人工挖孔桩在公路工程施工中的应用

赵妍琴
摘要：人工挖孔桩施工方便、速度较抉、不需要大型机械设备，挖孔桩要比木桩、混凝土打入桩抗震能力强．造价又比冲击锥冲孔、回旋钻机钻孔节省。因此，在公路、民用建筑中挖孔桩得到广泛应用。因此。要掌握人工挖孔桩的技术特点与施工措施。
关键词：公路工程施工；人工挖孔桩；选型；技术措施；安全措施
中图分类号： U445.31 文献标识码：A 文章编号：
Abstract: the artificial dig-hole pile construction is convenient, speed is emphasized, don't need large mechanical equipment, dig-hole pile than piles, concrete pile into seismic ability. Cost and impact than cone punching, whirling rig drilling save. Therefore, in the highway, civil building dig-hole pile widely used. So. To master artificial dig-hole pile technical characteristics and construction measures.
Keywords: highway engineering construction; Artificial dig-hole pile; Selection; Technical measures; Security measures

1引言
人工挖孔桩自20世纪80年代在我国开始应用。几十年来，人工挖孔桩以其施工简便、造价低、工期短、质量易保证、承载力高等优点，日益得到施工单位和没计单位的欢迎，从而得到广泛的应用。人工挖孔桩不仅能用于公路大中桥的基础，还能作为各种建筑物基础的工程桩，广泛用于支护边墙、基坑的挡土桩，以及止水幕墙等。
鉴于不同地区的土层、地质结构不同，及人工挖孔桩系由人工操作，工人的经验差异较大，因此实际施工中时常发生一些工程事故或安全事故。其工程事故主要表现为：涌泥、流沙导致成孔失败；地下水位较高、流水量较大时，挖桩抽水导致场地周边建筑物下沉、地下管道破裂等事故。安全事故主要有：孔底缺氧窒息死人、孔口坠落重物伤人等。人工挖孔桩施工分成孔阶段和成桩阶段。成孔阶段的工序是：人工挖孔一施作护壁直到挖孔到持力层，成桩阶段的工序是：清除孔底沉渣及积水一下放钢筋笼一浇注混凝土桩体，其中成孔施工中发生的渗水、涌泥、流沙是导致挖孔桩失败的主要因素，解决成孔中的这些问题是挖孔桩成败的关键。本文结合工程实际，对挖孔桩施工应注意的问题谈几点认识与体会。
2人工挖孔桩选型及其特点
2.1基础(桩)选型是结构设计的一道重要工序，必须满足安全可靠、造价经济、施工速度快的要求。这也是为什么人工挖孔桩能得到广泛应用的缘故。人工挖孔桩在公路工程当中较多应用于大中桥基础。一般情况下选择人工挖孔桩必须满足几个条件：一是基岩埋深不宜过深，一般不超过30m，超过20m深度的人工挖孔桩，在成孔初必须要有人工送氧措施。二是当有较厚含水砂层或较厚淤泥层的地质条件下，应当慎用人工挖孔桩，防止发生挖桩抽水导致场地周边建筑物下沉、地下管道破裂等事故。不过地质勘察报告表明，超过2m深度的含水砂层或淤泥层为局部情况时，仍可采取一定措施进行人工挖孔桩施工，使桩基础施工造价大幅降低，既安全可靠又加快速度。
2.2人工挖孔桩施工的特点。由于钻孔灌注桩受钻机调运．泥浆排放以及水源、电源方面限制，同时现阶段钻孔工艺较落后。地下隐蔽施工以及地质情况判断不明等原因常导致桩基质量出现较多问题。相对于钻孔灌注桩，人工挖孔桩施工能避免上述不利因素，且具有设备简单．作业面易开展，施工效率高．质量容易保证等优点，因而在当今诸多钻孔灌注桩受限制的地方人工挖孔桩得到广泛应用。人工挖孔桩不仅能用于公路大中桥的基础，还能作为各种建筑物基础的工程桩，广泛用于支护边墙、基坑的挡土桩以及止水幕墙等。人工挖孔桩系由人工操作，工人的经验差异较大．因此实际施工中时常发生一些工程事故或使安全事故。其工程事故主要表现为：涌泥、流沙导致成孔失败；地下水位较高、流水量较大时，挖桩抽水导致场地周边建筑物下沉、地下管道．破裂等事故。
3人工挖孔的主要困难及策略
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。
3.1.1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。
3.1.2水量较大时。当用施工孔自身水泵抽水，也不易开挖时，应从施工工序考虑，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。
3.1.3对不太深的挖孔桩。可在场地四周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。
3.1.4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：二是周围有江沙、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。
3.2流砂。人工挖孔在开挖时，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，因此要采取有效可靠的措施。
3.2.1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lm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。
3.2.2流砂情况较严重时。常用的办法是下钢套筒，钢套筒与护壁用的钢膜板相似，以孔外径为直径，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，即可分片将套简装入，深入孔底不少于0．2m，插入上部混凝土护壁外侧不小于0．5m，装后即支模浇注护壁混凝土，若放入套筒后流砂仍上涌，可采取突出挖出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。也可用此种方法，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淤泥质土层。在遇到淤泥质土层等软弱土层时，一般可用木方、木板模板等支挡，并要缩短这一段的开挖深度，并及时浇注混凝土护壁，这次支挡的木方模板要沿周边打入底部不少于0．2m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，能达到很好的支挡效果。
4人工挖孔桩在公路工程施工技术措施
4.1做好事前控制工作．组织好各种原材料的进场与验收．进行技术交底，制定相应的施工工序。开挖前清除现场杂物．整平夯实．精确放样．四周距孔中心桩1米处设4个保护桩．十字对称布置。在井口护壁施工结束后，将桩中标注在井口护壁上。
4.2同排桩基开挖时，采用间隔挖孔，群桩开挖时，应采用梅花形开挖。避免开挖过程中对相邻桩基护壁影响。
4.3以垂直起重设备要架立牢固，应能承受一定的冲力不致翻例．垂直起重设备必须经检人验合格后方可投入使用。
4.4挖孔时．采用每进尺进行一次砼护壁。孔砼护壁标号应不小于C25。护壁模板宜采用定型二半圆合一的喇叭形钢模，护壁厚度在12一20cm，采用集中拌和。钢棒捣实，护壁后每节上孔径按设计桩径下口孔径大于设计桩径16cm。
4.5每一节开挖前，在孔口恢复中心桩后，用吊锤放样该节孔中心位置。以防出现桩心倔位。
4.6挖孔至10m以下时，采用鼓风机通风，使孔内保持新鲜空气。
4.7粘土层采用镐挖锹铲．硬土层及强风化岩层采用风镐破碎。
4.8当孔内地下水较多时采用水泵及时排水。
4.9挖至设计桩底标高后，采用探孔器测验孔垂直度和孔深。在人工挖孔桩过程中施工要点为：护壁砼配合比、孔口放样、每节中心位置以及孔深测量。要求施工中及时记录每节施工土质、渗水量、中心偏位、起始深度等。
5有较厚含水砂层的人工挖孔桩的施工
含水砂层是指在地下水位以下，渗透系数较大的砂层，厚度大，渗水最也大，挖孔桩施工时，易产生流砂导致塌孔，这是挖孔桩施工中危险性和难度较大的情况。施工中，遇到这种地质情况，如果工程地质报告显示地下普遍存在含水层，且厚工超过1m~2m，则应慎用挖孔桩。如果只是局部存在含水砂层．可采取注浆法，效果相当好，且成本亦不算高。施工方法及步骤是，当挖孔至含水砂层表面时停止开挖，然后放人φ30mm小型工程钻机，沿孔壁周边施工一圈注浆孔，对孔壁周围砂层进行注浆处理。注浆孔距为350ram左右．注浆水灰比为l：l左右．若加入3％的早强剂，其效果更佳。隔1，2天后待注浆层达到一定强度再继续挖孔，直到通过含水砂层，此时即可用常规混凝土护壁的方法进行施工。如果地质钻探表明场地地下水位较高，则可相应减小注浆孔距，增加砂层水泥浆固结的强度和范围。阻止地下水在挖孔时大量渗透。人工挖孔桩采用注浆法处理台水砂层是非常有效的．但成本亦相应提高。据测算，如果一项工程挖孔桩50％以上需要用注浆法处理含水层，则挖孔桩的经济性优势会大打折扣。
6成桩质量检验
6.1砼试块强度的质量检验和桩身动检，桩身动检包括大应变和小应变，可测出桩长、缩径、扩径、断桩及可估算出砼强度，质量检验和桩身动检必须合格。
6.2建议有条件的按1％一2％抽样，按慢速维持荷载法做竖向静荷载试验，必须满足设计要求。
7人工挖孔桩的施工安全措施
7.1现场管理人员应向施工人员仔细交待挖孔桩处的地质情况和地下水情况，提出可能出现的问题和应急处理措施。要有充分的思想准备和备有充足的应急措施所用的材料、机械。要制定安全措施，并要经常检查和落实。
7.2孔下作业不得超过2人，作业时应戴安全帽、穿雨衣、雨裤及长筒雨靴。孔下作业人员和孔上人员要有联络信号。地面孔周围不得摆放铁锤、锄头、石头和铁棒等坠落伤人的物品。每工作lh，井下人员和地面人员进行交换。井下人员应注意观察孔壁变化情况。如发现塌落或护壁裂纹现象应及时采取支撑措施。如有险情，应及时以出联络信号，以便迅速撤离。并尽快采取有效措施排除险情。地面人员应注意孔下以出的联络信号，反应灵敏快捷。经常检查支架、滑轮、绳索是否牢固。下吊时要挂牢，提上来的土石要倒干净，卸在孔口2m以外。
7.3挖土由人工从上而下逐段用镐锹进行，一般以1.0米左右为施工段。易坍地层为0．5米左右为一施工段，遇坚硬土层用风镐破碎，同一段内挖土次序先中间后周边，弃土准人提土桶内，用卷扬机提升至孔口，放置孔边1米以外。在地下水位以下施工时应及时用吊桶将泥水吊出，如遇大量渗水，则在孔底一侧挖集水坑，用局扬程潜水泵排出桩孔外。
7.4一般情况下，每天人工挖孔施工不得超过一节，以便混凝土护壁达到一定强度。若工程进度需要一天挖两节，则上一节混凝土护壁钢模不得拆除．以后则每天都必须保留三节混凝土护壁达到后方可拆除钢模。根据实际情况，还可以在护壁混凝土巾加入3％-5％的早强剂，以确保护壁混凝土达到所需强度。

8结束语
人工挖孔桩具有受力明确、承载力高、施工方便、无噪音、造价低等优点。因此。近年来．在我国很多公路及民用建筑中得到广泛运用。但在施工中存在着一些问题，应通过加深对人工挖孔桩工程施工过程的认识，通过严格的质量控制及各个工序的的质量控制，以保证人工挖孔桩的质量，促进公路及民用建筑质量的提高。

参考文献：
[1]张建平．浅谈人工挖孔往在桥榘往基中的应用IJJ．中国工程咨询，2005(3)．
[2]田聚绵．浅析人工挖孔桩的安全技术措施叨．交通世界(建养．机械)，2007(7)．
[3]崭豪．浅谈人工挖孔桩在公路工程花工中的应用就[j]．科学之友(B版),2007(8)．