探讨人工挖孔灌注桩在某医院改造工程中的应用:人工挖孔灌注桩
摘要: 本文通过具体的工程实例，分别采用机械冲孔及人工挖孔两种不同的成孔工艺进行试桩，从造价、进度、质量控制及环境保护等方面进行分析，并人工挖孔灌注桩的如何合理应用提出自己的体会。
关键词: 工程试桩，分析比较，合理应用
人工挖孔灌注桩作为一种传统的成桩施工工艺,具有施工设备简单、噪音小、震动少、工期短、成本低、成孔直径大、成桩质量容易保证等优点,曾被广泛应用于高层建筑、桥梁及隧道工程的基础工程中。但同时也存在受地质条件限制、工人劳动强度大、工作环境恶劣、施工安全风险大等缺点，广东省建设厅在2003年正式发文限制使用人工挖孔灌注桩。随着现代科学技术的发展,桩的种类和桩基形式、施工工艺和设备以及桩基理论和设计方法，都有了很大的演进。是否应该彻底放弃人工挖孔灌注桩，采用其他桩基础替之，笔者通过具体的工程实例谈谈合理应用人工挖孔灌注桩的体会。
1 工程概况
某医院改造工程综合楼设计地下2层，地上15层，呈不规则形状，总建筑面积38000m2,西侧毛石挡土墙上的山坡有三层楼建筑,基础形式不详,北侧为为毛石挡土墙支挡山坡，南侧为敷设了燃气管道的市政道路，东侧为暂时保留7层医院门诊楼，基础形式不详，距基坑边距离约8.7M。工程基坑施工是在雨季，由于暴雨影响,东侧靠近7层医院门诊楼的基坑支护桩桩顶位移超出警戒值,医院门诊楼地面及墙面出形不同程度的裂缝。
2 地区工程地质条件
该场地属梧桐山南麓山前坡地，场地岩土层主要有4层,自上而下为:人工填土、第四系洪坡积层、第四系残积层、侏罗系凝灰岩。坑底已进入侏罗系凝灰岩层， 西侧、南侧中风化及微风化基岩埋深较浅，东侧、北侧中风化及微风化基岩埋深较大。
场地地下水受大气降水影响而呈动态变化，含水层为第四系松散孔隙潜水及基岩风化裂隙水，坑底基岩裂隙水主要赋存于基岩风华裂隙中，水量较小，含水层通道呈网络状，其补给来源主要为场地外围绕凝灰岩风化裂隙和构造裂隙水的侧身补给，并接受上部第四系孔隙水的垂向补给。勘察期间的地下水稳定水位埋深0.50～2.9m，基坑支护由支护桩、锚索及止水帷幕共同组成。
3 成孔试桩情况
原设计的基础采用冲孔灌注桩，场地内共有161条桩，其中有67条桩处于岩层范围内，桩径为800mm至1800mm，最小桩长为7m，平均桩长约为11m，持力层为微风化，嵌入深度为500mm。如果采用人工挖孔灌注桩，桩径为1200mm至1600mm，最小桩长为7m，平均桩长约为9m，持力层为中风化，嵌入深度为500mm，桩头设计增加扩底。
经现场选取地质情况类似，桩径为1200mm的两条桩分别采用机械冲孔及人工挖孔方式两种成孔方式进行试桩。由于施工期间是雨季，受降雨影响，基坑内强风化凝灰岩遇水软化，冲孔桩机就位困难，现场需要采取垫钢板、浇混凝土垫层、填石渣等多项辅助措施来保证桩机就位，并在冲孔过程中，需不断调整桩位，才能保证桩身的垂直度，冲孔在进入岩石层后施工进度缓慢，容易出现偏差，需不断纠偏。基坑支护采用了支护桩锚索加止水帷幕止水，地下水主要是岩层裂缝水，含水量量较小，地下水处于可控状态，成孔过程中孔内水量不大，监测未显示周围建筑物有沉降现象，整个成孔过程比较顺利。
4 比较分析
（1）工期
采用冲孔灌注桩的施工时间是7天，受施工临时用电变压器限制，现场最多只能满足5台桩机同时施工，161条桩将要施工224天，且施工过程受降雨影响，强风化岩遇水软化，需不断采取固化措施保证桩机就位；采用人工挖孔灌注桩法的施工时间是6天，现场可同时安排15台挖孔桩机进行大面积施工，不受用电量限制，160条桩62天可以完成。
（2）造价
冲孔灌注桩设计为入微风化500mm，入岩深度、桩长平均比人工挖孔灌注桩长2500mm，相应费用较大，工程造价估算约260万；人工挖孔灌注桩设计为入中风化500mm，底部扩大头施工，入岩深度、桩长平均比冲孔灌注桩短2500mm，相应费用较小，工程造价估算约160万。
（3）质量控制
冲孔灌注桩由于受坑底强风化岩的影响桩机不稳，入岩后冲孔容易偏位，桩身的垂直度难以控制，桩底进入持力层状态不直观，成桩质量难保证。人工挖也灌注桩不受坑底强风化岩的影响，桩身垂直度容易调整，桩径及持力层的状态比较直观，成桩质量容易保证。
（4）环保
冲孔灌注桩需用泥浆护壁，会出现泥浆排放，施工过程中振动及噪音较大，对医院就诊病人及医护人员的影响较大。人工挖孔灌注桩施工无振动噪音、无泥浆排放，对周边建筑及人员无影响，并不产生泥浆，不会造成环境污染。
5 体会
人工挖孔灌注桩的优点：单桩承载力高，结构受力明确；成桩质量比较容易控制和保证，可直接检查桩直径、垂直度和持力层情况；施工机械设备简单，工艺操作简单，占场地小；施工无振动，无噪声、无环境污梁，对周边建筑无影响；人工挖孔灌注桩扩底是比四周低的锅底形，桩底承载力较其他桩型大幅提高，扩底用于持力层较好，桩长较短的端承型灌注桩，可取得较好的技术经济效益。人工挖孔灌注桩适用于地下水含量较小，无地质断裂带、无溶岩地区等地质条件较好且桩长在25m内桩径大于1200mm的工程基础。
人工挖孔桩缺点：持力层地下水位以下则难以成孔；需要大量劳动力，孔内施工工作环境恶劣；成孔过程中若忽视安全操作,易发生涌水、涌沙、塌方、毒气、触电、高坠等人身伤亡事故，施工安全风险较大。
建筑行业是高危行业，加强施工管理才能有效的避免安全事故，人工挖孔灌注桩在施工安全管理方面上对参与建设的每一个人提出了更严格的要求，只有在施工过程中思想上重视，行动上严格按规范操作，才能杜绝安全事故的发生。桩基施工的方法应该取决于地质勘探资料，充分考虑各种桩型的特点进行选择，而不应该只看到人工挖孔灌注桩的缺点还忽视了其经济、噪声、污染、施工简便等优点, 对地质条件好、周边噪音要求高、桩长在限制范围内的基础考虑经济环保的人孔挖孔灌注桩。
5结束语
根据两种桩型在造价、工期、质量、环保方面的比选结果，并考虑基坑支护桩桩顶位移已超标，冲孔振动较大有可能会加大桩顶位移，导致裂缝增大等问题，本工程在经相关部门审批后最终采用人工挖孔灌注桩。人工挖孔灌注桩的使用较冲孔灌注桩节约投资100万元，缩短工期162天，工程质量得到保证，减少了环境污染。总之，做好地质勘察，慎重选择方案，精心设计，按规范施工，是桩基础工程必须遵循的准则。
参考文献：
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