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1、分析巖溶地區(qū)人工挖孔樁的施工工藝 ,建筑工程管理論文 摘要： 從人工挖孔樁的歷史發(fā)展出發(fā)， 介紹了人工挖孔樁的內(nèi)涵和、 特征及其技 術(shù)發(fā)展情況， 本文重點(diǎn)分析巖溶地區(qū)人工挖孔樁的施工工藝： 包括施工組織、 保 障措施以及施工中問題的應(yīng)對(duì)策略等。 一、人工挖孔樁的發(fā)展 1．人工挖孔樁概念的提出 1893 年，人工挖孔樁在美國(guó)問世。當(dāng)時(shí)美國(guó)芝加哥、 底特律等大城市由于土地緊張， 建筑物層數(shù)不斷增加， 但這些城市地表以下存在 著厚度很大的軟土或僅中等強(qiáng)度的粘土層， 建造高層建筑， 必然會(huì)產(chǎn)生很大的沉 降。 于是工程師不得不考慮把樁設(shè)在很深的持力層， 并且為滿足承載力要求， 還 必須把

2、其截面設(shè)計(jì)得很大。 于是， 借鑒人類自古相傳的掘井技術(shù)， 人工挖孔樁試 驗(yàn)成功，解決了上述難題。這種樁后來就被稱為“芝加哥式挖孔樁”，因其工藝 簡(jiǎn)單，且不需特殊機(jī)械，不久即不脛而走，為世界各地得城市建設(shè)所應(yīng)用。我國(guó) 應(yīng)用人工挖孔樁始于本世紀(jì) 60 年代初。 最先在沿海地區(qū)一帶使用， 自 70 年代中 期后， 又陸續(xù)在北京、 廣州、 武漢、 沈陽、 成都、 福州等大城市應(yīng)用于高層建筑、 橋梁和重型建（構(gòu)）筑物，至 80 年代末 90 年代初，隨著改革開放步伐加快，大 直徑挖孔樁迅猛發(fā)展， 僅數(shù)年間已普及全國(guó)二十幾個(gè)大、 中城市及各新興開發(fā)區(qū)， 應(yīng)用于包括軟土、黃土、膨脹土等特殊土在

3、內(nèi)的各類地基。據(jù)估計(jì)，近年我國(guó)應(yīng) 用挖孔樁數(shù)量之多已堪稱世界各國(guó)之最， 可謂起步雖晚而發(fā)展迅猛。 隨著建筑規(guī) 模的不斷擴(kuò)大， 樁徑也在不斷擴(kuò)大， 且現(xiàn)在設(shè)計(jì)的挖孔樁多進(jìn)行人工擴(kuò)底， 有些 樁徑（開口直徑）已達(dá)到2.5m.擴(kuò)大端直徑更大，有些已經(jīng)超過 3.5m,個(gè)別甚至 達(dá)到了 5.0m。 2．人工挖孔樁的內(nèi)涵及其特征分析人工挖孔灌注樁是采用人工直接挖孔成孔的 一種施工方法， 由于它具有工程造價(jià)低廉、 施工現(xiàn)場(chǎng)無噪聲干擾、 孔徑不受施工 機(jī)具的限制可隨需要控制、 成孔質(zhì)量可直接觀測(cè)、 施工時(shí)與其它施工方法相比可 以縮短工期、 混凝土灌注質(zhì)量容易保證等優(yōu)點(diǎn)， 因此， 在國(guó)內(nèi)工程建設(shè)

4、中得到廣 泛的應(yīng)用。在適合挖孔樁施工的條件下，挖孔樁比鉆孔樁有更多的優(yōu)點(diǎn)：（ 1） 施工工藝和設(shè)備比較簡(jiǎn)單，只有護(hù)筒、套筒或簡(jiǎn)單模板，簡(jiǎn)單起吊設(shè)備如絞車， 必要時(shí)設(shè)潛水泵等備用，自上而下，人工或機(jī)械開挖：（ 2）質(zhì)量好，不卡鉆， 不斷樁，不塌孔，絕大多數(shù)情況下無須澆注水下混凝土，樁底無沉淀浮泥：易于 擴(kuò)大樁尖，提高樁端支承力：（ 3）速度快，由于護(hù)筒內(nèi)挖土方量甚小，進(jìn)尺比 鉆孔為快， 而且無須重大設(shè)備如鉆機(jī)等， 容易多孔平行施工， 加快施工進(jìn)度； （ 4） 成本低，比鉆孔樁可降低 30-40%。人工挖孔樁不僅大量應(yīng)用于北方地下水位低 而土質(zhì)好的地區(qū)， 也被大量應(yīng)用于南方沿海地下

5、水位甚高的軟土地區(qū)。 人工挖孔 樁在場(chǎng)地條件受限制的工程中有其獨(dú)特的優(yōu)越性。 它的突出優(yōu)點(diǎn)是施工可以完全 局限在凈空不大的筒拱內(nèi)進(jìn)行， 避免了使用其它基礎(chǔ)形式所帶來的施工場(chǎng)地、 施 工機(jī)械、施工環(huán)境的不便。而且只要配備足夠勞力，幾根樁可以同時(shí)并進(jìn)，施工 工期是有保證的， 進(jìn)度有時(shí)比鉆孔樁還快。 有時(shí)還可用挖孔樁技術(shù)來處理鉆孔樁 施工過程發(fā)生的事故，甚為簡(jiǎn)便可靠，挖孔樁法處理斷樁等， 3．人工挖孔樁的技術(shù)發(fā)展目前，人工挖孔擴(kuò)底灌注樁與其它的樁型相比，是人 工挖孔樁的技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：（ 1）挖孔擴(kuò)底樁屬于 非擠土或少擠土樁，施工時(shí)基本無噪音，無振動(dòng)，無地面隆起

6、或側(cè)移，也無泥漿 污染，因而對(duì)環(huán)境影響小，對(duì)周圍建筑物、路面或地下設(shè)施等危害小，施工現(xiàn)場(chǎng) 文明。 （ 2） 該樁型可采用大直徑， 且入土深。 迄今挖孔樁的最大直徑己達(dá) 3.0m， 入土深度逾40.0m。（3）擴(kuò)底樁由于采用擴(kuò)大底部的型式，因而更能發(fā)揮樁端 土的作用，這是其它樁型所不易做到的。 （ 4）人工挖孔擴(kuò)底樁的單樁承載力高， 視地質(zhì)條件、 樁身尺寸和硅強(qiáng)度等級(jí)不同， ?？稍O(shè)計(jì)成一樁一柱， 不需要樁項(xiàng)承 臺(tái)，簡(jiǎn)化了基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。（ 5）該樁型由于其樁身剛度大，除能承受較大的豎向荷 載外，還能承受較大的橫向荷載，增強(qiáng)建 . 筑物的抗震力。 （ 6）采用該樁型通常 布樁間距大，群樁

7、效應(yīng)小，設(shè)計(jì)中無需為此進(jìn)行繁瑣的計(jì)算。（ 7）采用該樁型 不需要搬運(yùn)吊裝， 不必承受打擊。 因而可采用較低的配筋率， 并可視建筑物的重 要性和荷載條件，僅在樁身上段配筋或沿深度作變截面配筋。（ 8）人工挖孔擴(kuò) 底樁施工機(jī)具簡(jiǎn)單，施工速度快。通常只用鎬、鍬，簡(jiǎn)單人力卷筒提升和裝土工 具，必要時(shí)采用風(fēng)鎬、通風(fēng)機(jī)，同時(shí)可分組同時(shí)作業(yè)，多孔同時(shí)進(jìn)行，綜合施工 速度快。（ 9）人工挖孔擴(kuò)底樁質(zhì)量易保證。采用人工挖孔，可直接檢查孔底部 持力層的性質(zhì)， 保證樁端放在良好的持力層上。 人工清底可保證樁底與持力層接 觸緊密，不存在沉渣現(xiàn)象。 （ 10）采用擴(kuò)底型式使樁長(zhǎng)減短，施工量減少，施工 難

8、度降低。 二、巖溶地區(qū)人工挖孔樁的施工工藝 1．巖溶地區(qū)人工挖孔樁的施工組織巖溶地區(qū)人工挖孔樁的施工工藝流程主要包 括： 地面平整——測(cè)量定位——人工挖孔——基巖爆破——鋼筋籠制作及測(cè)量控 制——混凝土灌注等步驟，如下：（ 1）地面平整：根據(jù)地形進(jìn)行對(duì)地面進(jìn)行平 整處理。 （ 2）測(cè)量定位：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙放線，準(zhǔn)確的測(cè)定樁位。 （ 3）開挖土方： 采取分段開挖， 每段高度決定于土壁直立狀態(tài)的能力， 以 0.8~1.0m 為一施工段。 開挖面積的范圍為設(shè)計(jì)樁徑加護(hù)壁厚度。 挖土由人工從上到下逐段進(jìn)行， 同一段 內(nèi)挖土次序先中間后周邊； 擴(kuò)底部分應(yīng)采取先挖樁身圓柱體， 再按擴(kuò)底尺寸從

9、上 到下削土修成擴(kuò)底形。 在地下水位以下施工時(shí)， 要及時(shí)用吊桶將泥水吊出， 當(dāng)遇 大量滲水時(shí)，在孔底一側(cè)挖集水坑，用高揚(yáng)程潛水泵將水排出。 （ 4）基巖爆破： 根據(jù)樁位以及地下基巖的對(duì)應(yīng)分布情況，進(jìn)行定量的基巖爆破。（ 5）鋼筋籠制 作及測(cè)量控制： 制作鋼筋籠及并進(jìn)行測(cè)量控制。 樁位軸線采取在地面設(shè)十字控制 網(wǎng)、基準(zhǔn)點(diǎn)。安裝提升設(shè)備時(shí)，使吊桶的鋼絲繩中心與樁孔中心一致，以做挖土 時(shí)粗略控制中心線用。（ 6）設(shè)置操作平臺(tái)：用來臨時(shí)放置混凝土拌合料和灌注 混凝土用，逐步進(jìn)行混凝土灌注。（ 7）拆除模板繼續(xù)下一段施工：混凝土達(dá)到 一定強(qiáng)度后（常溫下 24 小時(shí)）便可拆模，再開挖下一段

10、土方，然后繼續(xù)支模灌 注混凝土，如此循環(huán)，直到挖至設(shè)計(jì)要求的深度。 2．巖溶地區(qū)人工挖孔樁施工中的保證措施（ 1）每根樁都做超前鉆探，以保證樁 落在穩(wěn)定的灰?guī)r上（穩(wěn)定厚度》3.0m） o （2）以經(jīng)緯儀測(cè)量，對(duì)樁孔定位，并 在樁孔挖掘過程中經(jīng)常校正孔位， 以保證施工樁不偏離設(shè)計(jì)位置， 最終保證樁落 在穩(wěn)定的灰?guī)r上。 （ 3 ）設(shè)置降水井，降低地下水位以利挖孔。 （ 4 ）對(duì)直立性很 差的流沙和流塑土， 施工中采取兩大措施解決， 效果良好。 ①鋼筋網(wǎng)和稻草齊用： 每挖掘50cm,就在樁孔四周插筋20~26根（①12mm，間距為20cm,鋼筋外塞 滿稻草，以阻止流沙和流塑土流入孔內(nèi)

11、；后用① 8mnffi筋做箍筋，間距為20cm； 再把主筋和其上的護(hù)壁焊接為一體。②減小每節(jié)護(hù)壁的高度，即加大支護(hù)頻度。 在填土和其它直立性較好的地層中，每開挖 1.0m 做一節(jié)護(hù)壁，在流沙和流塑土 中，每0.5m做一節(jié)護(hù)壁。（5）溶洞的處理：設(shè)計(jì)的持力層灰?guī)r穩(wěn)定厚度》3.0m, 對(duì)溶洞頂板厚度 溶洞， 采用高壓固結(jié)灌漿， 待充填物基本固結(jié)后再實(shí)施開挖， 方法和正常地層一 樣。②對(duì)空洞和半充填溶洞，先回填粗砂，再采用固結(jié)灌漿。粗砂層可采取自流 灌漿；充填物采用高壓灌漿固結(jié)。 三、巖溶地區(qū)人工挖孔樁的施工問題及應(yīng)對(duì)策略 1． “流泥” 的問題流泥一般是從孔底新開挖處的一個(gè)方向或幾個(gè)方

12、向同時(shí)涌入， 多為流塑狀粘土， 夾有大小不均的石塊， 從孔底可以明顯地看見孔壁上有裂隙和 孔洞，流泥量很大，有時(shí)有些樁孔一連幾天都沒有進(jìn)尺。此種情況下，經(jīng)計(jì)算后 可采用重錘打入數(shù)量較多的軌道鋼至底部巖面， 并間隔一定距離用鋼筋或角鋼焊 接固定，再澆灌混凝土，以軌道鋼承重。 2．樁底巖石起伏不平樁的上部荷載要可靠地傳到樁端地基上，樁端宜平整或呈 鍋底狀。但在施工中，由于樁端巖石堅(jiān)硬，要鑿平很困難，或樁已挖掘較深，涌 水量較大， 繼續(xù)進(jìn)行爆破易造成孔壁跨塌等原因， 經(jīng)常出現(xiàn)樁底巖石起伏較大的 問題， 但若不進(jìn)行處理， 將降低樁的抗剪能力及造成樁的受力面積減小而降低承 載力。 3

13、．樁底的巖溶發(fā)育由于巖溶地區(qū)巖石多為可溶性巖，巖溶發(fā)育存在復(fù)雜性及隱 伏性、 無規(guī)律性， 有時(shí)， 一柱一孔的勘察手段并不能完全揭示該孔樁的實(shí)際情況。 因此， 在巖溶地區(qū)的孔樁施工中， 經(jīng)常發(fā)現(xiàn)孔底巖溶以各種各樣的型式發(fā)育， 有 時(shí)要找到完整的持力層難度較大， 且浪費(fèi)了資金、 延誤了工期。 根據(jù)長(zhǎng)期積累的 經(jīng)驗(yàn)， 實(shí)際上， 大部分巖溶現(xiàn)象均可采取一定的措施處理， 既保證了建筑物的安 全，又大大降低了費(fèi)用、節(jié)約了工期。 4．嵌巖段經(jīng)爆破后存在缺陷一般挖孔樁的嵌巖均要求嵌入中風(fēng)化或微風(fēng)化巖石 中， 以提高挖孔樁的承載力和防止樁身的側(cè)向滑移。 但多數(shù)施工單位為縮短工期 及減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，

14、 常采用爆破施工， 這樣的方式易造成孔壁垮塌、 破壞巖石強(qiáng)度 而降低承載能力。因此，嵌巖段應(yīng)合理布置炮眼位置，采用多炮眼、少炸藥、微 差雷管爆破技術(shù)，或直接采用風(fēng)鎬鑿出嵌巖段。人工挖孔樁由于機(jī)具設(shè)備簡(jiǎn)單， 操作技術(shù)易掌握，質(zhì)量可靠，成本低，加之可以全面施工，有利于縮短整個(gè)工程 的工期，但是在巖溶地區(qū)，由于石灰?guī)r裂隙、溶洞較發(fā)育，有些溶洞相互貫通， 洞內(nèi)充填淤泥、 粘土或未完全風(fēng)化的巖石碎塊， 而有些溶洞以空洞形式存在， 這 就可能增加施工難度，延誤工期，甚至?xí)＜熬鹿と说纳踩?，所以，? 具體施工中一定要具體問題具體分析， 以彌補(bǔ)不足， 提高工作效率， 順利解決施 工中出現(xiàn)的問題。 參考文獻(xiàn) [1] 劉金礪，李大展，張雁 . 樁基設(shè)計(jì)施工及檢測(cè) .[M]. 北京：中國(guó)建材工業(yè)出版 社.2001.5. [2] 劉權(quán)龍，全科政 . 巖溶地區(qū)人代寫論文工挖孔樁的施工方法 .[J]. 采礦技 術(shù).2002 （6） . [3] 鄭靜紅 . 巖溶地區(qū)應(yīng)用人工挖孔樁的一些體會(huì) .[J]. 廣東土木與建筑 .2000（8）. [4] 陳昌富， 楊明輝， 龍正聰， 曾永旺 . 巖溶區(qū)樁基人工挖孔的常見問題及處理方 法.[J].公路.2003 （1）.