关于大直径人工挖孔护壁的施工技术

中铁二十局青藏铁路指挥部路桥二队 高昕 牟永胜

摘要：关于大直径人工挖孔采用的砼现浇、砼预制管节、喷锚砼和钢套管四种护壁的特点及施工方法。

关键词： 人工挖孔 护壁 施工技术

为了适应近年来迅速发展的高层建筑大跨度和大荷载的土木建筑的需要，目前采用的桩基础相应地向大直径（一般地为800~3500mm）灌注桩发展。每根单桩承载力可达到3MPa~10MPa。根据国内外实践证明当上部结构荷载很大时，采用大直径的桩基是比较经济的。

大直径灌注桩成孔时，其中人工挖孔是一种常用的施工方法，其特点适用于无地下水或地下水较少的土层、风化软质岩层。施工机具简单，施工成本较低，但施工过程中必须进行孔壁防护，确保人身安全和成孔质量。通常人工挖孔时，采用的护壁有砼现浇、砼预制管节、喷锚砼和 钢套管等。下面以上各种护筒的施工技术作如下简述：

1.技术措施的选择

根据灌注桩的地质的施工现场确定护壁的选择类型及施工方法。一般地，对于土层，砂卵层可以采用砼现浇，砼预制管节护壁。对于软质岩层或较硬岩层采用喷锚砼，钢套管护壁。

1. 1护壁厚度的计算。（针对砼护筒， 由于适用地质较稳定） 1.1.1护壁厚度可按下列公式计算：

t ≥KN/Ra确定。式中N=p×d/z

其中：

t—— 为护壁厚度（mm）； k—为安全系数（一般地取1.65）；

p—为土（石）及地下对护壁在职最大压力（N/mm2） d—为挖孔桩桩身直径（mm）；

Ra——为砼的轴心抗压强度（N/mm2）

1.1.2选择护壁的同时，在任何情况下，应使其长细比不得超过下列数值：

素砼结构：t≥Lh/24 钢筋砼结构：t≥Lh /30

注：Lh为圆环换算长度 Lh=1.82r(r为护筒半径)

1.2 护壁类型选择原则 1.2-1砼现浇护壁

适应于孔深、地质不良、出水过大或有河流等。它适应范围广，各种地质情况都可以适用。其强度高、安全性好等，但净空大、能防水，施工进度慢。

1.2.2砼预制管节护壁

适用于卵石、砂等松散地层、渗水量大、堆积石块等地质，它是采用薄壁钢筋砼圆管代替井壁防护，在孔外进行预制，与砼现浇护壁相比较，施工进度快，但施工过程中，有时需要在顶部加压，使其下沉。

1.2.3喷锚砼护壁

适用于无地下水或少量渗水和较硬的岩层。由于此类地质开挖要采用爆破施工，孔壁进行喷射支护，施工进度较快，若有岩层不稳定地段，可以采用锚杆固定，但在开挖喷锚过程中，须向孔内通风。

1.2.4钢套筒护壁

适用流砂层位较多、施工区属于强渗水地带或承压水地带。另外对于地质岩层较好的地带也可以使用钢套筒护壁。在施工中对于流砂层位可将护筒打入，使其穿过流砂层、透水层。对地质岩层较好的地带，采用孔内分节安装。这种护壁施工简单、方便，施工速度较快，但成本较高。

2. 以上各种护壁的施工技术要点 2.1现浇砼护壁 2.1.1孔内开挖

根据模板的长度进行分段开挖。开挖顺利从孔身圆心开始向四周掘进，边开挖清除土（石）方。出土（石）方的垂直运输机械可根据孔深而定。若孔浅时，可直接用绳提升；孔深时，则用人工井架吊或卷扬机提升。

2.1.2护壁模板的制作

一般地，现浇砼护壁一般厚度为100~150mm，每段护壁接头处应做成阶梯形，如图—1。便于浇注护壁砼，又利于施工人员上下攀登。

护壁钢模采用不小于5mm厚的钢板，做成圆台定型钢模，为了便于拆模，一般地将模板作成推拉式模板。如图—2所示：将推拉式

模板向圆心方向一

拉其余两块模板即可脱模。在加工模板时，注意边肋须加工成圆弧倒角，模板间连接可采用U型卡或螺栓。

2.1.3护壁砼浇筑

由于孔壁较小，砼下料时，必须加工便于施工的下料溜槽，砼的塌落度控制在60~90mm,含砂率40~50%，骨料以卵石为佳，粒径控制在20mm以内。

为了便于及早拆模，在砼中可掺入水泥量的2%的早强减水剂，砼振捣时，可用外径为32mm的振动棒振捣。对于易塌方的或地岩不稳定的地带，可在护壁内加设间距为100mm，Ф8的钢筋加固。

2.2砼预制管节护壁 2.2.1 孔内开挖

施工时，先开挖孔壁周边，使管节自然下沉。开挖时，开挖孔壁

比设计护壁孔径微大。孔内出土（石）同上。对于卵石、砂等松散的地层（淤泥）类，可以直接将砼预制管节通过管顶部加压，使其下沉，然后清除管内的土、石（淤泥）等。加压时，不能直接作用在砼预制管节顶部。一般地在顶部支垫方木或枕木等。

2.2.2砼预制管节护壁的制作

砼预制管节护壁在孔外预制时，制做时必须使管节下端带有刃角。模板制作与砼现浇护壁模板相似。如图—3所示。内模有两部分制作成锲形，

外模可分成2—3部分组装成圆柱型，砼与现浇护壁相同。

2.2.3砼预制管节的下沉

利用管节自重，在孔内开孔时，使其自然下沉。下沉困难时，可以在孔口第一节管节采用千斤顶等加压。在管节顶面支垫方木或枕木，不得局部加压，防止管壁破裂。

2.2.4砼预制管节护壁管节间缝处理

护壁管节间缝通常采用沥青麻絮填塞密实，防止渗水，然后在表面采用M10砂浆抹平。

2.3砼喷锚护壁 2.3.1孔内开挖

由于这类护壁适用岩层地质，开挖时必须采用浅眼光面爆破施工。炮眼深度，硬岩不得超过0.8m,软岩不得超过1.2m装药量不得超过炮眼深度的1/3，毫秒雷管起爆。炮眼布置如图—4所示。

2.3.2喷锚砼

在喷射砼的同时要向孔内通风。初喷砼时，按螺旋式自上而下进行，螺间距30cm喷射厚度3~5cm，待喷砼初凝后，然后进行二次喷射砼，进行表面喷平。对岩层软差的地质可以先打50~100cm的砂浆锚杆，必要时采用10×10cmФ8的钢筋挂网。然后喷射砼，直至砼全部覆盖砼为止。当喷射砼作业完成之后，继续向孔内通风，直至孔内灰尘排除干净后，才能进行下道开挖。

2.4钢套筒护壁

2.4.1孔内开挖

当遇到流砂、淤泥等松散地层时，可以先将钢套护壁直接加压压入，再

进行孔的开挖，清除。当遇到岩层较硬地质，采用浅孔光面爆破施工同砼喷锚护壁开孔相同。

2.4.2钢套筒护壁的安装

钢套筒护壁的钢板厚度一般地不得小于5mm,在孔外采卷板机卷样定型，使在孔内分节安装，焊接封口，护壁间连接点，必要时可以孔壁打入锚杆，钢套筒可以与锚杆焊接。对于渗水比较严重的孔壁，钢套筒间节缝利用沥青麻絮填塞。

以上四类护壁，在施工过程中，根据地质施工环境及设计要求，选择适当的护壁，也可以在同一孔中综合采用以上四种护壁。

3. 挖孔过程中，施工测量要点

在人工挖孔桩施工中，采用十字吊线法在地面设十字控制网和基准点，以十字线对中，吊大线锤作中心控制，用尺杆找圆周，以基准点量测孔深，可以很好地保证挖孔桩的施工精度。如图—5。每进行一次循环开挖，护壁埋设时，进行一次测量控制。

以上大直径人工挖孔的施工，实践证明比较经济，设备投入少，施工方便，在实践施工中是比较普遍的。我们在具体施工中，根据地理环境和地质特点，选择相应的护壁施工方法，更利益于我们的施工建设及经济效益。