人工挖孔灌注桩在水利工程中的运用

人工挖孔灌注桩在水利工程中的运用

李佳栓

身份证号码：45242119821016xxxx

【摘要】人工挖孔灌注桩作为传统的基础处理工艺，因其具有造价低、施工工艺简单、质量易于保证、成本低等优点，不仅广泛用于民用建筑中，而且水利工程中也有较好的效果。本文以广西平南县乌江水闸改建工程中的人工挖孔灌注桩的施工过程，介绍人工挖孔灌注桩在水利工程中的运用。

【关键词】水利工程；人工挖孔；灌注桩

人工挖孔灌注桩以其施工设备简便、施工工艺简单、受施工场地限制小、施工时不易产生污染、施工噪音小、施工成本低和质量易于控制等特点在地基处理技术中普遍被采用，作为地基承载力的一种形式，具有单桩承载力高，而且还具有抗滑以及挡土等作用。它不但常用于房屋建筑中，在水利工程中也有较好的效果。下面本人结合广西平南县乌江水闸改建工程，浅述人工挖孔桩在水利工程中的运用。

1工程概况及设计要求

乌江水闸改建工程位于广西平南县城区乌江流域，浔江北岸的乌江出口处，工程建设主要内容：闸室、交通桥、引桥、消力池、浆砌石护岸、闸门金属结构等，其中基础处理为关键部位，左岸引桥基础采用人工挖孔桩，人工挖孔桩分两排共100根，从上下游向左岸闸墩“八”字形相接，人工挖孔桩桩径设计值为1.0m和1.2m，单桩承载力为2382KN，地基承载力为3000KPa，桩端入完整岩层1.2m，桩身混凝土强度等级为C20，钢筋笼主筋配Φ18或Φ20，螺旋箍筋为Ф8@100，加劲箍筋为Ф12@1500。

2人工挖孔桩施工过程

2.1施工准备

准备好工程设计图纸、工程地质资料、施工场地和邻近区域的地下管线（管道、电缆）等设备资料并做好技术及安全交底。进行场地整平，使人工挖孔桩起始开挖高程达到设计的标高。按设计图纸放出各孔桩中心线，建好测量基线、水准基点、同时标明桩位、编号及开挖顺序等，以孔位中心为圆心，以桩身半径加护壁厚度为半径画出上部圆周，撒石灰线作为桩孔开挖尺寸线，桩位线定好后，经监理复查合格后即可开挖。

2.2人工挖孔及护壁

a）、桩孔采用人工开挖，一个人在孔内开挖，一个人在孔口进行提升运输。开挖应从上到下逐层开挖，先挖中间部分的土方，然后向周边扩挖，有效控制桩孔的截面尺寸，每节的开挖高度应根据设计而定为0.9～1.0m。开挖好第一节后，为防止桩孔壁坍塌，确保安全施工，成孔后设置护壁，采用现浇C15混凝土护壁，护壁厚度为75～150mm。第一节护壁应高出地面150～200mm，护壁厚度比下面护壁厚度增加100～50mm，便于挡土、挡水。为确保混凝土护壁的整体性，防止上下脱节，护壁可加配适量钢筋，上下护壁可用φ6或φ8间距400mm的钢筋作为拉结钢筋。上下护壁间搭接不小于50mm。本工程护壁剖面如下图所示：

护壁模板采用拆上节支下节重复周转使用，模板之间用卡具、扣件连接，也可以在每节模板的上下端各设一道圆弧形的，用槽钢或者角钢制作的钢圈作为内支撑，顶紧模板，防止模板应受张力而变形，不设水平支撑，以方便操作。

b）、桩孔在开挖后应尽快灌注护壁混凝土，宜当天挖完当天一次灌注完毕，浇注护壁混凝土采用人工浇筑，人工捣实，振捣混凝土宜使用手锤敲击模板和用棍棒反复插捣方法。护壁混凝土应视气候条件在12～24h后才可拆模，一般安排当天挖好孔并做好护壁，第二天再开挖及再护壁的循环施工方法。必要时可采用早强水泥或在混凝土拌合物中加入早强剂。发现护壁有蜂窝、漏水现象时，应及时补强以防造成事故。

c）、第一节桩孔成孔后，桩孔编号和高程均应标定在第一节护壁上口，以便于施工查看，并着手在桩孔口上架设辘轳垂直运输架，要求搭设稳定、牢固。安装提升设备时，尽量使吊桶拉绳中心与桩孔中心重合，以便采用拉绳作为桩孔的孔位中心线及垂直控制线，当桩孔深大于5m时，应向井下通风，加强空气对流，必要时输送氧气，防止有毒气体危害。孔口人员密切观察桩孔下挖土人员情况，发现异常及时处理。

d）、从第二节开始采用辘轳垂直运输工具，运送挖土及浇筑第二节及以下护壁的混凝土，混凝土用吊桶运送，开挖出的土石方不得堆在孔口四周2m范围内。

e）、从上至下，依次挖孔护壁，逐层往下循环作业，开挖到岩石面时应经监理确认，并记录岩石面高程。

f）、本工程基岩为弱风化灰岩，岩石完整坚硬，设计桩孔要求入完整岩层1.2m，基岩的开挖采用手持风钻造孔，装小药量爆破的方法开挖，配以人工挖凿，爆破时孔口采用木板盖好及沙袋压重，以防爆破的飞石伤人，凿岩时宜用湿式作业，同时要加强通风及个人的防护措施。

g）、成孔后必须对桩身直径、孔底高程、入岩情况、桩位中心线、孔壁垂直度等报监理验收，合格后做好施工记录。

2.3钢筋笼的制作和吊安装

钢筋笼的制作严格按设计图纸和有关规范要求进行加工制作，钢筋笼制作、运输、吊装，应防止扭转变形，钢筋笼吊放前，为保证钢筋的保护层有足够的厚度，应在钢筋笼外侧绑好砂浆垫块，吊放钢筋笼时，要对准孔位，缓慢下沉，避免碰撞孔壁，钢筋笼放到设计位置，立即在孔口用固定装置将钢筋笼固定稳妥，防止钢筋笼在浇筑混凝土施工过程中上浮。

2.4浇筑桩身混凝土

浇筑前抽干孔底积水，用溜槽向孔底浇筑混凝土，当高度超过3m时，应用串筒，串筒末端距孔底高度不得大于2m，桩孔深度超过12m时，宜采用混凝土导管浇筑，浇筑混凝土时应连续进行，分层浇捣密实，每次浇筑高度不得超过1.5m，每层浇捣厚度在500～600mm，混凝土浇筑12h后进行浸水养护。混凝土浇筑到桩顶时，应适当超过桩顶设计标高，以保证在剔除浮浆后，桩顶标高符合设计要求。

3特殊情况处理

3.1孔内大量渗水

在汛期来时，外江水位比较高，部分桩孔护壁及孔底出现大量渗水，使得孔内水无法抽干，影响桩芯混凝土的浇筑质量，为了保证桩芯混凝土的强度，部分桩孔采用了水下浇筑的施工方法，并对桩芯混凝土强度提高一个等级，采用C25，水下浇筑时要保证套管的接缝要密实，不漏水，并要保证浇筑过程中套管底端始终被混凝土埋着。

3.2遇大溶沟

本工程地下岩层为灰岩，上部裂隙较发育，局部地段有发育溶沟，沟内均全被软塑状粘土填充，给开挖带来极大的困难。遇到大溶沟时，沟内的粘土泥浆不断的流出，并且无法抽干或清干，影响了护壁混凝土浇筑及继续开挖，经多方研究采用C15混凝土回填，使溶沟内也被混凝土充填，待12h后再开挖桩孔内回填的混凝土，此时溶洞内的泥浆就会被回填的混凝土堵住，这样就可以继续后续的施工。

4施工安全措施

4.1安全教育

施工人员进场前必须进行用电、防火、防毒、缺氧及孔内施工安全等安全知识教育，树立“安全第一，预防为主”的思想，未经安全知识教育的人员，不得进场施工。

4.2孔口围护措施

孔口四周设置围栏围护，围栏应高出地面1.2m，当孔内暂无人施工时，孔口应盖上盖板，以防异物及人员掉入孔内。

4.3防触电措施

孔内照明必须用电压不超过12伏的低压电源。施工中抽水时，孔内人员必须返回地面。移动孔内水泵时应断开电源，电源管理要有专业电工负责。所用电器设备必须安装电源保护器，不同各孔用电必须分闸，严禁一闸多孔和一闸多用，必须按一机一闸一漏一箱进行敷设，孔内电线电缆必须采用护套等有防磨损，防潮，防断等保护措施。

4.4加强安全巡查

由于桩孔施工人员的素质、安全意识及自觉性的不同，就要求现场安全员加强日常的安全检查，检查孔内用电安全，施工员是否穿戴了必要安全防护用品，加强孔底基岩爆破的药量控制，尤其加强爆破后孔内的安全情况检查，及管理好雷管、炸药等危险品。

5人工挖孔桩的应用效果及经验

本工程地质条件较复杂，施工过程较长，经过上述的施工过程控制，在对抽取的10根成桩进行的高应变动力检测，及另外10根成桩进行低应变检测表明，人工挖孔桩完全满足设计要求。人工挖孔桩以其简单的施工工艺及底成本得到许多设计单位、施工单位的认可。但其主要采用人工进行开挖，井下作业，环境恶劣，施工人员的安全问题不容忽视。特别是在水利工程中，人工挖孔桩宜安排在枯水期内进行并完成，以免受汛期水位的影响。总之，只有在安全得以保障的前提下，才能赋予人工挖孔桩的优越性和效益性。

参考文献：

[1]中国建筑科学研究院.JGJ94-94建筑桩基技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，1995.