中风化岩层非爆破开挖人工挖孔桩施工技术

1、中风化岩层非爆破开挖人工挖孔桩施工技术摘要：重庆渝中区十八梯项目最大建筑高度300m。该区域基坑开挖深度22.45m35.3m，边坡安全等级均为一级。其中临法领馆周边设计有35根锚索桩， 原设计为旋挖灌注桩，后改为人工挖孔桩，但因为抗滑桩离法领馆距离较近，不 能采用爆破法施工，本文主要介绍了在中风化岩层非爆破开挖人工挖孔桩施工技 术成功的经验，可供类似工程借鉴。关键词：人工挖孔桩；抗滑桩；非爆破开挖；水钻法工程概况1.1抗滑桩概述人工挖孔桩主要位于场地东侧，凤凰台路中段，2#地块J-K-L-M段，共35根抗滑方形桩， 1、2型桩为1.6mx2m，3型桩为1.8mx2.2m。桩长为平均为28m，

2、此段抗滑桩与法领馆保护 建筑最小距离为5.8米。抗滑桩所处位置无地下管线以及架空电线电缆。图1 J-K-L-M段抗滑桩跳挖示意图1.2地形地貌场地原属构造剥蚀浅丘地貌。场区为拆迁区域，原为老居民区，地形呈台阶状，一般台 阶高度小于2m，最大高度5.40m，地形总体起伏较小。场地总体地形呈北高南低，场地最高 点为北侧中兴路，高程为224.64m，最低点为南侧解放西路，高程200.15m，场地高差 24.49m，高差较小。场区周围见岩石露头，岩层呈单斜产出，产状倾向147，倾角7。拟建 场地未见断层通过，地质构造简单。1.3地层岩性场地内上覆土层为第四系全新统杂填土(Q4ml)、残坡积粉质黏土(Q

3、4el+dl)；下伏基岩为 侏罗系上统遂宁组(J3sn)泥岩，地层岩性分述如下：(1)第四系全新统(Q4)：杂填土(Q4ml):杂色。主要由粉质粘土、建筑垃圾，生活垃圾碎块石、砂卵石组 成。碎块石、卵石粒径20220mm，碎块石、卵石含量约占全重的2545%左右。结构松 散稍密，稍湿，倾倒堆填，堆积年限约为4年，一般厚度06.3m，最大厚度6.30m(ZY32)，该层分布于整个场地。粉质黏土(Q4el+dl)：黄褐色。主要由粘粒、粉粒组成。呈可塑状态。切面稍有光泽， 干强度、韧性中等，摇振反应无。残坡积成因。场地内呈零星分布，厚度小。侏罗系上统遂宁组(J3sn)：泥岩(J2s-Ms):褐红色，

4、以粘土矿物为主，泥质结构，局部岩性中含砂重，中厚层状 构造。强风化层，岩芯破碎多呈碎块状，中风化层，岩芯较完整，呈柱状，岩质软，节长 40560mm。场地内分布较少，多呈透镜体尖灭体揭露。砂岩(J2s-Ss):灰色、青灰色。矿物成分以石英为主，次为长石，并含云母等。细中 粒结构，中厚层巨厚层状构造，泥钙质胶结强风化层，岩芯破碎多呈碎块状，中风化层， 岩芯较完整，呈柱状、长柱状，节长50870mm，局部含少量泥质团块。整个场地均有分布， 未钻穿。场地内的基岩面总体上与原始地形一致，向场地南东侧倾斜，基岩面总体较缓，基岩面 坡角约015。根据钻探获取岩芯的实际情况，结合地面工程地质测绘，将场地内基

5、岩划分为强风化带 和中等风化带：强风化岩层破碎，岩芯呈碎块状，岩石质软。中等风化岩层较完整，岩芯多 呈长、短柱状，岩质较硬。经现场调查及工程地质测绘表明，基岩裂隙不发育。基岩顶界面及基岩风化带特征拟建场地属浅丘剥蚀地貌，场地内上覆土层主要为杂填土、粉质黏土，厚度较小，故基 岩顶面埋深不大。据钻探揭示场地内第四系覆盖层厚度0.006.80m (HK5)，场区基岩面与原 始地形起伏线基本一致，基岩面总体上较平缓，一般坡角为515，局部原始地形为斜坡地 区坡角达25。1.4水文地质条件1.4.1地表水场区范围内未见地表水体。1.4.2地下水场地覆盖土层为杂填土，杂填土中存在少量第四系松散层孔隙性，基

6、岩中存在少量基岩 裂隙水。杂填土未经碾压，固结较差，孔隙发育，受降雨影响，在雨季，地表水沿填土孔隙 下渗补给地下水，局部地段形成孔隙水，下部基岩形成风化裂隙水，由于场地地下水埋深较 大。根据钻孔终孔24h水位观测，在勘探深度范围内各钻孔均无地下水。总体上场区地形坡度较陡，长江常年水位以上地段地下水贫乏。地下水主要受大气降水 补给，在长江沿岸呈线状排泄，长江为勘察区最低排泄基准面，长江岸坡水位变动带地下水 受江水涨落影响，地下水位变幅较大，地下水埋藏较深。综上所述，场地勘察范围内地下水 贫乏，水文地质条件简单。施工方法2.1放线定桩位、高程根据所设置的桩位控制点、测定高程水准点，依照桩位图，将桩

7、逐一编号，依桩号所对 应具体位置，施放桩位，定出的样桩。确定好桩位中心，根据桩尺寸加护壁厚度为画出抗滑 桩形状。撒石灰线作为桩孔开挖界线，并按图纸要求的配筋以及构件尺寸施工锁口混凝土。2.2桩孔土石方开挖土石方挖掘是在桩孔内由人工进行挖掘，桩孔上端设小型机架，用出渣筒垂直运输土石 方。孔外堆土应距孔口 1m以上，并应及时外运，保证场地的平整及施工道路的畅通。本工程抗滑桩由上至下将穿越杂填土层、基岩层。上部杂填土层，较为松散的由人工采 用短柄铁锹挖掘。对于石方的挖掘，采用水钻的方式钻孔将挡土桩桩芯与四周基岩分离。开 挖桩孔应从上到下逐层进行，先挖中间部分土方，然后扩及周边，有效的控制开挖桩孔的截

8、 面尺寸。每节的高度应根据土质好坏、操作条件而定，一般为1m。当抗滑桩人工挖孔进入 岩层，此时采用水钻掘进。水钻开挖，是用直径250的钢套筒沿开挖边线钻进后将挖方岩石 取出，该方法可以很好地保证桩基周边岩层的完整性。首先搭设脚手架，所有的脚手架均应搭设扫地杆，在水钻所能达到的部位必须搭设水平 杆以便水钻的支撑导轨能够靠钢管架固定，必要时加设剪刀撑保证架体的稳定，钢管架搭设 好后采用地锚绳索或采用大石块将钢管架压住，以免钻机不能顶紧。施工时，首先将水钻机就位，导轨的底座位置应该基本平整，使用可调节的部分将导轨 顶紧卡死，然后再次复核钻筒的位置，检查电源及水源是否通畅，符合要求后即可开始施工。 打

9、开电源，缓慢的操作电动机及钻筒整体下移直至到达设计标高。到达设计标高后，提起电 动机及钻筒将钻筒取出移至下一部位重复施工每次开挖深度500800mm，大岩石先进行破 碎后再吊装出孔，采用电动卷扬机运输。岩芯的提取采用如下办法：水钻钻完后采用锤子把契形錾子沿钻缝打进，把钻好的岩芯挤压断裂后将其取出。基底 不平整处人工剪底修平。基底修平后立即封底，避免岩石裸露时间太长。2.3护壁施工护圈每圈高度不超过1m，如遇松散层每圈高度应不超过0.5m，护圈壁厚200250mm， 砼标号C30，按设计要求双向钢筋网，且上下圈纵筋应弯曲挂钩相连。为防止土石方开挖时 护圈下滑造成安全事故，锁口尺寸必须严格按照设计

10、施工，沿四周布8200的倒L型分布 筋，形成锁口，以使成孔后整个护圈反挂于土体上。待挖至深度时，应及时支模。支模前，首先应清除浮土、修正孔壁、夯实底部、线锤 吊中，检查无误后，方可进行钢筋绑扎及模具安装、固定。浇筑砼过程中，采用人工四周均 匀下料，从上而下，边浇边捣。砼(商混)浇筑完毕后，再用锤球吊中，发现问题及时纠正， 待护圈砼强度达到1.0MPa后方可拆模。拆模采用手锤振动上拔，避免重力振动。不得在桩孔水淹没模板的情况下灌注砼。发现护壁有蜂窝、漏水现象，及时加以堵塞和 导流，防止孔外水通过护壁流入孔内，保证护壁砼强度及安全。为保证桩的垂直度，每浇灌 完三节护壁，须校核桩中心位置及垂直度一次

11、。桩孔内任何位置要有足够的照明，以便观察 护壁的情况，一旦发现裂缝，须立即进行修补工作。2.4钢筋笼制作与吊装钢筋笼采用孔外绑扎成型的方式，钢筋笼在孔外按方案指定的位置绑扎好后，采用25T 级吊车直接安装，吊点选择在桩的4个角点，采用焊接吊环的形式与主筋相连。应使钢筋笼 受力平衡。由于采用非对称配筋，故应特别注意钢筋笼安置方向。迎坡面因有两排钢筋，第 二排钢筋只有在孔内进行绑扎，人员进入孔内绑扎前，应进行毒气检测，确认无有害气体后 方可下井作业，绑扎时，应按要求对孔内进行送风。第二排钢筋同样采用25T级吊车吊入孔 内，钢筋就位前，绑扎人员应始终高于被吊钢筋。2.5砼浇筑桩芯砼采用C30商品砼，

12、桩芯砼浇筑应预留主筋，以便与桩顶连系梁相连。砼浇筑用串筒直接向孔内浇筑，混凝土自由下落高度不超过2m，边浇边捣，浇筑过 程中应特别注意砼是否离析。串筒及溜槽做法：串筒采用4200UPVC管，每3米一节，每浇 筑一次串筒上提将最上面一节串筒拆除，再进行浇筑。溜槽用层板钉制钢管架支撑。为确保砼的密实度，浇筑过程中每1m用插入式振动器振捣一次。（4）在混凝土初凝前应将桩顶抹平，避免出现收缩裂缝和环向干缩裂缝，混凝土初凝后， 应用适当的材料对混凝土表面加以覆盖，并浇水养护，以防止产生收缩裂缝，保证混凝土在 其规定期内达到设计强度。（5）单桩应应一次性连续从桩底浇筑至设计标高，中途不得中断浇筑。应特殊原

13、因未能一 次性浇筑至设计标高的桩，应对施工缝按相关规范要求进行处理。（6）对于桩孔较深的情况，需防止桩内有地下水进入，浇筑时桩孔内积水高度不得超过 100mm，否则，应设法把砼表面积水层用导管吸干，才能灌注砼。若渗水量过大（1m3/h） 时，则按水下砼规程施工。（7）在灌注桩身砼时，相邻的挖孔作业应停止，并不得在孔底留人。（8）在渗水量过大的情况下采用水下砼灌注，水下砼浇筑技术要求：a）采用水下砼施工方法时，砼塌落度应控制在1618cm并配置自密实砼，须严格检查 各导管接头，有无漏气现象，隔水栓用预制砼塞。导管的选用:采用金属管，直径4300 mm。 导管使用前，根据桩长先试拼接；b）根据水下

14、砼流动扩散规律，导管埋深过小，往往使管外砼面上的浮浆沉渣挟裹卷入砼 内，形成夹层；埋深过大，导管的超压力减少，管内砼不易流出，容易产生堵管，并给导管 的起升带来困难。所以，保持合理的导管埋深，对水下砼的灌注是非常重要的。正常灌注时， 导管埋入砼内深度一般为2.53.5米，最小深度为1.52.0米，最深不超过4米。c）导管安装时其底端应高出孔底沉淀土面3040 cm，初灌砼导管埋深应在1.21.5米。d）开始灌注时，先配制0.20.3m3流动性好的水泥砂浆，倾倒入管内隔水拴以上空间。 然后，将首批砼倾入初罐斗内，剪断悬挂隔水栓的铁丝，使搁水栓、水泥砂浆和砼顺利到达 孔底并上升，首批砼灌注完毕，立

15、即转入连续浇灌。e）灌注水下砼过程中，孔内砼面连续不断上升，导管埋深也在不断增加，需要定时测量 砼上升情况，记下罐入的砼量，测定坍落度。f）测量砼面的标高需要用专业测绳及测锤。在测量时，在导管与钢筋笼的中间部位下放 测锤，至少测34个点，分别记入灌注记录本，然后取平均值，以此确定导管拆卸的数量。g）导管提升时不得过快过猛，以防拖带表层砼造成泥渣浮浆侵入，或挂动钢筋笼等。导 管的拆装要干净利落，并防止工具、密封圈及螺栓掉入孔中。拆下的导管应立即用清水冲洗 干净，集中堆放整齐。h）水下砼一经开始灌注，须连续进行，任何中断不得超过30分钟，以保证砼的灌注质 量。i）因水下砼为自密型砼，为了保证桩顶砼

16、的质量，需要超灌出桩顶500mm以上，下道工 序施工时将其凿除即可。施工重难点及措施3.1施工安全风险大人工挖孔抗滑桩较长，为27.9米，采用人工挖孔时，施工安全性是重点。措施：进行抗滑桩施工前，对入场施工人员进行专门的安全教育，提高安全意识，在施 工过程中安排专职安全人员，对现场安全操作、机械的安全使用、安全设施使用等进行监督， 确保施工人员的安全。挖孔桩护壁严格按照设计要求进行施工，确保挖孔桩施工的安全。3.2临近文物建筑保护抗滑桩与保护建筑（法领馆）最小距离为5.8米，临近保护建筑施工，不能损伤建筑及 附属设施。措施：保留法领馆周边围墙，并在围墙外侧0.2米处设置安全围挡，确保法领馆安全； 在施工过程中法领馆侧进行封闭，禁止往法领馆一侧堆放材料和弃渣；法领馆以及周边场地 设置变形监测点，按照监测方案定期进行监测；专职安全员每天进行2次现场巡视，检查防 护设施完整情况。3.3抗滑桩穿越防空洞本工程部分人工挖孔桩需要穿越人防通道，必须做好穿越部位的安全措施：措施：为保证人工开挖过程中的安全，开挖时前先查清人防通道的顶标高及顶板厚度， 当人工开挖至顶板位置时，先从其余位置侧面进入防空洞，采用钢管及模板进行顶撑加固， 工人栓上保险绳，采用风镐从一侧逐步进行顶板破除4实施效果为了检验桩芯混凝土的质量，抗滑桩施工完成后应采用低应变全数进行桩身完整性检测。 经