淺談人工挖孔樁的技術及經濟實用性

馬建新

摘 要：人工挖孔樁因其施工方便、設備簡單從而歷史應用悠久，但隨著施工設備及技術水平的日新月異，人工成本的增加，這種傳統的施工方法在現今是否還有實用價值？筆者通過工程實踐，對人工挖孔樁在復雜地質條件下的施工技術、成本經濟做了比較具體的探索和分析。

關鍵詞：人工挖孔樁 、施工措施、安全措施、技術經濟

1.前言

人工挖孔樁具有施工方便、設備簡單、場地不受限制、成孔成樁比較直觀的優點，在水利、交通、房屋建筑工程中得到廣泛應用，這種基礎處理方法屬于應用較早、較為傳統的技術。隨著施工設備及技術水平的日新月異，人工成本也不斷增加，那么，這種傳統的施工方法在當下是否還有實用價值？筆者通過一個實例——石門風景區漢王樓樁基工程的施工，對不同施工方案的技術可行性及造價經濟實用性進行比較分析，得出結論：即使在今天，人工挖孔樁這種應用較早、較為傳統的技術在特定施工環境下仍有其存在價值和發展空間！

2.工程概況

石門棧道風景區是依托石門水庫為基礎，開發形成的國家級4A級景區。漢王樓工程規劃在石門風景區文化廣場，面向河床，背靠高山，建筑面積850㎡，底層長22m、寬18m，總高40m，是一座典型的高層鋼筋混凝土仿古建筑。漢王樓地基位于山體向河床呈傾斜狀的岸坡上，前、后軸線地勢高差近10m，河岸頂地質勘探鉆孔柱狀圖為：0-10m為黃土夾雜碎石層，10-13m為沙卵石、孤石層，13m以下為千枚巖基巖，承載力fk=1000kpa。根據基礎設計一般原則，當建筑場地淺層土質不能滿足建筑物對地基承載能力和變形的要求、且不適宜采取地基處理措施時，就要考慮以下部堅實土層或巖層做為持力層的樁基方案，因此，設計單位根據該建筑上部要求，初步設計基礎需32根端承樁，樁徑1米，單樁長4—14米，樁總長288米。

3.樁基方案比較及選擇

樁基一般有預制樁、旋挖樁、沖擊鉆孔樁、人工挖孔樁等幾種型式，考慮此工程地基傾斜，下有碎石、沙卵石及孤石層，預制樁打不下去，而旋挖樁會卡鉆，因此，摒棄這兩種方案。我們根據工程實際情況圍繞著技術可行性、經濟實用性對沖擊鉆孔樁及人工挖孔樁這兩種方案進行了比較分析。

技術可行性分析：此樁基不深，根據地質資料，兩種樁基成孔方式均可，人工挖孔樁機動靈活，特別適合這種傾斜坡面施工，但考慮地質比較復雜，底層開挖存在一定難度;沖擊鉆孔樁進行泥漿護壁，施工簡單，但施工場地位于斜坡上，需挖設鉆機臨時平臺及吊車施工道路。

經濟實用性分析：通過工程造價分析，人工挖孔樁成孔含鋼筋混凝土護壁造價，直接工程費為735元/米，幾乎沒有臨時工程費;沖擊鉆孔樁成孔直接工程造價為1130元/米，挖設鉆機臨時平臺及吊車施工道路的臨時工程費需3.5萬元，兩項合計后折合單米造價為1251元。

經過技術可行性及經濟實用性的比較，人工挖孔樁比沖擊鉆孔樁節約工程成本14.86萬元，由此，我們決定采用人工挖孔灌注樁方案。設計單位人工挖孔灌注樁施工圖設計為C30鋼筋混凝土端承樁，樁身直徑1000㎜、擴大頭1300㎜，樁深6-14m，樁頭入巖600㎜。護壁砼C20，單節護壁長1000㎜，上口內徑1000㎜、下口內徑1100㎜，剖面襯砌厚度為100㎜-150㎜楔形，鋼筋φ8@120雙向。樁頂承臺、系梁根據地形分成三個高程結構層。

4.復雜地質層的施工技術和安全措施

我們施工測量放線用經緯儀、水準儀、鋼尺等傳統器具，采用直角坐標法施工放線，測定縱橫軸線控制樁，確定每個樁的位置。

樁基開挖及護壁是人工挖孔灌注樁的重點，漢王樓受建筑特點的制約，設計軸線間距3-5m，井樁比較密集，我們采用跳樁開挖方案。施工開挖每兩人一組，開挖工具用鐵鍬、鎬頭，起吊設備用轆轤。每段開挖1m深后，綁扎護壁鋼筋，護壁豎向鋼筋在孔底要彎折留夠和下層鋼筋搭接長度。護壁模板采用40*40㎜角鋼為骨架、1.5㎜鐵皮為面板焊接，沿圓周分為三瓣。井口第一模護壁砼澆筑要高出原地面150㎜，以防雨水流入或井邊石塊滾入造成危險事故。護壁澆筑24小時后拆模，進行下一段樁孔挖掘和倒掛壁支護的交互施工。護壁砼上下段的銜接不小于50㎜，以防護壁漏水、斷壁。每次支模時都應根據控制軸線用垂球進行樁孔中心檢測校驗，誤差應不大于20㎜，否則及時糾正。

隨著樁基開挖深度的增加，在進入砂卵石層時，出現了腐植土層、涌沙、大孤石等復雜地質情況，我們在查找大量資料、探索分析后，形成了以下幾項行之有效的施工方案。

針對腐植土層現象， 我們考慮到腐植土層是河流在靜水及緩流中夾雜的有機物質沉積而成，空隙率大，含水率高，在井樁開挖的過程中受到擾動時，強度會進一步降低，會形成垮壁等問題，我們一方面采取短掘進、短支護的工程措施，另一方面我們還注意井下防毒，用鼓風機向井下通風，加強空氣對流，以確保工作人員生命安全。

針對涌沙現象，我們分析人工挖孔樁施工到透水層時，當承壓水力坡度達到臨危梯度時，就會出現涌沙的現象，涌沙不及時處理，會有斷壁、塌孔的危險，必須采取有效的涌沙防治措施。筆者在實踐探索的基礎上，總結出的施工經驗是：（1）降低水壓力。漢王樓井樁施工到河床高程后，滲水開始加大，出現開挖井壁垮塌現象，我們采用潛水泵井底排水的同時，在基坑外河床上用挖掘機挖了個集滲坑，用大口徑水泵抽水，截斷了大部分滲水，減小了水壓力，涌沙現象減小。（2）加強護壁。采用短掘進、短支護的措施，加工制作了500㎜高的護壁模板，井樁循環開挖深度縮小為500㎜，這樣減小了開挖井壁臨空面、縮短了沙層暴露時間，提高了井樁開挖成孔率。在流沙大的部位，開挖前先在井底沿護壁傾斜打入一圈φ12鋼筋，長度1m，間距300㎜，開挖的過程中，把稻草順長塞進鋼筋和井壁沙體之間，稻草有一定的強度，能過濾滲水又能擋住流沙，形成了以鋼筋為樁、稻草為圍堰的擋沙慮水臨時體系，同時修改砼護壁厚度為200㎜，增加了護壁強度。通過以上工程措施，止住了涌沙，挖孔護壁得以順利進行。

針對孤石層，我們在開挖時，考慮到井下作業，工作面比較窄，遇到大的孤石時會增加施工難度，因此在施工中，我們對小孤石采用先用風鉆鉆孔，后采用分瓣鐵楔人工破除。對大孤石采用風鉆鉆孔，灌巖石靜態破碎劑破除孤石，收到了比較好的效果。

在完成以上三種復雜地質情況下的施工后，我們對井樁鋼筋籠按圖紙設計制作。為保證井樁設計砼保護層厚度，沿鋼筋籠每2m長焊鋼筋扶籠器3個。鋼筋籠采用汽車吊裝就位后，要校正軸線、高程要達到施工規范要求。

接下來，我們對井樁采用商砼澆筑，串筒配合。施工時串筒出口到澆筑面不能超過2m，采用分層澆筑、分層振搗、連續作業的施工方式。砼澆筑到樁頂設計高程時，要留30 mm的超夠，以剔除樁頭浮漿、雜質等不合格砼。

最值得一提的是：在整個施工過程中，要始終貫徹安全第一、預防為主的方針。工作人員必須佩戴安全帽;經常檢查起吊設備、看繩索是否完好，以防墜物傷人;孔深超過 5m，開始用鼓風機向下送風;用電回路上必須安裝漏電保護裝置，以防人身觸電;井下作業要做好防毒措施;提醒工人地面和井下配合好，保持警惕，有異常情況應緊急撤離到地面，等等?？傊踩拿魇┕r刻不能忘！

5.結束語

通過工程實踐，我深深地體會到：通過施工設計方案的技術可行性及經濟實用性的優化分析，在施工技術得當、敢于探索分析、確保施工安全的情況下，即使是在施工設備及技術水平日新月異的今天，人工挖孔樁仍可發揮其施工方便、設備簡單、場地不受限制、成孔成樁比較直觀、樁體砼澆筑質量有保障、施工成本較低等多項優點，在現代工程建設中仍有其存在價值和發展空間！