秦敏+刘运凤+罗俊

摘 要：近年来，水利工程、桥梁结构、核电站、港口码头等工程中挖孔桩基技术得到普遍应用。由于挖孔桩基为隐蔽性工程，若质量出现差错，会严重影响上部结构安全。本文主要结合某水利工程案例重点分析挖孔桩基在此工程中的应用，并分析此技术施工安全质量控制措施，保障工程顺利进行和人民生命财产安全。

关键词：水利 挖孔 桩基 应用

20世纪初期，桩型的发展促进了相关如预应力钢筋混凝土，人工挖孔灌注桩的理论实践形成，它能够适应各种各样的地质条件，因此应用较为广泛。由于水利工程的挖空桩基是在水下操作，无法观察施工全过程，若成桩后无法再开验收。无论哪个环节在挖孔桩基施工过程中出现问题，都会严重影响整个工程的施工进度和质量。所以，探讨其技术质量应用问题及控制措施对消除安全隐患和促进施工顺利进行起着重要的促进作用。

1.挖孔桩基特点

一是受力性能好，通常挖空桩直径为0.8～2.4米，可承载几千千牛乃至几万千牛的力，由于挖孔桩直径较大，单桩承载力高，能承受较大的水平荷载，扩底挖孔桩还能抵抗很大的上拔力，沉降量小且能防止不均匀沉降，抗震性能好；二是无需大型机械停放至施工现场，成孔过程中都不会过多干扰地基基础及相邻建筑物，也不会受相互作业影响，有利于提高施工效率；三是挖孔桩基相对于其他桩型，不管是桩间距、群桩效应还会桩身沉降量都较为简约，容易操作；四是采用开挖的同时并实施定位测量的人工挖孔方式，不仅能准确测量桩身尺寸，了解持力层和桩底的地质状况，也能保证清孔干净；五是承载力高可相应地节约桩数，不会造成材料浪费现象，容易控制，多个桩基可共同施工，大量节省设备使用费用，从而达到降低工程造价的目的。

2.挖孔桩基在水利工程中的应用2.1工程案例

某水库大坝加固除险工程，该工程地质条件复杂，要下设52根钢筋混凝土灌注桩，左幅挡土墙，灌注桩中23根为人工挖空，桩长12m～14m，桩径1.2m，上部挡土墙的结构稳定和安全会受桩基施工质量的影响。施工工作面为原大坝填土，地下水位标高为-7.1m，地下水流动快，岩石裂隙发育严重，无形中为人工挖空桩基增添了难度。

2.2 施工工艺

2.2.1施工准备

①做好桩基设计；在设计桩基时必须保证长期安全使用，设计经济合理，充分考虑在施工中桩基的快捷性，施工人员要完全根据设计要求和相关规定，设计桩基时可从其基本承载原理角度考虑，如施工技术、上部结构荷载、经济条件及地质条件等，从而保证建筑物的安全。人工挖孔桩基采用一柱一桩，可大大简化基础结构设计，《建筑桩基技术规范》中明确指出，扩底桩有明确的直径要求，最小中心距为1.5D和D+1m，扩大端的直径为D，如果桩基和施工结构存有差异，即便施工完成度再高，质量再好，施工结构需求依旧不能满足。

②测量定位：若想保证桩位的正确性、垂直度及标高准与否，必然需要测量定位，测量员通过对定位桩位并由相关技术负责人核对信息，检验合格后再报至监理检验，以此确保桩位无误。在设计或规范内是允许出现偏差的，但要予以严格控制。

③机具准备：挖空机具（铁锨、短柄铁锨、铁镐、风镐）、提升机具（橡胶吊桶、卷扬机）、水平运输（单轮推车）、硂浇筑（导管、硂搅拌机）、排水设备与照明（雨衣、潜水泵、防水灯、吊挂软爬梯）。

2.2.2施工工艺：（如图1所示）

挖空施工过程：首先施工人员用铁锨和铁镐自上而下逐层挖土，先挖中间后挖周围。开挖孔周围部分时，为防止超挖，可复核开挖轮廓，及时检查桩孔的轴线、孔径和垂直度，要和设计及相关要求相符。第一节孔圈护壁的厚层度要厚度下面的100mm～150mm，上下护壁间的搭接长度不得少于50mm，用铁锨将弃土装入橡胶桶后用卷扬机运至地面，之后再用单轮车运送指制定施工地点。其次要正确安装护壁钢筋，可采用钢筋连接上层护壁钢筋来保证护壁硂的整体性，避免脱节下沉。第三对护壁硂进行浇注时，可用竹和木棒插实方法，根据地质情况尽量使用速凝剂，从而尽快满足强度要求。由于地面下5m处是强风化岩，可采用风镐击碎岩石，促进施工进度。工作面以下还有地下水，要采取防护措施和排水措施。在孔底处边侧下设潜水泵和开挖集水井，可有效控制低下水位。每块挡土墙下设的桩可同时施工，能避免单个孔施工带来的地下水富足及排水难度大等问题。

钢筋笼加工及硂灌注：根据设计要求制作钢筋笼，采用点焊的方式焊接螺旋箍筋及主筋，在钢筋笼外侧设计位置上采用焊接混凝土垫块，能控制保护层厚度。灌注导管埋深控制在2m～6m，其灌注速度不宜太快，避免钢筋上浮。应留置试块于桩身混凝土，每根桩不少于3组。施工过程中应做好混凝土配合比、成孔记录、水泥、钢筋、测量放样、骨料、混凝土浇注等各项施工记录。

3.挖孔桩基施工安全质量控制

（1）导管进水现象：接头的部位在施工过程中会发生漏水的现象，压迫导管，造成混凝土的离析发生质量问题，为成桩质量埋下隐患。出现此类问题的主要原因是由于混凝土的埋深浅，泥浆会随着浮浆进入导管内部，还有没有对导管的连接处没有做好密封措施，施工初期灌量不足，从而在混凝土上面有导管暴漏，造成泥浆从导管内部进入内部。解决措施：先检查导管，若发现问题可重新设置导管或更换全新的导管。将导管内的混凝土清除干净，并重新灌注。如浇灌较多的混凝土时要停止灌注并把导管提出，在使用比原先直径小一级的钻头到混凝土足够深度后要行开钻工作，重新清孔完毕后把导管插入中间小孔内并重新进行灌注。钢筋笼上浮现象：一般发生钢筋笼上浮的现象多在成孔后浇筑混凝土时，主要原因是大量泥块及泥皮在清孔过程中残留至孔内，这些泥皮和泥块会伴随着混凝土上浆面不断上升而导致钢筋笼底部有泥块堵塞。再加上混凝土过小的流动会使混凝土中导管埋深过大。造成钢筋笼质量问题有其自身重量太轻不能与孔口形成固定，或钢筋笼出现变形或不直现象。

解决措施：套管会因其管子底部内壁上黏附着许多砂浆或土粒而出现变形和坑洼不平现象，若将套管拔掉，钢筋笼被针给带了上来，针对此类情况应在成孔前对最下部套管的内壁进行检查，及时清理大量黏着物堆积的套管。如果已经发生变形，要对其进行修补。完成成孔工作后用大锤式抓斗反复升降，丢弃管内部上堆积的土砂，使孔底处于水平状态。若钢筋笼的外径和套管内壁之间距离较小，大部分原因是有粗骨料存在于是套管内壁和箍筋之间，导致出现钢筋上浮现象。解决此类现象的措施为将粗骨料在套管内部和箍筋之间的距离扩大2倍即可。当对钢筋笼初始位置并固定在孔口的施工确认后，可缩短灌注时间，从而实现迅速灌注，为避免混凝土的顶层向钢筋笼进入时流量变小，可增加外加剂。当混凝土接近笼时要求导管在1.6～2.0埋深。

（2）断桩现象：造成断桩的原因多为在灌柱的过程中导管提升过高，导致混凝土和导管内部脱离；对堵塞在导管的物体未能及时清理；当表层的混凝土流量小时还在不断对混凝土进行灌注，表层下的混凝土顺着导管壁冲破表层混凝土的顶面，含有沉渣和浮浆的表层吸附在表层，从而形成断桩。

解决措施：在初期阶段出现断桩现象，若孔内的混凝土未有3m时，要迅速采用气举发吸渣，清理未凝结的混凝土后再重新灌注。如果灌注未达到20m时，利用牙轮钻清除1.5m厚的表层混凝土。若灌注已达到20m时，混凝土开始凝结，孔内混凝土未达到50m时切除部分钢筋笼，使用冲击钻迅速清除混凝土碎块后重新灌注即可。

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