人工挖孔桩现状及发展前景

作者:马川 徐森 王雷 许昭阳 李星磊 马永辉
单位:中建科工集团有限公司
摘要:人工挖孔桩具备操作简单、速度快,所用机械设备少,可全面施工,抗震能力强的优势。但随着城市发展,人工挖孔桩的弊病越来越显著,并逐渐在各个地区遭到限制使用甚至淘汰,先进的桩基础机械施工工艺得到更广泛的推广和应用,机械取代人工已成必然趋势。
关键词:地基基础 灌注桩 旋挖钻孔灌注桩 施工技术
作者简介: 马川,内蒙古经理部赤峰3D打印园项目技术负责人,工程师,E-mail:61370558@qq.com;

 

0 引言

人工挖孔灌注桩是利用人力挖土成孔,现场浇筑混凝土所形成的灌注桩。人工挖孔桩桩径大,施工速度快、方便快捷,而且不需要大型施工机械,具有较强的抗震性能,而且造价低,节省成本。但随着科技的高速发展及机械化进程的逐步提高,人工挖孔桩由于施工环境差,耗费大量人力,产生的安全和质量问题较多,其方便快捷及造价低廉的优势与机械桩相比也越来越不明显,近年来很多地方逐渐限制人工挖孔桩的使用。

1 人工挖孔桩的发展

自从桩基础的设计理念问世以来,人工挖孔桩以其简单快捷的优势始终贯穿于整个建筑地基的施工发展历史中。1983年,美国首次提出人工挖孔桩的概念及设计计算理论,由于当时纽约、芝加哥等城市的迅猛发展,使土地紧缺,因此对建筑物层数的要求日益增加。但城市地基土多数为软土层或强度较低的黏土层,无法满足高层建筑对沉降的要求。于是,人工挖孔桩通过借鉴古代掘井技术,最终获得了成功,并解决了当时城市发展带来的难题。我国人工挖孔桩的发展始于1950年左右,广泛应用于桥梁基础、高层建筑及其他大型建筑物。自从改革开放以来,随着我国经济的腾飞,基础设施大量建设,桥梁、道路也逐渐增多。实践经验的不断积累,使挖孔桩的设计理论也不断完善,国内诸多专家对于不同土质及外部环境相关的桩基设计形成了一套完整的体系,使挖孔桩的发展迎来难得的机遇,并普遍应用于一些冻土、湿陷性黄土等特殊地基中。在我国人工挖孔桩虽然起步晚于其他部分发达国家,但发展势头迅猛,后来居上。

2 人工挖孔桩的适用范围

人工挖孔桩的适用范围如表1所示。

表1 人工挖孔桩的适用范围   

表1 人工挖孔桩的适用范围

从安全、质量、工期、经济效益等方面因素考虑,有下列情况之一的,如表2所示,禁止使用人工挖孔桩。

表2 禁止使用人工挖孔桩的情况   

表2 禁止使用人工挖孔桩的情况

3 人工挖孔桩现状

在建设发展初期,由于挖桩机械设备有限,可供选择面小,且价格昂贵,而人工挖孔桩工艺简单、适用范围广、不受地形限制、作业占地面积小、设备简单,可大面积展开,因此在土质情况较好的广大北方及西部地区广泛应用;同时由于其机动灵活性强,在偏远地区及场地受限的路基及桥墩的施工中也得到了普遍应用。但不可否认的是,人工挖孔桩由于全部由人工在恶劣环境中施工,诸多地下未知因素及不可控环境因素导致人工挖孔桩在安全质量方面存在很多问题,且有些安全状况一直未得到根本解决,整体处于一种高危状态。

3.1 存在的问题

1)安全问题人工挖孔桩施工存在各种安全事故,很多只能从管理上控制,不能从本质上得到控制,如表3所示。

2)操作环境问题由于人工挖孔桩多是在狭窄、昏暗潮湿、通风条件差的地下空间作业,整天与泥水打交道,施工作业环境较为复杂。

3)质量问题现在建筑市场对成孔作业人员的需求逐步提升,而培养成熟的成孔作业人员周期长,成本高,导致目前市场上成孔作业人员的技能水平、现场的施工管理及对施工标准的把控无法满足工程要求。

表3 人工挖孔桩施工存在的安全问题   

表3 人工挖孔桩施工存在的安全问题

随着我国城市化水平不断提高,建筑规模不断扩大,建筑高度持续攀升,由此对建筑队桩基质量要求越来越高,人工挖孔桩施工深度不断增加,成孔难度也越来越大,施工质量控制越来越难以掌控。

挖孔桩施工已走向市场,由于招投标管理不善,加上其他不良的商业作为影响,使中标价越来越低。与此同时成孔作业的工人工资不断增加,一般岩土工程专业施工队伍就无法承接挖孔桩施工任务,大多数挖孔桩施工任务包给农民工作业队施工。而农民工作业队一般都缺少完善的技术、质量和施工安全管理制度,缺少专业技术和施工安全管理人员、完备的施工机器和安全措施以及安全施工教育。总之,目前挖孔桩施工的作业能力和管理水平都出现整体下滑趋势,势必造成施工工程质量下降。

3.2 国内各地区的相关管理规定

随着社会发展,人工挖孔桩的各种弊病表现得越来越明显著,因此国内各地区住建委对人工挖孔桩进行了严格的限制。

在2007年6月14日,原建设部发布《建设部关于发布建设事业“十一五”推广应用和限制禁止使用技术(第一批)的公告》(建设部公告第659号),该公告明确说明把人工挖孔桩列入“限制类”技术。近年来,越来越多的地方对人工挖孔桩发布了限制规定。

1)广西壮族自治区住房和城乡建设厅于2014年11月5日发布了一则通知,内容为:“严格限制使用并逐步淘汰人工挖孔桩,推广使用先进施工技术,保障工人生命安全”。

2)昆明市住房和城乡建设局于2011年12月1日发布通知,要求各相关单位按照要求限制使用人工挖孔桩。

3)太湖县住房和城乡建设局于2017年6月7日发布通知,要求各相关单位严格限制使用人工挖孔灌注桩。

4)青岛市城乡建设委市政处于2016年下发通知,要求青岛市政、轨道交通工程禁止使用人工挖孔桩施工。

5)在2018年5月17日,住房和城乡建设部办公厅关于实施《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》有关问题的通知(建办质(2018)31号)中明确规定人工挖孔桩施工属于危大工程范围,超过16m的人工挖孔桩必须经过专家论证才可实施。

4 人工挖孔桩与机械桩对比

随着社会现代化进程的高速发展,机械设备日新月异,各种桩基设备得到普遍应用。目前国内主要应用的桩基成孔设备有(主要针对灌注桩):潜水钻机、正反循环钻机、冲击钻机、长螺旋钻机、旋挖钻机,以上设备完全可以应对各种地质条件的桩基成孔。人工挖孔桩与作业环境及条件最为接近的旋挖钻机的对比如表4所示。

表4 人工挖孔桩与旋挖成孔桩的对比   

表4 人工挖孔桩与旋挖成孔桩的对比

通过以上对比不难看出,旋挖成孔桩在各方面的表现已超过人工挖孔桩。旋挖成孔灌注桩是目前国家推广的施工工艺,已广泛应用在各类建设工程项目,并且钻具的创新和改进应对更高强度的岩石已经不是难题,应对各种复杂的地质(淤泥、流砂、溶洞等)都具有一套成熟的工艺和完整的措施方案,全国各地的高铁、地铁建设绝大部分采取旋挖施工就是很好的见证。由于人工挖孔桩还有因地质情况原因未预计到的费用及工期延后。因此在选择人工和旋挖施工时,建议采用旋挖钻孔灌注桩,以便节约工期,提高效益。

5 结语

通过以上论述可看出,人工挖孔桩正逐渐成为一种落后的桩基施工方法,并在各个地区被不同程度限制使用。人工挖孔桩施工方法会逐渐被先进的机械成孔工艺所取代。

 

 

参考文献[1]秦健.不同浸润条件下人工挖孔灌注桩承载特性研究[D].西安:长安大学,2013.

[2]查松亭.正确的认知妥善的应对———浅谈人工挖孔桩的限制使用[J].安徽建筑,2006(6):9-12.
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