人工挖孔桩常见施工问题及对策

朱建胜

【摘 要】结合温州市公安局某工程人工挖孔桩的工程实践，针对人工挖孔桩施工过程中常遇到的一些问题如地下水、流砂、淤泥土层、饱和土层等，介绍了不同情况下详细的处理方法。重点阐述了处理孔壁坍塌的技术措施，并提出了一些创新方法,如增加护壁的强度和刚度，桩身中抛入少量片石防干裂等。

【关键词】人工挖孔桩；施工；常见问题；对策

common construction problem and solution of manual-excavation pile

Zhu Jian-sheng

(Wenzhou Ouhai area construction engineering construction safe direct station Wenzhou Zhejiang 325005)

【Abstract】Based on the practice of manual-excavation piles in a certain project from Public Security Bureau of Wenzhou, according to some problems during the construction process of manual-excavation piles, such as groundwater, stream sand, silt soil, saturated soil and so on, the author introduces solutions under different circumstances in detail. What's more, some technical measures to deal with the collapse of hole wall are focused on, and some innovative ways are put forward, for example, strengthen hole wall, pour a small number of tablets into the pile to avoid cracking, etc.

【Key words】Manual-excavation pile; Construction; Common problem; Solution

1.前言

人工挖孔桩具备孔径、孔型不受限制，施工过程中所需的机具简单、技术含量不高、承载力大，容易穿过孤石、清除沉渣方便、成孔直观、砼质量高、桩端嵌岩容易实现，施工振动和噪音对周围建筑物和居民影响小等优点，得到了广大施工单位和设计单位的欢迎，是一种在山区地基上经济适用的基础形式，但在施工中也容易出现一些问题。结合温州市公安局某“拘留教育所”人工挖孔桩工程实例，根据施工实践介绍人工挖孔桩常见施工问题及对策，希望能抛砖引玉。

2. 常见问题

人工挖孔桩施工中常见的问题有：垂直偏差过大、孔底残留虚土太多、孔壁坍塌、护壁偏薄、钢筋笼位置及形状不符合设计要求、桩身混凝土浇注质量等，前两者大多数是由施工引起的，而引起孔壁坍塌的原因有很多，其后果也最严重，其解决办法也比前两者要复杂的多，本文重点探讨这方面的问题。

3. 处理对策

3.1 垂直偏差过大。

垂直偏差过大是由于开挖过程未按要求每节核验垂直度，致使挖完以后垂直超偏。因此，在施工过程中，每挖完一节，必须根据桩孔口上的轴线吊直、修边、使孔壁圆弧保持上下顺直。

3.2 孔底残留虚土太多。

由于成孔、修边以后有较多虚土、碎石，如果未认真清除，那么在孔底就会残留过多的虚土。施工中只要在放钢筋笼前后均应认真检查孔底，清除虚土杂物，必要时用水泥砂浆或混凝土封底，就可以圆满解决此问题。

3.3 孔壁坍塌。

引起孔壁坍塌的原因比较多，地下水，流砂，饱和土层，土层颗粒级配不良等都会引起孔壁坍塌。

3.3.1 地下水。

地下水是深基础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，能达到很好的效果。

(3)对不太深的挖孔桩，可在场地周围合理布置统一的轻型管井降水分流，对基础平面占地较大时，也可增加降水管井的排数，一般即可解决。

(4)有集中渗流时，在河谷上游,往往会由于作为相对隔水层的基岩面有一定起伏,形成场区内地下水位有一定变化,同样高程有的地段甚至无地下水,这时应根据勘察资料先行开挖无地下水或水量较小的地段,再对地下水集中渗流地段根据水量大小,采取相应措施开挖。若井壁有较大的集中渗流点,可打入导水管装上阀门,浇筑前再将阀门关闭,以利于护壁和成孔后浇注混凝土。

总之进行有地上水场地的桩施工时,要事先根据周围已有建筑的情况,若离太近,且水量较大时,则不能长期抽水,应根据地下水流向,采取在施工孔上游群井抽水或帷幕灌浆等截水措施,以满足施工条件。同时要采取水排出地表后的疏导措施,以减少场地及周边的环境污染。

(5)抽水时环境影响，有时施工周围环境特殊，一是抽出地下水进出时周围环境、基础设施等影响较多，不允许无限制抽水；二是周围在江沙、湖泊、沼泽等，不可能无限制达到抽水目的。因此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。

3.3.2 流砂。人工挖孔时，如遇细砂、粉砂层地质时，再加上地下水的作用，极易形成流砂，严重时会发生井漏，造成质量事故，因此要采取有效可行的措施。

(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间，及时进行护壁混凝土灌注。当孔壁塌落，有泥砂流入而不能形成桩孔时，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，常用的方法是下钢套筒，钢套筒与护壁用的钢膜板相似，以孔外为径为直径，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，即可分片将套筒套入，深入孔底不少于0.2m，装后即支模浅注护壁混凝土，若放入套筒后流砂仍上涌，可采取突击挖出流砂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，提高周围及底部土壤的不透水性，以解决流砂现象。

3.3.3 淤泥质土层。

(1)在遇到淤泥质土层等软弱土层时，一般可用木方、木板等支档，并要缩短这一段的开挖深度，并及时浇注混凝土护壁，这次支档的木方、木板要沿周边打入底部不少于0.5m深，上部嵌入上段已浇好的混凝土护壁后面可斜向放置，双排布置互相反向交叉，能达到良好的支档效果。

(2)可以增加护壁的强度和刚度，具体方法如下：增大护壁的钢筋，可用2m22的主筋以间距10cm，打入桩壁四周，防止大面积塌方，再迅速挖开主筋周边的淤泥，绑好箍筋，支好模板用高标号的早强型水泥搅拌混凝土，浇好护壁。淤泥层护壁结构示意图如图1所示。

3.3.4 饱和土层。

桩孔开挖中常在土层中会遇到粘土夹层或透镜体,使地表水部分滞留于粘土夹层之上的弱透水粉土中，形成饱和土，或由于邻近排水沟渠,使附近土体饱和,造成缩孔、塌孔现象。

(1)饱和土层厚度不大时,一般在1m 以内,如具有缩孔现象的粉质粘土、粘土饱和土层,可采用开挖后即刻浇注的方法施工，以尽量减小桩周土压力形成的缩孔现象。

(2)饱和土层厚度较大时，且开挖中遇到易塌孔的粉土或砂性较大的土时，应根据饱和土的厚度,事先准备好护壁钢筋笼,钢筋的竖筋和环筋间距,根据土层情况而定，笼高1.5m ，外面包上编织布,塌孔严重时可以铁皮包之，边挖边下，直至穿透饱和土层。成孔后再下桩钢筋笼即刻浇注。此方法加大了部分钢筋用量,但安全可靠，也可保证工期,适用于桩径在1m 以内的井桩施工。

(3)桩孔深度较大时, 一般认为是深度在15～20m 的桩,若桩长大于20m，一是桩的抗剪能力降低，二是成本也较大。在此范围内若有饱和土层并形成塌孔且影响开挖人身安全时可采用模板,边开挖边支护，并缩短单次开挖深度,成孔后及时浇注。

(4)饱和土分布范围较大时，一定不要赶进度同时开挖，应采取分段开挖，及时浇注，否则每个孔开挖后都处于临空状态，呈塑性状态的饱和土受桩周土的压力将对整个开挖区造成地表下沉，土体向某个方向位移的严重后果。

(5)颗粒级配不良时, 在分布有粗粒土的地层中,桩孔开挖有时会碰到分选性极好,粒径差别很小的砾卵石层,缺少细颗粒充填，厚度一般小于1m ，但极易塌落，若不及时处理则会影响开挖人员的安全。一般采用水平清除极易塌落的砾卵石一定深度后，打入数根12～14 的钢筋锚杆,用砖边砌边充填混凝土或用素土充填，砌至一半高度后停止2～3 天，待砌体有一定挡土强度后再边砌边充填完整个塌坍段。

3.4 护壁偏薄。

护壁偏薄主要是由于施工原因造成的。一般只要严格按照图纸来施工就可以避免。同时在施工过程中要保证护壁与桩孔应严格贴紧，避免护壁与桩孔有孔隙存在。

3.5 桩底基岩夹层或存在软弱下卧层。挖至设计孔底标高后，用2～3cm直径的钻头往下钻4～5m深，如有夹层、软弱层，应继续深挖后，在钻孔检查，直至合格。

3.6 钢筋笼位置。当钢筋笼较大时，应设置加强箍，间距2～2.5m。钢筋笼过长时，应分段制作和吊放。设置足够的环状混凝土或砂浆垫块，控制保护层厚度。

3.7 桩身混凝土的浇筑。在浇注前要根据井桩孔地层及地下水的情况,采取有效措施及合理的方案,方能确保桩身混凝土质量. 为了节约造价和防止桩身因收缩干裂的情况，在桩身混凝土中可加入少量的片石，但片石的抛入一定要均匀。

3.7.1 不良地层岩性。对存在易塌孔的不良地段时，如饱和土、流砂等，必须在浇注前采取相应措施做好支护，确保井壁垂直安全,浇注混凝土。

3.7.2 孔底沉渣。部分井桩孔底若不清除干净，可直接影响到桩的不均匀沉降问题。暂时不浇注，的井应预留10cm的保护层，待浇注前再清挖至设计标高。清渣时应将井底的扰动层清除，清渣时如孔底遇到细砂及土的薄层或透镜体时应挖除，确保桩端置于坚硬可靠的砂砾石或弱风化基岩上。

3.7.3 孔底积水。

浇筑桩身混凝土主要应保证其符合设计强度，要保证混凝土的均匀性、密实性，因此防止孔内积水影响混凝土的配合比和密实性。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，不致使抽水管残留水又流入桩孔内。如果孔内的水抽不干，提出水泵后，可用部分干拌混凝土混合料或干水泥铺入孔底，然后再浇注混凝土。

如果孔底水量大，确定无法采取抽水的方法解决，桩身混凝土的施工就应当采取水下浇筑施工工艺了。

3.7.4 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，如果渗水过多，将会影响混凝土质量，降低桩身混凝土强度，可在桩身混凝土浇筑前采用防水材料封闭渗漏部位。对于出水量较大的孔可用木楔打入，周围再用防水材料封闭，或在集中漏水部分嵌入泄水管，装上阀门，在施工桩孔时打开阀门让水流出，浇筑桩身混凝土时，再关闭，这样也可解决共影响桩身混凝土质量的问题。

3.7.5 保证桩身混凝土的密实性和混凝土质量。

(1)桩身混凝土的密实性，是保证混凝土达到设计要求的必要条件。为保证桩身混凝土浇筑的密实性，一般采用串流筒下料及分层振捣浇筑的方法，其中的浇筑速度是关键，即力求在最短的时间内完成一个桩身混凝土浇筑，特别是在有地下压力水情况时，要求集中足够的混凝土短时间浇入，以便领先混凝土自身重量压住水流的渗入。

(2)对于深度大于10m的桩身下线，可依靠混凝土自身的落差形成的冲击力及混凝土自身的重量的压力面使其密度，这部分混凝土即可不用振捣，经验证明，桩身混凝土能满足均匀性和密度性。而速度优先采用串流筒施工，对于桩身上部混凝土浇筑要采取正常的施工方法，因为一般上部很少有地下水影响，浇筑速度不必很快，也不能采用自由下落的特殊施工方法。

(3)因桩身的混凝土量较大，为了节约造价和防止桩身因收缩干裂的情况，在桩身混凝土中可加入少于15%的片石，但片石的抛入一定要均匀，不能一段桩身的片石多，而一段少，这样就会影响桩身质量，片石一定质硬，体积不能过大，施工时要求专人抛入。

(4)注意浇捣前，一定要清理桩孔内的开挖桩泥及其松散的风化岩。

4. 合理安排施工顺序

合理安排人工挖孔桩的施工顺序，对减少施工难度起到重要作用，在施工方案中要认真统筹，根据实际情况合理安排。

在可能的条件下，先施工比较浅的桩孔，后施工深一些的桩孔，因为一般桩孔愈深，难度相对愈大，较浅的桩孔施工后，对上部土层的稳定起到加固作用，也减少了深孔施工时的压力。在含水层或有动水压力的土层中施工，应先施工外围（或迎水部位）的桩孔，这部分桩孔混凝土护壁完成后，可保留少量桩孔先不浇筑桩身混凝土，而做为排水井，以方便其它孔位的施工。保证了桩孔的施工速度和成孔质量。

5. 结语

(1)对温州市公安局某“拘留教育所”人工挖孔桩施工实施上述的技术控制，达到了预期的效果，在对成桩进行的低应变检测和静荷载试验表明人工挖孔桩满足设计要求，达到了质量验评标准的优良等级。

(2)施工单位必须根据现场工程地质条件和自身的技术优势编制好施工组织设计方案，提出具体的技术措施，切勿为抢进度，盲目施工。必须严格施工规范的作业程序和质量安全技术规定组织施工，加强施工管理，确保施工的工程质量和施工安全。

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［文章编号］1006-7619（2008）09-13-529