人工挖孔法桩基作业方式探讨

刘美华

摘要：桥梁工程中人工挖孔桩施工在山区或旱地上的应用尤为常见，但当遇到岩层地基这一特殊的地质环境时就较为少见。为更好地了解这种工艺方式在各种地质环境中的应用情况，本文结合了广东省某城市快速路岩层地基采用人工挖孔法进行桩基作业的工程实例，详细地介绍了这一传统施工工艺的施工技术要点，以供业内各位同行日后在从事类似工程的施工控制时能起到一定的参考作用。

关键词：桩基施工；人工挖孔法；工艺特点；技术要点

1 工程实例概况

广东省某市城市快速路三期工程共有中桥4座，桥长50～100m不等，上部结构为25m跨预制预应力混凝土箱梁，下部结构为柱式墩台，基础全部采用φ1.0～1.5m钻孔灌注桩基础。该地地质情况较好，地层组成较为简单，大部分地表仅有1~2m为土质复盖层，其下均为花岗岩及风化岩；地下水类型上部为上覆第四系孔隙潜水，基底为花岗岩裂隙水，地下水量较少，对砼没有腐蚀性，且土层密实。为确保工程质量、加快桩基础施工进度和降低成本，经多方分析论证，对中桥设计大部分较短的桩基础采用了人工挖孔法予以施工，其岩层的开挖采用微差控制爆破方法进行设计与施工，从而达到了较为理想的效果。

2 工艺作业特点

2.1 挖孔施工的优点：

具有机具简单、技术含量不高，易于适时的过程控制和造价低的特点；易于进行持力层地质状况鉴别和孔底沉渣控制，成孔直观，砼灌注质量易控制，有利于成桩质量的保证。必要时桩底可做成扩大头以增加单桩承载力；可不受设备限制，而多个挖孔桩同时开始，作业点多，施工工期短；适用于山区场地狭隘，地势崎岖不平及软基地段或地质复杂等施工环境恶劣条件下进行施工，且在施工中对水、电需求量较小，有利于条件落后地区施工；它还具有排土少，无泥浆污染、无噪音和无震动，对周围建筑物无易造成影响等环保特点；

2.2 挖孔施工的缺点：

不适于地下水丰富、桩长超过25m或有流塑状泥、砂及溶岩地区的施工；人工劳动强度大、作业环境差、危险性高，容易出现安全事故；工作面广，交叉作业多，管理者要合理组织，精心策划方能充分发挥挖孔桩的优势，对管理人员素质要求高；

3 相关准备工作

平整施工场地，清理地面乱石、杂草，测量放样出桩位中心的准确位置，施测十字线，放好稳定牢固护桩；在孔口的四周挖排水沟，搭设好孔口活动雨棚，做好防排水工作；安装电动或手动卷扬提升设备；布置好出渣道路；合理堆放材料和机具，使其不增加孔壁压力，不影响施工；孔口周围采用木料制成木质架或用砼予以围护，其高度应高出原地面20cm~30cm，防止土、石、杂物落入孔内伤人。

4 工艺技术要点

4.1 人工挖孔

土质、砂砾层由人工从上向下逐层开挖，每节开挖高度为1.0~1.2m，主要采用镐、锹，先挖中间后挖四周，每节上部直径为1.4m,下部为1.6m，弃渣装入吊篮或吊桶内，用卷扬机提升至孔外。挖掘时，不必将孔壁修成光面，孔壁凹凸不平有利于增加桩壁摩阻力，对于粒径度较大的漂石可用钢钎锤破碎，必要时用风钻在其中心打眼，予以爆破。

对于岩层开挖，根据井巷掘进原理及以往类似工程施工经验，要采取爆破作业，本工程炮眼设计采用中心掏槽眼、辅助眼、周边眼相结合的布孔方法，利用多个段别毫秒雷管实现微差控制爆破。炮眼布置宜在桩中心布一孔，其余距桩壁40cm，孔距40cm，呈圆形布置。软质岩层孔深不超过90cm，硬质岩石孔深不超过50cm，根据岩石软硬度每个孔点内装1/3~1/2药量，顶部装粘土封严，防止跑气，严格控制装药量，以松动爆破为主。一般中间炮眼装销铵炸药1~2卷，边眼装药不超过1卷，有水眼孔要用防水炸药或用胶袋密封。

桥桩净径加护壁1.3～1.8m，设计爆破断面面积S=1.57～2.07m2,中心眼：4个，孔深0.9米，药量Q0=350g/孔周边眼：孔数13个，孔深0.9m，药量Q0=250g/孔，总药量Q=4.65kg/m3，设计爆破功效=π=0.8，活环进尺0.72m，实际单耗=q实=3.66kg/m3为防止孔桩底部水导致炸药失效，本设计炸药采用防水性能好的乳胶炸药。爆破网路采用单孔桩内大串联的方法施爆，起爆源使用MFB-200型起爆器。

4.2 浇筑砼护壁

为防止塌孔，在下挖1.2~1.5m后应停止开挖，在孔中间架设圆形外模，上口内直径为1.0～1.5m，下口内直径为1.2～1.7m，每节长1m，模板中心应与桩中心准确对正，并支设牢固。第一节砼护壁浇注应高出井沿30cm，厚度同护壁，以保护井口和防止物体滑落井内伤人。

护壁砼的标号不应低于C15，并应掺加适量的早强强剂，砼塌落度控制在7～9cm。砼通过模板上沿与护壁的10cm间隙填入，用钢钎插捣配合手捶击模板捣实。

人工挖孔应确保每节护壁砼设计强度、厚度、同心度、直径及垂直度符合要求。

护壁浇灌24小时后方可拆除模板。

石质地段坑壁稳定时，可不进行护壁。

4.3 灌注砼

桩孔挖成并报验后，即要安设钢筋笼，浇灌砼。

当孔底及孔壁渗入的地下水上升速度较小时（参考值小于6mm/min）可采用在空气中灌注砼桩的方法，砼塌落度7～9cm为宜。砼可在导管中自由坠落，导管应对准中心。管口与砼距离不得大于2m，开始灌注时孔底水深不宜大于5cm，灌注砼的速度应尽可能快，使砼对孔壁的压力大于渗水压力，以防水渗入孔内。

距桩顶底部2m以下灌注的砼，可依靠自由跌捣实，在此线以上灌注的砼应用振捣捣实。砼塌落度控制在3～5cm。

5 安全技术措施

5.1 孔口围护措施：

孔口四周必须浇筑砼护圈，并在护圈上设置围栏围护，围栏应高出地面1.2米，围栏应采用钢筋制作，焊接牢固，挖出的土方不得堆在孔口四周1米范围内。

5.2 防护壁坍塌措施：

每节桩孔挖完后立即支护壁模板，浇筑护壁砼，一般情况下24H后方可拆除护壁砼，护壁可加配适量钢筋，上下护壁要有钢筋拉结，避免某段护壁出现流砂、淤泥而造成护壁因自重而沉裂的现象，上下护壁间搭接长度不小于50㎜。桩底如果设计要求扩底，若扩底高度超过2米，扩底部分应分段做护壁，防止扩底部分坍塌。

5.3 孔中防毒措施：

地下特殊土层中往往含有CO2,SO2,H2S或其他有毒气体，故每次下孔前，必须对桩孔内气体进行抽样检测（可用快速检测管），发现有毒气体含量超过允许值时，应将有害气体清除至化学毒物最低允许浓度卫生标准，并采用足够的安全卫生防范措施，如设置专门设备向孔内通风换气，通风量不少于25L/S，以防止急性中毒事故发生。

5.4 防触电措施：

施工现场一切电源、电路的安装、拆除必须由持证电工操作，施工现场电源、线路按“三相五线制”，TN-S系统要求布置，并按“三级配电”，“二级漏电”分级分段保护，各孔井用电必须分闸，严禁一闸多孔和一闸多用，必须一机一闸一漏一箱进行敷设，孔上电线电缆必须架空20米以上，孔内电线电缆必须采用护套等有防磨损，防潮，防断等保护措施，空中操作工应戴工作手套，脚穿绝缘胶鞋，配电箱应有严密的防雨措施，安装位置合适，安装牢固。

结束语

综上所述，大家不难看出，人工挖孔法作业其适用范围已经不仅仅只适用于地质地基这一常见的地质环境，本人相信，只要能充分地做好施工过程的各项准备工作及制订安全合理的施工组织设计，它在岩层地基中照常是可行的。当然，有些技术要求它和其它一些地质条件是相通的，而有些防控措施则是必须为这种特殊的地质条件而设的，总之，无论如何，只要我们能认真地做好技术方案的筛选完善，本人相信，人工挖孔桩这种传统工艺方式在未来的应用前景将会更加的广阔。

参考文献

[1]袁兴安等著 《人工挖孔灌注桩的质量和安全控制》.现代交通技术. 2004年01期.

[2]于林平等著 《地基基础工程设计施工实用图集》机械工业出版社 2007年10月.