人工挖孔樁的應用分析

摘 要:隨著建設施工水平的不斷提高，機械化施工的日益興旺，在灌注樁施工領域越來越多的大型設備得以使用，但出于地質條件的限制和經濟型的考慮，人工挖孔樁施工方便、速度較快、不需要大型機械設備，挖孔樁要比木樁、混凝土打入樁抗震能力強，造價比沖錐沖孔、沖擊錐沖孔、沖擊鉆機沖孔、回旋鉆機鉆孔節(jié)省。本文結合河南省鄭州至石人山高速公路NO.19合同段大橋灌注樁采用人工挖孔成孔，借以探討、總結。

1人工挖孔樁施工特點簡介

在橋梁基礎灌注樁施工中，對于相對較穩(wěn)定一般為高塑限土層、堅巖，同時地形較復雜，采用大型設備無作業(yè)面，同時對于周邊環(huán)境缺水、無法造漿以及減少泥漿污染等情況而采用小型機具人工挖孔進行護壁而成孔的施工工藝。

(1)特點:①施工操作工藝簡單，施工方便。②單樁承載力高，可直接檢查樁外形尺寸和持力層情況，受力性能可靠，抗震能力強。③可多樁同時進行，施工速度相對快，節(jié)省設備投資，降低工程造價。④井下作業(yè)條件差，環(huán)境惡劣，勞動強度大，安全和質量特別重要。

(2)適用范圍:人工挖孔樁適用于樁直徑800mm以上，無地下水或地下水較少的黏土、粉質黏土，含少量砂、砂卵石、姜結石的黏土采用，特別適于黃土層采用，深度一般20m左右，對有流沙，地下水位較高、涌水量大的沖積地帶及近代沉積的含水量高的淤泥、淤泥質土層不宜使用，結合本項目特點處于平原微丘區(qū)，并考慮巖石層嵌巖，無水，較適宜挖孔成孔。

2施工工藝

(1)放線、定樁位及高程:依據(jù)施工坐標控制點和水準點，測定樁位高程基準點，確定好樁位中心，以樁位中心為圓心，以樁身半徑加護壁厚度為半徑畫出上部圓周，撒石灰線作為樁孔開挖尺寸線，樁位線定好后，經監(jiān)理復查合格后方可開挖。

(2)采用孔口護筒法:松散覆蓋層比較厚的(粘土、砂土、砂礫)每個孔開挖前均要埋設護筒，護筒用3mm～5mm厚鋼板制作，直徑比孔徑大10cm，埋深根據(jù)現(xiàn)場水文地質情況確定，有滲水的都要嵌入巖面10cm并在底部外圍用水泥砂漿抹三角帶止水，滲水量大的，挖坑時考慮集水坑位置，用水泵排水，排干了水才能抹砂漿帶，無水處護筒只落到巖面即可;護筒頂部高出地面10cm，周圍用原土回填夯實，傾斜度＜0.5%，中心偏位小于5cm，水中樁基要提前筑島，用草袋或編織袋圍堰，中部填土，圍堰要考慮水流沖刷引起的下沉和傾覆。

(3)開挖:松散覆蓋層用鐵鍬，鎬頭即可開挖;進入強風化層可用風鎬剝離;進入弱風化層需打眼爆破，采用淺孔，小藥量松動爆破，打眼須配備空壓機、風管、鉆桿;爆破后有大塊，用風鎬解小，便于清運出孔。爆破挖孔，孔壁參差不齊，要做適當休整，使孔徑符合設計要求。開挖樁孔應從上到下逐層開挖，先挖中間部分的土方，然后向周邊擴挖，有效控制樁孔的截面尺寸，每節(jié)的開挖高度應根據(jù)土質和設計而定，一般以0.9m～1.2m為宜。

(4)澆筑第一節(jié)護壁砼:護壁模板支好后應立即澆注護壁砼，并振搗密實，砼強度到達1.2Mpa即可拆模，一般情況下澆灌完畢須經24H后可拆模。

(5)檢查樁位、標高:在地面上設十字控制網、基準點，將樁控制軸線、高程測到第一節(jié)護壁上，每節(jié)以十字線對中，吊線錘作中心控制，用尺桿找圓周，以基準點測量孔深。

(6)架設垂直運輸架:第一節(jié)樁孔成孔后，著手在樁孔口上架設垂直運輸架，要求搭設穩(wěn)定、牢固。安裝提升設備、吊桶、活動蓋板、水泵、通風機等。安裝提升設備時，盡量使吊桶鋼絲繩中心與樁孔中心重合，以便挖土時能直觀控制樁位中心和支模中心，樁口上設圍護欄，當樁孔深大于5m時，應向井下通風，加強空氣對流，必要時輸送氧氣。孔上人員密切觀察孔下人員情況互相呼應，樁口安裝水平推移的活動蓋板。當樁孔內有人挖土時，應掩蓋好安全蓋板，防止雜物掉下，吊運土時，再打開安全蓋板。

(7)開挖第二節(jié)樁孔土方:從第二節(jié)開始利用提升設備運土，樁孔內人員應戴好安全帽，吊桶離開孔上方1.5m時，推動活動安全蓋板，掩蔽孔口，防止卸的土塊、石塊等雜物墜落孔內傷人，吊桶卸土后，再打開活動蓋板，下放吊桶裝土，樁孔挖至規(guī)定深度后，檢查樁孔的直徑及井壁圓弧度，修整孔壁，使上下垂直平順。

(8)先拆第一節(jié)、支第二節(jié)護壁模板、防附加鋼筋:護壁模板采用拆上節(jié)支下節(jié)依次周轉使用，模板上口留出高度為100mm的砼澆筑口。

(9)澆筑第二節(jié)護壁砼:砼用吊桶運送，人工澆筑，人工插搗密實。

(10)檢查樁位軸線、標高:每節(jié)樁孔護壁做好以后，必須將樁位十字軸線和標高測設在護壁的上口，然后用十字線對中，吊線錘向井底投設，檢查孔壁的垂直平整度，隨之進行修整，井深必須以基準點為依據(jù)，保證樁孔軸線位置、標高、截面尺寸滿足設計要求。

(11)逐層往下循環(huán)作業(yè):將樁孔挖至設計深度，檢查土質情況，樁底應支承在設計規(guī)定的持力層上。

(12)排水:挖孔過程中孔內集水要及時排水。

(13)防水:孔口要做好防水設施 ，防止地面水進入，雨天孔口搭設防雨棚不影響作業(yè)。

(14)成孔質量:孔徑、孔深不小于設計，孔位偏差不大于5cm，孔的斜度不大于0.5%樁長，且不大于20cm，孔底無松渣淤泥等擾動軟土層，孔挖好后做好自檢資料、拍好照片，報監(jiān)理驗收。

(15)安裝鋼筋籠:鋼筋籠提前按照設計和規(guī)范要求加工好，用吊車垂直吊入孔內就位固定，就位偏差不大于2cm。

(16)澆筑混凝土:無水孔采用普通混凝土設計配合比，分層澆筑，插入式振搗器振搗，控制樁頂標高，這種樁不存在鑿樁頭問題。有水情況下須清除孔底積水，當高度超過3m時，應用串筒，串筒末端離孔底高度不大于2m，樁孔深度超過12m時，宜采用砼導管澆筑，澆筑砼時應連續(xù)進行，分層澆搗密實，砼澆筑12H后進行浸水養(yǎng)護。砼澆筑到樁頂時，應適當超過樁頂設計標高，以保證在剔除浮漿后，樁頂標高符合設計要求。有的孔滲水量較大，在下鋼筋籠過程中集水較多，又無法排除的情況下，應按水下混凝土施工，按水下混凝土設計配合比，用導管法灌注。

(17)每根樁都要作好澆筑或灌注記錄，做好混凝土試塊妥善保管，標養(yǎng)室養(yǎng)護。

(18)組成混凝土的各種原材料及鋼筋要提前做好原材料試驗，連同配合比報監(jiān)理審批簽認。

3 人工挖孔樁經濟型

單從造價分析，挖孔樁單位延米造價約400元，鉆孔樁約200元，單位延米造價節(jié)省200元，全線灌注樁2560m，鉆孔節(jié)省460800元，但從工期角度分析挖孔樁具備全面施工不浪費工作面的優(yōu)勢，從本項目上來講2560m的樁基，挖孔設備共用30臺套，30根灌注樁同時施工，鉆孔設備上10臺套，10根灌注樁同時施工，這樣分析2560m灌注樁，挖孔樁耗時為2560h，鉆孔樁耗時為6827h，工期節(jié)省4267h，合計178天，但就施工現(xiàn)場沖擊鉆機不可能上30臺，一是工作面不允許，施工干擾厲害，不能保證質量，二是沖擊鉆機鉆頭磨損耗費大，施工難度高。單就時間性這一點人工挖孔相對沖擊鉆孔就具有相當?shù)慕洕浴?/p>