山区人工挖孔桩与冲击成孔的优劣对比

山区人工挖孔桩与冲击成孔的优劣对比

项宇杰

江苏省交通工程集团有限公司

摘要：近年来，随着全国工程建设的进一步发展，越来越多的工程向着山区发展。目前，本项目为山西垣曲至河南渑池高速公路河南段TJ-4标，人工挖孔桩与冲击钻孔桩这两种施工工艺应用较为广泛。本文从施工工艺、质量、安全、进度、成本等方面结合山区地势、环境等多种因素对人工挖孔桩和冲击钻孔桩进行比较，分析各自优势和劣势。

关键词：人工挖孔桩；冲击钻孔桩；优势劣势

Abstract：Recently,withthefurtherdevelopmentofthenationalengineeringconstruction,moreandmoreprojectsaredevelopingtowardsthemountainousareas.Atpresent,thisprojectisTJ-4sectionofHenansectionofexpresswayfromyuanquinshanxiprovincetomianchiinhenanprovince.Twokindsofconstructiontechnology,manualdiggingpileandimpactdrillingpile,arewidelyused.Inthispaper,fromtheaspectsofconstructiontechnology,quality,safety,scheduleandcost,combinedwiththetopography,environmentandotherfactorsofmountainarea,theauthorcomparestheartificialdigpileandimpactdrillingpile,andanalyzestheirrespectiveadvantagesanddisadvantages.

Keywords：manualdiggingpile；impactdrillingpile；advantagesanddisadvantages.

一、施工工艺方面

挖孔桩的主要施工工艺：测量放样—基坑开挖—立模板、浇筑第一节井圈护壁混凝土—架设卷扬机—开挖、清除第二节桩孔渣土—立模板、浇筑第二节混凝土护壁—向下逐层循环作业—钢筋笼制作与安装—抽水—浇筑混凝土。

钻孔桩的主要施工工艺：测量放样—冲击钻机就位—护筒埋设—钻进成孔—清孔—桩基钢筋笼制作与安装—二次清孔—下导管—浇筑混凝土—拆导管、拔护筒—桩位回填。

人工挖孔桩具有工艺简易，施工方便等优势，无需使用大型桩机设备，能同时进行多桩施工，也容易及时判断挖进过程中的地质变化，有利于调控施工质量，在挖孔筑桩过程中也不会发生挤土效应。而且人工挖孔桩作业施工条件要求相对较低，用水量很小，只在浇筑混凝土护壁时有所需求；不需要较大面积的作业平台，平常作业时产生的噪声小、污染小，对环境的影响也小。但是作业人员的劳动强度大，每个井口至少配备2名作业人员，作业过程中存在的安全隐患较多。

相对于人工挖孔桩，冲击成孔的自动化程度高、适用范围广，由于机械设备的自身优势，可以在不同情况的地质下作业。但是冲击钻需要较大面积的作业平台，在地势起伏较大的山区，较大面积的作业平台不太容易实现。在山区水资源严重匮乏，清水供给十分困难，钻孔护壁时所需泥浆的制备非常不便，严重拖慢工程施工进程。同时,冲击钻进过程中产生的大量泥浆,一旦处理不好，就会污染周围的环境。

二、施工质量方面

人工挖孔桩在开挖过程中，技术员和监理人员可以随时下井检查，容易及时判断土层中的土质和水文条件；每开挖一定深度可以及时对中，检测孔径和孔位偏差，如有偏差，能够及时做出修整，便于控制施工质量；桩体的承载力高，抗震性能好，稳定性可靠，能够保证较高的桩体质量。由于是人工开挖，对孔径、孔形和孔位的把握会比机械成孔的更好。

而冲击成孔的灌注桩在钻进过程中依靠护桩来检测孔位是否有偏差，无法对孔径和孔形进行检测，需要在成孔后依靠检孔器来进行测定。

在桩侧承载力方面，由于人工挖孔桩所做的混凝土护壁比较平滑，桩身处的摩擦阻力比较小，所以桩侧承载力相比钻孔桩较低。在桩端承载力方面，人工挖孔桩因为桩孔低部没有沉渣，直接作用在微风化的砾岩上，其桩端承载力相比冲击成孔的钻孔桩有明显提高。但是在基桩极限承载总力方面，因人工挖孔桩与冲击成孔的桩侧和桩端承载力各有增减，并且变化幅度比较接近，两者的极限承载总力则基本相同。

三、施工安全方面

人工挖孔桩安全隐患多，由于是井下作业，在下井或上井过程中比较危险，开挖过程中可能会出现复杂的土质情况；井下作业时，孔内空气质量较差，光线较弱，作业人员视线较差，人身安全问题较为严峻；为预防作业过程中出现塌孔、触电、缺氧、异物或泥石坠落或井上人员坠井等意外伤人事件，对于做好井口防护及各项安全措施尤为重要。作业人员必须正确佩戴安全帽、系好安全带，安全绳必须牢系在孔口；桩孔内挖孔作业，当达到一定深度时，必须采取防水带罩照明灯照明，电压不得高于人体所能承受的安全电压，采用防水绝缘电缆，并应设置漏电保护器；当挖孔孔深大于10米时，必须采用鼓风机进行强制通风。当桩孔内遇到砾岩层需要采取爆破作业时，应对爆破作业进行专业人员专门设计，采用锥型浅眼爆破法，并应严格把控爆炸物品的使用用量，在炮眼附近应对孔壁加强防护或支护，在井口应覆盖防爆毯并用沙袋压实；在爆破过程中，会有飞石和松散落石的可能，对爆破作业区附近的树木、庄稼、房屋有一定的影响；桩孔内爆破后会产生有毒气体，稍有不慎就会引起安全事故。同时，爆品属于易燃易爆物品，本身就有很大的安全隐患，在领取、运输、填装过程中必须十分谨慎，防止爆品发生非正常爆炸。

与人工挖孔桩相比，冲击成孔的安全性好，在成孔过程中，全部由冲击钻设备完成作业，操作人员只需简单地操作，做好防止触电漏电的措施，极大降低了出现安全事故的几率。

四、施工进度方面

人工挖孔桩施工进度慢，工期较长。由于是人工挖掘，并且每挖一定深度必需要浇筑混凝土护壁，所以施工速度相对而言比较慢；且受外界天气因素影响较大，如遇到雨雪天将无法施工。但同时人工挖孔桩不受工作面狭小等地势限制，特别适用于这种地势起伏较大，作业平台较小的山区，并且，人工挖孔桩可以同时开展多根桩基的作业，弥补了单桩施工速度慢，工期长的缺点。

而冲击成孔的钻孔桩，其钻进速度快，工期短，且受天气因素的影响比较小，一般只要不出现比较恶劣的天气，施工基本不受影响。但是冲击钻桩机需要较大面积的作业平台，且泥浆池与清水池所占面积也比较大，在缺乏大面积平整土地的山区并不太合适，况且本地区山区水源比较匮乏，冲击成孔工艺需要大量的水来制浆、钻进、清孔，一旦清水没有及时供给充足，就会引起某个工序的停滞，从而导致这台桩机停止工作，进度就会变慢，工期会拖长。

五、工程成本方面

人工挖孔桩由于工艺简易，只需要风枪、空压机等小型机械设备，成本比较低，而冲击钻孔桩需要大型机械设备，成本相对较高。在山区作业时，普遍为砾岩，根据地质情况采用人工挖孔桩更为合适。

六、总结

综上所述，人工挖孔桩具有施工工艺简单、施工简便、抗震性能优良、成本相对较低等优点；钻孔灌注桩具有适用范围广、所需设备简单、操作简便、作业效率相对较高、施工工期普遍较短、施工安全等优点。但是在地势起伏较大，环境较为复杂的山区，人工挖孔桩相比冲击成孔的灌注桩，不需要大面积的作业平台，也不需要充足的水源，能够同时展开平行流水作业，虽然人工挖孔桩施工速度慢，工期长，但是通过增加作业人员，多根桩基同时进行挖孔施工，就能弥补人工挖孔桩所存在的单桩施工速度慢，工期略长的缺点；但是挖孔作业人员的工作量大、劳动强度高，在井上井下作业都有一定的风险，防止塌孔、缺氧、触电、异物坠落或坠井的安全措施必须到位。同时，山区的土质较硬，岩石较多，大数地区甚至都是岩石，采用人工挖孔桩经济效益更高。