人工挖孔桩施工技术研究

张彦明

随着我国基础设施建设规模的逐渐扩大，工程建设行业开始蓬勃发展。施工作业中通常受到环境、结构等因素影响，需要工程单位优选施工技术，确保工程项目的合理推进。因此，工程单位应加强对人工挖孔桩施工技术的研究，将其应用到茅台酒的技改工程和配套设施项目中，以获得理想的施工效果。

1 工程项目背景

1.1 工程概况

贵州茅台酒3 万t 酱香系列酒技改工程和配套设施项目设计-施工一体化总承包项目，位于贵州省遵义市习水县习酒镇，主要包括84 栋制酒厂房、62 栋陶坛酒库、8 栋制曲厂房，以及厂区道路等附属配套设施。项目地处赤水河中游两河口，距离酒厂大约50 km，总用地面积为231.67 万m2，总建筑面积大约为125.23 万m2。

1.2 地质水文特征

1.2.1 气候条件

项目区域位于赤水河谷，气候相对温和，年平均气温为17.4 ℃，属于亚热带季风气候。春季气温回升不稳定，多夜雨；夏季高温多伏旱；秋季温度下降较快，绵雨较多；冬季低温阴雨较多。局部地区小气候特征明显，气候垂直差异较大。年极端最高、最低温度为36 ℃、-6.4 ℃，年均降水量为1 109.9 mm，年均降水时间为207.9 d，单日最大降水量为1 77.5 mm，年均相对湿度为85%，年均日照时间为1 053 h，年均无霜期为268 d，最长无霜期为303 d。

1.2.2 地质地貌

工程项目地貌的组合类型为侵蚀类山谷斜坡，建设区域的坡度为15°～35°，局部坡度超过50°；区域内最高、最低标高分别为595.7 m、332.2 m，相对高差约为260 m。项目区域地势南低北高，中部地势较为平坦，坡面朝南；新寨用地西侧以及柑子坪用地与新寨交界位置坡度较大，相对陡峭，地形坡度稍小于岩层倾角。在建设区域部分地段中基岩裸露，区域内的岩土单元种类较为复杂，从上而下分别为耕土、黏土、碎石、块石和石灰岩。

1.2.3 水文特点

项目位于长江水系的一级支流桐梓河，河段沿河区域内耕地较为分散、台地较少，河谷深切呈“U”形，平均宽度为80 m。项目区域内除了已经投用的厂区外，其余地区以农田、耕地为主。新寨区域左右两侧冲沟以及柑子坪片区的冲沟内常年流水，地下水资源丰富，但块石和地质黏土夹层中带有较多的地表积水。

2 抗滑桩工程设计

本项目抗滑桩工程位于习酒镇的瓮平村和柑子坪村，属于酒库、制酒、制曲的房建厂内道路支挡工程，分布特征为台阶型，大多数支挡上方无高边坡。工程内的抗滑桩大约有3 080 根，抗滑桩分为1、2、3、4 型，截面尺寸分别为2.5 m×2.0 m、3.0 m×2.0 m、3.5 m×2.5 m、4.0 m×3.0 m，平均桩长为25 m，最大开桩长度为43.5 m。

另外，需要在抗滑桩内部进行护壁抹灰处理，外部裸露处进行挂网和砂浆抹平处理，其持力层为中风化泥质灰岩。桩基护壁、抗滑桩、挡土板以及冠梁等混凝土强度等级为C30，桩主筋混凝土保护层厚度为5 cm。抗滑桩悬臂段长度为4 ～12 m，桩间距为6 m，局部桩间距为5.5 m，桩顶冠梁高度为45 cm；在冠梁上部设有高度为1 m 的防撞墙，桩间挡土板厚度为25 cm，而桩顶标高-6 m以下的厚度为45 cm。泄水孔按照最下1排距地面0.3 m、竖向间距2 m、水平间距为挡土板高度1/3 的方式布置。

3 人工挖孔桩施工技术的实际应用

抗滑桩使用跳孔开挖的方法，前一批抗滑桩浇筑完毕且强度达到80%后，可进行下一批的开挖施工作业；地下部分桩基开挖使用人工开挖的方式，土层部分主要用人工配合风镐的方法进行开挖，按照从上而下逐段开挖原则；在岩层段中，风镐无法开挖或开挖缓慢地段则采用人工冷打或水磨钻取芯截断开挖。在上述3 种施工措施条件下，配合护壁施工作业，可达到保障施工安全的目的。开挖过程中若遇到地下水丰富的情况，则采用直径为10 cm 的污水泵抽干水后继续施工；在土石交界处和入岩后遇到软弱夹层的位置，则增设护壁及暗梁。

桩基开挖成孔后对需要护壁的位置进行挂网抹灰，桩身钢筋通过孔内安装的方式对主筋采用套筒连接。若孔桩内的地下水相对丰富，则考虑采用水下混凝土浇筑法，干孔采用串筒浇筑。因施工现场工作面狭小，桩基混凝土采用泵送法，待混凝土达到设计强度的75%后拆除护壁。地上部分桩基采用接桩法，人工搭设脚手架施工平台；模板采用钢模板，通过钢管支撑及卡扣进行加固，混凝土浇筑采用泵车泵送入模[1]。人工挖孔桩施工技术应用流程详见图1。

图1 人工挖孔桩施工技术应用流程（来源：作者自绘）

3.1 主要施工工艺

3.1.1 施工准备

开展施工作业之前，施工人员应优先根据整体施工边线放样范围清除地表杂物，综合考虑现场的地质条件，并构筑临时便道用以保证施工现场的交通便利。施工技术人员应根据工程设计图纸，在现场中及时找准桩位，在桩位周围做好轴线刻画标志工作，为后续复测以及调整工程施工奠定良好基础。测量人员在完成桩位放样工作后，应及时与监理单位做好沟通交流，由监理单位重新完成复测。在测量数据无任何问题的情况下，施工人员在模板安装施工中可以采取井口桩角点的施工方式，及时校正模板位置，同时采取十字线形式，明确井圈中心点，确保轴线偏差控制在允许范围内，并保护好固定基准点[2]。

3.1.2 锁口与护壁施工

在现场施工中，施工人员应确定好桩位标号；为了保障现场施工安全，还应及时在工程现场板报中记录各项施工参数。在人工挖孔桩施工中，应按照先周边后中间的原则施工，挖出的弃土需及时清理；弃土堆放在挖孔桩2 m以外范围，统一使用挖机配合自卸车转运至业主指定的弃渣场；对于超出地下水位的情况下，施工技术人员需及时清理孔内泥水，若渗水较为严重，则需要在孔内底部挖出集水坑，利用水泵完成吸水与排水工作，避免对孔桩质量造成影响。

在正式进行锁口施工作业时，测量人员应优先放样锁口四角的定位点，锁口尺寸及配筋按照设计图纸要求进行操作；井口周围需要设置好木方或现浇混凝土块，避免土、石、杂物等流入孔内。锁口外沿架立高度≥1.2 m 的钢制围栏，同时设置尺寸为孔口桩径加10 cm 的踢脚板。施工人员在锁口底部进行护壁人工开挖时，应控制每节的开挖深度为1 m，考虑到护壁挂网抹灰的情况，施工时还要控制开挖的内径尺寸。

护壁施工完成后，施工技术人员应做好护壁抹灰施工作业，并将护壁上下搭接长度控制在7.5 cm 以内。在护壁内完成钢筋以及模板安装作业后，施工技术人员需要做好混凝土灌注工作，混凝土强度要达到C30 标准要求，在灌注施工中可以采用振捣棒完成振捣工作，避免混凝土结构凝固后表面出现蜂窝情况，对护壁强度造成影响；混凝土结构强度达到标准要求后，及时做好模板抄写施工作业。

在挖孔施工中，采取分节施工方式，第一节挖孔深度控制在0.7 m 左右即可。桩孔每开挖一节需要立模浇筑混凝土护壁，标号为C30。护壁钢筋应集中加工，在施工现场安装。模板的直径为设计桩径，横向采用回型连接方式，做好加内撑固定工作，内撑选用直径为4.8 cm、深度为3.5 m 的镀锌钢管，钢管端部设置可调托撑。

当模板安装完成且模板整体稳定后，便可开始浇筑护壁混凝土，为了增强护壁的整体刚度，保证护壁之间的连接，护壁通常要加设构造钢筋及连接钢筋。应采用商品级或按照配合比现场机械拌和而成的混凝土，通过吊桶下孔、人工入模的方法，并使用30 振动棒插捣密实。护壁混凝土浇筑工序完成后应及时开展养护，达到一定强度后方可拆模；拆模后，施工人员需在第一节混凝土护壁上做好桩号标注工作。当孔深大于28 m，或岩土交界面处、桩周土为弃填土时，应沿护壁四周设置暗梁[3]。

3.1.3 岩层段取芯截断开挖施工

施工技术人员应根据人工挖孔桩的施工需求，在进行取芯截断施工作业前，及时做好钢管脚手架搭建工作。在脚手架搭设工作中，应落实好以下几方面工作：一是提前做好材料配备工作；二是做好脚手架基本施工工作；三是设立好纵向扫地杆与横向扫地杆工作；四是及时做好脚手板铺设工作；五是做好防护栏杆工作。

在取芯截断施工过程中，应做好放线、加固处理、切割、边缘清理以及护壁模板桩工作，完成护壁混凝土的浇筑工作。在人工挖孔施工中，施工技术人员应通过放样确定好取芯截断开挖位置线，确保切割位置无任何问题的情况下完成分层切割。然后接通电源进行钻孔切割，及时利用钢管脚手架吊桶，并清理切割部位。在切割施工作业完成后，及时复测桩孔内净空尺寸。当桩孔清理完成后，需要尽快进行护壁施工作业，以确保桩孔修正和消除不稳定岩层对开挖施工带来的不利影响。护壁施工作业应根据设计图纸的要求进行，待桩孔开挖进入完整的弱风化岩层1 m 后，可根据施工现场情况选择停止护壁施工作业。

3.1.4 终孔检查和记录

当抗滑桩开挖施工质量达到标准要求后，施工技术人员需要及时做好终孔岩样保护工作。监理人员检查结束后，施工人员需及时全面清理孔底碎渣，为下一道施工工序的开展奠定良好基础。在挖孔成桩施工过程中，施工技术人员需要做好基坑围护系统位移处理工作，避免出现土体裂缝问题。同时，施工技术人员需要做好记录工作，如果出现施工异常，应与设计单位以及监理单位做好沟通交流，并及时做好变更设计，保障现场施工人员的生命健康安全[4]。

3.1.5 护壁挂网抹灰施工

当孔桩开挖完成后，要在抗滑桩内部设计的外露立面挂直径5 mm的钢筋网，并利用砂浆抹平。抹灰前需要检查抗滑桩外露面，对拼缝及顶头缝用掺用水量为10%的建筑胶灰浆填塞密实。将外露面打磨平整后，检查垂直偏差和平整度，处理好抹灰基层，及时做好浇水养护工作。应在抹灰前1 d 完成浇水，如果受到天气因素影响，造成抹灰施工中外露面出现干燥的情况，则需要再次浇水处理。但在抹灰时，外露面不可出现浮水状态，否则会影响砂浆强度，甚至容易出现砂浆凝固裂缝问题。

水、水泥以及砂浆材料的配合比应控制在1 ∶1 ∶6，并将水泥砂浆材料制作成灰饼，灰饼直径控制在10 cm，厚度则需要根据外露面抹灰实际情况加以确定。上下灰饼使用托线板可以完成垂直与水平管理工作，使用靠尺板或拉通线完成找平工作，确保外露面灰饼处于同一平面内。灰饼贴好后，需要采取水泥砂浆冲筋，做好灰饼搓平工作，并确保灰饼贴合的垂直度达到标准。挂网抹灰的工序应分层进行，使用50#水泥钉固定牢固；固定钉与混凝土面之间应采用强力万能胶粘结，每20 cm 间距贴1 个，同时要绷紧钢丝网。搭缝宽度从缝边起每边不得小于12.5 cm，第一遍抹砂浆的配合比为1 ∶3，厚度为5 mm，扫毛或划出纹线后进行养护；待干后再抹第二遍，随后完成墙面刮平处理工作。施工技术人员需要及时利用托线板做好垂直以及平整管理工作，确保顶板与前面角保持垂直，保障管后阴角平整、洁净、顺直。在刷完水泥浆后，用配合比为1 ∶2.5 的水泥砂浆分3 遍成活、罩面，厚度控制在2.5 cm[5]。

3.1.6 加工和安装桩身钢筋

钢筋采用集中加工的方式，进场的钢筋原材料全部复检合格后方能投用。在制作前要将钢筋调直、除锈并清除泥皮，主筋不得弯曲。在钢筋焊接施工中，要确保焊点无任何裂纹以及漏焊情况，避免钢筋焊接出现脱落或者多孔问题。

在专用套丝机上做好切削加工管理工作，保障丝头长度达到标准化要求，促使丝头在套筒内顶紧，避免出现丝头变形问题。螺纹加工后，应做好打磨处理，确保丝口部位的圆滑度，及时安装保护套做好丝口保护工作。钢筋要在加工厂集中加工成半成品，运到施工现场后进行孔内绑扎。先将钢筋主筋用麻绳吊装入孔，然后安装桩孔四角的主筋及箍筋，再分别按设计间距安装其他主筋，并对主筋采用套筒连接。

4 结语

人工钻孔桩是一项先进的施工技术，有助于提升施工作业的整体质量。通过精准把握施工准备、锁口与护壁施工、岩层段取芯截断开挖施工、终孔检查和记录、护壁挂网抹灰施工、加工和安装桩身钢筋等施工流程的要点，确保工程建设实现预期的施工目标，从而带动工程建设事业的长久发展。