浅谈人工挖孔桩在施工中存在的问题及处理措施

许王生

（福建新纪建设集团有限公司　福建省　建阳市　345200）

浅谈人工挖孔桩在施工中存在的问题及处理措施

许王生

（福建新纪建设集团有限公司福建省建阳市345200）

在分析人工挖孔桩特点的基础上，对挖孔、护壁、孔口围护、孔中防毒、防触电、防孔壁坍塌以及涌水等方面的安全技术举措加以探讨。

人工挖孔桩；施工技术；安全措施

概述

人工挖孔灌注桩是在借助人工开挖的基础上，形成井筒的灌注桩成孔工艺。对机械化程度要求不高，仅靠简单的机具就能实现，于干旱地或者缺水、土质或岩石较为密实的地层中较为适用，其存在施工操作简单、投入成本低以及施工占地面积少等优点，虽然也具有较大的劳动强度支持、单桩施工速度慢等缺点，特别是就施工安全性来说相当低，但由于其施工质量较易控制，且在施工过程中不会产生大量污染等优点而广泛应用于房屋和桥梁桩基工程的施工中。人工挖孔灌注桩可直接检查桩底岩土层情况，在成孔过程中，将现浇混凝土壁呈锯齿形的护壁应用其中，在很大程度上提升了装侧摩擦力，为成桩质量提供了坚实基础，具有桩受力精准、单桩承载力高、桩身质量可靠、基础施工简单、计算简单、基础成本投入不高以及产生噪音小等诸多优点，故在各地应用较为普遍。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。下面根据本人的工程实践，试述人工挖孔施工中的常见问题的处理及各种安全技术措施。

1　挖孔过程中应注意的问题

1.1有地下水情况的挖孔过程控制

地下水是孔桩施工中最常见的问题，它给人工挖孔桩施工带来许多困难。含水层中的水在开挖时破坏了其平衡状态，使周围的静态水充入桩孔内，从而影响了人工挖孔桩的正常施工，如果遇到动态水压土层施工，不仅开挖困难，连护壁混凝土也易被水压冲刷穿透，发生桩身质量问题。如遇到了细砂、粉砂土层，在压力水的作用下，也极易发生流砂和井漏现象。

（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，当用施工孔自身水泵抽水，也不易开挖时，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，就能达到很好的效果。也可将桩孔分为若干组进行成孔，每组选1～2个挖得最深的孔作为该组挖孔的集水井，利用抽水机对集水井进行抽水，以降低地下水位。

（3）对不太深的挖孔桩根据水文地质勘探资料所提供的渗水量，采取井点降水法，在场地四周合理布置统一的轻型管井降水分流，使地下水位降至孔底以下0.5～1.0m处，若基础平面涉及到大面积占地时，也可通过增多降水管井排数来予以解决。

（4）在抽水的过程中会多多少少受到环境的影响，由于施工周围的环境较为特殊，例如抽地下水时由于受到周边基础设施等诸多因素的影响，无法实现无限制抽水或者是周边存在湖泊、沼泽等，无法实现无限制抽水。基于此，必须要在抽水前均要采取可靠的措施。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。

（5）凡在孔内抽水之后，必须先将抽水的专用电源切断，作业人员方可下桩孔作业。严禁带电源操作，孔口配合孔内作业人员要密切注视孔内的情况，不得擅离岗位。

1.2强风化岩层及粘土、流砂挖孔过程

挖孔前应按施工图纸精准放线，对桩位的中心位置加以确定之后，于桩心位置向四周分别引出4个控制点，起到控制桩心的目的。在挖空过程中，要求相关施工工作者必须要对其挖孔的地质情况有全面掌握，由上到下展开分层开挖，每一层土方开挖的形状都要求呈上小、下大圆台体形状，高度为100cm，上底口径应大于设计桩径20cm，下底口径则应超过设计桩径的40cm。自上开始，向下分布予以开挖，要求开挖区侧壁必须光滑、凭证，保证底面的水平性，土方挖出之后需尽快运送至底面，同时外运，切忌将其堆积在孔边。孔桩的开挖过程中应注意对混凝土护壁或者钢护壁的设置，同时进行中心偏位（如图1），特别是直径在1.5m以上的桩孔。要求混凝土护壁每一节高度为100cm，厚约10～15cm，混凝土强度的等级应超过C15，若是遇到地质层较为薄弱的可以使用适当钢筋加以辅助。通常来说，若前一天挖1m深并予以支模浇筑混凝土，则24h后便可继续施工。

图1　

图2　

流砂人工挖空在开挖的过程中，若遇到粉砂层或者洗砂层地质，可能再受到地下水作用的影响，便会造成流砂，严重还可能诱发井漏，发生质量事故的发生，针对于此必须要采取相应措施加以控制。

（1）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问，及时进行护壁混凝土灌注。当孔壁塌落，有泥砂流人而不能形成桩孔时，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，增强周围以及底部土壤的渗透性，预防出现流砂问题。

（3）流砂情况非常严重时：采用桩端土的加固如果泥质砂砾层流砂现象严重，采取措施亦不能保证安全施工，或采取措施需要较大的经济投入，在桩端持力层距流砂层厚度不大于4～5m时，可考虑采用加固砂砾层。使该层成为桩体的一部分，支承于桩端持力层上。

加固原理：采用高压灌浆将水泥浆压入土层，形成一定高度的复合土体，使土层承载力得到提高。

施工做法：根据设计验算结果，可仅加固流砂层，也可加固流砂层及桩端持力层一定深度的土层。钻机在桩中心位置就位，钻进需加固的土体底层，采用多重管法施工，为防止泥砂堵塞喷嘴，应边射水边插管，至要求加固的土层底后，由下而上喷射水泥浆，边喷射边旋转，直至完成。一般采用425#水泥做材料，水做溶剂，水灰比1：1，为保证水泥正常凝结，可加入一定量的促凝外加剂。施工时应参照《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）高压喷射注浆法相关规定。

设计验算：应做桩的承载力和桩端持力层承载力验算。

（1）就淡妆书香承载力的特征值来说可按下式估算，取其中较小值：

式中：fcu——在常规养护条件下，与旋喷桩桩身水泥土配比一样的室内加固土试块（为立方体，边长为70.7m），共为28d龄期的立方体抗压强度平均值（kPa）；

η——桩身强度折减系数，可取0.33；

n——于桩长范围中所划分的所有土层数；

li——桩周第i层土的厚度（m）；

qsi——桩周第层土的侧阻力特征值（kPa），依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007）的相关规定加以确定，也可按地区经验加以确定；

qp——还未进行修正的桩短地基土承载力特征值（kPa），依据我国当前《建筑地基基础设计规范》（GB50007）相关内容规定加以确定，或者以地区经验作为标准；

up——桩的周长（m）；

Ap——桩的截面积（m2）；

Ra——单桩竖向承载力特征值（kN）。

（2）桩端承载力特征值

根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）第5.2.3条：“地基承载力特征值可由载荷试验或其它原位测试、公式计算、并结合工程实践经验等方法综合确定。”对加固土体，可采用现场抽芯试验结果，取其抗压强度做为桩端承载力值。

如加固土体下部为非设计要求的桩端持力层，应做软弱下卧层的验算工作，按照规范第5.2.7条规定，应遵循下列公式进行验算：

式中PZ——相应于荷载效应标准组合时，于软弱下卧层面的附加压力值；

PCZ——软弱下卧层顶面处土的自重压力值；

Faz——加以深入修正后，软弱下卧层顶面处地基承载力特征值。

确定处理方案前应搜集拟处理区域内详尽的岩土工程资料。尤其是填土层的厚度和组成；软土层的分布范围、分层情况；地下水位及pH值；土的含水量、塑性指数和有机质含量等。

1.3在淤泥质土层的挖孔过程

若是遇到淤泥质土层等软弱土层的情况，则可使用木方、木模板等进行支挡，同时尽量将该段开挖深度予以缩减，做好浇筑混凝土护壁。每一次支挡的木方都要于周边打入至底部深度超过0.2m，将上部嵌入已经完成浇筑的上段混凝土护壁之后，可以起到有效的支挡作用。

1.4当开挖的时候遇到弱风化岩层时可进行爆破

目前茅店贡江特大桥共有20根挖孔灌注桩，它们的直径都在200cm，长度为17m，在挖至5～17m的深度时，遇到弱风化含砾砂岩层，则使用爆破的施工方法。爆破厚度调节在每一次90～ 100cm左右，将井筒的中轴线作为圆心，直径分别是20cm和80cm，同时以同样的间距进行打两圈深度为120cm的垂直炮孔。在这其中，圆心炮孔为1个，里圈炮孔为6个，外圈炮孔为13个，里圈炮孔装药约0.5kg，外圈每个炮孔装药约0.6kg，里圈的装药先爆炸，300ms后，外圈的装药再爆炸。里圈的7个药包就会向上抛起爆碎的岩体，外圈的13个药包则对爆破位置残存的岩体进行光面爆破，以便于垂直井壁的形成，具有较好效果。于清孔工作结束之后再加以重复爆破程序，直到柱底标高为止。由于爆破之后而形成的井壁无需加以混凝土护壁，但在爆破的过程中，不排除可能会有损害到上面土体中的护壁，基于此，在每次爆破之后，都应该加以认真、全面的检查，排除损坏部位，并对损坏的护壁进行加固处理，预防安全事故的发生。

1.5于井上、井下两者之间确保持续存在较好的联络信号

同时加强检查，对地质的变化情况进行关注，如若遇到流砂等问题会威胁到挖空的安全时，则需采取相应预防举措之后，在确保安全的基础上继续施工。

2　结语

人工挖孔桩在施工过程中，由于地质勘察资料的偏差，会出现一系列常见且较棘手的问题，为了给人工挖孔桩这种简单而原始的施工工艺提出一些处理的方案和方法，对此类方法进行全面的分析和总结，也是给了更多的人工挖孔桩施工技术全面的参考和借鉴，对于进一步完善人工挖孔桩的施工建设有全新的把握。

[1]张旭飞.岩溶地区桥梁钻孔灌注桩施工技术及质量控制[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2014（01）.

[2]王卫平.流砂地层桩基施工技术探讨[J].内蒙古公路与运输，2011（02）.

[3]安向东.浅谈卵石泥岩地层桩基施工技术[J].甘肃科技，2012（11）.

TU753.3

A

1673-0038（2015）07-0035-03

2015-1-26

许王生（1981-），男，工程师，本科，主要从事建筑工程现场施工管理工作。