人工挖孔在工程中的应用

　　摘要：文章通过对人工挖孔桩的工程实践，结合国道314线上的成功施工经验，总结人工挖孔桩的优缺点和施工方法以及在遇到淤泥、流砂或地下水位丰富时的处理办法，以使挖孔桩施工更加合理化、规范化。
　　关键词：流砂，淤泥，塌方，降水，清孔
　　
　　人工挖孔桩具有机具设备简单，施工操作方便，占用场地小，无泥浆排出，对周围环境及建筑物影响小，施工质量可靠，造价低等优点，因此，近几年得到广泛运用，特别是在扩大头的桩基施工中，人工控孔桩施工更有其优越性，可以弥补其他机械施工的一些不足。
　　1人工挖孔桩的基本原理
　　人工挖孔灌注桩是指在桩位采用人工挖掘方法成孔，然后安放钢筋笼，灌注混凝土而成。人工挖孔桩宜在地下水位以上施工，适用于人工填土层、黏土层、粉土层、砂卵石层和风化岩层。而在地下水渗水量大且难以排水的地层以及松砂层、淤泥土层中，不宜进行人工成孔，尤其不宜在有害气的地层中进行人工成孔。人工挖孔桩的桩身直径一般为800mm~2000mm，最大扩底直径可在4500mm。
　　为便于施工，挖孔桩孔深不宜超过30m。当桩长L6≤8m时，桩身直径（不含护壁厚度，下同）不宜小于0.8m；当8m＜L≤15m时，桩身直径不宜小于1.0m；当15m＜L≤20m时，桩身直径不宜小于1.2m；桩长＞20m，桩身直径应适当加大。
　　2人工挖孔桩的特点
　　（1）人工挖孔桩广泛应用于工业与民用建筑、公路桥梁、港口、码头中有，其主要特点有以下方面：①人工挖孔桩无须大型的机械设备，不受施工场地限制，成孔机具简单，施工时噪音较小，无大量泥浆排放，对环境污染少；②进度较快，人工挖孔桩可根据施工进度要求，多孔同时开挖，工艺简单且无须太多的机械设备，增加劳动力便可全面加快工程进度；③在既可采用钻孔桩又可采用人工挖孔桩时，人工挖孔桩造价相对较低，人工挖孔的直接成本要比钻孔低约20%~30%；④质量更容易保证，由于成孔后，桩底持力层和清底情况可直接检查，孔径、孔深等技术指标均能直接的检查认定，桩身砼浇筑采用水下砼时，一旦出现“断桩”问题，可快速直接抽干孔内的积水，凿除浮浆层后再直接浇筑砼拉长桩身，这一点更是钻机成孔所无法比拟的优越性。
　　（2）人工挖孔桩虽有多方面的优越性，但也有一些局限性，主要是：①施工安全保障要求高，当施工场地内地下水丰富时，易出现流砂、塌孔等到现象，施工处理困难，很难保证施工安全；②工人在孔内作业面小，条件差，用电安全，废气，缺氧等安全隐患必须时刻加以防患，一出问题往往是灾难性的；③在建筑物集中的地区挖孔时抽水易引起周围附近地面沉降，导致周围建筑开裂或倾斜；④受水文地质条件等客观因素制约较大，因有些地方地质情况复杂，地质报告所提供的地质情况有时难以全面反映所有桩位的地质条件，人挖孔时有一定的风险。
　　3人工挖孔桩的施工方法
　　3.1适用范围
　　人工挖孔桩宜在水的渗透系数K﹤7×10ˉ3cm／s的土层内施工，适用于人工填土、粉土、砂土、卵石、碎石、风化岩层。在覆盖层较深且岩面起伏较大时，采用不同深度的挖孔桩，以基岩作持力层，持里层应力容易满足，受力合理，技术可靠。
　　3.2施工原理及工艺流程
　　人工挖孔桩是在桩位采用人工挖掘方法成孔、封底、安放钢筋笼、浇灌砼而成桩。通常是边挖掘，边分节作砼护壁，以防孔壁土体塌方，其工艺如下：桩位放样→分段开挖→分段支投护壁模板→分段浇灌砼护壁→分段拆模（反复循环）→成孔封底→安放钢筋笼→浇灌砼。
　　3.3施工方法及主要工序
　　（1）挖孔前须整平场地，放好桩位，每个桩位设置好护桩，以便在成孔过程中校核桩位。
　　（2）每挖一段（每段深度视桩孔周边土质稳固情况而定，一般为30cm~100cm）后，应采用十字吊线法，以桩中心点校孔位，挖成的孔壁及护壁应直顺，不得成扭曲状。
　　（3）对桩的垂直度和直径，应每段检查，发现偏差，及时纠正。
　　（4）如果相邻桩位间距较小，成孔时采取间隔挖孔法，以减少水的渗透，防止孔壁塌方。
　　（5）成孔过程中，护壁的内模采用分块内八字搭接，其竖向上下口之间稍有倾斜度，以便为下一层护壁砼浇灌时流下了一个开口宽度。
　　（6）护壁模板的拆除宜在24h之后进行。
　　（7）在开挖过程中，如果遇到特别松散的土层，淤泥或流砂时，可采用钢护筒或预制砼沉井作护壁等，穿过松散土层或流砂层后，再按一般方法边挖掘边作砼护壁，渗水严重时可利用井点降水。
　　（8）挖到基岩后，若出现因地下水涌水量过大无法开挖时，可采用双液注浆固结止水后再开挖的方式掘进，步骤是：以425#水泥和Na2O，SiO2等胶化剂为材料制成不同的浆液后用两要注浆管同时注射到岩层缝隙内，让两种浆混合后迅速凝结，形成止水性压浆砼。
　　（9）如遇地质概况与设计图纸不符合的，桩孔的挖掘深度应由设计人员根据现场的土层实际情况而定，不能单纯依据设计图纸提供的桩长参考数据来终止挖掘。
　　3.4安全措施
　　进入孔内人员必须佩戴安全帽，孔下有人作业，现场设置监护，配有防毒面具。挖孔过程中应检查是否有害气体，尤其是挖10m以上的深孔要采取必要的通风措施，必要时抽、送风同时进行了。孔内宜设置软爬梯，供人员上下井使用的电葫芦，吊笼等，并配有自动卡紧的保险装置，不得使用麻绳和尼龙绳吊挂或脚踏井壁凸缘上下。孔周堆土应及时清理，施工现场的一切电源、电路的安装和拆除必须由持证电工操作，电器必须严格接地、接零和使用漏电保护器，各也用电必须分闸，严禁一闸多用。地面电缆必须架空2m以上。孔内照明应采用安全矿灯或12V以下的安全灯，所有设备均应保证可靠与正常工作。当孔内抽水量较大时，应密切注意出现流砂、流泥及孔壁塌方的可能性性。暂停施工的孔口应加盖板，以防发生人员坠落事故。
　　4施工中常遇到的问题及处理办法
　　4.1工程概况
　　基础采用56条人工挖孔桩。场地地层自上而下依次为：①杂填土，全层厚1.6m～2.9m；②黏土厚1.6m～2m；③流塑性淤泥层厚为4.5m～6m；④粉质黏土层厚0.6m～2m；⑤泥质中砂层厚0.6m以下；⑥残积砂质粘土3.4m～5.1m；⑦其下为风化岩层，地下水位2m～3m。
　　4.2施工措施
　　（1）钢筋笼护筒开挖淤泥层，先按常规方法施工至淤泥层顶面，其内径较设计桩径大400mm,以便通过护筒。护壁上设4个安放125a工字钢预留洞。护筒纵向筋Φ16@150、环向筋Φ18@100加工焊接成筒状钢筋笼，外包1.5mm厚薄铁皮，护筒一般长1.6m，少数0.8m，视护筒总长确定最后一节护筒的长短。在挖孔桩上方搭设三角架，而后用手动葫芦吊起护筒就位，再放两条交叉的125a工字钢于护筒预留洞内，由4人均匀摇动千斤顶，将护筒缓慢压入淤泥层，压入时定时用水平仪观测其倾斜度并及时调整。第一节护筒完全进入淤泥层后，撤出工字钢及千斤顶，吊入2护筒与第一节护筒对齐并点焊，而后按上述方法施工压第2节护筒如此数次将需长度护筒完全压入并穿过淤泥层，再于护筒内开挖淤泥。为保证安全，在护筒内按常规方法浇灌砼护壁。
　　（2）借助于钢盘加稻草开挖流砂及可塑性土层。现常伴有流泥出现，有时近乎泥浆状。此时采用Φ16@100长1m钢筋沿护壁外围插入该土层，并用稻草在钢筋外围填以阻挡流砂，流泥，成型后迅速浇灌护壁。开挖深度一般为300mm～500mm视具体情况增减。如阻挡不住流砂、流泥，可加大钢筋直径直至用钢管；如泥，砂流失过多或塌方，可立即用砂土回填至上节护壁底部，并适当减少开挖深度，最终顺利通过流砂，流泥层。
　　5结束语
　　人工挖孔桩机具设备简单，施工操作方便，质量可靠，不仅在良好的地质条件可以广泛应用，而且随着施工技术的改进，在有地下水、流砂层和淤泥质土质中也得到了相应发展和应用。人工挖孔桩在良好地质条件的地基中运用时更能发挥其优越性，当扩大人工挖孔桩在不良地基中运用时，其扩大部分极易坍塌造成质量和安全事故，应该慎用。