浅淡人工挖孔桩

王曙祥吴红军

摘要：分析人工挖孔桩施工中遇到的问题（如水、溶洞、淤泥层、流沙），并提出相应的处理措施。

关键词：人工挖孔桩；混凝土施工；溶洞

人工挖孔桩由于其受力性可靠、施工方便、不需要大型机械设备、工程造价相对较低越来越受到设计、施工单位的认可，因而在公路、铁路、民用建筑中被广泛应用。但其施工也受到水文、地质等综合因素的影响，其中以水、溶洞、淤泥层、流沙影响为重。在施工管理过程中，对所遇到的问题收集了一些经验教训，现汇集成文，以期对类似工程能起到一定的借鉴作用。

1工程概况

衢常铁路立交桥起迄里程为K75+576.60～K75+674.80，主要功能为黄衢南高速公路跨越衢常铁路，并在K75+649处兼跨人通。本桥上部采用3×30m预应力混凝土小箱梁，先简支后连续结构；下部采用桩柱式桥墩、肋式桥台；挖孔灌注桩基础。

衢常铁路立交桥设三跨，两台两墩，共有24根桩，其中0号台和3号台各8根，桩径1.2m；1号墩和2号墩各4根，桩径1.5m。本桥位于地质、水文条件复杂地段，施工难度大。

2施工中遇到的问题及处理措施

2.1水

本桥施工段属温湿性季风气候，温和多雨，且多集中于3月份至7月份，易造成地表水漫流。地下水主要为基岩岩溶、裂隙水及第四系空隙水，水量随季节、气候和地势的变化而变化。由于开挖破坏了原有水系的平衡，使水从裂隙、空隙中涌入孔中，造成挖孔难度增大，严重的会导致塌孔。处理措施如下：

2.1.1孔口周边用混凝土或红砖砌成井圈，并高出原地面30公分，同时做排水沟将地表水引入附近的沟渠.。

2.1.2当地下渗水量不大时，边挖边将泥水用吊桶运出。地下渗水量较大时，先在桩地挖集水井，用水泵将水排出桩外。

2.1.3当涌水量很大时，将一桩提前开挖，使附近地下水汇集于开挖桩内，再用水泵将水抽出，降低周围桩地下水位，起到深井降水作用，便于施工。

2.1.4采用井点降水法、帷幕排水法排水，相对造价比较高，施工复杂。从经济、技术方面考虑，实践中挖一口临时井，深度10米左右，并利用现场钻探设备在井底均匀地钻3个孔，到达含水层，深度为35米左右，既起到一定的降水作用，又可以提供施工用水。

2.2溶洞

本桥位于山间斜坡，地势由南向北微倾。设计提供地质报告，上部为坡洪硬塑含角砾、碎石亚粘土，厚约3.2～4.8m；局部分布含粘性土碎石，松散，厚约5.0m下伏基岩为灰岩和泥岩，风化强烈，呈硬土状，厚约2.55~7.8m灰岩岩质硬，节理发育。挖孔桩在开挖过程中与设计提供的地质资料不符，挖桩过程控中有大量溶洞出现，伴有涌水、稀泥土上涌现象。设计院对本桥重新进行了逐桩勘探，发现原设计桩底仍有溶洞。

当挖开溶洞时首先查看溶洞内是否有水，若有，人员迅速撤离到地面等其自然排除，水位稳定后再进行排水，然后继续开挖。此时根据溶洞的大小和溶洞内的填充物对溶洞采用不同的处理措施。

2.2.1对于无填充及少量的溶洞，由于溶洞位于孔的一则，故采取侧用沙袋堆码作为护壁外模，再在内侧立模浇注钢筋混凝土护壁。

2.2.2对于无填充，但在桩孔侧垂直向下的溶洞，由于溶洞彼此相连，采用填充混凝土或片石，工程量大，造价高。故采用先挖至设计桩底，然后浇注混凝土到溶洞入口处，再下5mm钢护筒连接上下护壁，并将连接处空隙填密实，最后按规范进行接桩。

2.2.3对于有填充物的溶洞，由于溶洞不大，采用填充混凝土或片石，浇注钢筋混凝土护壁。护壁中插入d20mm间距20cm的纵向钢筋，d8mm间距20cm的箍筋，并于相邻护壁间预埋纵向钢筋加以连接，使之成为整体，并确保连接处不漏水。

由于衢常铁路立交桥溶洞大，且有稀泥，不利于做填充再打护壁，桩基混凝土浇注时压力大，对护壁承载力要求也较高，针对衢常铁路溶洞实际情况，故采用在挖至溶洞处，先探明溶洞的方位，在桩位上的具体尺寸。因要对护壁进行加固处理，在溶洞处的孔径要相对较大（例如在衢常铁路1.5m桩径发现溶洞进行处理处实际挖孔要达到1.9m）。孔尺寸达到后，在壁周向孔下打直径为48mm的钢管，间距为150mm，长度要求穿过溶洞接触岩层，且能够承载一定的压力。准备厚25mm、宽150mm、长约2000mm的木板嵌进桩壁和钢管之间，木板整齐排列，不留间隙，木板接缝尽量在钢管处。木板排列好后，再在钢管外侧焊接直径为25mm的螺纹钢制作的圆箍，此圆箍沿桩深200mm设一道。支撑完毕，就可再立钢模进行护壁混凝土浇注。

在开挖右3-1号桩孔过程中，由于考虑不全面，浇注的是素混凝土护壁，致使护壁开裂，最终发生塌孔。经调查，是由于该桩孔靠近山坡，山坡上大量的雨水下渗，并经过地下暗河通道涌入溶洞，素混凝土护壁受不住压力开裂塌。最后只有将塌孔部分回填，重新开挖，浇注钢筋混凝土护壁。

有时也可根据现场实际情况处理。如左3-2号桩孔也靠近山坡，在开挖过程中，有大量的水涌入，两台水泵同时工作也无法抽干。对照地质钻探资料，显示该处有溶洞存在。经分析应与右3-1号桩孔情况类似，由于连日下雨，雨水经溶洞汇集于此。于是先停止抽水，保持水压，防止塌孔。天气转晴数日后，突击抢挖，填充片石，浇注钢筋混凝土护壁，取得了良好的效果。

2.3淤泥层

在遇到泥层时，人工挖孔桩非常困难，要采取相应施工和安全措施。

如右1-2号桩挖到9m左右时，出现涌泥现象。经测量计算，上涌2m左右，其后又上涌一次，并靠近桩侧地面下沉。根据地质钻探资料显示，其一部分为坡残积覆盖层，硬塑，结构松散，遇水易软化，夹碎石，属淤泥质黏土，一部分为块石土及强风化白云质灰岩。经分析主要是在施工过程中，扰动了淤泥质黏土。由于其高含水量、大孔隙比、低强度，易于产生触变和流变特性，同时在地下水的作用下，产生桩基突涌现象。

根据现场实际情况，可选用沉入桩或注浆法，但由于现场无所需机械设备，同时施工技术较复杂，所以决定首先在桩侧地面下沉处挖临时桩，以达到减少侧面的压力的作用，并制作钢筋笼下到桩基中，防止塌孔，保障作业人员的安全。接着将桩孔中涌出的淤泥清除，找到涌泥的出口，再在涌泥出口采取先填塞棉絮，再将整包水泥塞入，其后将d20cm螺纹钢插入下层土中，最后近快浇注钢筋混凝土。从实际看，效果明显，再无突涌现象。

出现以上情况，主要对淤泥软土层认识不足，加之地质钻探资料有偏差，实际上右1-1号桩孔上部一侧存在强风化灰岩。由于在开挖过程中，对强化灰岩采取了爆破作业，加上地下水的不良作用，使淤泥层产生了流动性，当桩孔开挖后，力平衡被打破，所以发生突涌现象。在随后施工中采取手镐开挖，避免对淤泥层产生振动，且将开挖深度由1.0m改为0.5m，并边挖边护壁，缩短支护时间。

2.4流砂

2.4.1遇到流砂现象时，将开挖深度由1.0m改为0.5m，同时塞稻草以挡泥砂流出，并边挖边浇筑钢筋混凝土，上下节护壁间用钢筋连接。

2.4.2当流砂现象严重时，采用5mm钢护筒支护。钢护筒应直至穿过流砂层0.5m~1.0m再转入正常挖土和混凝土护壁支护。

2.5防中毒和缺氧

2.5.1每日开工前，检测桩孔下有无毒、有害气体，特别是当中夹杂煤层等岩层时。采取措施：桩孔开挖深度超过10m时，采用机械通风，如用鼓风机将孔内空气排出更换，风量不少于25L/s。

2.5.2二氧化碳体积分数超过0.3%时，采风措施。当作业人员有呼吸不适感觉时，也要采取通风或换班作业等措施。井下作业人员连续工作时间不得超过4h。

2.5.3用风镐作业时，要戴口罩。

2.6防落物伤人

2.6.1每天施工前和施工过程中必须检查吊装设备的情况，发现间题应立即处理，待处理完毕后，再进行施工。吊绳必须是钢丝绳，吊桶必须是软塑料桶，吊钩必须有扣。

2.6.2距桩孔顶周边1.0m搭设高80cm围栏；挖出的土石方及时运离孔口，孔口周边1.0m范围内不得有堆土和其它堆积物。

2.6.3孔内应设半圆形防，随挖掘深度层下移。吊运物料时，作业人员应在防护板下面工作。

2.6.4施工人员必须配戴安全帽。

2.7防作业人员坠落

2.7.1孔内必须设有应急软梯，供作业人员上下井。作业人员不得乘盛土吊桶上下，必须另配钢丝绳及滑轮并有断绳保护装置。使用电葫芦、吊笼前检查其安全起吊能力并配有自动卡紧保险装置。

2.7.2电动起重设备要防止突然停电使作业人员坠落。

2.8桩身混凝土施工

2.8.1消除水的影响。浇筑桩身混凝土要保证其符合设计强度，同时也要保证混凝土的均匀性、密实性，因此要防止孔内水使混凝土的水灰比改变，产生离析现象。对于孔内积水，浇筑前要抽干。如果孔内的水抽不干，可将干混凝土混合料或干水泥铺入孔底，然后再浇注混凝土。如果孔底水量大，无法抽干，可采取灌注水下混凝土施工工艺；对干孔壁渗水，在混凝土浇筑的过程中，如果渗入过多，将会影响混凝土质量，降低桩身混凝土的强度，应在浇筑前将之堵塞。

2.8.2消除沉渣的影响。浇注桩身混凝土前要将桩孔底沉渣清除干净，以免沉渣过厚，影响桩的质量。

2.8.3浇注桩身混凝土。浇注桩身混凝土，混凝土必须通过溜槽。当高度超过3.0m时，应用串筒，且其自由落下的高度不宜大干2.0m，否则会造成混凝土的分层和不均匀，影响混凝土的质量。桩身混凝土采用插入式振动器分层振密实。其中浇筑速度是关键，应力求在最短的时间内完成桩身混凝土浇注，特别是在有地下压力水情况时，要求集中足够的混凝土短时间浇入，以便利用混凝土自身重量压住水流的渗入。

3结束语

本桥的桩基施工由于采取了以上措施，取得了较好的效果，经无破损法检测，均符合设计及规范要求。