人工挖孔桩在复杂地形建筑的应用

高安华

（福建嘉康建设工程有限公司， 福建 龙岩 364000）

0 引言

在建筑桩基工程中，人工挖孔桩具有显著应用优势，主要体现在：环境适应能力强，不受施工场地限制，能够在恶劣场地条件下施工；桩径适应范围广，单桩承载力高；桩底沉渣清理干净，成孔质量高，可便于观察和检验桩孔土质情况；施工设备简单，环境污染小，符合文明施工要求等。在复杂地形条件下，应结合桩基工程应用特点，合理选择和应用桩基施工技术，满足桩基础施工技术要求。

1 工程概况

本工程为梅列区国防动员指挥中心工程项目，本项目位于福建省三明市梅列区。根据工程设计，本工程总占地面积为1499.95m2，建筑占地面积为383.92m2，地上建筑6 层，建筑面积为2310m2，建筑高度23.95m，首层层高为5.4m，顶层为4.0m，其余层高为3.6m。本工程为现浇钢筋混凝土框架结构，人工挖孔桩基础，持力层为砂土状强风化砂岩层，桩基础、承台、地梁混凝土等级均为C25，垫层混凝土为C10。本工程抗震设防烈度为6 度，结构安全等级为二级。根据工程设计，基坑东、北、南侧人工挖孔桩桩长为22mm，间距2.4m，西侧采用矩形人工挖孔桩，桩长25m，桩间距为3.6m。

2 人工挖孔桩施工难点问题及应对

2.1 人工挖孔桩难点问题分析

（1）现场环境较为复杂。经现场勘察，本工程西侧为商业中心，北侧为街道，南侧和东侧为既有高层建筑，基坑围堰至北侧街道距离仅为2m，至高层建筑和商业中心最近仅6m，场地环境较为复杂。

（2）软质基础。根据岩土勘察报告，本工程为软质地基，自上而下土层分别为：①填土层，杂填土，未完成自重固结，厚度1.5～4.0m；②淤泥质粉质黏土，饱和，可塑，高压缩性，厚度4.5～5.7m；③粉质黏土，中压缩性，饱和，厚度3.5～5.8m；④粉砂，中密，饱和，厚度2.2～4.6m；⑤圆砾，粒径2～35mm，最大粒径75mm，含量50～74%；⑥强风化砂岩层，少量风化裂隙，软岩，厚度3.5～4.5m。

根据水文勘测报告，本工程地下水位较高，场地水位仅为-1.5m，地下水赋存于淤泥质粉质黏土、粉质黏土、粉砂等土层中，地下水补充主要来自于地表水渗入和侧向地下水补充，地下水水量大、水位稳定。

根据岩土、水文勘察结果，本工程属于软质基础，地下水水位较高，且地下水赋存于淤泥质层、砂卵石层中，在基坑开挖过程中容易出现涌水、涌砂、孔壁坍塌等问题。

2.2 本工程施工技术难点应对

针对上述施工技术难点问题，本工程主要采用的技术措施包括：

（1）分析地质情况，编制技术方案。施工单位深入研究工程勘察资料，分析调研场地周围水文、地质情况，针对性编制施工技术方案。

（2）针对可能发生流砂的土层措施。针对本工程地下水位较高，软质土层容易在地下水的扰动下产生流砂、流泥等问题，经专家组研究讨论，制定措施包括：①减小动水压力，在人工挖孔桩附近设置排水沟，桩周围浇筑混凝土面层，并在基坑内侧放坡土方，落实地表水疏浚工作；②在淤泥质层和粉砂层开挖时，每次掘进1/2 或1/3 深度，防止大面积施工造成砂体移位；③为增强护壁混凝土对流泥、流砂的侧压力，适当加大护壁厚度，并在混凝土中加入适量速凝剂，提高混凝土早期强度；④在人工挖孔桩开挖困难地段，在护壁外侧打入长度1.2m、厚度20mm 的钢板作为止水带，减少护壁外土体扰动；⑤淤泥质层、粉砂层人工挖孔桩开挖必须连续施工，防止因施工中断形成流砂、流泥，影响人工挖孔桩成桩质量。

（3）地下水处理。在人工挖孔桩开挖过程中，除地层影响挖孔外，侧向地下水渗漏问题也将影响桩孔开挖。针对该问题，本工程采用井点降水技术，即在桩孔开挖时同时降水、排水，以此降低地下水水位，减少井点涌水量，保障桩孔顺利开挖。

（4）坚硬岩石层桩孔开挖。遇坚硬岩层人工开挖困难情况时，采用爆破开挖工艺，制定专项施工方案经批准后实施。本工程采用风钻打炮眼，炮眼呈梅花状布设，装填防水炸药，由专业爆破单位计算装药量，采用浅眼咋松动爆破方法，单次爆破深度控制在0.5m 左右。起爆采用微差爆破方法，确保孔壁在在爆破中完整。爆破每日分三次进行，以便于疏散地面施工人员，确保爆破施工安全。爆破后，使用鼓风机通风，吹净烟尘后方可下人清渣。

3 人工挖孔桩施工技术要点

3.1 轴线与标高控制

本工程中，为确保桩基施工符合工程设计要求，使人工挖孔桩与控制中心线重叠，根据坐标点测放人工挖孔桩纵向、横向轴线，并核对桩基平面图与柱网平面图，分别计算桩中心点位置，以此定位孔桩位置。桩心定位后，在定位木桩周围浇筑混凝土，防止人工挖孔过程中定位木桩偏位。第一个孔 桩开挖前，采用四个小木桩将桩心定位桩引测到桩孔周围，并在桩孔上部护壁浇筑后利用麻线将桩位中心护壁上，标记明确标志。

孔桩第一托护壁混凝土浇筑施工完成后，将相对标高引测到护壁上，在孔桩护壁施工完成后，借助相对标高计算孔桩开挖深度和桩底标高，并结合设计图纸中人工挖孔桩承台底部标高，确定桩心混凝土浇筑高度和孔桩钢筋笼长度，防止少浇或超浇问题。

3.2 孔桩护壁模板制作与安装

本工程中，护壁模板第一节高度为1000mm，局部出现流砂、流泥时，孔桩护壁高度控制在300mm～500mm，按孔桩数量1/2 制作孔桩护壁，以满足成孔挖土和护壁浇筑交替使用要求。第一节护壁顶面高出场地约300mm。本工程中，护壁木模板分为三块弧形模，模板制作按工程设计要求放样制作，采用20mm 厚、50mm 宽的板钉固定，以满足模板牢固固定要求。模板安装应在护壁钢筋绑扎验收完成后进行，先将分块模板置于孔桩内，核对模板圆弧无误后按顶部护壁标志拉线确定护壁中心点，放下线锤并移动模板，使模板圆心与线锤中心点重合。

3.3 护壁钢筋绑扎与钢筋笼制作安装

护壁钢筋竖筋制作时，先打300mm 弯钩，本托护壁绑扎前将上一托护壁底部弯钩部分调直，借助二道铁丝将护壁竖筋绑扎牢靠，然后安装环向钢筋与竖筋绑扎牢固。桩芯钢筋笼按工程设计加工绑扎，主筋间距偏差控制在±10mm 内，主筋下料长度根据孔桩开挖后桩底标高至承台高度高度减去桩底混凝土保护层厚度确定。钢筋笼主筋接头采用对称焊接方法，相邻焊接接头错开至少50%，钢筋笼制作前先将竖向主筋与每隔2m 设置一道Φ16mm 加筋箍，使钢筋笼形成整体。为确保钢筋笼吊装紧固，本工程在钢筋笼上整体设置一道螺旋箍筋Φ10mm，螺旋箍筋间距为400mm，检查无误后将箍筋与主筋点焊固定，确保钢筋笼刚度能够应对变形控制要求。

人工挖孔桩开挖至设计标高后，借助汽车吊将钢筋笼吊运至孔桩内。放入钢筋笼后，施工人员下入孔桩内检查钢筋笼放置标高和孔桩中心重叠情况，并借助汽车将钢筋笼调整至准确高度和垂直度。钢筋笼调整到位后，使用短钢管放置于护壁承台上。为防止混凝土浇筑过程中钢筋笼偏向和碰撞护壁，在钢筋笼周围绑扎混凝土保护层垫块。

3.4 人工挖孔桩浇筑施工

混凝土浇筑施工前，先将孔底积水、沉渣清理干净，将导管下放至孔底，距孔底标高距离控制在1m～2m 范围内，防止混凝土自由降落对孔底沉渣造成冲击。本工程中，混凝土浇筑遵循“分层浇筑”原则，混凝土分层浇筑高度为500mm～800 ㎜，操作人员下孔振捣，采用阵列振捣方法，严格控制振捣深度和振捣时间，振捣棒插入下层深度不小于50mm，确保桩身整体性。随混凝土界面提升，缓慢提升导管，并安排专人测量导管埋深，使导管位于浇筑界面2m 以下，不小于1m。浇筑完成前，严禁将导管提升至浇筑界面以上。孔桩混凝土浇筑完成后，将导管提升出桩孔并拆卸导管。混凝土终凝后，及时洒水养护管理。

4 人工挖孔桩安全保护措施

为确保人工挖孔桩施工安全，应加强人身安全施工管理与控制。本工程中，现场安全管理主要措施包括：①人工挖孔防护措施。每个挖孔桩配置应急施工软爬梯供施工人员进出。孔内吊笼配置可靠自动卡紧、保险装置，防止吊笼自由降落造成人身伤害事故。井下施工人员加强井下塌方、流砂、流泥等迹象，如发现异常及时通知，待处理后方可继续施工；②孔内气体检测。每日开工前检测井下有无有害气体，借助生物检测法检查孔底施工环境。孔底开挖深度超过10m 后，配置送风机，并在孔桩周围设置1m 高护栏；③开挖土方运输。开挖出的土方及时运离桩孔，堆放土方至孔口距离大于1m，堆放高度小于1m，并及时外运，防止土方高于护栏和承台高度，掉落石块、土块砸伤孔下施工人员；土方外运车辆至孔口距离不小于2m；④电气安全。施工现场电气线路、电气设备安装与拆除均由专业电工操作，电器必须严格接地，各桩孔内电气线路、电器设备分闸管理，严禁一闸多用。孔桩上电气线路架空2m 以上，严禁埋地、拖地，避免现场施工人员、车辆出现触电事故。孔内照明采用12V 安全照明灯，电缆配备方磨损、防潮、防断措施；⑤爆破安全。本工程爆破施工由专业爆破人员施工，并设立安全界线，爆破施工前认真清点施工人员人数，防止爆炸施工造成人身伤害事故。

5 人工挖孔桩成桩质量检查验收

本工程人工挖孔桩开挖完成后，组织业主、监理单位、设计单位进行桩孔质量验收，检查验收桩孔垂直度、深度、轴线偏差、孔底沉渣清理情况等。人工挖孔桩浇筑完成后，根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106—2014）要求，本工程委托专业检测单位进行成桩质量检测验收，经超声波检测，本工程65 根人工挖孔桩，不合格数量3 根，合格率为95.38%，成桩质量满足工程设计要求（如表1 所示），达到预期施工质量控制目标。工程施工过程中，经现场跟踪监测，周围道路、建筑物沉降不显著，最大沉降幅度小于10mm，施工现场采用人工挖孔桩施工技术方案，噪音污染较小，达到安全文明施工要求。

表1 人工挖孔桩成桩质量控制要求

6 结语

在复杂地地质环境和复杂地形条件下，人工挖孔桩施工技术具有显著应用优势，可改善机械施工灵活度低、成本高等问题。在人工挖孔桩施工中，施工单位应结合地质、水文勘察情况，加强现场监测和异常情况监控，加强现场施工人员安全防护与管理，避免出现施工安全施工，保障建筑工程施工安全。