一种人工挖孔桩的成孔施工方法与流程

本发明属于建筑施工技术领域，特别是涉及一种人工挖孔桩的成孔施工方法。

背景技术：

随着人工挖孔桩技术在基础工程施工中的推广应用，其特有的大承载力得到了许多施工单位的认可，有关人员普遍认为人工挖孔桩确实是一种适合在软弱地基施工且既经济又实用的基础形式。由于软地基施工中常受到地下水、泥沙、淤泥层等因素的影响，因此在人工挖孔桩的成孔施工过程中会遇到一些困难。

由于受施工面的影响，开挖基坑时无法达到放坡要求，因此需要采用防护桩形式来减少施工面的使用量。目前常用的人工挖孔桩的成孔施工方法是先开挖，后支护，因此对地质的要求比较高。在较软地质环境下施工安全系数低，开挖进度慢。另外，在地下水丰富地区容易出现地下水倒灌，导致孔底积水现象，从而影响施工，同时对周边环境造成影响。

目前常见的护壁形式为混凝土护壁。施工中常见的问题有：

1、地下水

地下水是深基础施工中最常见的问题，其给人工挖孔桩施工带来许多困难。随着土层的开挖，破坏了土层中水的动态平衡状态，使周围的静态水渗入桩孔内，从而影响了人工挖孔桩的正常施工。特别是遇到有动态水压土层时，不仅开挖困难，连混凝土护壁也易被水压冲刷穿透，结果发生桩身质量问题。

2、流沙

人工挖孔桩在开挖时，如遇到流动的细砂、粉砂层地质时，在水压力的作用下，极易形成流沙，严重时会发生井漏，从而造成质量事故。因此，施工需要采取有效可靠的措施，以确保施工安全。

2、淤泥质土层

由于淤泥质土层可塑性差，因此天然桩壁不能自稳，在开挖施工过程中会不断往下塌落，对周边土层造成下空问题，使周边土层稳定性下降，同时给下部桩体淤泥层开挖带来极大的不便，情况严重时甚至无法进行下部桩体的施工。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种人工挖孔桩的成孔施工方法。

为了达到上述目的，本发明提供的人工挖孔桩的成孔施工方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)施工前，首先在待形成的人工挖孔桩的桩孔处地面上开挖出一个横向截面面积大于桩孔面积的正方体形工作平台；

2)从工作平台底面上的桩孔上端开始由人工利用镐、锹从上到下逐层开挖地基土而形成桩孔的上部结构，挖土顺序为先挖中间后挖周边，遇坚硬土或大块孤石采用锤、钎破碎，然后将挖出的地基土装入吊桶，采用电动提升设备将吊桶连同地基土一起垂直运输到地面；

3)当挖至2米的深度时，将内径与桩孔的内径相当且长度为1.5m的第一节孔口钢护筒放入上述桩孔的上部结构空间中，然后继续向下开挖，在此过程中第一节孔口钢护筒将依靠自重自动下沉，待挖至3米的深度时，将长度为1.8m的第二节孔口钢护筒的下部放入桩孔的上部结构空间内第一节孔口钢护筒的上端，然后将第一节孔口钢护筒的下端与第二节孔口钢护筒的上端连接处满焊连接而形成整体结构，此时第二节孔口钢护筒的上部露出工作平台底面30cm而形成孔口围圈，以阻挡桩孔上的土石及其它物体滚入孔内伤人，并且便于挡水；第一节孔口钢护筒的整个圆周壁上以及第二节孔口钢护筒的中下部圆周壁上形成有多个呈梅花状布置的圆孔；

4)在孔口钢护筒上除距离工作平台底面0.3m处的三个呈120°间距的圆孔之外的其它每个圆孔内从内向外插入一根10cm长钢筋棍，使钢筋棍的内端与孔口钢护筒的内壁齐平，外部嵌入在孔口钢护筒外侧的地基土中，以防止孔口钢护筒下滑；

5)将直径小于孔口钢护筒直径0.02m且长度为1.5m的第一节下部钢护筒6放入孔口钢护筒的内部空间中，此时孔口钢护筒和第一节下部钢护筒的下端齐平；

6)在上述距离工作平台底面0.3m处的三个呈120°间距的圆孔内分别从内向外插入一根5-6cm直径的活动钢棒，并使这三根活动钢棒的后部位于孔口钢护筒的内部，同时在活动钢棒的内端和位于活动钢棒上方的孔口钢护筒内圆周壁上连接一根钢筋斜撑；然后在位于三根活动钢棒下方的第一节下部钢护筒上部内圆周壁上分别安装一个钢支撑，之后在每个钢支撑上设置一个垫块，在垫块上放置一台千斤顶，并使千斤顶上端的顶镐抵在相应活动钢棒的后部底面上；

7)同时启动三台千斤顶，以活动钢棒作为千斤顶的上部承重装置而下压第一节下部钢护筒，从而将第一节下部钢护筒的下部压入位于孔口钢护筒下方的地基土中，第一次下压1.5m，然后在第一节下部钢护筒的内部按照步骤2)的方法进行挖土，开挖深度为0.5m，留下1m深度的地基土作为泛水保护层，以防止地下水及流沙流入桩孔内；

8)将上述千斤顶、垫块、孔口钢护筒上的钢筋斜撑、活动钢棒拆卸下来，然后将第二节下部钢护筒放入孔口钢护筒的内部空间中，此时第二节下部钢护筒的下端口将与第一节下部钢护筒的上端口相接触，之后利用满焊的方式将第二节下部钢护筒的下端口和第一节下部钢护筒的上端口连接在一起；

9)按照步骤6)的方法在孔口钢护筒上设置活动钢棒和钢筋斜撑，然后在第二节下部钢护筒上部内圆周壁上安装钢支撑，之后设置垫块和千斤顶；

10)按照步骤7)的方法下压连接在一起的第一、二节下部钢护筒，每次下压1.0m，然后开挖1.0m；

11)待第二节下部钢护筒的上端下移至孔口钢护筒的下端口处时，重复步骤8)—10)以设置第三至第n节下部钢护筒，直至达到桩孔的设计标高，由多节下部钢护筒构成人工挖孔桩的护壁，最后在第一节下部钢护筒内部设置十字钢支撑，以防止下部钢护筒因自重下沉，至此完成整个成孔过程。

所述的下部钢护筒和孔口钢护筒的厚度均为8mm。

当桩孔的深度大于2m时需设置软梯，上端固定在工作平台2上，以便在电动提升设备故障时人员能够沿软梯出孔。

所述的桩孔的上方设置一个防雨棚，防止下雨造成桩孔内积水。

若施工工程处水位较高，需设置潜水泵，以进行孔内排水，并利用蓄水车及时将孔内排水运走。

本发明提供的人工挖孔桩的成孔施工方法具有如下有益效果：

由多节钢护筒构成的钢护壁能有效阻止地下水从护壁深入桩孔内，同时在连接时采用无缝焊接法，保证了护壁接缝处的防水效果，同时钢护筒采用先沉入，再开挖的方式，利用钢护壁将开挖土和周边地基土隔离，能够有效阻止地下水及流沙的直接涌入，从而大大降低了对周边土层的干扰。另外不需要养护时间，因此能够提高施工速度，缩短工期。

附图说明

图1是采用本发明提供的人工挖孔桩的成孔施工方法时工作平台结构及桩孔位置示意图。

图2是采用本发明提供的人工挖孔桩的成孔施工方法时施工过程示意图。

图3是采用本发明提供的人工挖孔桩的成孔施工方法时所采用的孔口钢护筒结构侧视图。

图4是采用本发明提供的人工挖孔桩的成孔施工方法时所采用的插有钢筋棍的孔口钢护筒结构俯视图。

图5是采用本发明提供的人工挖孔桩的成孔施工方法时千斤顶部位结构放大图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的人工挖孔桩的成孔施工方法进行详细说明。

某铁路工程处于冲击平原，地下水位高，特殊地质主要为流塑的淤泥、淤泥质黏土、饱和稍密的淤泥质粉砂、淤泥质中砂及软塑粉质粘土，土质松软，可塑性差。

人工挖孔桩主要用于对既有路基防护，桩址位于既有路基边坡，路基下为既有管桩加地梁加固。地梁尺寸为0.7*0.4*2.5。人工挖孔桩位于地梁间空隙中。

现场施工难度主要为在既有高速铁路路基边坡施工，必须保证既有路基稳定，既有线路不能沉降及位移超过允许值，因此，在开挖过程中必须保证施工中减少对周边土层的影响，使周边土层处于稳定状态。其次为施工地点地质复杂，地下水位高，同时不允许大量抽取地下水。因此人工挖孔桩的成孔采用本发明提供的施工方法。

如图1—图5所示，本发明提供的人工挖孔桩的成孔施工方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)施工前，首先在待形成的人工挖孔桩的桩孔1处地面上开挖出一个横向截面面积大于桩孔面积的正方体形工作平台2，本实施例中的工作平台2宽度为2m，并且表面应平整，无浮土及碎石等杂物；桩孔1内径1.25m；

2)从工作平台2底面上的桩孔1上端开始由人工利用镐、锹从上到下逐层开挖地基土而形成桩孔1的上部结构，挖土顺序为先挖中间后挖周边，遇坚硬土或大块孤石采用锤、钎破碎，然后将挖出的地基土装入吊桶，采用电动提升设备将吊桶连同地基土一起垂直运输到地面，堆积到指定地点，防止污染环境；

3)当挖至2米的深度时，将内径与桩孔1的内径相当且长度为1.5m的第一节孔口钢护筒3放入上述桩孔1的上部结构空间中，然后继续向下开挖，在此过程中第一节孔口钢护筒3将依靠自重自动下沉，待挖至3米的深度时，将长度为1.8m的第二节孔口钢护筒3的下部放入桩孔1的上部结构空间内第一节孔口钢护筒3的上端，然后将第一节孔口钢护筒3的下端与第二节孔口钢护筒3的上端连接处满焊连接而形成整体结构，此时第二节孔口钢护筒3的上部露出工作平台2底面30cm而形成孔口围圈，以阻挡桩孔1上的土石及其它物体滚入孔内伤人，并且便于挡水；第一节孔口钢护筒3的整个圆周壁上以及第二节孔口钢护筒3的中下部圆周壁上形成有多个呈梅花状布置的圆孔4；当桩孔1的深度大于2m时需设置软梯，上端固定在工作平台2上，以便在电动提升设备故障时人员能够沿软梯出孔。另外，可在桩孔1的上方设置一个防雨棚，防止下雨造成桩孔1内积水。此外，若施工工程处水位较高，需设置潜水泵，以进行孔内排水，并利用蓄水车及时将孔内排水运走。

4)在孔口钢护筒3上除距离工作平台2底面0.3m处的三个呈120°间距的圆孔4之外的其它每个圆孔4内从内向外插入一根10cm长钢筋棍5，使钢筋棍5的内端与孔口钢护筒3的内壁齐平，外部嵌入在孔口钢护筒3外侧的地基土中，以防止孔口钢护筒3下滑；

5)将直径小于孔口钢护筒3直径0.02m且长度为1.5m的第一节下部钢护筒6放入孔口钢护筒3的内部空间中，此时孔口钢护筒3和第一节下部钢护筒6的下端齐平；本实施例中的下部钢护筒6和孔口钢护筒3的厚度均为8mm；

6)在上述距离工作平台2底面0.3m处的三个呈120°间距的圆孔4内分别从内向外插入一根5-6cm直径的活动钢棒8，并使这三根活动钢棒8的后部位于孔口钢护筒3的内部，同时在活动钢棒8的内端和位于活动钢棒8上方的孔口钢护筒3内圆周壁上连接一根钢筋斜撑9；然后在位于三根活动钢棒8下方的第一节下部钢护筒6上部内圆周壁上分别安装一个钢支撑10，之后在每个钢支撑10上设置一个垫块11，在垫块11上放置一台千斤顶12，并使千斤顶12上端的顶镐抵在相应活动钢棒8的后部底面上；

7)同时启动三台千斤顶12，以活动钢棒8作为千斤顶12的上部承重装置而下压第一节下部钢护筒6，从而将第一节下部钢护筒6的下部压入位于孔口钢护筒3下方的地基土中，第一次下压1.5m，然后在第一节下部钢护筒6的内部按照步骤2)的方法进行挖土，开挖深度为0.5m，留下1m深度的地基土作为泛水保护层，以防止地下水及流沙流入桩孔1内；

8)将上述千斤顶12、垫块11、孔口钢护筒3上的钢筋斜撑9、活动钢棒8拆卸下来，然后将第二节下部钢护筒6放入孔口钢护筒3的内部空间中，此时第二节下部钢护筒6的下端口将与第一节下部钢护筒6的上端口相接触，之后利用满焊的方式将第二节下部钢护筒6的下端口和第一节下部钢护筒6的上端口连接在一起；

9)按照步骤6)的方法在孔口钢护筒3上设置活动钢棒8和钢筋斜撑9，然后在第二节下部钢护筒6上部内圆周壁上安装钢支撑10，之后设置垫块11和千斤顶12；

10)按照步骤7)的方法下压连接在一起的第一、二节下部钢护筒6，每次下压1.0m，然后开挖1.0m；

11)待第二节下部钢护筒6的上端下移至孔口钢护筒3的下端口处时，重复步骤8)—10)以设置第三至第n节下部钢护筒6，直至达到桩孔1的设计标高，由多节下部钢护筒6构成人工挖孔桩的护壁，最后在第一节下部钢护筒6内部设置十字钢支撑，以防止下部钢护筒6因自重下沉，至此完成整个成孔过程。