浅谈人工挖孔桩在桩基中的应用
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【摘要】结合湘潭四大桥的施工经验，简要介绍了人工挖孔桩工程特征、工法特点及在施工中注意事项和技术要求.
【关键词】人工挖孔桩；工法特点；施工技术
人工挖孔桩施工方便、速度较快、不需要大型机械设备，挖孔桩要比木桩、混凝土打入桩震能力强，造价比冲锥冲孔、冲击锥冲孔、冲击钻机冲孔、回旋钻机钻孔、沉井基础节省。从而在公路桥梁、民用建筑中得到广泛应用。
1 适用范围
在地下水位以上各类土层、岩层，特别是黄土层中，干作业成孔较为理想；对软土、流砂、地下水位较高、涌水量大的土层则不宜选用。
2 工法特点
2.1 施工操作方便。人工挖孔桩所用机具如风镐、电动卷扬机等操作都十分简单，施工人员无需经长时间培训便可开挖作业。
2.2 机具设备简单。人工挖孔桩无需大型机械设备，所用机具如机架等可随意拆卸拼装，调运方便。
2.3 对四周环境影响较小。本工法施工无泥浆排出，弃渣可用于临时道路修建。
2.4 施工质量可靠。桩基开挖效果及护壁浇筑质量均可用肉眼观察，比较直观，因此施工质量得到保证。
2.5 造价较低。本工法无需投入大型运输、施工设备，且设备无需频繁调运。
2.6 可全面展开工作面。特别针对交通条件较差的山区，无需特意修建工作平台。
3 施工工艺
结合本人参与的湘潭市湘江四大桥施工经验，简要介绍人工挖孔桩施工工艺。湘潭四大桥全长1344.96m，其中主桥为120m＋400m＋120m斜拉飞燕式钢管混凝土拱桥，西岸引桥采用25m先简支后连续小箱梁和45m简支T梁，东岸不设引桥，桥面布置按双向四车道，桥面宽度27.0m。该桥在2010年荣获国家优质工程奖。
湘江四大桥引桥位于湘江西岸，0#-19#墩基础采用人工挖孔桩基础，共有75条Ф150cm桩，桩长14-24m，均为端承桩。地质自上而下依次为种植土、亚粘土、粉细砂、卵石土、强、微风化砂层泥质砂层。
人工挖孔桩施工工艺
人工挖孔桩施工工艺流程：
3.1 定位及开孔
测出桩中心位置，在桩周放出桩芯十字线，开挖第一节桩孔，支第一节护壁模板，灌注第一节护壁混凝土。第一节护壁混凝土高出地面20cm，便于挡水和定位。孔圈中心线应与桩孔轴线重合，与轴线的偏差不大于20mm。
3.2 挖孔施工
人工挖孔桩采用分节挖土、分节支护的施作方法。根据地质状况（主要是保持直立状态的自稳能力），一般地层考虑1.0m一节，流砂层考虑0.5m一节。
护壁采用C15现浇钢筋混凝土，厚度为15cm，为防止施工过程中护壁脱落，护壁的结构形式采用内八字搭接，搭接长度不小于50mm。护壁模板采用工具式钢模板，模板由四块组成，模板间用插销连接。
挖孔桩开挖、护壁分段施工见――挖孔桩开挖、护壁分段图。
3.3 挖孔桩入岩
人工挖孔桩入岩桩孔采用风镐开凿，弃石装入吊桶，用小型卷扬机提升至地面倒入手推车运到临时存土场。
挖至设计标高，清理完渣土经监理工程师验收合格后，即可放置自然渗水，同时进行钢筋笼吊装，当水深大于10米时准备水下混凝土浇灌。
3.4 钢筋笼制作吊装、混凝土浇筑
3.4.1 钢筋笼制作
钢筋笼在现场分节进行制作，采用加劲筋（间距2m）成型法。加劲筋点焊在主筋内侧，制作时校正好加劲筋与主筋的垂直度，然后点焊牢固，布好螺旋筋并点焊于主筋上。按设计在主筋上沿圆周方向每2米均匀分布焊接4个保护层耳环。焊接加工要确保主筋在搭接区断面内接头不大于50%；焊接采用双面焊，焊缝长不小于５d（d为钢筋直径）。接头长度、质量须满足规范要求。钢筋笼根据需要每隔2m在内箍内侧设置“△”或“米”字型内撑，以防止钢筋笼存放、转运、吊装时变形；每节钢筋笼的吊点位置还要设特别加强撑，同时对同一条钢筋笼要逐节增大加强撑的钢度，以防止吊装时吊点处变形。
3.4.2 钢筋笼安装
安装时采用扁担起吊，同时使用吊车主副钩（或用两台吊车抬吊）先将钢筋笼水平吊起，离开地面后再一边起主钩、一边松副钩，在空中将整节钢筋笼吊至竖直，严禁单钩吊住钢筋笼一头在地上拖曳升高来吊直钢筋笼，以防止骨架变形；钢筋笼竖直后，检查其竖直度，进入孔口时扶正缓慢下放，严禁摆动碰撞孔壁。钢筋笼边下放边拆除内撑。钢筋笼的连接采用焊接或冷挤压连接，保证各节钢筋笼中心在同一竖直轴线上。
3.5 水下混凝土灌注
引桥桩基靠近湘江，地下水较丰富，人工挖孔桩全部采用水下混凝土灌注。
3.5.1 混凝土配合比基本要求
桩基础混凝土标号为C25，考虑到水下混凝土浇筑的各种因素，在进行混凝土配合比设计时要满足以下要求：
坍落度：18-22cm；坍落度降至15cm的最小时间：2h；
混凝土初凝时间：≥15h；最大粗骨料直径：30mm；
同时混凝土应适合泵送要求。
3.5.2 导管
导管选用壁厚5mm，直径30cm的无缝钢管。导管在使用前和使用一个时期后，除应对其规格、外观质量和拼缝构造进行认真地检查外，还需做拼接、过球、承压及水密性试验。
导管在开始浇筑混凝土前离开孔底面20~40cm左右。
3.5.3 混凝土浇筑
经监理工程师检查合格后，即可进行水下混凝土灌注。
混凝土集料漏斗要满足首批混凝土需要量要求，保证首批混凝土灌注后导管埋深1m以上。
用顶塞法浇筑首批混凝土，首批混凝土灌入孔底后，立即探测孔内混凝土面高度，计算导管埋置深度，确信符合要求后即可正常灌注。混凝土浇注过程应注意以下事项：
（1）灌注开始后，应紧凑连续进行，并注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除。导管在混凝土内埋深控制在2m-6m左右。
（2）混凝土浇筑面上升到钢筋骨架下端时，为防止钢筋骨架被混凝土顶托上升，浇筑速度适当放缓，而当混凝土进入钢筋骨架4~5m以后，适当提升导管，减小导管在钢筋骨架下的埋置深度。
（3）在混凝土灌注过程中，后续混凝土要沿导管壁徐徐灌入，以免在导管内形成高压气襄。另外，为保证桩基础的密实，要定时抽插振动导管，达到振捣效果。
（4）为确保桩顶质量，混凝土浇筑标高应比设计桩顶标高高出80cm，在浇筑完成后挖除多余混凝土，但留出20-30cm左右在桩基础达到强度后用风镐凿除至设计标高。
4 结束语
随着建筑材料科学的发展、施工技术水平提高及在施工过程中加强监控、严格把关、注意细节，人工挖孔桩在基础处理上将继续发挥更大作用。
参考文献：
[1]桩和桩基础工程手册，史佩栋，人民交通出版社，2008年7月
[2]土力学与地基基础，赵明阶，人民交通出版社，2010年1月
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