第２５卷增刊 ２０１５年７月 天津建设科技 市政公用建设 人工挖孑Ｌ桩成孔及护壁设计计算 口文／王景远 胡津津 摘要：通过石质深孔人工挖孔桩成孔及护壁处理的施工实践，介绍了人工挖孔桩的施工 工艺、护壁设计及计算和安全防护措施等。 关键词：挖孔桩；成孔；护壁；计算 人工挖孔桩采用人工进行挖掘成孔，随后装入钢 轴线倾斜情况，如有偏差应随时纠正。人工自上而下逐 筋笼并浇筑混凝土后成桩，具有施工方便、速度快、不 需要大型机械设备、承载力大抗震能力强、造价经济节 省等优点从而在公路、民用建筑中得到广泛应用，尤其 是在山区桥梁桩基础的施工中，桩位地质大部分为强 弱风化石质且大型设备进出场不便，大多采用人工挖 孔桩。 １工程概况 和平村中桥工程位于贵州省遵义地区，其２４根桩 基础均采用人工挖孔桩，桩径为１．２ ｍ，桩长为１８ ｍ，纵 向桩问距为３ ２００ ｍｍ，横向桩间距５ ７５０ ｍｍ，施工现场 桩位较紧密，位置处于河边，水量丰富。桩位处地表层 为亚粘土，其下为泥质粉砂岩、长石砂岩，粉砂岩埋深 １５￣３５ ｍ，根据地质报告显示，桩下的岩石较硬，最大轴 压＞５０ ＭＰａ，可作为持力层。 ２成孔工艺及护壁设计 人工挖孔桩的主要施工工艺是对于地质好的地段 可采用人工挖孔连续作业，松软土层采用人工挖掘、风 化岩层采用风镐挖掘、弱风化岩层和较硬基岩采用浅 孔松动爆破。卷扬机配三脚架提升出渣、混凝土护壁， 钢筋笼在钢筋加工厂下料，施工现场加工并绑焊成型、 吊装入孔，混凝土由拌和站集中拌和，搅拌输送车运 输。孔内无水时采用干灌、人工插入式振捣棒振捣，孔 内有水时，采用水下灌注混凝土的方法施工。 ２．１桩位定位 采用全站仪按设计桩位进行定位放样，在桩位外 设置纵横向十字线控制桩，确保孔口平面位置与设计 桩位偏差牛５ ａｍ。待第三节护壁施工完成后将桩位控制 线转移到护壁上，用红油漆标上标志，打入铁钉作为挖 孔定位点。 ２．２桩孔开挖 安装卷扬机配三脚架提升设备时，使吊桶的钢丝 绳中心与桩孔轴线位置一致，为挖土时粗略控制中心 线。挖孔过程中，应经常检查桩孔尺寸、平面位置和竖 层用镐、锹进行，挖土次序为先中间部分，后挖周边。每 挖深１．０ ｍ为一节，每节开挖完成后尽快施工混凝土护 壁。挖出的土方采用手推车运到指定的位置，严禁到在 孔边，桩周边１．０ ｍ范围内不得堆土。挖孔时挖成直形， 垂直度、孔径检查合格后，再孔底四周挖成５ ａｍ深的 企口，以便与下一节护壁很好连接。 开挖风化岩层时，采用风镐凿岩挖掘，凿岩时应加 大送风量。当遇弱风化岩层和较硬基岩风镐难于作业 时，采用少量炸药进行浅孔松动爆破或预裂爆破，炮眼 深度控制在５０ Ｃｍ以内，严格控制炸药用量，装药量不 超过炮眼深度的三分之一。孔内爆破采用电雷管起爆， 爆破时，现场及孔内作业人员必须撤离，孔口加盖且在 炮眼附近加强支护，防止震塌孔壁。孔内爆破后应先通 风排烟１ ５ ｍｉｎ并经检查无有害气体后，施工人员方可 下井继续作业。人工挖孔作业形式见图１。 图１人工挖孔作业 ２．３护壁设计与计算 人工挖孔桩护壁一般采用混凝土护壁，主要分为 内齿形和外齿形两种，特殊情况也可采用钢护壁的，混 凝土护壁在施工前根据地质及地下水的情况，进行护 壁设计并计算最小混凝土护壁厚度，以保证桩孔和施 工人员的安全。护壁厚度计算可按式（１）计算 ｔ≥ （１） Ｚｒ。 式中：ｔ为护壁厚度；ｋ为安全系数，取１．６５； 为 市政公用建设 第２５卷增刊 王景远，等：人工挖孔桩成孔及护壁设计计算 Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ ａｎｄ Ｐｕｂｌｉｃ Ｃ０ｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ 混凝土轴心抗压强度；Ｐ为土和地下水对护壁的最大侧 压力（ＭＰａ）；Ｄ为桩孔外直径。 对于粘性土且有地下水时 Ｐ＝ ｈｔａｎ０（４５一ｌ；ｒ／２）＋（ｙ— ）（ Ｈ一万）ｔａｎ （４５－ ／２）＋（ 。ｊ】）Ｙ （２） 泻水口 式中：ｙ为土的重度；ｙ 为水的重度；Ｈ为挖孔桩 护壁深度：ｈ为地面至地下水位深度； 为土的内摩擦 角。 根据工程地质勘查报告和试验检测结果，桥位桩 孔的土的天然密度为１．８５～２．０６ ｇ／ｃｍ。，则取Ｙ＝２０．６ ｋＮ／ｍ。，内摩擦角 ＝２２．７。，地下水位标高为１８．８１ ｍ， 原地面标高为１９．０１４ ｍ，桩底标高为一０．５２６ ｍ，则护壁深 度Ｈ＝Ｉ９．０１４＋０．５２６＝１９．５４ ，水的重度Ｙ ＝ｉ０ ｋＮ／ｍ。， ｈ＝１９．０１４—１８．８１＝０．２０４（ｍ），故，土和地下水对护壁的 最大侧压力Ｐ＝２０．６×０．２０４Ｘｔａｎ （４５—２２．７／２）＋（２０．６— １ｏ）×（１９．５４—０．２０４）Ｘｔａｎ。（４５—２２．７／２）＋（１９．５４－０．２０４）× １０＝Ｉ．８＋９０．８＋１９３．４＝２８６（ＭＰａ） 混凝土护壁采用Ｃ２５混凝土，轴心抗压强度值 ＝ｌ１．５ ＭＰａ，按３ ｄ混凝土强度达到设计强度的４２％计 算，桩孔外直径Ｄ＝１５０ ｃｍ，则 护壁厚度ｔ＞￣ｋｐｏ／ ）＝１．６５Ｘ２８６Ｘ１５ｏ／（２ｘｌ１．５Ｘ ０．４２×１０ｂ＝７．３（ｃｍ） 考虑到护壁混凝土采用现场人工搅拌各种材料的 计量不可能很准确，结合计算结果确定护壁的最小厚 度为７．５ ｃｍ，符合安全需求。 ２．４护壁施工 施工时采用外齿式混凝土护壁，护壁混凝土厚度 按照计算结果取上口宽１５ ｃｍ，下口宽７．５ ｃｍ，上下护 壁问搭接５０ ｍｍ。第一节护壁兼作挖孔锁口圈，高出周 围地面２０ ｃｍ以上，以防地面水或杂物落入孔内，上口 厚宽１８ Ｃｍ，下口厚宽１２ ｃｍ。 护壁混凝土现场人工拌和，孔内人工浇捣。护壁混 凝土模板由４块钢模板组成，插口连接，支模要校正直 径及圆度，护壁孔圈中心线要与桩轴线重合。护壁混凝 土施工中应严格按配合比下料搅拌，坍落度控制在 ４～７ ｃｍ为宜，为提高早期强度可适当加入早强剂，混 凝土浇筑时分层沿四周入模并用钢钎捣实，浇筑前 将上节护壁底泥土清理干净，以便连接牢固。 当护壁混凝土养护达到一定强度后，便可拆除模 板，通常拆模时间为２４ ｈ，再进行下一节施工。护壁每 节高度与开挖进尺一致，桩孔挖掘及混凝土护壁两道 工序必须连续作业，不要中途停顿，以防坍孔。混凝土 护壁的施工样式见图２。 单位：ｍｍ 图２挖孔桩护壁 ２．５成孔及孔底处理 分步骤挖孔一护壁一挖孔直至达到设计深度后， 把孔底的松渣等扰动过的软层全部清理掉，随后对桩 位、孔深、孔径、垂直度、嵌岩深度等指标进行检查，其 中桩位利用桩位控制点进行检测；孔径、形状和倾斜度 采用外径等于桩钢筋笼直径，长度术４～６倍直径的钢 筋检孔器吊入孔内检测；当发现有成孔不直、孔径减 小、断面变形超过规范容许值时进行重新修整；随后在 进行嵌岩深度检测并合格后进行吊放钢筋笼和浇筑桩 身混凝土的施工。 ３结语 虽然人工挖孔桩施工方便、速度快等等优点，但是 也有如孔下作业条件差、环境恶劣，劳动强度大，安全 和质量隐患多等缺点，所以在人工挖孔桩施工中具有 良好防护性能的混凝土护壁具有非常重要的作用，对 于改善孔下作业条件、封闭地下水、维持桩身完整和保 障作业人员人身安全至关重要，在施工前进行护壁设 计和计算又是保证护壁防护性能的基础和前提，希望 本文能为其他地质类型的人工挖孔桩施工提供借鉴。 口■ 参考文献： ［１］ＪＴＧ／ＴＦ ５０—２０１１，公路桥涵施工技术规范［Ｓ］ 口中图分类号：Ｕ４４３．１５ 口文献标识码：Ｃ 口文章编号：１ ００８—３１ ９７（２０１ ５）ＳＩ一４０—０２ 口ＤＯｌ编码：１ ０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１ ００８—３１ ９７．２０１ ５．Ｓ１．０２０ 口收稿日期：２０１ ５—０５—２１ 口作者简介：王景远／男，１９７９年出生，工程师，天津城投置地投 资发展有限公司，从事高速公路的工程管理工作。 口胡津津厌津市公路养护管理中心。 ４１
