浅谈复杂地质条件下的人工挖孔桩施工

王蓉

摘要：本文结合工程实例，陈述了在复杂地质条件下的人工挖孔桩施工技术成功经验。

关键词：人工挖孔桩；复杂地质；安全措施

人工挖孔桩具有造价低，受力性能可靠，不需大型机具设备，施工操作工艺简单，占用场地小，施工质量可靠，单桩承载力高，无环境污染，无噪声等优点。缺点是容易受一些复杂地质情况影响，单桩施工速度较慢，劳动强度较大，安全性较差。难点是对不明地质状况的处理。

一、人工挖孔桩施工技术方案的选择

以某大桥为例，根据区域内的地质报告和试桩情况综合研究分析，具备挖孔桩条件的有18根，其中一半左右位于淤泥、流沙层厚度≤2m的地段，施工难度不大，采用常规护壁便可成孔；而另一半位于淤泥、流砂层厚度>2m的地质复杂地段，地下水极为丰富，采用常规护壁方法来施工，进度相当缓慢或根本无法成孔，只能采用钢护筒或外加钢板桩才能成孔。

二、人工挖孔桩施工的护壁技术

（一）淤泥、流沙层厚度≤2m地段人工挖孔桩的护壁技术

根据试桩的经验，采用常规的混凝土护壁来施工，容易成孔，节约护壁成本。混凝土护壁模板采用厚度d=4mm的组合式钢模板拼装组合而成，拆上节而支下节，循环周转使用，上下设两对半圆组合的钢圈顶紧，不另设支撑，钢圈之间用专用扣扣紧。每一施工段高度一般取0.8m-1.0m，护壁中插入φ14-φ16的竖向钢筋，间距取300mm；横向则用φ14-φ16的圆钢来加固，间距取200mm。混凝土集中拌和，坍落度取60mm～80mm，混凝土用吊桶运入人工浇筑，用钢管振捣密实。

（二）淤泥、流砂层厚度> 2m地段人工挖孔桩的护壁技术

淤泥、流砂层厚度> 2m地段，地下水极为丰富，若采用常规护壁方法来施工，流砂塌孔严重，施工进度相当缓慢或根本无法成孔，只能采用成本较高、施工技术要求高的钢护筒来护壁。

（三）复杂地质条件下的人工挖孔桩护壁技术

施工过程中发现，有6条挖孔桩所处地段的淤泥、流沙层厚度达6m- 8m之间，淤泥、流沙层下面的强风化、中风化岩层较薄，仅有100mm- 200mm之间，岩层面倾斜不平；或者缺少阻水性良好的粘性土过渡层，钢护筒无法插入致密坚硬的微风化岩层中去，这样，钢护筒与岩层个别地方之间存在着淤泥、流沙的夹层，形成淤泥、流沙的通道，在外侧水作用下，当挖到该夹层时，大量的淤泥、流沙涌入孔内，根本无法下挖，还有可能危及孔内作业人员的人身安全。

处理方法： 根据实验经验和充分论证，在钢护筒外侧800mm- 1000mm的四周打入拉森Ⅲ型钢板桩，钢板桩之间尽量锁上口，个别无法锁扣处，再在外侧打一根钢板桩，形成封闭的止水、止淤泥、止流沙的保护圈。由于拉森钢板桩的刚度较大，断面较小，较容易打入中风化的岩层之中去，从而阻断了淤泥、流沙的通道，减少了孔内的开挖量，加快了施工进度。孔内挖土过程中，当挖到淤泥、流沙层时，每一施工段高度一般取0.4m- 0.5m，以最快的速度，浇筑一圈混凝土护壁，防止流沙、淤泥的渗入。根据实际情况亦可以采取井点降水或双液注浆的方式施工。

三、桩身混凝土的浇筑质量控制施工技术

（一）消除水的影响

1.孔底积水

浇筑桩身混凝土主要应保证其符合设计强度，符合混凝土的均匀性、密实性，因此防止孔内积水是关键。浇筑前要抽干孔内积水，抽水的潜水泵要装设逆流阀，保证提出水泵时，不致使抽水管中的残留水又流入桩孔内。如果孔内水抽不干；提出水泵后，应调整混凝土的配合比，适当增加水泥用量，减小用水量，且可使用速凝剂，然后再浇筑混凝土。如果孔底水量很大，无法采取抽水的办法解决，就应选用水下浇筑混凝土的施工工艺了。

2.孔壁渗水

对孔壁渗水不容忽视；因桩身混凝土浇筑时间较长后，若孔壁渗水过多会影响混凝土质量，降低桩身混凝土的强度。处理方法是在桩身混凝土浇筑前，用防水材料封闭孔壁渗漏部位。对于渗水量较大的部位，可用木楔打入，周围再用防水材料封闭。或在集中漏水部位嵌入泄水管，装上阀门，在施工桩孔时打开阀门让水流出，浇筑桩身混凝土浇筑时，再关闭，这样也可保证桩身混凝土的强度的质量问题。

（二）保证桩身混凝土的密实性

桩身混凝土的密实性是保证混凝土达到设计强度的必要条件。为保证桩身混凝土的密实性，浇筑桩身混凝土时，浇捣时连续灌注，分层浇捣密实，每层灌注的高度不得超过1.5m。混凝土必须通过溜槽；当高度超过3m时，应用串筒。混凝土串筒末端离孔底高度不大于0.5m，混凝土塌落度不宜过大，以70～100mm为宜。混凝土宜用插入式振捣器振捣密实。

四、安全管理措施

（一）整体半圈范围设置全钢防护网，高1.2m，网目200mm×200mm，外罩绿色密目安全网，另一半在没有桩孔施工时用半圆盖板封盖和铁丝固定；桩孔周边不得堆弃杂物和乱拉电缆，以免行走磕绊而导致安全事故；井口操作工人应绑扎安全带，特别是较大直径桩应做好现场监控；设置上下安全爬梯钢筋环和上下绳索。

（二）机械安装到位后，必须安排专人检测机架、钢丝绳、吊钩吊环、吊桶、刹机限位等，符合要求后方可施工，施工过程中定期进行检查和及时维修，装土出孔时不应过高装运，尤其是有石块的桩土。

（三）项目部对场内电线线路、配电箱进行认真检查，漏电保护器性能符合安全要求后方可使用，并检查机架电器的连接和变压器情况，要求输出电流必须为低于36V的安全电压，采用安全灯具和电器具，现场电工及时检查和维修。

（四）施工人员在进孔绑扎钢筋或桩孔振捣时，必须系好安全带，并将其可靠地固定在桩顶预埋环上，并随混凝土浇灌高度的升高而及时上提。

五、总结

地质结构千变万化，多数工程还是适于采用人工挖孔桩基础的。但由于地处复杂地质中，地质条件差异较大，有的地段中风化泥岩距地表很近，且地下水很少，而该场地则恰恰相反，人工挖孔桩施工难度确实较大。通过此类地质条件下人工挖孔桩施工的经验总结，以便更好地完善此类地段中基础的设计和施工。

参考文献：

[1]建筑桩基技术规范，JGJ94- 2008

[2]苏G08- 2003（人工挖孔灌注桩），江苏省工程建设标准设计站

[3]建筑地基基础施工手册，中国建筑工业出版社

[4]建筑地基基礎设计手册，中国建筑工业出版社