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关键词：人工挖孔 桩岩溶地区 施工工艺
摘要：从人工挖孔桩的历史发展出发，介绍了人工挖孔桩的内涵和、特征及其技术发展情况，本文重点：包括施工组织、保障措施以及施工中问题的应对策略等。
一、人工挖孔桩的发展
1．人工挖孔桩概念的提出1893年，人工挖孔桩在美国问世。当时美国芝加哥、底特律等大城市由于土地紧张，建筑物层数不断增加，但这些城市地表以下存在着厚度很大的软土或仅中等强度的粘土层，建造高层建筑，必然会产生很大的沉降。于是工程师不得不考虑把桩设在很深的持力层，并且为满足承载力要求，还必须把其截面设计得很大。于是，借鉴人类自古相传的掘井技术，人工挖孔桩试验成功，解决了上述难题。这种桩后来就被称为“芝加哥式挖孔桩”，因其工艺简单，且不需特殊机械，不久即不胫而走，为世界各地得城市建设所应用。我国应用人工挖孔桩始于本世纪60年代初。最先在沿海地区一带使用，自70年代中期后，又陆续在北京、广州、武汉、沈阳、成都、福州等大城市应用于高层建筑、桥梁和重型建（构）筑物，至80年代末90年代初，随着改革开放步伐加快，大直径挖孔桩迅猛发展，仅数年间已普及全国二十几个大、中城市及各新兴开发区，应用于包括软土、黄土、膨胀土等特殊土在内的各类地基。据估计，近年我国应用挖孔桩数量之多已堪称世界各国之最，可谓起步虽晚而发展迅猛。随着建筑规模的不断扩大，桩径也在不断扩大，且现在设计的挖孔桩多进行人工扩底，有些桩径（开口直径）已达到2.5m.扩大端直径更大，有些已经超过3.5m，个别甚至达到了5.0m。
2．人工挖孔桩的内涵及其特征分析人工挖孔灌注桩是采用人工直接挖孔成孔的一种施工方法，由于它具有工程造价低廉、施工现场无噪声干扰、孔径不受施工机具的限制可随需要控制、成孔质量可直接观测、施工时与其它施工方法相比可以缩短工期、混凝土灌注质量容易保证等优点，因此，在国内工程建设中得到广泛的应用。在适合挖孔桩施工的条件下，挖孔桩比钻孔桩有更多的优点：（1）施工工艺和设备比较简单，只有护筒、套筒或简单模板，简单起吊设备如绞车，必要时设潜水泵等备用，自上而下，人工或机械开挖：（2）质量好，不卡钻，不断桩，不塌孔，绝大多数情况下无须浇注水下混凝土，桩底无沉淀浮泥：易于扩大桩尖，提高桩端支承力：（3）速度快，由于护筒内挖土方量甚小，进尺比钻孔为快，而且无须重大设备如钻机等，容易多孔平行施工，加快施工进度；（4）成本低，比钻孔桩可降低30-40％。人工挖孔桩不仅大量应用于北方地下水位低而土质好的地区，也被大量应用于南方沿海地下水位甚高的软土地区。人工挖孔桩在场地条件受限制的工程中有其独特的优越性。它的突出优点是施工可以完全局限在净空不大的筒拱内进行，避免了使用其它基础形式所带来的施工场地、施工机械、施工环境的不便。而且只要配备足够劳力，几根桩可以同时并进，施工工期是有保证的，进度有时比钻孔桩还快。有时还可用挖孔桩技术来处理钻孔桩施工过程发生的事故，甚为简便可靠，挖孔桩法处理断桩等，
3．人工挖孔桩的技术发展目前，人工挖孔扩底灌注桩与其它的桩型相比，是人工挖孔桩的技术发展的一个重要方向，它具有以下优点：（1）挖孔扩底桩属于非挤土或少挤土桩，施工时基本无噪音，无振动，无地面隆起或侧移，也无泥浆污染，因而对环境影响小，对周围建筑物、路面或地下设施等危害小，施工现场文明。（2）该桩型可采用大直径，且入土深。迄今挖孔桩的最大直径己达3.0m，入土深度逾40.0m。（3）扩底桩由于采用扩大底部的型式，因而更能发挥桩端土的作用，这是其它桩型所不易做到的。（4）人工挖孔扩底桩的单桩承载力高，视地质条件、桩身尺寸和硅强度等级不同，常可设计成一桩一柱，不需要桩项承台，简化了基础结构。（5）该桩型由于其桩身刚度大，除能承受较大的竖向荷载外，还能承受较大的横向荷载，增强建.筑物的抗震力。（6）采用该桩型通常布桩间距大，群桩效应小，设计中无需为此进行繁琐的计算。（7）采用该桩型不需要搬运吊装，不必承受打击。因而可采用较低的配筋率，并可视建筑物的重要性和荷载条件，仅在桩身上段配筋或沿深度作变截面配筋。（8）人工挖孔扩底桩施工机具简单，施工速度快。通常只用镐、锹，简单人力卷筒提升和装土工具，必要时采用风镐、通风机，同时可分组同时作业，多孔同时进行，综合施工速度快。（9）人工挖孔扩底桩质量易保证。采用人工挖孔，可直接检查孔底部持力层的性质，保证桩端放在良好的持力层上。人工清底可保证桩底与持力层接触紧密，不存在沉渣现象。（10）采用扩底型式使桩长减短，施工量减少，施工难度降低。www.tmgc8.com
二、岩溶地区人工挖孔桩的施工工艺
1．岩溶地区人工挖孔桩的施工组织岩溶地区人工挖孔桩的施工工艺流程主要包括：地面平整——测量定位——人工挖孔——基岩爆破——钢筋笼制作及测量控制——混凝土灌注等步骤，如下：（1）地面平整：根据地形进行对地面进行平整处理。（2）测量定位：根据设计图纸放线，准确的测定桩位。（3）开挖土方：采取分段开挖，每段高度决定于土壁直立状态的能力，以0.8~1.0m为一施工段。开挖面积的范围为设计桩径加护壁厚度。挖土由人工从上到下逐段进行，同一段内挖土次序先中间后周边；扩底部分应采取先挖桩身圆柱体，再按扩底尺寸从上到下削土修成扩底形。在地下水位以下施工时，要及时用吊桶将泥水吊出，当遇大量渗水时，在孔底一侧挖集水坑，用高扬程潜水泵将水排出。（4）基岩爆破：根据桩位以及地下基岩的对应分布情况，进行定量的基岩爆破。（5）钢筋笼制作及测量控制：制作钢筋笼及并进行测量控制。桩位轴线采取在地面设十字控制网、基准点。安装提升设备时，使吊桶的钢丝绳中心与桩孔中心一致，以做挖土时粗略控制中心线用。（6）设置操作平台：用来临时放置混凝土拌合料和灌注混凝土用，逐步进行混凝土灌注。（7）拆除模板继续下一段施工：混凝土达到一定强度后（常温下24小时）便可拆模，再开挖下一段土方，然后继续支模灌注混凝土，如此循环，直到挖至设计要求的深度。
2．岩溶地区人工挖孔桩施工中的保证措施（1）每根桩都做超前钻探，以保证桩落在稳定的灰岩上（稳定厚度≥3.0m）。（2）以经纬仪测量，对桩孔定位，并在桩孔挖掘过程中经常校正孔位，以保证施工桩不偏离设计位置，最终保证桩落在稳定的灰岩上。（3）设置降水井，降低地下水位以利挖孔。（4）对直立性很差的流沙和流塑土，施工中采取两大措施解决，效果良好。①钢筋网和稻草齐用：每挖掘50cm，就在桩孔四周插筋20~26根（Φ12mm），间距为20cm，钢筋外塞满稻草，以阻止流沙和流塑土流入孔内；后用Φ8mm钢筋做箍筋，间距为20cm；再把主筋和其上的护壁焊接为一体。②减小每节护壁的高度，即加大支护频度。在填土和其它直立性较好的地层中，每开挖1.0m做一节护壁，在流沙和流塑土中，每0.5m做一节护壁。（5）溶洞的处理：设计的持力层灰岩稳定厚度≥3.0m，对溶洞顶板厚度<3.0m的灰岩应该凿除。施工以超前钻为指导，主要采取了两种处理方法。①对完全充填溶洞，采用高压固结灌浆，待充填物基本固结后再实施开挖，方法和正常地层一样。②对空洞和半充填溶洞，先回填粗砂，再采用固结灌浆。粗砂层可采取自流灌浆；充填物采用高压灌浆固结。
三、岩溶地区人工挖孔桩的施工问题及应对策略
1．“流泥”的问题流泥一般是从孔底新开挖处的一个方向或几个方向同时涌入，多为流塑状粘土，夹有大小不均的石块，从孔底可以明显地看见孔壁上有裂隙和孔洞，流泥量很大，有时有些桩孔一连几天都没有进尺。此种情况下，经计算后可采用重锤打入数量较多的轨道钢至底部岩面，并间隔一定距离用钢筋或角钢焊接固定，再浇灌混凝土，以轨道钢承重。
2．桩底岩石起伏不平桩的上部荷载要可靠地传到桩端地基上，桩端宜平整或呈锅底状。但在施工中，由于桩端岩石坚硬，要凿平很困难，或桩已挖掘较深，涌水量较大，继续进行爆破易造成孔壁跨塌等原因，经常出现桩底岩石起伏较大的问题，但若不进行处理，将降低桩的抗剪能力及造成桩的受力面积减小而降低承载力。
3．桩底的岩溶发育由于岩溶地区岩石多为可溶性岩，岩溶发育存在复杂性及隐伏性、无规律性，有时，一柱一孔的勘察手段并不能完全揭示该孔桩的实际情况。因此，在岩溶地区的孔桩施工中，经常发现孔底岩溶以各种各样的型式发育，有时要找到完整的持力层难度较大，且浪费了资金、延误了工期。根据长期积累的经验，实际上，大部分岩溶现象均可采取一定的措施处理，既保证了建筑物的安全，又大大降低了费用、节约了工期。
4．嵌岩段经爆破后存在缺陷一般挖孔桩的嵌岩均要求嵌入中风化或微风化岩石中，以提高挖孔桩的承载力和防止桩身的侧向滑移。但多数施工单位为缩短工期及减轻劳动强度，常采用爆破施工，这样的方式易造成孔壁垮塌、破坏岩石强度而降低承载能力。因此，嵌岩段应合理布置炮眼位置，采用多炮眼、少炸药、微差雷管爆破技术，或直接采用风镐凿出嵌岩段。人工挖孔桩由于机具设备简单，操作技术易掌握，质量可靠，成本低，加之可以全面施工，有利于缩短整个工程的工期，但是在岩溶地区，由于石灰岩裂隙、溶洞较发育，有些溶洞相互贯通，洞内充填淤泥、粘土或未完全风化的岩石碎块，而有些溶洞以空洞形式存在，这就可能增加施工难度，延误工期，甚至会危及井下工人的生命安全等，所以，在具体施工中一定要具体问题具体分析，以弥补不足，提高工作效率，顺利解决施工中出现的问题。www.tmgc8.com
参考文献
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