桥梁人工挖孔桩施工常见问题及处理措施.doc

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1、桥梁人工挖孔桩施工常见问题及处理措施摘要：人工挖孔桩施工方法具有机具设备简单，操作方便，可缩短工期及造价经济等特点，但由于人工挖孔受到地质及水文因素影响，常常出现挖孔失败的案例。本文通过一个失败的案例来说明人工挖孔方案的失败原因及获得的经验。关键词：人工挖孔桩；失败；原因；经验；总结人工挖孔灌注桩作为灌注桩基础的一种施工方案，与钻孔灌注桩施工方案比较。在地质条件适宜的情况下具有比较大的优势。(1)施工机具设备简单，不需要大型机械设备，施工操作方便，速度较快；(2)占用施工场地小，对周围建筑物影响小；(3)施工质量可靠，可全面展开施工， 缩短工期：（4)造价比钻孔方案经济，例如西I2 m桩基础人

2、工挖孔比钻孔每米约节省200元。由于人工挖孔具有比较多的优点从而在公路、民用建筑中得到广泛应用。虽然挖孔施工简便但人工挖孔受地质及水文因素影响十分大，许多人工挖孔施工至一定深度后。发现地质情况不适宜再人工挖下去或继续挖下去会产生严重的安全隐患，只好中止挖孔作业，更改施工方案。1人工挖孔桩施工过程中易出现的问题11 地下水问题地下水对人工挖孔桩的施工影响最大。特别在地下水十分丰富的地区，地下水会严重影响混凝土护壁的浇筑或阻碍人工继续往下挖当遇到砂层时，地下水不断涌出来，给施工造成十分大的障碍及安全隐患。12流沙层问题人工挖孔桩在开挖时，如果遇到细砂、粉砂层地质时，再加上地下水的作用。极易形成流砂

3、，严重时发生井漏，造成质量和安全事故。因此要采取有效可靠的措施。在流沙情况较轻时，可缩短挖孔层深，并随挖随检随护壁；在流沙情况较严重时。常用下钢护筒的方法，但是下钢护筒会大大增加工程造价，许多施工单位遇到流沙层的问题后一般会考虑更改施工方案，例如采用钻孔方案以节省造价。13淤泥质土层问题在遇到淤泥质等软弱土层时一般可用木模板支档， 同时缩短开挖深度，并及时验收浇筑混凝土护壁。尽量采用预压的方式将混凝土护壁往下沉 最好贯穿淤泥层后再进行人工挖孔。14溶洞问题由于特大桥桩基础位置均经过地质钻探，地下有无溶洞存在比较清楚 只是难以探明溶洞的大小(地质超前钻的钻头只有10 cm)，因此，在快到溶洞的时

4、候，应以重锤将溶洞击穿，待护壁穿过溶洞后再人工开挖继续施工。如果溶洞比较大则应采取其他措施以确保施工的安全。2工程示例21工程简介某高速公路一特大桥长1 73340 m，桩基础共286根，桩径为1518 m，桩长在18-28 m之间。其地质情况为：第四系全新统冲洪积物(Q1 +p )；岩性主要为亚粘土、粘土、淤泥、淤泥质粘土、细砂、中粗砂、砾砂圆砾等，下伏地层为石炭系(C 。从地面线往下地质主要的分布为：亚粘土(24 m)、粗砂或细砂(260 m)、亚粘土(O510 m)、细砂(029 m)、亚粘土(0616 m)、弱风化灰岩(460 m)、微风化灰岩(100200 m)。桥址岩溶发育，据钻探

5、揭露，桩基位存在大小不等的溶洞，溶洞有的半充填，有的无充填物，充填物为流塑状粘土，溶洞深度从05570 m不等，地下水类型为松散岩类孔隙潜水和基岩裂隙中的微承压水地下水丰富，水位埋深050180 m。由于工程工期紧及施工场地狭小，桩长在20 mf含20 m)以下桩基础采用人工挖孔的施工方案进行，同时施工的桩基础有20根，施工时间为5月份f正处于雨季)。本方案的技术难点在于如何穿过约6 rn的砂层22人工挖孔方案人工挖孔灌注桩需要进行人工开挖、扩壁、土石方外运和护壁，是与其他灌注桩类型最大的区别之处。221挖孔按施工图纸准确放线，确定桩位中心位置，并向桩心位置四周引出四个控制点， 以控制桩心。开

6、挖区的侧壁要求做到光滑平整，底面要水平挖出的土方要及时运送到地面并外运，不得堆放在孔边f至少距孔边10 m)。在挖孔过程中施工人员必须熟悉所挖孔的地质情况，井上和井下之间应保持良好的联络信号。要勤检查，注意土层的变化，当遇到流沙、大量地下水等影响挖土安全时要立即采取有效防护措施后，才能继续施工。人工挖孔比较容易组织。一般以34名工人为一组，井下工人使用短把铁锹、羊镐等工具开挖，井上工人使用辘轳将井下丁人装到料斗中的土方绞上来，并用手推车推到指定的地方。如果孔下没有岩层，人工开挖一个12 m 15 m)深的孔大约需要1012 d。就单个孔而言，人工挖孔的速度如钻孔但人工挖孔可以几个甚至十几个工作

7、面同时开展施工作业从而大大加快了施工进度。222钢筋混凝土护壁为防止塌孔， 每一层土方开挖后应进行护壁，考虑到地下水比较丰富，采用钢筋混凝土护壁。f1)护壁钢筋笼。护壁钢筋笼的形状为一个圆台体的侧表面， 由6道 8环形钢筋及8道 l2母线钢筋焊接而成，环形钢筋间距为30 CIII， 自上而下排列，其顶部和底部环向钢筋的直径分别大于设计桩径10 cmU20 cm其余环向钢筋的直径按线性变化的规律自上而下递增。第一层开挖位于地表，可将其开口适当加大以使护壁钢筋笼在场地上制作好后直接放入其中对于第二层及以下各层而言由于护壁钢筋笼底部直径大于顶部钢筋直径所以护壁钢筋笼不能直接放入，只能在井下制作完成。

8、(2)护壁模板。浇注护壁的模板相应也呈圆台体形状，其上口的直径等于设计桩径，下口的直径大于设计桩径20 cm高100 rn 由3块呈曲面扇形的薄钢板制作而成背后焊接三角铁作为骨架起支撑作用相邻两块模板拼缝要预留2 cm间隙。拼接时用螺栓将相邻模板从拼缝处固定。并用木条填塞预留缝隙，以方便拆卸。拆模的方法是：卸掉拼缝处固定的螺栓， 向内侧敲打填塞的木条，使各块模板松动、分离后逐一取下。(3)浇注护壁混凝土。护壁混凝土按C20设计，在混凝土内应掺一定数量速凝剂以尽快达到强度要求。浇注护壁时，为了防止模板产生偏移，应对称下料。用敲击模板或木棒插实的方法振捣， 由于护壁混凝土在地面以下，湿度、温度对护

9、壁混凝土强度的形成和增长非常有利，一般l d强度就能达到10 MPa左右，半天就可以拆模。如拆模后发现护壁有蜂窝、漏水现象。要及时加以堵塞和导流，保证护壁混凝土强度及安全。（4)岩体中的开挖。当开挖的时候遇到微风化灰岩时，应采用爆破的方法进行。爆破的强度按每层0507 m控制，厚度太大会影响护壁的安全。所以每次爆破后，应逐一进行检查。将受到破坏的护壁进行加固处理，以免发生安全事故。223 安全事项（1）安全交底现场管理人员向施工人员仔细交待挖孔桩处的地质情况和地下水情况，提出可能出现的问题和应急处理措施。要有充分的思想准备和备有充足的应急措施所用的材料、机械。要制定安全措施，并要经常检查和落实

10、。(2)人员组织孔下作业不得超过2人，作业时应戴安全帽、穿雨衣、雨裤及长筒雨靴。孔下作业人员和孔上人员要有联络信号。地面孔周围不得摆放铁锤、锄头、石头和铁棒等坠落伤人的物品。每工作l h，井下人员和地面人员进行交换。 井下人员应注意观察孔壁变化情况。如发现塌落或护壁裂纹现象应及时采取支撑措施。如有险情，应及时发出联络信号， 以便迅速撤离。并尽快采取有效措施排除险情。 地面人员应注意孔下发出的联络信号，反应灵敏快捷。经常检查支架、滑轮、绳索是否牢固。下吊时要挂牢，提上来的土石要倒干净， 卸在孔口2m以外。(3)技术措施 施工中抽水、照明、通风等所配电气设备应一机 闸一漏电保护器，供电线路要用三蕊

11、橡皮线，电线要架空，不得拖拽在地上。并经常检查电线和漏电保护器是否完好。 从孔中抽水时排水口应距孔口5 m以上，并保证施工现场排水畅通。 当天挖孔，当天浇注护壁。人离开施工现场要把孔口盖好，必要时要设立明显警戒标志。 由于土层中可能有腐殖质物或邻域腐殖质物产生的气体逸散到孔中。因此，要预防孔内有害气体的侵害。施工人员和检查人员下孔前10 min把孔盖打开，如有异常气味应及时报告有关部门，排除有害气体后方可作业。 挖孔610m深，每天至少向孔内通风1次，超过10 m每天至少通风2次孔下作业人员如果感到呼吸不畅也要及时通风。23挖孔桩失败原因分析本工程挖孔桩工程进人粗(细)砂层后，因地下水大，难以

12、抽干而导致塌孔，致使成孔困难，最后20根桩全部挖孔报废， 方案更改为钻孔施工。人孔控孔桩失败的原因如下：(1)地下水丰富严重影响成孔速度及质量场地内地下水位很高，施工时又未专设降水井排水，仅在开挖的桩孔内带泵作业，造成孔壁内外地下水位差而在桩孔底部造成压力。破坏土层土体结构，形成泥浆，甚至坍塌，严重影响挖孔的进度。地下水位始终保持在一1 m左右f原地面高程为18 m)（2)砂层的影响由于地下水位十分丰富，砂层的砂不断坍塌，护壁难以继续往下延伸，且越往下挖砂，洞变得越大，导致护壁费用变得十分大，工人的人身安全难以保证。3 出现问题后的处理措施31地下水问题本工程地下水很多，而且挖孔桩较深，刚提起

13、抽水泵。底部溢水就接近或超过20 ClI1这时用以上几种办法封底都会造成混凝土含水量太大，清理完孔底渣土后让水继续上升等到孔中溢水基本上平静时，用导管伸入孔底。往导管里输送搅拌好的早强型混凝土混凝土量超过底节护壁30 cm以上，再慢慢撤除导管， 由于水压力的作用，封底混凝土基本上密实混凝土终凝后再抽水由于封底混凝土已超过底节护壁， 已经没有地下涌水。待水抽干，再对剩余的水进行处理。将表面混凝土r这部分混凝土中的水泥浆会逸散到水中 松散部分清除运到孔外再继续下一道工序。32孔壁泥砂塌落挖孔时遇到砂性土、淤泥、流砂，很容易发生护壁外围泥砂塌落。如果地下涌水量不大塌落不严重，可以用挡土板支撑， 同时

14、用直径25 mill圆钢加固或钢板套筒突击成孔浇筑混凝土护壁。33挖孔时遇到厚的流砂层、淤泥层本工程遇到大量地下水，随着护壁外围泥砂大量塌落，混凝土护壁成为悬空状态，失去支撑，进而产生裂纹，直至断裂、脱落。许多施工单位只好改用沉井基础，因而增加了造价。这种情况下本工程在施工时采取如下加强措施：(1)顶层护壁用直径20 cm圆钢加设24个吊耳，用钢丝绳固定在地面木桩上。(2)加密护壁竖向钢筋，并让钢筋伸出20 cm以上，与下一节护壁的竖向钢筋及箍筋连成整体，然后再浇注成形。如果有必要，可在挖孔桩中部护壁上预留直径200 mln左右的孔洞但该部位的地质要选择比较坚硬的土壤。然后再将护壁与护壁外周的

15、土锚在一起，用混凝土土桩、竹木桩都可以。这样护壁就不会断裂脱落。(3)在已成形的护壁上钻孔至砂土薄弱层，以充填、渗透和挤密的形式把灌浆材料充填到土体的孔隙中， 以固结护壁外围土体 护保壁周泥砂不塌落，从而增加桩周摩擦力。压力灌浆材料可选择粉煤灰、早强型水泥混凝土、石灰粘土混合料等34封底混凝土(1)浇注混凝土前应检查孔底地质和孔径是否达到设计要求， 并把孔底清理干净， 同时把积水尽可能排干(2)为了减少地下水的积聚，任何一根挖孔桩封底时都要把邻近孔位的积水同时抽出。以减少邻孔的积水对工作孔的影响。(3)孔深超过6 m时，还要注意防止混凝土离析， 一般把搅拌好的混凝土装在容量为12 m，左右坚固

16、的帆布袋里， 并用绳子打成活扣，混凝土送到井底时拉开活扣就可将混凝土送到孔底，连续作业能迅速封好孔底，同时堵住孔底大部分甚至全部的地下水。35孔位控制施工时， 为了保证孔位位置准确每天都要在挖孔前校核一次挖孔桩位置是否歪斜，移位。尤其在浇注护壁前要检查模板，脱模后再检查护壁。个别壁周泥砂塌落，在浇注混后护壁容易产生位移和歪斜，应注意检查和及时纠正。4工程建议(1)按常规，桩孔挖至设计深度，检查持力层后进行扩底，然后对桩孔直径、深度、扩底尺寸和持力层进行全面检查验收，再清理虚土排除孔底积水，吊放钢筋笼就位。由于上述过程中土层暴露时间过长，施工及验桩人员不可避免会扰动土层，致使扩大头完成后，又在桩

17、孔底部形成新的沉渣和积水。经反复清渣也会使扩大头不断扩大易引起土层坍塌(2)为缩短土层暴露时间，减少对土层的人为扰动，成孔验收人员常驻现场，随时对完成的桩孔进行验收，合格后即清渣抽水用混凝土封底，再吊放钢筋笼。原从扩大头完成到组织成孔验收及吊放钢筋笼、浇灌混凝土需12 d：现在扩大头完成后，几道工序一气呵成，大大缩短了土层暴露时问，减少了对土层的人为扰动。(3)挖孔进入残积土层后，部分桩孔护壁仍有水渗出(水量不大)，对此采用加水管排水抽出的方法：在有水渗漏的缝隙处用强行打入直径60 mill水管形成排水孔，将水引离护壁，用水桶收集待水桶满后倒出桩孔外（4）安全措施挖孔过程必须以安全第一的原则进行在难以确保安全的前提下，不得继续施工。