浅谈岩溶地质条件下人工挖孔护壁灌注桩的施工技术

徐洪成

（中交三航局第三工程有限公司，江苏 南京 210000）

浅谈岩溶地质条件下人工挖孔护壁灌注桩的施工技术

徐洪成

（中交三航局第三工程有限公司，江苏 南京 210000）

随着我国现代化进程的不断加快，有效的改善了人类的生活质量，从而推动了我国城市化建设的发展，现阶段高等级公路、大型工业、电厂和民用建筑中，地基处理上常常采用桩基施工，本文从工程实例论述岩溶地质条件下人工挖孔护壁灌注桩的施工技术。

桩基 人工成孔 护壁 基岩爆破 灌注成桩

1. 工程概况

贵瓮高速公路工程项目，拟建桥梁桩基设计为混凝土灌注桩，桩径分别为φ 1300mm、φ1600mm、φ1800mm、φ2000mm，桩长15m～25m不等，桩端要求进入中风化岩不小于3000mm。根据岩土工程勘察报告，桥位区地表水较发育。地下水主要为基岩中裂隙水及岩溶水，裂隙水赋存于白云岩的节理裂隙中，主要靠地表水及大气降水补给，以沿裂隙渗流形式或受地形切割排出地表；岩溶水主要赋存于溶隙、溶洞中。

2. 地质条件

根据本次勘察结果，桥位区未见特殊性岩土发育，不良地质现象主要为岩溶，钻孔揭露桥位区溶洞、溶蚀孔隙发育，对拟建桥梁基础埋深、桩长有一定影响。结合地面地质调查，桥位区分布的地层由新至老描述如下:

黏土（Q4

al）①：灰色，流塑-软塑，含植物根系。该层主要分布于桥位区冲沟地段，层厚1.0m-2.5m，承载力基本容许值[fao]=60kPa，摩阻力标准值qik=25kPa。

黏土（Qpdl）②-1：褐黄色，可塑，含少量强风化岩角砾，该层布于斜坡段，层厚0.9m-6.9m，承载力基本容许值[fao] =150kPa，摩阻力标准值qik=40kPa。黏土（Qpdl）②-2:褐黄色，软塑，含少量强风化白云岩质角砾，该层厚3.4m，承载力基本容许值[fao]=100kPa，摩阻力标准值qik=30kPa。

强风化白云质灰岩③-1：灰白色、肉红色，显晶质结构，薄厚层状构造，节理裂隙很发育，岩芯多呈碎屑状、少量碎块状，岩质较软，岩体破碎，该层广泛分布于桥位区，层厚1.1m～5.7m，承载力基本容许值[fao]=600kPa，摩阻力标准值qik=150kPa。

中风化白云岩③-2：灰色，显晶质结构，薄一中厚层状构造，节理裂隙很发育，岩芯呈柱状、长柱状，节长一般10cm-60cm，该层广泛分布于桥位区，最大揭露厚度29.5m。承载力主主容许值[fao] =1500kPa，摩阻力标准值qik=300kPa。

强风化角砾状白云质灰岩④：灰褐色，母岩为灰岩，钙泥质胶结，胶结程度较差，岩芯多呈碎屑状，极少量块状、柱状，岩质较软，岩体较破碎，层厚14.6m，承载力基本容许值[fao] =600kPa，摩阻力标准值qik=150kPa。

工程地质纵断面图

3. 人工挖孔灌注桩的特点

人工挖孔灌注桩与钻孔灌注桩相比具有机具设备简单，施工操作方便，占用场地和空间小，无泥浆排出，对周围环境及建筑物影响小，施工质量可靠，可全面展开施工，缩短工期，造价低等优点。因此，近几年得到广泛运用，人工挖孔桩施工更有其优越性，可以弥补机械施工的一些不足。挖孔桩适用于无地下水或少量地下水，且较密实的土层或风化岩层。

4. 施工前的准备工作

4.1 施工前资料准备

施工现场的工程地质和地下水位资料；桩基施工图纸会审纪要；主要施工机械及其配套设备的技术性能资料；桩基的施工组织设计或施工方案及桩基钢筋、混凝土所用建材（水泥、砂石、钢筋）的质检报告。

4.2 施工前质量管理措施

在施工平面图上标明桩位、编号、施工顺序、水电线路和临时设施位置；指定施工工序检查程序；制定不良天气（雨季）施工的技术措施。

4.3 施工中安全管理措施

挖孔桩施工过程中安全工作非常重要，应得到高度重视，做到以下措施保障：孔内设应急爬梯供人员上下井；施工人员进入孔内必须戴安全帽；使用吊笼、电葫芦等有安全可靠的自动卡紧保险装置；开挖深度超过10m时配有通风设备；挖出的土石方及时运离孔口，不得堆放在孔口四周1m范围内，机动车辆的通行不得对井壁造成安全影响；要注意安全用电，井下照明采用12v以下安全灯。

5 .施工工艺流程

施工准备—基桩定位—孔口护壁—设备就位—人工挖孔—孔内出渣—护壁支护—孔内爆破—清渣—桩基爆破成孔—清理桩底—终孔—钎探。

施工工艺流程图 二

6.施工方法

6.1 测量放线

桩位测放及标高测量所用仪器为全站仪、水准仪和塔尺。首先根据业主提供的基准点、基准线和水准点建立测量控制网，桩位依据控制网采用全站仪测放人工挖孔桩的桩位。

6.2 人工挖孔

人工挖孔桩自上而下逐层用镐、锹进行，对遇坚硬土层及岩层用锤、钎，并加小型爆破破碎；在孔口上安装支架，用1～2t慢速扬机提升，弃土装入桶内垂直起吊运输出井口外。每挖深1.0m时支模浇一圈混凝土护壁，桩孔挖掘及支撑护壁两道工序须连续作业，不宜中途停顿，以防坍孔。

6.3 护壁施工

挖孔施工根据地质和水文地质情况，因地制宜地选择孔壁支护方案上报批准，并经计算，确保施工安全并满足设计要求。

护壁材料采用P.O 42.5水泥，机制砂、碎石、变径模板。孔口处护圈高出原地面20cm左右，并设置临时排水沟，防止地表水流入孔内。

6.4 挖孔及混凝土护壁施工

6.4.1 开孔前，在桩位外设置定位四角桩，安装护壁模板用桩心点校正模板位置。

6.4.2 净距小于2倍桩径且小于2.5m时，采用间隔开挖。

6.4.3 井圈中心线与设计轴线的偏差不得大于20mm，井圈顶面高出场地200mm，壁厚比下面井壁厚度增加100～150mm。

6.4.4 桩孔挖掘过程中，每掘进1.0m米，进行一道混凝土护壁。护壁模板为分片钢模，每片之间采用U型扣连接。护壁采用内齿式护壁，护壁下口直径比上口直径大5cm，护壁上口直径不得小于设计桩径。护壁厚度15cm，上下层护壁间保证有5cm的搭接长度。渗水量较大时，从渗水部位开始，搭接长度不得小于100mm。

6.4.5 每节护壁均在当日连续施工完毕，混凝土护壁厚度不小于150mm，混凝土强度等级不低于桩身混凝土强度，可配置适量的钢筋，护壁混凝土要保证密实，以保证桩身护壁的整体稳定性和安全性为主。

6.4.6 遇有可能出现涌土情况时，每节护壁高度减小到500mm，并随挖随浇注混凝土。

6.4.7 护壁模板拆除在12小时之后进行，发现有蜂窝、漏水现象及时补强。6.4.8护壁要打到完整基岩面，连接紧密，防止地层内水渗入。

6.5 嵌岩段施工

嵌岩段施工采用人工敲凿及爆破方法。人工挖至灰岩顶部，然后根据岩面的倾斜及完整性情况，采用人工凿除及爆破。爆破时，要控制好药量和钻孔的位置。因地质条件比较复杂，地下山体起伏不平，炮眼数目、位置和斜插方向，按岩层断面方向来定，中间一组集中掏心，四周斜插挖边。以风钻垂直于斜岩面钻出炮眼，炮眼数量依据面积而定，一般直径为1.3m孔径的平整孔底，钻10个炮眼，内圈3个，外围7个，均分布置；炮眼钻孔深度为1.2m，每个炮眼的药量3节以0.9Kg为宜，既能达到松动底部岩石的目的，又不至于扩大孔径或有爆破碎石从孔底飞出。

6.6 孔底钎探

为保证结构物的安全运营及稳定性要求，成孔采用人工挖孔结合爆破的施工工艺成孔，人工挖孔至设计桩底时，将孔底清理干净，联系检测人员对桩底向下5m范围内进行钎探，终孔后钎探查明孔底以下是否有不良地质情况（如溶洞、薄层泥岩、淤泥夹层等）。如孔底岩体在5m范围内分布有软弱夹层或溶洞，则继续向下凿，直至满足桩端全断面嵌入中风化灰岩3000mm，施工完毕后人工清除完残余虚渣。桩基钎探布孔要求如下表：

桩径（m） D≤1.6 1.6＜D≤2.2 D＞2.2探孔数（个） ≥1 ≥2 ≥3

6.7 特殊地质条件下的处理方案

人工挖孔灌注桩的机械化程度要求不高，仅靠简单的机具就能实现，一方面可保证清底干净，另一方面在成孔过程中采用现浇混凝土护壁，呈锯齿型的护壁提高了桩侧摩阻力，保证了成桩质量。此外，还有单桩承载力高，桩受力明确，计算简单，基础成本低廉，桩身质量可靠，基础施工简便，噪音小和基础沉降小等优点，故得到广泛的应用。但在施工过程中，也常常遇到一些较棘手的问题，如：地下水、淤泥、流砂、坍孔等。

6.7.1 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，造成安全事故，因此要采取有效可靠的措施。

流砂情况较轻时，有效的方法是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。

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模板相似，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孔，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。

6.7.2 淤泥质土层

在遇到淤泥质土层等软弱土层时，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，每次支挡的木方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。

7.成孔质量控制指标

钻（挖）孔灌注桩成孔质量标准

8.结论

本项目人工挖孔桩共计115根，经有资质的检测单位进行超声检测全部为I类桩。人工护壁挖孔结合孔底钎探检测及爆破成孔的施工工艺，解决了特殊地质条件下的桩基施工，为今后类似工程的开展提供一些参考依据。

[1]公路桥涵施工技术规范JTG/T F50-2011;人民交通出版社

[2]论人工挖孔(深孔)灌注桩在复杂地质条件下的施工[J];广西土木建筑;2000年01期

TU75

B

1007-6344（2015）12-0293-02

徐洪成，男，1968年8月24日，工程师，公路桥梁施工，中交三航局第三工程有限公司，项目总工，中共党员，29年，东南大学土木工程（道路与桥梁方向）