人工挖孔灌注桩在山地复杂地质基础施工中的应用

摘要：人工挖孔灌注桩作为一种传统的成桩施工工艺，施工速度相对较快，设备简单，工程造价较低，单桩承载力高，可直接检查桩外形尺寸和持力层情况，受力性能可靠，抗震能力强，成桩质量容易保证等优点。对于某些山地复杂地质情况，按常规人工挖孔方法十分困难，下面就某复杂地质状况下人工挖孔桩扩底施工应用情况做简要介绍。

关键词：人工挖孔灌注桩；山地基础；复杂地质

1 工程概况

某住宅小区占地面积3万多平方米，依山就势，住宅工程桩总桩数340根，其中钻孔桩165根，人工挖孔桩175根：挖孔桩设计终孔要求扩大桩头1.2m，持力层为人强风化岩层7m深，设计桩长约为15m～20m。

地质简况：根据地质资料阐述，该项目位于山丘及山间冲积区，地下孤石多分布广，岩隙含水量丰富但透水慢，同时位处山脚，地表水不断补给，降水缓慢困难：原地面至地下8m～13m基本为强风化岩层，强风化岩以土状为主，风化强烈，长石已风化成高岭土类矿物，原岩结构已破坏，遇水易崩解，质较软。

2 施工难点分析

根据以上地质情况分析，其施工难点主要表现在：一是地下水丰富，地下孤石多分布广，无法对区内采取迎水面止水围幕的有效挡水措施，地表水不断补给，降水缓慢困难。二是原地面至地下8m～13m基本为强风化岩层，强风化岩以土状为主，风化强烈，长石已风化成高岭土类矿物，原岩结构已破坏，遇水易崩解，质较软；地下孤石多分布广，60％的挖孔桩开挖遇孤石需要进行桩孔内孤石爆破，进行桩孔内孤石爆破达600多次孔，单桩最多爆破作业数达17次，爆破次数多且桩与桩之间距离最短的不足2m，频繁的爆破直接影响桩护壁质量和施工安全，对土层造成扰动破坏。按照常规方法进行成孔扩底易出现透水塌孔现象，工程桩成孔质量难以保证；同时，在施工过程中对井下作业工人施工安全存在一定的危险因素。

3 施工方案的选择

根据现场进行超前钻和现场试挖情况，工程桩开挖至15m～20m需进行扩底时，均出现了上述不利因素。因此，在工程开工前期，项目部有针对性地组织有关技术人员召开专项技术研讨会议，商讨对策，初步制定两个实施方案。

3.1 人工挖孔桩改为钻孔桩和冲孔桩混合施工的方案

本方案主要是从施工工艺上改变。该方案的优点是可以直接解决工程桩成孔期间透水塌孔问题，同时也减少了安全不利因素：其不利的方面，就是变更工程桩工艺首先需通过设计、甲方同意，并需进行设计变更、施工变更图审查，同时工程桩施工费用将增大，涉及现象变更签证、工期索赔等一系列问题。通过组织甲方、设计、监理、勘察单位召开工地协调会议，甲方明确涉及图纸变更，将对工期影响大，同时造成工程费用增大等因素均为不可预测，因此不同意上述方案作为实施方案。

3.2 人工挖孔桩“先直后扩”施工方案

本方案主要是针对人工挖孔桩扩底部位先进行垂直挖孔施工，并对孔底用混凝土封底和预留集水井处理，然后再从人工挖孔桩扩底的顶部分层向下扩底施工的方法。该方案合理解决了透水、塌孔、安全等问题，同时也解决了上述方案存在的一系列问题，并获得甲方、设计、监理、勘察单位一致通过。

4 人工挖孔桩“先直后扩”施工技术

4.1 扩底成孔施工要点

提出变更人工挖孔桩扩底尺寸。在保持工程桩扩底的底面积不变前提下，增加扩底高度，原设计为1800mm，增加为2500mm，缩小倾斜角度，大大减少塌孔不利因素。

根据地质勘察资料、设计要求及现场岩土情况，按照常规方法开挖至设计的终孔深度，及时通知建设、监理、设计、勘察单位和质监部门对孔底岩样进行鉴定，并经鉴定符合要求。

根据扩底设计要求和实际情况，设计定做各种桩径扩底护壁钢模板，每个扩底钢模板分为5节半模设置(模板高为500mm)，根据各类桩径不同数量、现场施工进度需要，按各桩径放样尺寸定做护壁钢模板。

按已确定终孔长度，垂直成孔并浇筑C20护壁混凝土至扩底的底部。扩底段护壁每节做半模约500mm高，护壁加筋同上部成孔半模护壁配筋一样，即采用纵筋φ12@200mm，搭接长度500mm，水平筋φ8@200mm布设。

待垂直成孔护壁和封底混凝土强度达到强度后，从孔底往上2500mm处(5节半模高)凿除垂直成孔护壁，在凿除护壁的下一节护壁底处搭设平台，凿除护壁混凝土及扩底土方，应随凿随外运，凿除物不得过多堆积平台，以免影响作业空间，造成安全隐患，凿除第一节扩底护壁时与上一节护壁相连的竖向钢筋保留。第一节扩底按尺寸完成土方开挖后，安装扩底护壁钢筋，纵筋φ16@200mm，搭接长度500mm，水平筋φ10@200mm。安装第一节扩底钢模板垂直校正，护壁浇筑C30混凝土。

4.2封底施工要点

由于挖孔桩持力层设计为强风化岩层，根据地质资料反映“强风化岩层质较软、遇水崩解”，为避免地下水的浸泡破坏扩底岩层，采用即挖即封底方法，扩底每节成孔后将孔内水抽干，在孔中心挖一个φ700mm、深600mm集水坑洞。并用混凝土浇筑坑底，将一个φ350mm、高400mm胶水桶放入坑内，桶口低于周边，便于集水，浇筑坑边混凝土。潜水泵放于桶内抽水，终孔封底开挖前，备好封底混凝土堆在孔口边，先开挖桩孔边，将孔底浮泥、松土挖至未被水浸泡岩层，每次开挖面积500×500后。即浇筑封底混凝土(封底混凝土采用桩芯混凝土高一级标号的混凝土)，按同样方法向桩孔中心靠拢浇完封底混凝土。

4.3施工安全要点

认真分析地质资料，充分了解地质情况，对作业人员进行层层交底，交底内容必须详细明确，为施工做好准备。对可能产生流砂时，采用以相邻桩作为降水井，围绕正在挖土的桩体进行降水措施，使地下水位降低在桩孔下50cm左右。做好地面排水及井底降水处理，以防雨水浸入和保证正常施工。由于本工程地质报告显示地下水充足，挖桩施工时，开挖时每根桩布置1台潜水泵，将水抽干后立即随挖随浇筑护壁混凝土。桩孔内必须放置软爬梯或设置尼龙绳，并随挖孔深度增加放长至工作面，作为救急之用，工作人员上下桩孔不得用人拉绳子运送或脚踩护壁凸缘上下。

开挖复杂土层时，每挖深0.5m～1m时用手钻或不小于φ16mm钢筋对孔底成品型探查。检查孔底以下是否有洞、涌砂等，确认安全后，方可继续进行开挖。

每次下桩孔前，必须对桩孔内气体进行抽样检测，如发现有毒气体含量超过允许值时。应将有害气体清除至化学毒物最低允许浓度卫生标准，并采用足够的安全卫生防范措施，如设置专门设备向孔内通风换气，通风量不少于25L/S，以防止急性中毒事故发生。

孔内凿岩时采用湿式作业个法，并加强通风防尘，保护人身安全。

孔口配合人员应集中精力，密切监视孔内的情况，并积极配合孔内作业人员进行施工，不得离开岗位。

严格控制工人井下作业时间，井下作业时间控制在4h内，4h后更换一次。避免工人超时工作。

5 实施效果分析

该小区工程通过采用人工挖孔桩“先直后扩”的施工技术，所有工程桩成孔均符合设计要求，并顺利通过验收，在施工过程中没有质量、安全事故发生，桩基础工程按期完工，实现了预期的效果。人工挖孔桩“先直后扩”施工技术解决了因地质条件复杂按常规施工方法无法成孔的难题。

6 结语

综上所述，人工挖孔桩“先直后扩”施工技术的成功应用，有效地保证工程桩成孔质量，其效果明显优于“钻孔+冲孔”方案，为同地同类型建筑人工挖孔桩扩底施工提供了一个好的应用范例。

参考文献：

[1]JGJ94―94，建筑桩基技术规范[S].

[2]薛战防，徐学刚.人工挖孔桩的施工要点及安全技术措施[J].科技信息，2007，7.