浅谈人工挖孔桩的技术及经济实用性

马建新

摘 要：人工挖孔桩因其施工方便、设备简单从而历史应用悠久，但随着施工设备及技术水平的日新月异，人工成本的增加，这种传统的施工方法在现今是否还有实用价值？笔者通过工程实践，对人工挖孔桩在复杂地质条件下的施工技术、成本经济做了比较具体的探索和分析。

关键词：人工挖孔桩 、施工措施、安全措施、技术经济

1.前言

人工挖孔桩具有施工方便、设备简单、场地不受限制、成孔成桩比较直观的优点，在水利、交通、房屋建筑工程中得到广泛应用，这种基础处理方法属于应用较早、较为传统的技术。随着施工设备及技术水平的日新月异，人工成本也不断增加，那么，这种传统的施工方法在当下是否还有实用价值？笔者通过一个实例——石门风景区汉王楼桩基工程的施工，对不同施工方案的技术可行性及造价经济实用性进行比较分析，得出结论：即使在今天，人工挖孔桩这种应用较早、较为传统的技术在特定施工环境下仍有其存在价值和发展空间！

2.工程概况

石门栈道风景区是依托石门水库为基础，开发形成的国家级4A级景区。汉王楼工程规划在石门风景区文化广场，面向河床，背靠高山，建筑面积850㎡，底层长22m、宽18m，总高40m，是一座典型的高层钢筋混凝土仿古建筑。汉王楼地基位于山体向河床呈倾斜状的岸坡上，前、后轴线地势高差近10m，河岸顶地质勘探钻孔柱状图为：0-10m为黄土夹杂碎石層，10-13m为沙卵石、孤石层，13m以下为千枚岩基岩，承载力fk=1000kpa。根据基础设计一般原则，当建筑场地浅层土质不能满足建筑物对地基承载能力和变形的要求、且不适宜采取地基处理措施时，就要考虑以下部坚实土层或岩层做为持力层的桩基方案，因此，设计单位根据该建筑上部要求，初步设计基础需32根端承桩，桩径1米，单桩长4—14米，桩总长288米。

3.桩基方案比较及选择

桩基一般有预制桩、旋挖桩、冲击钻孔桩、人工挖孔桩等几种型式，考虑此工程地基倾斜，下有碎石、沙卵石及孤石层，预制桩打不下去，而旋挖桩会卡钻，因此，摒弃这两种方案。我们根据工程实际情况围绕着技术可行性、经济实用性对冲击钻孔桩及人工挖孔桩这两种方案进行了比较分析。

技术可行性分析：此桩基不深，根据地质资料，两种桩基成孔方式均可，人工挖孔桩机动灵活，特别适合这种倾斜坡面施工，但考虑地质比较复杂，底层开挖存在一定难度;冲击钻孔桩进行泥浆护壁，施工简单，但施工场地位于斜坡上，需挖设钻机临时平台及吊车施工道路。

经济实用性分析：通过工程造价分析，人工挖孔桩成孔含钢筋混凝土护壁造价，直接工程费为735元/米，几乎没有临时工程费;冲击钻孔桩成孔直接工程造价为1130元/米，挖设钻机临时平台及吊车施工道路的临时工程费需3.5万元，两项合计后折合单米造价为1251元。

经过技术可行性及经济实用性的比较，人工挖孔桩比冲击钻孔桩节约工程成本14.86万元，由此，我们决定采用人工挖孔灌注桩方案。设计单位人工挖孔灌注桩施工图设计为C30钢筋混凝土端承桩，桩身直径1000㎜、扩大头1300㎜，桩深6-14m，桩头入岩600㎜。护壁砼C20，单节护壁长1000㎜，上口内径1000㎜、下口内径1100㎜，剖面衬砌厚度为100㎜-150㎜楔形，钢筋φ8@120双向。桩顶承台、系梁根据地形分成三个高程结构层。

4.复杂地质层的施工技术和安全措施

我们施工测量放线用经纬仪、水准仪、钢尺等传统器具，采用直角坐标法施工放线，测定纵横轴线控制桩，确定每个桩的位置。

桩基开挖及护壁是人工挖孔灌注桩的重点，汉王楼受建筑特点的制约，设计轴线间距3-5m，井桩比较密集，我们采用跳桩开挖方案。施工开挖每两人一组，开挖工具用铁锹、镐头，起吊设备用辘轳。每段开挖1m深后，绑扎护壁钢筋，护壁竖向钢筋在孔底要弯折留够和下层钢筋搭接长度。护壁模板采用40*40㎜角钢为骨架、1.5㎜铁皮为面板焊接，沿圆周分为三瓣。井口第一模护壁砼浇筑要高出原地面150㎜，以防雨水流入或井边石块滚入造成危险事故。护壁浇筑24小时后拆模，进行下一段桩孔挖掘和倒挂壁支护的交互施工。护壁砼上下段的衔接不小于50㎜，以防护壁漏水、断壁。每次支模时都应根据控制轴线用垂球进行桩孔中心检测校验，误差应不大于20㎜，否则及时纠正。

随着桩基开挖深度的增加，在进入砂卵石层时，出现了腐植土层、涌沙、大孤石等复杂地质情况，我们在查找大量资料、探索分析后，形成了以下几项行之有效的施工方案。

针对腐植土层现象， 我们考虑到腐植土层是河流在静水及缓流中夹杂的有机物质沉积而成，空隙率大，含水率高，在井桩开挖的过程中受到扰动时，强度会进一步降低，会形成垮壁等问题，我们一方面采取短掘进、短支护的工程措施，另一方面我们还注意井下防毒，用鼓风机向井下通风，加强空气对流，以确保工作人员生命安全。

针对涌沙现象，我们分析人工挖孔桩施工到透水层时，当承压水力坡度达到临危梯度时，就会出现涌沙的现象，涌沙不及时处理，会有断壁、塌孔的危险，必须采取有效的涌沙防治措施。笔者在实践探索的基础上，总结出的施工经验是：（1）降低水压力。汉王楼井桩施工到河床高程后，渗水开始加大，出现开挖井壁垮塌现象，我们采用潜水泵井底排水的同时，在基坑外河床上用挖掘机挖了个集渗坑，用大口径水泵抽水，截断了大部分渗水，减小了水压力，涌沙现象减小。（2）加强护壁。采用短掘进、短支护的措施，加工制作了500㎜高的护壁模板，井桩循环开挖深度缩小为500㎜，这样减小了开挖井壁临空面、缩短了沙层暴露时间，提高了井桩开挖成孔率。在流沙大的部位，开挖前先在井底沿护壁倾斜打入一圈φ12钢筋，长度1m，间距300㎜，开挖的过程中，把稻草顺长塞进钢筋和井壁沙体之间，稻草有一定的强度，能过滤渗水又能挡住流沙，形成了以钢筋为桩、稻草为围堰的挡沙虑水临时体系，同时修改砼护壁厚度为200㎜，增加了护壁强度。通过以上工程措施，止住了涌沙，挖孔护壁得以顺利进行。

针对孤石层，我们在开挖时，考虑到井下作业，工作面比较窄，遇到大的孤石时会增加施工难度，因此在施工中，我们对小孤石采用先用风钻钻孔，后采用分瓣铁楔人工破除。对大孤石采用风钻钻孔，灌岩石静态破碎剂破除孤石，收到了比较好的效果。

在完成以上三种复杂地质情况下的施工后，我们对井桩钢筋笼按图纸设计制作。为保证井桩设计砼保护层厚度，沿钢筋笼每2m长焊钢筋扶笼器3个。钢筋笼采用汽车吊装就位后，要校正轴线、高程要达到施工规范要求。

接下来，我们对井桩采用商砼浇筑，串筒配合。施工时串筒出口到浇筑面不能超过2m，采用分层浇筑、分层振捣、连续作业的施工方式。砼浇筑到桩顶设计高程时，要留30 mm的超够，以剔除桩头浮浆、杂质等不合格砼。

最值得一提的是：在整个施工过程中，要始终贯彻安全第一、预防为主的方针。工作人员必须佩戴安全帽;经常检查起吊设备、看绳索是否完好，以防坠物伤人;孔深超过 5m，开始用鼓风机向下送风;用电回路上必须安装漏电保护装置，以防人身触电;井下作业要做好防毒措施;提醒工人地面和井下配合好，保持警惕，有异常情况应紧急撤离到地面，等等。总之，安全文明施工时刻不能忘！

5.结束语

通过工程实践，我深深地体会到：通过施工设计方案的技术可行性及经济实用性的优化分析，在施工技术得当、敢于探索分析、确保施工安全的情况下，即使是在施工设备及技术水平日新月异的今天，人工挖孔桩仍可发挥其施工方便、设备简单、场地不受限制、成孔成桩比较直观、桩体砼浇筑质量有保障、施工成本较低等多项优点，在现代工程建设中仍有其存在价值和发展空间！