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1、人工挖孔桩施工中遇到特殊问题的处理撰 稿 人： 编写单位： 时 间： 年 月人工挖孔桩施工遇到特殊问题的处理人工挖孔桩具有许多优点：桩身成型直观；桩的施工质量宜保证；桩承载力大；施工方法简单，不需要使用打桩机械；一个工程上可同时进行多桩施工等等，但由于地质土层分布的不均匀，在人工挖孔桩施工中常常会遇到许多特殊的问题，处理不及时会给工程带来较大的麻烦。1 遇到坚硬的孤石而无法掘进人工挖孔桩一旦遇到坚硬的孤石而无法掘进问题非常棘手，一般在一个工程中，人工挖孔桩多数为一柱一桩，而且桩位要求准确，这基本上排除了变更设计桩位的可能性。如果对岩层进行人工开凿，速度慢，工效底，劳动强度大且费用高。比较有效的
2、处理方法是采用爆破排除法，但在采用爆破排除法时需要处理好以下几个问题：爆破能量不能对现有人工挖孔的井壁产生破坏；爆破能量不能对周围正在施工的人工挖孔桩的已完成的井壁产生影响；爆破能量不能对周围已有的建筑物的安全使用产生影响。微差爆破法能够较好地解决好上述三个问题。1.1微差爆破的概念在相邻炮孔中应用毫秒延时雷管，以毫秒级时差按预先设计的间隔顺序起爆各个药包，由于各组钻孔起爆的时间间隔很短（一般在几毫秒到几十毫秒之间），为每个药包创造了多面临空条件，使被爆岩石体内存在着利于破碎的相互作用。其主要优点是可将总炸药能量分割为多数较小的能量，减小对桩孔周边建筑的震动影响，保护上部桩孔井壁，且爆炸后岩石
3、的石块大小均匀，大块率小，清渣容易。1.2微差爆破法的总的要求（1）爆破掘进需要分层进行，不可一次布孔过深（2）一次装药量不宜过大，以免造成爆破能量过大对上部已成孔壁产生破坏，一般每次爆破的深度控制在300500mm。（3）采用预裂爆破保护开挖周围岩石和孔壁稳定，起减震和保护周围岩体的作用。1.3微差爆破的施工（1）爆破准备。爆破是项非常危险的工作，每次爆破之前必须首先做好安全防护工作，开设临空面，用竹脚手板或竹席覆盖井口，控制震动和飞石，将爆破震动和碎石块飞散控制在允许范围内，设置警戒线，保证施工过程中所有人员处于安全的位置。（2）布孔方式。炮孔有三种类型，即掏槽孔、辅助孔和周边孔。起爆时由
4、于处于圆心的掏槽孔首先起爆，在圆心处形成自由面，使随后起爆的辅助孔、周边孔的爆破破坏方向指向圆心，从而保证了桩的护壁及持力层等不会受到破坏。布孔是沿桩的四周均匀布置炮孔，凿孔是采用手持式气动凿岩机械人工操作，微差爆破的炮眼直径一般为3040mm，按梅花形布置（见图1）。炮孔的布孔数量、深度和最佳装药量等要根据桩井的开挖直径、所爆岩石风化程度及裂隙发育等情况精确计算，并进行现场调整，以免桩孔破坏严重。（3）施工程序见图2第二次爆渣处理桩底清理、检查验收第三次爆破第三次钻孔第二次爆破第二次钻孔爆渣处理时间间隔为2030ms中间孔起爆掏槽孔、预裂孔起爆装药布线钻 孔炮眼布孔位置确定爆破准备（4）爆破
5、后的处理与检测。爆破后要注意对现场情况进行检查，特别是要对哑炮进行排除。由于地质情况的复杂性，遇到孤石并经爆破排除后的桩井孔要请地质勘察单位对持力层逐个鉴定验收，并采用多种探测手段确保其下无溶洞和夹层存在。桩基工程完成后对遇到特殊地质或孤石并经处理的成桩要进行桩基承载力的检测。1.4人工挖孔桩采用微差爆破法的施工实例（1）工程概况。铁新煤矿产品装车仓（218.0 m）工程，建筑体积15216m3，周围地质环境比较复杂，工程基础采用人工挖孔桩，桩径为1.2m和1.8m，桩长12m，扩大头直径1.8m和2.4m，设计要求桩底进入中风化岩层长度不少于2m。本工程地质情况比较复杂，土层中夹有大量的坚硬
6、微风化砂砾岩，砂砾岩层硬度较大，试验数据表明其抗压强度平均值达到了37.6MPa，如果采用传统的空气压缩机配合风镐掘进将严重地影响工程进度，若采用爆破作业，如何保证周边原有建筑安全，以及保证人工挖孔桩的护壁完整性是施工的难点。工程现场采用了微差爆破技术解决了施工难题，并按照工期要求顺利完成了桩基础施工。（2）微差爆破技术参数的计算。以直径1.8m人工挖孔桩进行爆破参数选择和装药量计算，桩的设计护壁厚度为100mm，爆破直径为2m。炮孔布置见图3。 周边孔单孔装药量计算。周边孔数n=13个，间距460mm，排距400mm，孔深900mm，单耗2.5kg/m3。K h(R2-r2)nQ周边孔=qv
7、=2.53.140.9(0.952-0.552)13 = = 0.326kg取0.3kg掏槽孔单孔装药量计算（0.4+0.63）qw3（0.4+0.613）2.513孔深：1m，爆破作用指数=1，单耗2.5kg/m3，孔数n=5个。 =0.50kg 5nQ掏槽孔= =式中W最小抵抗线。 辅助边孔单孔装药量计算。孔数n=7个，间距490mm，排距350mm，孔深1m，单耗2.5kg/m32.53.14（0.552-0.22）单孔装药量7 Kg =0.29kgQ辅助孔=qv=取0.3kg 每茬爆破总装药量：Q总=Q掏槽孔5+Q辅助孔7+Q周边孔13=0.55+0.37+0.3+13=8.5kg(3
8、)微差爆破安全计算。飞石安全距离计算公式。R飞=20KA12W式中R飞飞石安全距离（m）KA安全系数；1爆破作用指数，取1；W最小抵抗线。经计算：R飞=201.0121.0m=20m从计算结果可知，爆破会产生个别飞石，飞石的直线飞行距离可达到20m，由于爆破的工作面是位于桩井内距离地面约5m以下的位置，因此对飞石的飞行进行水平方向的分解，分解后的水平距离为通过结算可以得到，碎石的分解水平飞行距离在10m以内，在爆破前对井口进行有效的覆盖，就可以控制飞石飞不出井口。 爆破振动计算。起爆药量的最大限额按下式计算：式中 V 被保护目标允许的抗振速度，取4.0cm/s;K 岩石介质系数，取160；a
9、波的衰减系数，取1.6；Q 起爆炸的药量（kg）；R 爆源中心至目标的距离。将各参数代入上式，可以计算出安全装药量与影响半径之间的关系，见表1。 表1 安全装药量与影响半径关系表R/m5101517192030Q/kg0.1230.993.344.866.797.9226.76(4)微差爆破施工控制飞石的现场措施。经过计算，爆破所产生的碎石的分解水平飞行距离在10m以内，因此，现场对爆破飞石的控制主要措施是对井口进行有效覆盖。井口覆盖物主要分为两部分，一是采用钢筋网或者铁皮等将井口盖严，保证爆破的飞石不能飞出井口；二是采用适当配重，如泥包等重物将井口的覆盖物压住。2遭遇流沙地层人工挖孔在开挖时
10、，如遇细砂、粉砂层地质时，再加上地下水的作用，极易形成流砂，严重时会发生井漏，影响施工进度，造成质量事故。针对不同的流砂情况采用不同的对策。（1）从桩井开挖施工先后顺序上采取对策。人工挖孔桩在开挖过程中遇到流沙，可以先将附近无流沙的桩孔挖深，使其起集水井作用。对有沙层的挖桩孔集中抽水，集中开挖，并加快每次开挖的速度，争取尽快穿越沙层，这样既可以降低总抽水量，又能降低对沙层的扰动，避免大量的水土流失。（2）缩短每次护壁的高度。将原来的正常每次1m左右高的护壁缩短为300500mm，以减少沙层孔壁的暴露时间，并及时进行护壁混凝土灌注。（3）采用刚柔相济维护材料堵塞。如果流沙比较严重，会由于泥沙流走
11、使做好的护壁塌落，遇到这种情况，可采用直径大于14mm，长度在1.5m左右的钢筋竖向打入沙层。现场准备一些编织袋或将干稻草编织成辫状，一边掏沙土一边用干草编织绳或编织袋堵塞泥沙，稻草具有阻挡泥沙的作用，同时也能起到滤水的作用，降低水的压力。如果土的侧压力较大，用稻草难以堵塞流沙时，可将削好的1.5m长、3050mm宽的毛竹片用锤子打入沙层，缝隙用稻草填塞。毛竹片有很好的韧性，同时也有一定的刚度，价格又很低廉，是一种很有效的围护材料，当与混凝土浇注成为一体后还能提高混凝土的抗弯能力。（4）下钢套筒。遇到流沙情况较严重时才采用下钢套筒的办法。钢套筒与护壁用的钢模板相似，以孔外径为直径，可分成46段
12、圆弧，再加上适当的肋条，相互用螺栓或钢筋环扣连接，在开挖500mm左右，即可分片将套筒装入，深入孔底不少于200mm，插入上部混凝土护壁外侧不小于500mm，装后即支模浇筑护壁混凝土，若放入套筒后流沙仍上涌，可采取突击挖出后即用混凝土封闭孔底的方法，待混凝土凝结后，将孔心部位的混凝土清凿以形成桩孔。3地下水问题地下水是常遇到的问题，它给人工挖孔桩施工带来许多困难。含水层中的水在开挖时破坏了其平衡状态，使周围的静态水充入桩孔内，从而影响了人工挖孔桩的正常施工。如果遇到动态水压土层施工，不仅开挖困难，连护壁混凝土也易被水压冲刷穿透，发生桩身质量问题。如遇到了细砂、粉砂土层，在压力水的作用下，也极易
13、发生流砂和井漏现象。处理方法：（1）地下水量不大时，可选用潜水泵抽水，边抽水边开挖，成孔后及时浇筑相应段的混凝土护壁，然后继续下一段的施工。（2）遇到井内水量较大，当使用水泵进行抽水也不能满足正常施工要求时，可以采用另外一种措施，调整各桩的挖桩施工顺序，增加对周围桩孔的抽水频率，以降低流入开挖桩孔内的涌水量。合理安排挖井的次序，交替循环进行各个桩孔成孔开挖施工，满足安全桩孔开挖施工的需要。（3）可在场地四周合理布置统一的轻型管井降水分流，对基础平面占地较大时，也可增加降水管井的排数。（4）抽水时环境的影响。有时施工周围环境特殊，一是周围基础设施等影响较多，不允许无限制抽水；二是周围有河流、沼泽
14、等，不可能无限制达到抽水目的。处理这类问题最有效的方法是截断水源，封闭水路。桩孔较浅时，可用板桩封闭；桩孔较深时，用钻孔压力灌浆形成帷幕挡水，以保证在正常抽水时，达到正常开挖。（5）根据实际情况合理安排人工挖孔桩的施工顺序。在可能条件下，先施工较浅的桩孔，后施工较深的桩孔。因为一般桩孔愈深，施工难度相对愈大。较浅的桩孔施工后，对上部土层的稳定起到加固作用，也减少了深孔施工时的压力。在含水层或有动水压力的土层中施工，应先施工外围（或迎水部位）的桩孔，这部分桩孔混凝土护壁完成后，可保留少量桩孔先不浇筑桩身混凝土，而作为排水井，以方便其他孔位施工，保证桩孔的施工速度和成孔质量。4.钢护筒穿越淤泥质夹层土挖孔桩在遇到流动性淤泥质土层等软弱土层时的成孔方法与处理流沙层的基本相同，对于淤泥层夹层的土质可采用钢护筒穿越的施工方法。具体可分为以下几个施工步骤：（1）将钢板（3mm左右厚）做成筒状，钢板缝焊满，为增加钢护筒的刚度，在钢护筒的外壁每隔500mm做钢筋加劲箍（钢筋直径可采用14mm左右），钢护筒的长度以穿越淤泥层后进入另一类土层500mm的长度为准。（2）钢护筒吊放下桩孔，校正位置和垂直度。（3）在钢护筒上平放23条槽钢，在槽钢中间放一台平板振动器，并在旁边满堆沙袋做配重（配重的总重量可根据淤泥层的厚度考虑，配重应尽可能重一些），沙袋最好进行筒单的固定，可采用与钢护筒加劲箍直径相
