岩溶地质条件下人工护壁挖孔灌注桩施工工程实例

摘要：随着我国经济的发展，在一些荷载比较大的工业、电厂和民用建筑中，在地基处理上常常采用桩基，能够取得一定的经济和社会效益。本文从工程实际出发，论述了在人工挖孔型灌注桩方面，施工过程中人工挖孔结合爆破的施工工艺成孔。

关键词：桩基 人工成孔 护壁 基岩爆破 灌注成桩

1 工程概况

拟建工程为某工程桩基工程，该桩基设计为混凝土灌注桩,桩径为1000mm，无固定桩长，桩端进入完整微风化岩500mm，进入中风化岩1000mm。根据岩土工程勘察报告，①②③层地质条件为粘性土，且施工季节为雨季，地层含水量丰富，个别区域渗水量较大，⑤层灰岩中存在大小不等的溶洞。

为保证构筑物的安全运营及稳定性要求，按规范必须保证桩端下3倍桩径范围内无软弱夹层和溶洞分布。根据设计要求，成孔采用人工挖孔结合爆破的施工工艺成孔，人工挖孔至设计桩底时采用低应变探明溶洞发育情况，如检测孔底岩体在3倍桩径范围内分布有软弱夹层和溶洞，则应继续向下挖孔，直至满足桩端全断面嵌入微风化灰岩500mm，或桩端全断面嵌入中风化灰岩1000mm。

2 厂区地质条件

与本工程有关的地层条件由上至下依次为：

一层：红粘土，褐黄～棕红色，硬塑～坚硬状态，切面光滑，韧性及干强度高，无摇振反应，表层多为耕土。该层偶见角砾及碎石，分布不均。属中压缩性土。

二层：红粘土，褐黄～褐红色，可塑状态，切面光滑，韧性及干强度高，无摇振反应，该层偶见角砾及碎石，分布不均。一般属中压缩性土。

三层：红粘土，褐黄～褐红色，软塑状态，切面光滑，韧性及干强度高，无摇振反应，该层分布不均，局部缺失。属高压缩性土。

四层：碎石，杂色，粒径一般2～6cm，含量50～60%，一般为中密状态，粘土充填，该层仅局部有分布。

五层：灰岩，白灰～灰色，微～中风化，隐晶质结构，节理裂隙较发育，局部裂面见褐黄、褐红色浸染。岩石一般较完整，岩芯多呈柱状，局部呈块状，岩芯采取率在80%岩石以上，属坚硬岩。

六层：灰岩，白灰～灰色，一般为中风化，隐晶质结构，节理裂隙较发育，岩石破碎，岩芯采取率一般在20～40%间，且岩芯多呈块状。在该层中局部有溶洞，一般具充填或半充填，充填物为红粘土，局部含碎石及角砾，褐黄色，软塑～可塑状态，韧性及干强度高，无摇振反应。

3 人工挖孔灌注桩的特点

人工挖孔灌注桩与钻孔灌注桩相比具有机具设备简单，施工操作方便，占用场地和空间小，无泥浆排出，对周围环境及建筑物影响小，施工质量可靠，可全面展开施工，缩短工期，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，人工挖孔桩施工更有其优越性，可以弥补机械施工的一些不足。挖孔桩适用于无地下水或少量地下水，且较密实的土层或风化岩层。若孔内产生的空气污染物超过国家规定的标准，必须采取通风措施，方可采用人工挖孔桩施工。

4 护壁厚度计算

挖孔施工应根据地质和水文地质情况，因地制宜地选择孔壁支护方案报批，并应经过计算，确保施工安全并满足设计要求。

5 施工前的准备工作

5.1 在正式施工前，应具备以下工程资料。主要包括建筑物场地的工程地质和必要的地下水位资料；桩基施工图纸会审纪要；建筑场地地下管线（管道）资料；主要施工机械及其配套设备的技术性能资料；桩基的施工组织设计或施工方案以及桩基钢筋混凝土所用建材（水泥、砂石、钢筋）的质检报告。

5.2 施工前要制定周详的质量管理措施。在施工平面图上应标明桩位、编号、施工顺序、水电线路和临时设施位置；指定施工工序检查程序；制定不良天气（雨季）施工的技术措施。

5.3 人工挖孔桩施工中安全措施非常重要，施工单位必须高度重视，应做到以下措施保障：孔内设应急爬梯供人员上下井；施工人员进入孔内必须戴安全帽；使用吊笼、电葫芦等应有安全可靠的自动卡紧保险装置；开挖深度超过10m时应配有通风设备；挖出的土石方应及时运离孔口，不得堆放在孔口四周1m范围内，机动车辆的通行不得对井壁造成安全影响；要注意安全用电，井下照明应采用12V以下安全灯。

6 施工工艺流程

基桩定位—埋设护筒—设备就位—人工挖孔—低应变检测—桩端爆破成孔—清理桩底—成孔。

7 施工方法

7.1 测量放线。桩位测放及标高测量所用仪器为全站仪（DTM352）、水准仪（S3）和塔尺。首先根据业主提供的基准点、基准线和水准点建立测量控制网，桩位依据控制网采用全站仪测放。

7.2 人工挖孔。

7.2.1 护壁材料。护壁材料采用P.O42.5水泥，机制砂、碎石、变径模板。

7.2.2 挖孔及混凝土护壁施工。①开孔前，在桩位外设置定位四角桩，安装护壁模板必须用桩心点校正模板位置。②净距小于2倍桩径且小于2.5m时，采用间隔开挖。③井圈中心线与设计轴线的偏差不得大于20mm，井圈顶面高出场地150～200mm，壁厚比下面井壁厚度增加100～150mm.④上下节护壁的搭接长度不得小于50mm，渗水量较大时，从渗水部位开始，搭接长度不得小于100mm。⑤每节护壁均应在当日连续施工完毕，混凝土护壁厚度不小于100mm，混凝土强度等级不低于桩身混凝土强度，护壁混凝土要保证密实。⑥遇有可能出现涌土情况时，每节护壁高度减小到500mm，并随挖随浇注混凝土。⑦护壁模板拆除在12小时之后进行，发现有蜂窝、漏水现象时及时补强。⑧护壁要打到完整基岩面，连接紧密，防止地层内水渗入。

7.3 嵌岩段施工。嵌岩段施工采用人工敲凿及爆破方法。具体做法如下：人工挖至灰岩顶部，然后根据岩面的倾斜及完整性情况，采用人工凿除及爆破。爆破时，要控制好药量和钻孔的位置。此处地质条件比较复杂，地下山体起伏不平，一次爆破很难满足嵌岩要求，多次爆破又容易造成孔壁的坍塌，所以对倾斜岩层的爆破，控制好药量和钻孔的位置，要以风钻垂直于斜岩面钻出炮眼，炮眼数量依据面积而定，一般直径为1m孔径的平整孔底，钻5个炮眼就可以，中心一个，四个，四个炮眼布置在距孔壁大约2/3半径的地方，5个炮眼的药量以一斤为宜，既能达到松动底部岩石的目的，又不至于扩大孔径或有爆破碎石从孔底飞出。炮眼钻入的深度根据需要的嵌岩深度而定，一般钻入10cm。

当凿到全断面进入微风化或中风化灰岩达到设计要求时，把孔底凿平，清理干净，磨出5个直径5cm的平面，联系检测人员对桩端进行检测，如孔底岩体在3倍桩径范围内分布有软弱夹层或溶洞，则应继续向下凿，直至满足桩端全断面嵌入微风化灰岩500mm，或桩端全断面嵌入中风化灰岩1000mm，施工完毕后人工清除完残余虚渣。

7.4 主要成孔质量控制指标。

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8 施工管理

①建立以项目部为指导的爆破作业指挥部，下设爆破总负责人、技术负责人、安全员及各班组长，各专业工种持证上岗。②建立爆破器材集中收发制度，按工作量发料。多余的爆破材料在当班施工完成后，应及时上交给发放人员收回，做到集中发料、统一制作、统一收回、集中保管，严格登记手续，避免爆破器材流入社会。③安排好作业时间、爆破时间并将爆破时间告示于周围居民。④爆破总负责人负责施工组织、人员调配、生产安排，并对安全、生产负全责。⑤技术负责人负责施工过程的技术工作，并监督安全和质量，全面指挥爆破工作的实施。⑥安全员负责现场安全检查，布置检查爆破警戒。⑦爆破员负责起爆工作。

9 施工组织

孔桩入岩爆破通常采用爆破专业作业法或混合作业法。专业作业法即专业班组专职从事爆破工作，负责钻眼、清孔、装药、连线、爆破、通风、处理瞎炮和哑炮。混合作业法即钻眼、装药、连线、爆破、处理瞎炮和哑炮由一组人负责，其余工作由另一组人负责。

10 结论

人工护壁挖孔结合低应变检测及爆破成孔的施工工艺解决了特殊地质条件下难以单独采用机械施工，且能保证桩端持力层稳定的问题。

由于个别孔渗水量大，需要保证连续施工且要减少护壁高度和增大护壁厚度，停止施工前，护壁必须打到桩底，与桩端连接，防止护壁外的土在水流夹带下涌入孔内，导致护壁外形成孔洞或护壁坍塌。

参考文献：

[1]杨海荣.浅谈预应力混凝土管桩施工监控要点[J].混凝土与水泥制品.2012(06).

[2]梁琳.钻孔灌注桩施工质量缺陷及处理方法[J].科技信息.2012(19).

[3]郑士勇，冯志伟.钻孔灌注桩施工中常见质量事故的控制和防治[J].山西建筑.2003(06).