淺談人工挖孔樁的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)實(shí)用性

馬建新

摘 要：人工挖孔樁因其施工方便、設(shè)備簡(jiǎn)單從而歷史應(yīng)用悠久，但隨著施工設(shè)備及技術(shù)水平的日新月異，人工成本的增加，這種傳統(tǒng)的施工方法在現(xiàn)今是否還有實(shí)用價(jià)值？筆者通過(guò)工程實(shí)踐，對(duì)人工挖孔樁在復(fù)雜地質(zhì)條件下的施工技術(shù)、成本經(jīng)濟(jì)做了比較具體的探索和分析。

關(guān)鍵詞：人工挖孔樁 、施工措施、安全措施、技術(shù)經(jīng)濟(jì)

1.前言

人工挖孔樁具有施工方便、設(shè)備簡(jiǎn)單、場(chǎng)地不受限制、成孔成樁比較直觀的優(yōu)點(diǎn)，在水利、交通、房屋建筑工程中得到廣泛應(yīng)用，這種基礎(chǔ)處理方法屬于應(yīng)用較早、較為傳統(tǒng)的技術(shù)。隨著施工設(shè)備及技術(shù)水平的日新月異，人工成本也不斷增加，那么，這種傳統(tǒng)的施工方法在當(dāng)下是否還有實(shí)用價(jià)值？筆者通過(guò)一個(gè)實(shí)例——石門風(fēng)景區(qū)漢王樓樁基工程的施工，對(duì)不同施工方案的技術(shù)可行性及造價(jià)經(jīng)濟(jì)實(shí)用性進(jìn)行比較分析，得出結(jié)論：即使在今天，人工挖孔樁這種應(yīng)用較早、較為傳統(tǒng)的技術(shù)在特定施工環(huán)境下仍有其存在價(jià)值和發(fā)展空間！

2.工程概況

石門棧道風(fēng)景區(qū)是依托石門水庫(kù)為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)形成的國(guó)家級(jí)4A級(jí)景區(qū)。漢王樓工程規(guī)劃在石門風(fēng)景區(qū)文化廣場(chǎng)，面向河床，背靠高山，建筑面積850㎡，底層長(zhǎng)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(shì)高差近10m，河岸頂?shù)刭|(zhì)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(jù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一般原則，當(dāng)建筑場(chǎng)地淺層土質(zhì)不能滿足建筑物對(duì)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(shí)，就要考慮以下部堅(jiān)實(shí)土層或巖層做為持力層的樁基方案，因此，設(shè)計(jì)單位根據(jù)該建筑上部要求，初步設(shè)計(jì)基礎(chǔ)需32根端承樁，樁徑1米，單樁長(zhǎng)4—14米，樁總長(zhǎng)288米。

3.樁基方案比較及選擇

樁基一般有預(yù)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(yù)制樁打不下去，而旋挖樁會(huì)卡鉆，因此，摒棄這兩種方案。我們根據(jù)工程實(shí)際情況圍繞著技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)實(shí)用性對(duì)沖擊鉆孔樁及人工挖孔樁這兩種方案進(jìn)行了比較分析。

技術(shù)可行性分析：此樁基不深，根據(jù)地質(zhì)資料，兩種樁基成孔方式均可，人工挖孔樁機(jī)動(dòng)靈活，特別適合這種傾斜坡面施工，但考慮地質(zhì)比較復(fù)雜，底層開(kāi)挖存在一定難度;沖擊鉆孔樁進(jìn)行泥漿護(hù)壁，施工簡(jiǎn)單，但施工場(chǎng)地位于斜坡上，需挖設(shè)鉆機(jī)臨時(shí)平臺(tái)及吊車施工道路。

經(jīng)濟(jì)實(shí)用性分析：通過(guò)工程造價(jià)分析，人工挖孔樁成孔含鋼筋混凝土護(hù)壁造價(jià)，直接工程費(fèi)為735元/米，幾乎沒(méi)有臨時(shí)工程費(fèi);沖擊鉆孔樁成孔直接工程造價(jià)為1130元/米，挖設(shè)鉆機(jī)臨時(shí)平臺(tái)及吊車施工道路的臨時(shí)工程費(fèi)需3.5萬(wàn)元，兩項(xiàng)合計(jì)后折合單米造價(jià)為1251元。

經(jīng)過(guò)技術(shù)可行性及經(jīng)濟(jì)實(shí)用性的比較，人工挖孔樁比沖擊鉆孔樁節(jié)約工程成本14.86萬(wàn)元，由此，我們決定采用人工挖孔灌注樁方案。設(shè)計(jì)單位人工挖孔灌注樁施工圖設(shè)計(jì)為C30鋼筋混凝土端承樁，樁身直徑1000㎜、擴(kuò)大頭1300㎜，樁深6-14m，樁頭入巖600㎜。護(hù)壁砼C20，單節(jié)護(hù)壁長(zhǎng)1000㎜，上口內(nèi)徑1000㎜、下口內(nèi)徑1100㎜，剖面襯砌厚度為100㎜-150㎜楔形，鋼筋φ8@120雙向。樁頂承臺(tái)、系梁根據(jù)地形分成三個(gè)高程結(jié)構(gòu)層。

4.復(fù)雜地質(zhì)層的施工技術(shù)和安全措施

我們施工測(cè)量放線用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、鋼尺等傳統(tǒng)器具，采用直角坐標(biāo)法施工放線，測(cè)定縱橫軸線控制樁，確定每個(gè)樁的位置。

樁基開(kāi)挖及護(hù)壁是人工挖孔灌注樁的重點(diǎn)，漢王樓受建筑特點(diǎn)的制約，設(shè)計(jì)軸線間距3-5m，井樁比較密集，我們采用跳樁開(kāi)挖方案。施工開(kāi)挖每?jī)扇艘唤M，開(kāi)挖工具用鐵鍬、鎬頭，起吊設(shè)備用轆轤。每段開(kāi)挖1m深后，綁扎護(hù)壁鋼筋，護(hù)壁豎向鋼筋在孔底要彎折留夠和下層鋼筋搭接長(zhǎng)度。護(hù)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(hù)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(xiǎn)事故。護(hù)壁澆筑24小時(shí)后拆模，進(jìn)行下一段樁孔挖掘和倒掛壁支護(hù)的交互施工。護(hù)壁砼上下段的銜接不小于50㎜，以防護(hù)壁漏水、斷壁。每次支模時(shí)都應(yīng)根據(jù)控制軸線用垂球進(jìn)行樁孔中心檢測(cè)校驗(yàn)，誤差應(yīng)不大于20㎜，否則及時(shí)糾正。

隨著樁基開(kāi)挖深度的增加，在進(jìn)入砂卵石層時(shí)，出現(xiàn)了腐植土層、涌沙、大孤石等復(fù)雜地質(zhì)情況，我們?cè)诓檎掖罅抠Y料、探索分析后，形成了以下幾項(xiàng)行之有效的施工方案。

針對(duì)腐植土層現(xiàn)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(jī)物質(zhì)沉積而成，空隙率大，含水率高，在井樁開(kāi)挖的過(guò)程中受到擾動(dòng)時(shí)，強(qiáng)度會(huì)進(jìn)一步降低，會(huì)形成垮壁等問(wèn)題，我們一方面采取短掘進(jìn)、短支護(hù)的工程措施，另一方面我們還注意井下防毒，用鼓風(fēng)機(jī)向井下通風(fēng)，加強(qiáng)空氣對(duì)流，以確保工作人員生命安全。

針對(duì)涌沙現(xiàn)象，我們分析人工挖孔樁施工到透水層時(shí)，當(dāng)承壓水力坡度達(dá)到臨危梯度時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)涌沙的現(xiàn)象，涌沙不及時(shí)處理，會(huì)有斷壁、塌孔的危險(xiǎn)，必須采取有效的涌沙防治措施。筆者在實(shí)踐探索的基礎(chǔ)上，總結(jié)出的施工經(jīng)驗(yàn)是：（1）降低水壓力。漢王樓井樁施工到河床高程后，滲水開(kāi)始加大，出現(xiàn)開(kāi)挖井壁垮塌現(xiàn)象，我們采用潛水泵井底排水的同時(shí)，在基坑外河床上用挖掘機(jī)挖了個(gè)集滲坑，用大口徑水泵抽水，截?cái)嗔舜蟛糠譂B水，減小了水壓力，涌沙現(xiàn)象減小。（2）加強(qiáng)護(hù)壁。采用短掘進(jìn)、短支護(hù)的措施，加工制作了500㎜高的護(hù)壁模板，井樁循環(huán)開(kāi)挖深度縮小為500㎜，這樣減小了開(kāi)挖井壁臨空面、縮短了沙層暴露時(shí)間，提高了井樁開(kāi)挖成孔率。在流沙大的部位，開(kāi)挖前先在井底沿護(hù)壁傾斜打入一圈φ12鋼筋，長(zhǎng)度1m，間距300㎜，開(kāi)挖的過(guò)程中，把稻草順長(zhǎng)塞進(jìn)鋼筋和井壁沙體之間，稻草有一定的強(qiáng)度，能過(guò)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(shí)體系，同時(shí)修改砼護(hù)壁厚度為200㎜，增加了護(hù)壁強(qiáng)度。通過(guò)以上工程措施，止住了涌沙，挖孔護(hù)壁得以順利進(jìn)行。

針對(duì)孤石層，我們?cè)陂_(kāi)挖時(shí)，考慮到井下作業(yè)，工作面比較窄，遇到大的孤石時(shí)會(huì)增加施工難度，因此在施工中，我們對(duì)小孤石采用先用風(fēng)鉆鉆孔，后采用分瓣鐵楔人工破除。對(duì)大孤石采用風(fēng)鉆鉆孔，灌巖石靜態(tài)破碎劑破除孤石，收到了比較好的效果。

在完成以上三種復(fù)雜地質(zhì)情況下的施工后，我們對(duì)井樁鋼筋籠按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)制作。為保證井樁設(shè)計(jì)砼保護(hù)層厚度，沿鋼筋籠每2m長(zhǎng)焊鋼筋扶籠器3個(gè)。鋼筋籠采用汽車吊裝就位后，要校正軸線、高程要達(dá)到施工規(guī)范要求。

接下來(lái)，我們對(duì)井樁采用商砼澆筑，串筒配合。施工時(shí)串筒出口到澆筑面不能超過(guò)2m，采用分層澆筑、分層振搗、連續(xù)作業(yè)的施工方式。砼澆筑到樁頂設(shè)計(jì)高程時(shí)，要留30 mm的超夠，以剔除樁頭浮漿、雜質(zhì)等不合格砼。

最值得一提的是：在整個(gè)施工過(guò)程中，要始終貫徹安全第一、預(yù)防為主的方針。工作人員必須佩戴安全帽;經(jīng)常檢查起吊設(shè)備、看繩索是否完好，以防墜物傷人;孔深超過(guò) 5m，開(kāi)始用鼓風(fēng)機(jī)向下送風(fēng);用電回路上必須安裝漏電保護(hù)裝置，以防人身觸電;井下作業(yè)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(yīng)緊急撤離到地面，等等?？傊?，安全文明施工時(shí)刻不能忘！

5.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)工程實(shí)踐，我深深地體會(huì)到：通過(guò)施工設(shè)計(jì)方案的技術(shù)可行性及經(jīng)濟(jì)實(shí)用性的優(yōu)化分析，在施工技術(shù)得當(dāng)、敢于探索分析、確保施工安全的情況下，即使是在施工設(shè)備及技術(shù)水平日新月異的今天，人工挖孔樁仍可發(fā)揮其施工方便、設(shè)備簡(jiǎn)單、場(chǎng)地不受限制、成孔成樁比較直觀、樁體砼澆筑質(zhì)量有保障、施工成本較低等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代工程建設(shè)中仍有其存在價(jià)值和發(fā)展空間！