水钻法在人工挖孔桩中的应用

邓晓迎, 吕 宁

(中国五冶集团有限公司, 四川成都 610000)

水钻法在人工挖孔桩中的应用

邓晓迎, 吕 宁

(中国五冶集团有限公司, 四川成都 610000)

对工程建设而言，不同的地质情况及基础形式，不同的施工环境，选择合理的施工工艺，有的放矢，才能针对性地解决实际施工难题。文章介绍水钻法人工挖孔桩成孔工艺适用于较为坚硬的特殊地质，既环保又能解决场地狭小的困难，既保证工程施工进度又能保障工程质量，降低施工成本，在较为坚硬的地质被广泛地运用。

成孔工艺； 水钻法； 施工工艺； 施工； 注意事项

有的地区岩层上覆土较少，建筑及构筑物的基础直接坐落在岩石上，如何选择更适宜的工艺，既能保证地基承载力，又能保证作业安全，确保工程质量与进度，水钻法施工工艺非常适合该工程地质施工的要求。本文结合重庆御墅临枫住宅小区为例，浅谈水钻法在人工挖孔桩的运用。

1 工程概况

重庆御墅临枫住宅小区项目位于重庆市江津区双福新区，西邻重庆双福育才中学。地质情况为0.6～7.8 m的软土层(大部位软土层较浅，局部为回填区)，下为侏罗系中统沙溪庙组(J2s)基岩(泥岩及砂岩)，场地地下水主要赋存于土层孔隙和基岩风化网状裂隙中，地下水较少。设计要求结构设计安全等级为二级，最小桩长度为6.0 m，基础持力层设计为中风化岩层，泥岩单轴天然抗压强度标准值7.77 MPa，最大桩径900 mm。

2 成孔工艺比选

(1)爆破：对周边环境影响较大，噪音及震动对周边居民及学习造成干扰，城市内限制爆破，且爆破并会造成地基的扰动，影响地基承载力。

(2)冲孔灌注桩：对周边环境影响较大，噪音及震动对周边居民及学习造成干扰，价格较高，施工速度一般,施工用电负荷较大。

(3)旋挖灌注桩：功效较快，根据重庆市要求，旋挖灌注桩需做100 %的声波检测，从受力角度，需多桩承台共同受力，施工费用较高，且对周边环境影响较大，噪音及对周边居民及学习造成干扰，对于中风化及强风化岩层判定不明，沉渣清理不干净，影响桩的承载力。

(4)风镐、电镐：掘进速度慢、效率非常低。

(5)水钻人工挖孔桩：水钻法施工工艺，利用其机具设备简单，施工操作方便，占用施工场地小，对周围建筑物影响小，无泥浆排出，施工质量可靠，可全面展开施工，缩短工期，造价较低等优点，非常适合黔渝地区的地质情况。

通过价格、安全、环境影响、施工质量多角度比选，水钻人工挖孔桩较为合理。项目部采用了水钻法人工挖孔桩成孔施工工艺。

3 施工工艺

施工工艺流程：放线定桩位及高程控制(井圈)→开挖第一节桩孔土方→支护壁模板放附加钢筋→浇筑第一节护壁混凝土→检查桩位(中心)轴线→架设垂直运输架→安装电动葫芦(卷扬机或木辘轳) →安装吊桶、照明、活动盖板、水泵、通风机等→开挖吊运第二节桩孔土方(修边)→先拆第一节支第二节护壁模板(放附加钢筋)→浇筑第二节护壁混凝土→检查桩位(中心)轴线→逐层往下循环作业→开挖扩底部分→检查验收(图1)。

图1 水钻法人工挖孔桩施工工艺流程

3.1 主要施工方法

3.1.1 放线定桩位、高程

现场场地已基本平整到位，根据设置的轴线控制点、测定高程水准点，依照桩位图，将桩逐一编号，依桩基所对应具体位置，施放桩位。确定好桩位中心，以中心点为圆心，以桩身半径加护壁厚度为半径画出上部的圆周，撒石灰线作为桩孔开挖界线，桩位线定好后，报监理及建设相关部门复查，办好预检手续后开挖。

3.1.2 桩孔桩土石方开挖

开挖桩孔应从上到下逐层进行，先挖桩心中间部分的土方，然后扩及周边，有效地控制开挖孔的截面尺寸。对粉质黏性土、强风化岩层，采用3～9 m3空气压缩机配合风镐作业掘进；对中、微风化的硬质岩石或孤石则考虑采用“水钻”成孔。每节的高度应根据土质好坏、操作条件而定，一般以设计节高0.85 m为宜。第一节桩孔成孔以后，即开始在桩孔上口架设垂直运输支架。支架要求搭设稳定、牢固。挖出的土石方采用吊桶盛装，用手摇止坠式辘轳或者电动葫芦提升到地面再运出施工现场(止坠式轱辘限载100 kg)。桩孔内必须设置爬梯供人员上下井。每天下井之前必须检查井下的有毒有害气体，开挖深度超过10 m时，用鼓风机向井下送风，风量大于25 L/S(图2)。

图2 止坠式轱辘正立面示意

3.1.3 安全措施

桩孔口周边不得堆土。桩孔上口安装水平推移的活动安全盖板，当桩孔内有人挖土时，应掩好安全盖板，挖土作业时必须在孔口有配合人员，保证井下作业人员的安全，防止杂物掉下砸人。无关人员不得靠近桩孔口边。吊运土时，再打开安全盖板。

3.1.4 验收

为了防止桩持力层风化，需要及时采取封底措施，基坑开挖到底后，将岩面清理干净，自检合格后及时报请监理(业主)单位，由监理(业主)单位相关人员组织勘察、质检、设计等有关单位检查，确认合格后及时封闭基坑。

3.2 护壁施工

护壁按施工图纸采用钢筋混凝土护壁，护壁厚度为100～250 mm，所有基础桩护壁混凝土设计强度均同桩身混凝土；护壁混凝土采用现场机械搅拌。中风化岩层及微风化岩层不需设置混凝土护壁。为保证工期，有需要时可以在混凝土中掺加早强剂(掺量由试验确定)，确保孔壁的稳定性。第一节护壁高出地坪200 mm并加宽，便于挡土、挡水。桩位轴线和高程均应标定在第一节护壁上口，桩孔每挖完一节以后应立即浇筑混凝土护壁。每节桩孔护壁做好以后，必须将桩位十字轴线和标高测设在护壁的上口，然后用十字线对中，吊线坠向井底投设，以半径尺杆检查孔壁的垂直平整度。随之进行修整，井深必须以基准点为依据，进行引测。保证桩孔轴线位置、标高、截面尺寸满足设计要求。混凝土护壁模板，采取一节组合式钢皮模板拼装而成，拆上节支下节，循环周转使用，模板用十字木棍支撑。护壁混凝土采用吊桶运输，人工浇筑，拆模后用混凝土堵塞，浇灌护壁混凝土时采用钢筋扦插等方法将护壁混凝土振捣密实。不得在水淹没桩孔模板的情况下灌注混凝土。发现护壁有蜂窝、漏水现象，应及时加以堵塞和导流，防止孔外水通过护壁流入孔内，保证护壁混凝土强度及安全。 护壁混凝土的内模拆除，在24 h以后进行，混凝土强度达1.2 MPa以上有一定强度能挡土即可拆模。桩孔内要有足够的照明，以便观察护壁的情况，一旦发现裂缝，须立即进行修补工作。

4 注意事项

(1)桩孔垂直偏差过大：由于开挖过程未按要求每节核验垂直度，致使挖完以后垂直超偏。每挖完一节，必须根据桩孔口上的轴线吊直、修边、使孔壁圆弧保持上下顺直。

(2)孔壁坍塌：因桩位土质不好，或地下水渗出而使孔壁坍塌。开挖前要掌握现场土质情况，错开桩位开挖，缩短每节高度，随时观察土体松动情况，必要时可在坍孔处用砌砖，钢板桩、木板桩封堵：操作过程要紧凑，不留间隔空隙，避免坍孔。

(3)孔底残留虚土太多：成孔、修边以后有较多虚土、碎砖，未认真清除。在放钢筋笼前后均要认真检查孔底，清除虚土杂物。必要时用水泥砂浆或混凝土封底。

(4)孔底出现积水：当地下水渗出较快或雨水流入，抽排水不及时，就会出现积水。开挖过程中孔底要挖集水井坑，及时下泵抽水。如有少量积水，浇筑混凝土时可在首盘采用半干硬性的混凝土料，大量积水一时难以排除的情况下，则要用导管水下浇筑混凝土的办法，确保施工质量。

5 结束语

实践表明，水钻法施工工艺在人工挖孔桩中的充分运用，解决了特殊地质的成孔问题，克服施工场地狭小的限制，消除了对附近居民的干扰，有效地保证施工进度、质量，降低了施工成本，是一种既安全又环保的施工工艺，在地质较为坚硬的地区已被广泛运用。

[1] 汪家全. “水钻法”在城市人工挖孔桩施工中的应用分析[J]. 中小企业管理与科技(上旬刊), 2010(2).

[2] 郭新贺. “水钻法"人工挖孔桩施工技术[J]. 科技致富向导, 2011(11).

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[定稿日期]2017-05-22