花岗岩和中风化粗粒花岗岩;同时，这部分桩位距离黄龙带水库有一定距离，渗水影响小，具备挖孔桩施工条件。

2 施工工艺

2.1 施工工艺流程图

人工挖孔桩施工工艺流程图见图1。

2.2 桩基开挖

根据现场实际地质情况，初步确定桩基长度不大于25 m的桩基可以适用挖孔桩施工。

2.2.1 挖掘方法

采用全站仪按设计进行放样，并在桩位处设置纵横向十字线控制桩位，确保孔口平面位置与设计桩位偏差小于5 cm。同时在孔口四周做好排水设施，以利排除地表水。孔口周围用混凝土孔口护壁予以围护，孔口护壁高出地面不小于30 cm。孔口顶预留钢筋套环以便安装提升架和活动盖板用，不施工时加盖防护，防止雨水、人、畜落入孔内。孔口护圈施工完毕后用水准仪测量护圈顶高程，根据护圈口高程及设计桩底高程确定挖孔深度。孔口处理完毕后才能进行桩基开挖，对于土层采用人工用铁锹开挖，对于强风化层采用人工手持风镐开挖，对于中风化层等较硬基岩采用爆破法开挖，在孔口架设三脚架，用卷扬机提升挖掘出的土石。

图1 人工挖孔桩施工工艺流程图

桩基首节开挖(锁口)一般采用人工铁锹开挖，开挖深度为2.0 m，孔口外直径在桩基直径的基础上加大1.2 m，通过锁口托住护壁，锁口厚度30 cm，宽度60 cm，首节护壁厚度25 cm。施工完首节后每次挖深1.0 m，而后浇混凝土护壁，拆模后待混凝土强度达到10 MPa以后继续开挖1.0 m，浇混凝土护壁，依此循环，直至达到设计标高。

2.2.2 护壁施工

护壁混凝土采用现场机械拌合，强度等级使用C30(与桩基混凝土同等级)，必须振捣施工，保证密实，施工时可适当添加外加剂(如高效减水剂)以缩短护壁混凝土的拆模时间。护壁挖成梯形，梯形上宽20 cm，下宽15 cm，护壁内可适当增设钢筋。当挖至中风化岩质层时，护壁支护参数可相应调整。护壁模板采用根据桩径大小定制的四扇钢模板通过螺栓拼装而成，模板内可增加钢管支撑，保证模板不变形。护壁的厚度需要通过现场实际情况进行计算(挖孔深度25 m，护壁混凝土等级为C30)，主要考虑抵抗土和地下水对护壁的最大侧压力P，计算如下:P=γH(tg(45－Ψ/2)2)=22.5×30×0.333 3=225 kN/m2。护壁混凝土采用和桩同级C30混凝土，轴心抗压强度设计值为fc=14.3 MPa，按达到设计强度的40%计算，直径按1.6 m计算。最小厚度t=kpD/2fc=1.65×225×160÷(2×14.3×0.4)÷1 000=5.2 cm。为保证一定安全系数，现场施工护壁厚度最薄取15 cm。护壁施工注意事项:1)护壁需要采用机械拌合，禁止人工现场拌合;2)护壁模板要具备一定刚度，避免浇筑护壁过程中产生变形，模板安装完成后需要进行轴线复测。

2.2.3 挖掘施工

开挖前对吊具进行安全可靠的检查和试验，试验合格后方可开始施工。作业人员入孔时，设置专用软梯或钢梯上下通行，同时设置防护盖保障安全。孔底有人员在施工时，孔口上必须要有人员照应，以应对孔底的突发情况。1)土质层挖孔。土层开挖采用人工使用铁锹开挖，先挖中间后挖周边，严格按设计桩孔尺寸加护壁混凝土厚度控制开挖尺寸。挖孔开挖时，先挖中间部分的土石，然后向周边扩挖，施工中控制好桩孔开挖截面尺寸，保证桩径符合设计要求。开挖高度根据地质情况确定，一般为0.5 m～1 m。人工挖孔桩施工时相邻两桩孔间净距离不得小于3倍桩径，当桩孔间距小于3倍间距时必须间隔交错跳挖。开挖深度不得超过1 m否则必须进行护壁，护壁达到一定的强度后方可继续开挖，每次开挖完成都要进行轴线的复测。挖孔深度大于5 m后，孔内必须设置照明和通风设备，确保孔内光线充足和空气流通。挖孔深度超过10 m时，作业人员下孔之前均用有害气体检测仪对孔底气体进行检查，若孔内气体浓度超过现行GB 3095环境空气质量标准规定的三级标准浓度限值时，使用小型鼓风机进行排气通风，孔内气体检测指标符合要求后方可下孔施工。2)石质层挖孔。开挖强风化岩层时，仍可采用风镐凿岩挖掘。当挖掘至中、弱风化岩层或较硬基岩时，风镐难以挖掘，需采用炸药爆破，而后再辅以人工挖掘清理。为确保施工安全，爆破采用电雷管起爆，并严格控制炸药用量。爆破后孔内通风15 min后施工人员方可下井作业。挖孔出碴时均采用垂直提升三角架，当吊桶提出距离地面1 m时，关闭活动盖板取桶卸碴，严禁将弃碴倒在孔边，桩周边1 m范围内严禁堆土，必须将弃碴运送到指定的地点临时堆放，定期运走。

2.2.4 其他问题处理

1)淤泥层及软土层处理方法:当遇到流砂、淤泥、软土层时，应加强力量，集中施工，如果是个别孔，应先做周围容易做的，后施工难度大的桩孔，如全面有此现象，需要集中成排一齐开挖，使地下水平衡，互不侵压施工比较方便，处理方法为该层挖下50 cm做一护壁，边挖边塞稻草压实以堵隔该淤泥层流出。稻草内边用φ12钢筋@150，L=1 000挡住，形成该层的外模，同时迅速支模浇筑护壁混凝土，护壁混凝土增加φ12@150，L=1 000钢筋网以增加护壁强度。2)孤石及桩端中风化岩处理方法:如遇有孤石及桩端持力层的中风化及微风化岩层时，用空气压缩机带风镐掘挖，用风镐无法掘挖时，应采用爆破方法，对于桩端中风化怀疑是孤石隔层的桩基，必须用风钻在桩端钻下深2 m～3 m，没有发现其他变化，才能停止挖孔，确认终孔。

2.2.5 成孔检查

挖孔桩施工至设计标高后，需对孔位各项指标进行检查，包括孔深、孔径、垂直度等。为确保桩基钢筋笼能下放到位，成孔后需下放钢筋检孔器进行检测，如检孔器无法下放到底，则需重新修孔直至检孔器能放到底为止。

［1］JGJ 94-2008，建筑桩基技术规范［S］.

［2］JTG/T F50-2011，公路桥涵施工技术规范［S］.

［3］JTG F80/1-2004，公路工程质量检验评定标准［S］.

［4］建筑工程模板施工手册［M］.北京：中国建筑工业出版社，2004.

［5］李 强，张 静.人工挖孔桩施工中遇到的主要问题及应对方案［J］.山西建筑，2012，38(2)：64-65.