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人工挖孔桩施工工艺研究
人工挖孔桩是利用人工挖孔，在孔内放置钢筋笼、灌注混凝土的一种桩型。人工挖孔灌注混凝土桩采用人工挖土成孔，灌注混凝土浇捣成桩，在人工挖孔桩的底部扩大直径，称为人工挖孔扩底桩。这类桩由于其受力性能可靠，单桩承载力高，可直接检查桩底岩土层情况，施工操作工艺简单，无环境污染，不需大型机具设备，场地适应性强等特点被各地广泛应用在高层建筑与荷载较大的建（构）筑物中。
人工挖孔桩的缺点是挖孔中劳动强度较大，单桩施工速度较慢，尤其是安全性较差。人工挖孔桩设计形式绝大部分是单桩单柱承受荷载。人工挖孔桩在施工中的施工工艺，提高检测精度，找出有质量问题的桩尤为重要，管理人员和施工人员一定要重视施工过程中的各个环节和施工工艺确保桩的质量和承载强度。
关键词：桩基础 人工挖孔桩 施工技术 质量监督 缺陷与防治。
1． 人工挖孔桩 2
1.1 人工挖孔桩的特点 2
1.2 人工挖孔桩适用范围 2
2. 不同地质下人工挖孔的施工工艺 3
2.1粉质粘土含碎石层，残积层，底部为中风化基岩的施工工艺 3
2.1.1工程概况及工程地质资料 3
2.1.2施工准备 4
2.1.3施工工艺及技术措施 6
2.2砂砾石、卵石漂石等强透水层的人工挖孔桩基施工技术 10
2.2.1工程概述 10
2.2.2桩基开挖主要施工方法 11
2.2.3桩基钢筋工程的施工 13
2.2.4桩基混凝土的浇筑施工 14
2.2.5施工中特殊地层、地质条件及特殊情况下存在的主要问题及应对措施 15
2.3软可塑状粉质粘土，砂、砾石层层水位较高采用管井井点降水的施工方法 16
2.3.1工程概况及设计概况 16
2.3.2地质条件及地质状况分析 16
2.3.3本工程特点、难点及应对措施 17
2.3.4施工方案及工
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摘要：本文结合工程实例及工程地质条件，从无填充物的溶洞，有填充物的溶洞、溶洞穿越施工等方面详细探讨了溶洞区桥梁桩基的人工挖孔桩施工技术要点及质量控制措施，并对溶洞区施工安全防范措施进行了阐述。
关键词：人工挖孔桩；溶洞地质；施工工艺；施工安全
Karst area artificial dig-hole pile construction technology and application
TieYiJu in HeFeng chongqing branch
Abstract: combining with engineering example and engineering geological conditions, from no filler of the cave, the karst caves in the cave, padding through construction aspects discusses in detail the cave area of the bridge pile foundation artificial dig-hole pile construction techniques and quality control measures, and karst area of construction safety measures is discussed in this paper.
Keywords: artificial dig- C The con Construction safety
&&&&&&& 在山区施工高速公路桥梁桩基，与机械成孔相比，人工挖孔桩由于其适用性强、施工速度快、易于鉴定持力层、经济成本低等诸多优点而被广泛应用。在岩溶地区进行人工挖孔桩施工，溶洞是桩基成孔施工中最难对付的岩溶形态，其形式多样、结构复杂，如何安全、快速地穿过溶洞顺利成孔是施工的重点和难点。本文结合贵州某高速公路某同段桩基溶洞处理对此进行分析，对在同种及类似地质条件下的桩基施工提供参照。
&&&&&&& 1& 工程概况
&&&&&&& 贵州某高速公路某合同段共有三座大桥，共有桩基104根，桩径分为1. 8 m和2. 0 m 两种, 均按嵌岩桩设计，要求嵌岩深度不小于5m。三座大桥桥址区均属岩溶溶蚀峰从洼地地貌单元，连续跨越岩溶洼地，沿线地形起伏大, 受构造影响，揉皱作用较发育，地层产状变化较大。
&&&&&&& 该段灰岩岩溶发育，属岩溶发育区，岩溶形态主要为溶沟及溶槽。工程地质勘查显示，基岩顶面埋深起伏变化较大，局部岩溶发育较严重，由于岩溶发育具极不均一性，局部（特别是谷底掩埋段）发育有竖向落水洞、大型隐伏岩溶管道。根据地质资料和实际开挖情况，共有38根桩基所在地区存在溶洞，溶洞高度最大达到17 m，横向发育最大达到10m；以干空溶洞为主，少数有填充物，洞内基本无水或少水。
&&&&&&& 2& 施工方案比选
&&&&&&& 岩溶地区桩基施工一般采用机械成孔、人工成孔或两种方法的组合。
&&&&&&& 在岩溶地区采用机械成孔方法进行基桩施工时，最适宜采用冲击钻成孔工艺。但该项目位于贵州山区，地势险峻，部分桩基位于陡坡，机械就位困难，且岩溶地区地质变化较大，机械钻孔过程中因侵入桩孔的探头石、溶沟等倾斜岩面使钻头底部处于软硬不均的质体，很容易造成偏孔、卡孔、弯孔等问题；另外，在钻孔过程中，当钻至溶沟或溶洞顶板时, 孔内护壁泥浆水头会突然下降而失去护壁作用，引起孔壁塌方，容易出现卡锤、掉锤、埋锤等现象，严重时还可能发生钻机倾覆，造成桩孔报废的事故。
&&&&&&& 人工挖孔桩采取全井壁支护，施工方便，安全有保障，挖孔过程中能及时发现地层变化，采取相应措施进行处理，不仅能确保成孔质量和灌注砼的质量，而且在交通不便的山区可以降低机械的进出场费用，比机械成孔经济得多；另外，采用人工挖孔施工岩溶地区的桩基，可以多个桩基同时施工，为工程的施工工期提供了保障。
考虑到以上因素, 该项目三座大桥岩溶地区桩基施工均采用人工挖孔施工方法。
&&&&&&& 3& 施工方法
&&&&&&& 溶洞地区人工挖孔桩施工必须先仔细熟悉各桩位的地质柱状构造图，并作好详细的技术交底。同时应特别强调必须严格遵循先超前钎探地质情况，后进行挖孔作业的原则。超前钎探可采用风动电钻在桩孔中心位置提前钻一直径100mm、深度大于计划进尺深度0.5m 以上的勘探孔，然后采用一根直径50mm 特制取样钢管打入孔内进行地质取样。根据取样钢管取出的地质样本并结合地勘资料具体分析溶洞内的构造状况，据此确定相应的处理方法。
&&&&&&& 3.1& 无填充溶洞的处理方法
&&&&&&& 3.1.1& 溶洞打开
&&&&&&& 1、在探明溶洞部位后，施工至洞顶时应提前做好相关的安全防护工作：利用护壁采用脚手钢管搭设安全施工平台，作业人员系好安全绳、机具栓捆保险绳等，防止坠落事故。
&&&&&&& 2、采用风镐人工凿开溶洞，完成后应撤出洞内施工机具、施工平台，施工人员撤至孔外。
&&&&&&& 3、溶洞揭露后，检查溶洞内气体，工人下洞前及在孔中施工时用空压机进行通风；作业人员作业时应配备专用吊篮( 采用&P25钢筋现场制作，必须保证焊接质量) 且佩戴安全绳。
&&&&&&& 3.1.2& 横穿桩基的溶洞处理
&&&&&&& 对于横向穿透桩基或侵入桩基的溶洞，采用混凝土挡土墙的形式封闭溶洞。
&&&&&&& 1、溶洞加固
&&&&&&& 为了保证溶洞打开后，溶洞内顶部围岩不出现坍塌，采用直径不小于10cm的圆木对洞顶围岩进行支撑（一次性使用，不再拆除），支撑木根据溶洞内地形按梅花形交错布置，间距控制在1m左右。
&&&&&&& 2、溶洞封闭
&&&&&&& （1）溶洞封闭采用C25钢筋混凝土挡土墙，靠近桩基中心侧做成垂直面，挡土墙顶宽1米，坡率4:1，底宽根据溶洞深度确定。
&&&&&&& （2）护壁采用定型钢模，安装模板时在溶洞顶上方预留浇灌混凝土入口，钢模形成稳固后浇灌C25混凝土填充溶洞空腔，浇灌混凝土应振捣密实，可在混凝土中掺加适量的微膨胀剂，保证混凝土与溶洞壁不留空隙。
&&&&&&& 3.1.3& 桩基底部的溶洞处理
&&&&&&&& 桩基底部溶洞打开后，采用先对溶洞回填再采用钢筋混凝土盖板进行封闭。
&&&&&&& 1、溶洞回填
&&&&&&& （1）洞内填充物可采用碎石、细小的毛渣石或泥夹石等材料，石碴粒径应控制在10cm以内。
&&&&&&& （2）洞内回填：每往洞内倒入1～2 车填料，应下人对其进行整平、夯实处理。整平夯实范围不小于桩径的3倍。分阶段逐层进行回填施工，填至距桩基底5～8m位置采用C20混凝土进行填充。
&&&&&&& 2、溶洞封闭
&&&&&&& （1）在桩基底溶洞顶面浇筑C25钢筋混凝土作为盖板对溶洞进行封闭。
&&&&&&& （2）盖板内钢筋采&P22双层钢筋网片，网格间距为15&15cm，钢筋深入四周基岩1米，以保证和周围岩体形成一体。
&&&&&&& 3.2& 有填充溶洞的处理方法
&&&&&&& 对于溶洞内有填充物的，应先查明填充物是处于软～流塑状态还是硬塑状态，然后分别对待处理：硬塑状态的直接进行人工挖孔并采用钢筋混凝土护臂施工；软～流塑状态的则先将填充物抽排后安设钢护筒施工。
&&&&&&& 3.2.1& 填充物呈硬塑或可塑状态
&&&&&&& 对于这类溶洞，按正常挖孔护壁方法施工，开挖按每循环0.5m深度进行。根据溶洞与桩基的平面位置关系对全断面或近似全断面的溶洞，采用全断面的整体钢筋砼护壁；对半基岩半溶洞的基桩，先进行基岩爆破，清除溶洞填充物，然后在溶洞面采用钢筋砼护壁，基岩面采用素砼护壁，护壁钢筋伸入基岩10cm。护壁钢筋竖筋为&P12@300，打入下节护壁中20cm，横向上中下位置均匀布置3 根&P12钢筋；同时沿圆周向填充物内打入&P16锚固筋，锚固筋环向间距50cm，上下层错开布置。
&&&&&&& 3.2.2& 填充物呈软～流塑状态
&&&&&&& 1、抽排处理
&&&&&&& （1）施工准备：在墩位旁挖设储浆池，其大小应能满足抽排和弃运相协调的目的。
&&&&&&& （2）利用出渣起重卷扬机将泥浆砂石泵吊入洞内，然后进行强力抽排。砂石泵扬程要求大于50m。
&&&&&&& （3）及时将抽排出的浆体转运至专用弃土场进行处理。
&&&&&&& 2、钢护筒制作
&&&&&&& 采用卷板机卷制钢护筒，2m一节，制作好后用小车运到孔口安装，长度为溶洞深度加2m。
&&&&&&& 3、钢护筒安装
&&&&&&& 在第一节护筒直径位置上开2 个孔，插入16#工字钢，在桩基孔口制作一施工平台，用吊车将护筒吊在施工平台上往下放，直到工字钢搭在井口护壁上；然后用吊车吊第二节护筒进行对接，焊接完成后再往下放。如此逐节安装，直到全部护筒焊接完成，用吊车整体一次性吊放到位。焊接时注意2节钢护筒之间的顺直度，保证钢护筒能顺畅放到位。钢护筒和上下岩层之间各搭接1m，用&P32筋作为铆钉进行锚固，上下各3排，一排为12根，铆钉和钢护筒之间必须焊接。
&&&&&&& 4、封闭处理
&&&&&&& 钢护筒安装就位后，应采用水泥砂浆或混凝土对钢护筒与混凝土护壁、岩层之间进行灌注封水处理，以确保成型孔壁不漏水。
&&&&&&& 4& 施工安全注意事项
&&&&&&& 溶洞区域人工挖孔桩施工过程中施工安全是一个非常重要同时也是比较难处理的问题，在施工中除严格遵守项目部制订的人工挖孔桩安全操作规程外还应着重做好了以下几个方面的工作：
&&&&&&& 1、设置专职安全员负责安全检查，落实安全设施与安全制度。
&&&&&&& 2、与井下人员设置固定的联络方式，井上人员与井下人员随时保持联系。
&&&&&&& 3、采用送风机械向孔内送风，特别在人员下井前必须先向井下送风一段时间，以保证井内有足够的氧气。
&&&&&&& 4、孔口设置防止坠物伤人的圆形钢筋密孔网（Ф25 钢筋），网中间仅留1 孔供出渣桶上下，并在施工人员上方加设1 道半圆形的挡土板。
&&&&&&& 5、垂直运输采用电动卷扬机吊钩采用安全钩，钢丝绳刹车片及开关定期进行检查更换。
&&&&&&& 6、施工现场配备发电机，以防突然停电影响井下工人人身安全
&&&&&&& 5& 结束语
&&&&&&& 惠兴高速公路十七标采用人工挖孔桩处理岩溶基桩38根, 总体来说处理效果不错, 说明上述处理措施是成功的。但是由于岩溶地区地质情况十分复杂, 溶洞具有不可预见性、复杂性、危险性等特点, 岩溶基桩开挖前必须进行一桩一孔超前钻探, 准确掌握地下岩溶发育情况。所以, 在岩溶地区进行人工挖孔桩施工, 仍有待于积累经验, 需根据具体地质情况, 综合考虑各种因素选用经济、合理、有效的处理方法。
参考文献：
[1] 公路桥涵施工技术规范JTG/T F50-201
[2] 阳志胜.人工挖孔桩溶洞处理施工技术及应用.公路与汽运.2011(3)
[2] 林伟.溶洞区域人工挖孔桩施工方法.广东建材.2008(9)
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