特殊地质条件下人工挖孔桩施工技术探讨

牟楠 吴恒

摘  要：本文简要介绍了在贵州省百里杜鹃公租房项目基础人工挖孔桩施工中遇到特殊地层情况所带来的施工难题，针对施工难题而采取的施工工艺、方法，以及通过针对性的施工处理所得到的经验和体会，并对溶洞处理和地下水处理技術进行阐述，以期为类似工程施工提供参考。

关键词：溶洞;特殊地层;人工挖孔桩;成孔

中图分类号：TU753.7   文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2020）09-0000-00

1 工程概况

贵州省百里杜鹃公租房项目总建筑面积约为152460.03m2。地处云贵高原东部台地斜坡地段，为喀斯特溶蚀残丘地貌区，该地区以低中山地貌为主，是比较典型的喀斯特低中山地区。场区位于溶蚀残丘坡脚地段，整体为北高南低，地势整体较平坦，北侧1、2号楼整体呈台阶状地形，台阶主要为土坎，高1.5～3.0m，场区主要为民房及耕地，民房已全部拆除，勘察期间，场区正进行地下室开挖工作。场区内地形标高为：1787.464～1803.429m，按地下室标高平场后，场区主要为挖方区，挖方区主要集中在场区1、2号楼附近，最大挖方深度为12.0m左右。

2 地质构造

区内构造主要为燕山运动形成的走向北西的复式褶皱及断裂构造，场区位于水城背斜南西翼，根据区域地质资料及现场地质调查，该场区内无断层通过。下伏基岩为石炭系下统摆佐组（C1b）灰色中厚-厚层白云质灰岩，偶家白云岩及灰岩，受区域构造影响，场局部岩层存在挠曲现象，节理裂隙较发育，场区主要发育两组节理，JI：节理产状为，倾向290°，倾角80°;J2：节理产状为，倾向190°，倾角72°，主要为泥质胶结，结合差，线密度为1～2条/m，张开度一般，延伸1.0～3.0m;岩体多为较破碎，岩层产状为：倾向190°～220°，倾角25°～33°，平均值为：倾向204°，倾角30°。除此外，尚有溶蚀裂隙、溶槽、溶洞、石芽等岩溶形态发育。

3 挖孔桩的施工程序

放线、定桩位→挖第一节桩孔土方→支模浇筑第一节砼护壁→在护壁上二次投测标高及桩位十字轴线→安装活动井盖、垂直运输架、活底吊土桶、照明等设施→第二节桩身挖土→清理桩孔四壁、校核桩孔垂直度和直径→拆上节模板、支第二节模板、浇筑第二节砼护壁→重复第二节挖土、支模、浇筑砼护壁工序，循环作业直至设计深度→检查持力层（地勘认定）后进行扩底→清理沉渣、排除积水、检查尺寸→吊放钢筋笼就位→浇筑桩身砼。

4 测量定位和施工放线

利用建立的控制点，采用全站仪放出孔桩位置，用木桩打入作为记号。挖完第一节桩土，浇筑护壁混凝土时，支模时再次放线并精确校正模板位置后固定;第一节桩护壁混凝土浇筑好后在井圈上进行二次精确定位并在井圈上弹出十字中心线，用红油漆作三角形标记，以便校核桩孔垂直度和直径。

5 护壁施工

本工程护壁为C30混凝土护壁。护壁模板采用组合式钢模板拼装而成，拆上节支下节，循环周转使用，模板用U形卡连接，上下设两半圆组成的钢圈顶紧，不另设支撑，砼用吊桶运输人工浇筑，上部留100mm高作浇筑口，每节模板宽限1000mm。遇土质不良，每节模板宽300～500mm。拆模后用砼堵塞，砼强度达到1MPa 即可拆模。

孔桩护壁施工时第一井圈顶面应比地面高150mm，井圈宽250mm。人工挖孔桩护壁施工如图1。

对于位于地下水位以下的桩。经过现场试验，最终采取稻草和毛竹的处理措施护壁，其相当于反滤作用，既可以渗水，又可以防治砂砾随水的流动而被带出。同时为了保证护壁结构的强度，我单位在护壁内侧增加了箍筋，竖向绑扎了钢筋，确保护壁结构的稳定。

6 成孔内挖土方

挖孔采用人工从上而下逐层开挖，采用用镐、锹进行，如遇坚硬土层用锤、钎破碎;挖土次序严格按照先挖中间后挖两边，允许尺寸误差+5cm，扩底部分采取先挖桩身圆柱体，再挖扩底尺寸从上到下削土修成扩底形。弃入装土吊桶或箩筐内，垂直运输，吊至地面上后，用机动翻斗车外运。

当桩净距小于两倍桩径且小于2.5m时，采用间隔挖孔法，挖孔施工分段进行，每节开挖深度为500～1000mm左右，地质情况比较差时每节高度不大于500mm，当掘进8m以上时每节的开挖深度也应适当降低;当桩开挖至离设计标高1000mm时，为保证嵌岩尺寸及不破坏基岩的完整性，不得爆破，采用风镐及人工进行挖掘至桩底标高。

挖孔时，多注意当地气象报告，采取在孔口搭棚作好防雨措施及时浇灌混凝土。当开挖深度大于10m时，应按规范要求向孔洞内送风。

7 钢筋笼制作与安装

钢筋笼在加工厂制造，严格按照设计图纸要求进行制造，根据桩长计算出钢筋笼的长度、劲筋的长度，放样制作出加劲筋，再把主筋焊接在加劲筋上，焊接主筋时必须在平坦的地面上进行或者用较平直的钢筋笼悬空，主筋焊接完后方可进行螺旋筋的绑扎，主筋与箍筋间隔点焊固定，控制平整度误差不大于50mm，钢筋笼侧主筋上每隔5m设置耳环，控制保护层为50～70mm，钢筋笼外形尺寸比孔小11～12cm。

钢筋笼安装：钢筋笼采用汽车吊吊放。在入孔时应对准孔位，吊直扶稳，缓缓下放，如果遇到下放困难，正反旋转，不得猛放，防止钢筋笼碰撞孔壁。安放过程中应严格控制钢筋笼的位置，并采取必要的加固支撑措施，保证钢筋笼上下同心，并在桩心线上，不扭曲倾斜。

8 混凝土施工

混凝土主要用输送泵下料，施工过程中泵管直接接到桩底代替串筒，随着浇筑振捣高度的上升逐节拆去导管，用插入式振捣器振捣密实，分层高度为1000mm以内。桩砼必须连续浇筑，绝不允许留施工缝。

由于喀斯特地貌地区，浇筑混凝土时可能存在地层渗透，浇筑混凝土前先进行试验，确定合适的配合比，尽量把坍落度控制在4～8cm，对直径小、深度大的桩，人工下井振捣困难时，可在砼中掺水泥用量0.25%的减水剂，使砼坍落度增至13～18cm。

砼浇筑时桩顶比设计标高高，高度根据实际情况现场确定，桩顶高出部分待承台、地梁施工时凿出，以便新老混凝土结合和保证混凝土质量。

9 桩基础检测

在人工挖孔桩进行终孔时，进行桩端持力层检验，复杂地质条件的桩和大直径灌注桩，采用可靠的检测方法，确保桩底下3倍桩端直径或5m的深度范围内基岩的完整性（无土洞、溶洞、破碎带或软弱夹层等不良地质）。

桩身检测：≤800mm，检测总桩数的10%，检测方法为可靠的动测方法;>800mm，检测总桩数的10%且每根柱下承台的抽检桩数不少于一根，检测方法为钻孔抽芯法或声波透射法。

10 溶洞处理

根据溶洞情况，拟采用预处理（压浆、灌注砂浆、灌注低标号小粒径碎石企压注、旋喷帷幕）和施工过程处理（钢护筒跟进、抛填片石、粘土和水泥）两种方法施工溶洞桩基。对于大型溶洞，在桩基开工前必须进行预处理。

11 地下水处理

根据地下水量的大小，采取不同的方式，拟采取边抽水边开挖的方式和轻型管井等措施，进行挖孔施工。

当孔洞深度达到设计要求及进入桩端吃力层岩性满足设计要求后，应及时进行验槽;验槽合格后，应马上进行桩身混凝土施工。

12 结语

人工挖孔桩的突出优点是显而易见的，在采取合理措施的情况下，在溶洞或地下水丰富、淤泥、流砂等地区，其也能得到了发展和应用，本工程的成功经验可供今后类似工程借鉴。

参考文献

[1]曹贤发，张家生，刘之葵，等.施工期间人工挖孔桩桩间土稳定性分析[J].岩土力学，2013（5）：1443-1448.

[2]金国龙，王勇，顾开云.人工挖孔桩施工对紧邻基坑围护结构的影响[J].上海交通大学学报，2012（1）：84-88.

[3]刘继国，曾亚武.FLAC3D在深基坑开挖与支护数值模拟中的应用[J].岩土力学，2006（3）：505-508.

收稿日期：2020-08-02

作者简介：牟楠（1981—），男，重庆人，本科，高级工程师，从事建筑新技术、新工艺方面的研究。