摘 要：文章通过工程实例介绍了人工挖孔桩工艺在特殊桩基处理中的施工过程和技术措施，对在特殊地质条件下使用这一工艺的特点及事故处理作了详细阐述。
关键词：人工挖孔桩；特殊桩基；处理措施
本文通过工程实例介绍了在特殊桩基处理中，采用人工挖孔灌注桩解决其他机械成孔工艺所不能解决的难题，以期提高人工挖孔桩施工技术水平。
1 工程概况
江苏宁常高速公路某特大桥3号墩位于茅山山区东部最低处，原设计右幅4根直径120 cm的嵌岩桩，设计桩长18 m，桩底位于地面下20.5 m。该四根桩开挖采用人工风镐开挖及爆破方式进行，在开挖至15 m深后该四根桩基桩孔壁面均大面积出现淤泥渗出现象，其中4'桩基最后一次采用爆破方式开挖至据桩底设计标高仅差60 cm时，在工人下孔清渣过程中，泥浆突然急剧涌出，瞬时将工人身体埋深达1.3 m。部分护壁混凝土出现裂纹及坍塌。
我们立即停止施工向上级单位汇报，经设计院重新勘探，显示3号墩位置地质破碎，有不同程度、大小不等的土洞和较大的岩洞，最大岩洞深达6 m。经设计院对桩基承载力重新验算后，该4根桩基桩长变更为27 m，穿过岩洞，在原地面下约30 m。
2 处理方案的确定
考虑到人工挖孔桩的危险性，我们首选了冲击钻成孔的施工方案，但在施工过程中，仅有3-3号桩基顺利完成灌注。分析其原因是由于该处地质复杂，存在深浅、大小不同的岩洞，在冲击钻施工过程中，造成该处的地质情况极不稳定。
根据该墩位施工现场地质变化的实际情况，我们确定处理方案如下：对3#墩剩余的1号、2号、4号桩基停止使用冲击钻施工，全部改用震动锤沉装全钢护筒（厚10 mm）护壁人工挖孔的方式进行成孔，对于岩层部分和2号桩原桩身砼采用爆破施工，2号桩身钢筋采用人工气割割除，施工顺序为1号、2号、4号桩基同时开孔，考虑地质复杂、空洞串孔及便于单桩及时发现问题等因素，各孔深度开挖进展错差至少保持2 m。
3 施工过程及技术措施
3.1 钢护筒的安装
钢护筒的制作采用10 mm的钢板卷制而成，每节长度为3 m，在中间位置对称切割4个5 cm的圆孔，用来穿横杆，顶端对称切割4个2 cm的吊装孔，见图1、图2。
①为确保钢护筒安装的准确定位及施工安全，首先采用山皮土对3#墩右幅桩位处地面重新统一进行硬化处理。
②将底节护筒吊装入导向架内，用2根铁棒横穿钢护筒固定在导向架上，再在其上吊放第二节，采用电焊连接方式接长。第二节完成后，安放至已成孔部分底部，并用手拉葫芦等配合吊车调整中线位置，并先行利用自重沉装取得足够稳定性的深度直至准确定位后，再行振动下沉，避免一开始即在偏载作用下，形成严重倾斜偏位。待下沉停滞后，开始按规定作业程序进行人工挖孔。
③为确保钢护筒安装与人工挖孔掘进的过程中不出现塌孔等意外，需严格控制护筒安放与人工掘进的高差。我标段拟定控制在0.5～1.0 m之间，具体掘进高差据现场地质情况而定，但即使地质情况较好，每次无护筒掘进深度亦严禁超过1 m。
④护筒沉装施打在软弱地层时宜用高频激震，深层或终振阶段宜使用低频激振，每次震动时间根据地质情况（通过开挖过程及时反馈）及震动机能力大小来定，一般不超过10～15 min，震动时间过多对震动锤的零部件等易于造成疲劳磨损，同时不利控制护筒导向。
⑤护筒施打吊装采用汽车吊。考虑到震动锤的冲击力较大，为稳定起见，应将吊车头部对准桩位。护筒安装震动锤后，按分次长度规定末次震沉到护筒顶距导向架工作面0.8m左右时，停止振沉，解除锤座与顶节护筒连系，按同样步骤再接长护筒，依次施工直到设计位置。
⑥根据现场实际情况，1'、2'、4'均采用直径1.2m的钢护筒进行护壁，对原因浇注过程中塌孔而引起断桩的2'桩基，已浇筑安放的混凝土和钢筋笼须全部处理出孔，并重新按桩底设计标高进行成孔、灌注。
⑦为确保桩基的稳定性，应在桩基周围采取一定的加固处理措施。考虑采用在护筒外壁焊接注浆钢管或成桩后再周围下管注浆的方式，因该桩位地质情况，均不太现实。故我标段采用以下办法处理：
在护筒安装完毕后，每隔1 m高度在护筒周壁切割4个10 cm见方的孔洞，上下相邻孔洞旋转错开，同时保持水灰比不变，适当提高灌桩混凝土的坍落度。考虑护筒在震动安放过程中，筒壁外侧已基本被冲震塌落的碎石泥块（地质特点使然）等填满，再加上由护筒孔洞涌渗出的混凝土、水泥浆等（灌注过程中桩内导管以上混凝土为一动态翻涌过程，混凝土会不停由孔洞外涌，直至在一定范围内渗实为止），考虑护筒开孔位置及密度，应能满足桩基稳定要求。
3.2 人工挖孔施工措施
①井口。平整场地，清除原地面危石浮土；在斜坡上若坡面有裂缝或坍塌迹象者，应加设必要的保护，铲除松软的土层并夯实。孔口四周挖排水沟，做好排水系统。
②开挖。挖孔时，应注意施工安全。挖孔工人必须配有安全帽、安全绳，必要时应搭设掩体。取出土渣的吊桶、吊钩、钢丝绳、卷扬机等机具，必须经常检查。挖孔时还应经常检查孔内的二氧化碳含量，如超过0.3%，或孔深超过10 m时，应用机械通风。挖孔工作暂停时，孔口必须罩盖。
③粘土层的开挖方法。对于孔内的粘土层，可用铁锹、镐头便可开挖。孔内挖土采用分段开挖方式，对于粘土层，一般0.8 m～1.0 m为一个施工段，做完混凝土护壁，待混凝土护壁有一定强度后，才能进入下一施工段。
④强风化岩层、中风化岩层的开挖方法。对于强风化岩层、中风化岩层，为了加快施工进度，采用风镐来开挖，由燃油空压机或电动空压机供应压缩空气。
3.3 爆破挖孔施工措施
对坚硬致密的弱风化岩层的开挖，采用风镐来开挖，进度相当缓慢，每天只能下挖100～200 mm，难以满足合同工期要求。据实践经验和充分论证，决定采用毫秒微差的爆破技术进行爆破。
孔内爆破施工应注意以下事项：
①采用电雷管引爆时，所留引爆导线应有足够长度，以使起爆人员处于安全位置。
②必须打眼放炮，严禁裸露药包。严格控制炮眼位置、孔距、角度及深度等且装药前必须进行检查验收。
③严格控制单位耗药量及单孔装药量，以松动为主。
④毫秒分段延时，以减少爆破振动速度。
⑤有水眼孔要用防水炸药，尽量避免瞎炮。如有瞎炮要按安全规程处理。
⑥炮眼附近若设有支撑，应对其加固或设防护措施，以免支撑炸坏引起塌孔。
⑦孔内放炮后须迅速排烟。可采用铁桶生火放入孔底，促进空气对流；或用高压风管或电动鼓风机放入孔底吹风等措施。
4 结 语
采用上述方法，顺利完成了这3根桩孔施工，并顺利通过验收浇注混凝土成桩，经江苏省交通工程检测中心检测工程质量优良。因此，在特殊桩基处理中，桩工机械设备往往无法满足工程需要时。完善人工挖孔桩现有技术措施和安全措施，扩大人工挖孔桩这种工艺较简单、质量可靠的施工工艺的使用范围，我们认为在目前工程实践中具有很大的实际意义。
参考文献：
[1] JTJ041-2000，公路桥涵施工技术规范[S].