摘要：近年来，随着全国工程建设的进一步发展，越来越多的工程向着山区发展。目前，本项目为山西垣曲至河南渑池高速公路河南段TJ-4标，人工挖孔桩与冲击钻孔桩这两种施工工艺应用较为广泛。本文从施工工艺、质量、安全、进度、成本等方面结合山区地势、环境等多种因素对人工挖孔桩和冲击钻孔桩进行比较，分析各自优势和劣势。
关键词：人工挖孔桩；冲击钻孔桩；优势劣势
Abstract：Recently,with the further development of the national engineering construction,more and more projects are developing towards the mountainous areas.At present,this project is TJ-4 section of Henan section of expressway from yuanqu in shanxi province to mianchi in henan province.Two kinds of construction technology,manual digging pile and impact drilling pile,are widely used.In this paper,from the aspects of construction technology,quality,safety,schedule and cost,combined with the topography,environment and other factors of mountain area,the author compares the artificial dig pile and impact drilling pile,and analyzes their respective advantages and disadvantages.
Key words：manual digging pile；impact drilling pile；advantages and disadvantages.
一、施工工艺方面
挖孔桩的主要施工工艺：测量放样—基坑开挖—立模板、浇筑第一节井圈护壁混凝土—架设卷扬机—开挖、清除第二节桩孔渣土—立模板、浇筑第二节混凝土护壁—向下逐层循环作业—钢筋笼制作与安装—抽水—浇筑混凝土。
钻孔桩的主要施工工艺：测量放样—冲击钻机就位—护筒埋设—钻进成孔—清孔—桩基钢筋笼制作与安装—二次清孔—下导管—浇筑混凝土—拆导管、拔护筒—桩位回填。
人工挖孔桩具有工艺简易，施工方便等优势，无需使用大型桩机设备，能同时进行多桩施工，也容易及时判断挖进过程中的地质变化，有利于调控施工质量，在挖孔筑桩过程中也不会发生挤土效应。而且人工挖孔桩作业施工条件要求相对较低，用水量很小，只在浇筑混凝土护壁时有所需求；不需要较大面积的作业平台，平常作业时产生的噪声小、污染小，对环境的影响也小。但是作业人员的劳动强度大，每个井口至少配备2名作业人员，作业过程中存在的安全隐患较多。
相对于人工挖孔桩，冲击成孔的自动化程度高、适用范围广，由于机械设备的自身优势，可以在不同情况的地质下作业。但是冲击钻需要较大面积的作业平台，在地势起伏较大的山区，较大面积的作业平台不太容易实现。在山区水资源严重匮乏，清水供给十分困难，钻孔护壁时所需泥浆的制备非常不便，严重拖慢工程施工进程。同时, 冲击钻进过程中产生的大量泥浆,一旦处理不好，就会污染周围的环境。
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二、施工质量方面
人工挖孔桩在开挖过程中，技术员和监理人员可以随时下井检查，容易及时判断土层中的土质和水文条件；每开挖一定深度可以及时对中，检测孔径和孔位偏差，如有偏差，能够及时做出修整，便于控制施工质量；桩体的承载力高，抗震性能好，稳定性可靠，能够保证较高的桩体质量。由于是人工开挖，对孔径、孔形和孔位的把握会比机械成孔的更好。
而冲击成孔的灌注桩在钻进过程中依靠护桩来检测孔位是否有偏差，无法对孔径和孔形进行检测，需要在成孔后依靠检孔器来进行测定。
在桩侧承载力方面，由于人工挖孔桩所做的混凝土护壁比较平滑，桩身处的摩擦阻力比较小，所以桩侧承载力相比钻孔桩较低。在桩端承载力方面，人工挖孔桩因为桩孔低部没有沉渣，直接作用在微风化的砾岩上，其桩端承载力相比冲击成孔的钻孔桩有明显提高。但是在基桩极限承载总力方面，因人工挖孔桩与冲击成孔的桩侧和桩端承载力各有增减，并且变化幅度比较接近，两者的极限承载总力则基本相同。
三、施工安全方面
人工挖孔桩安全隐患多，由于是井下作业，在下井或上井过程中比较危险，开挖过程中可能会出现复杂的土质情况；井下作业时，孔内空气质量较差，光线较弱，作业人员视线较差，人身安全问题较为严峻；为预防作业过程中出现塌孔、触电、缺氧、异物或泥石坠落或井上人员坠井等意外伤人事件，对于做好井口防护及各项安全措施尤为重要。作业人员必须正确佩戴安全帽、系好安全带，安全绳必须牢系在孔口；桩孔内挖孔作业，当达到一定深度时，必须采取防水带罩照明灯照明，电压不得高于人体所能承受的安全电压，采用防水绝缘电缆，并应设置漏电保护器；当挖孔孔深大于10米时，必须采用鼓风机进行强制通风。当桩孔内遇到砾岩层需要采取爆破作业时，应对爆破作业进行专业人员专门设计，采用锥型浅眼爆破法，并应严格把控爆炸物品的使用用量，在炮眼附近应对孔壁加强防护或支护，在井口应覆盖防爆毯并用沙袋压实；在爆破过程中，会有飞石和松散落石的可能，对爆破作业区附近的树木、庄稼、房屋有一定的影响；桩孔内爆破后会产生有毒气体，稍有不慎就会引起安全事故。同时，爆品属于易燃易爆物品，本身就有很大的安全隐患，在领取、运输、填装过程中必须十分谨慎，防止爆品发生非正常爆炸。
与人工挖孔桩相比，冲击成孔的安全性好，在成孔过程中，全部由冲击钻设备完成作业，操作人员只需简单地操作，做好防止触电漏电的措施，极大降低了出现安全事故的几率。
四、施工进度方面
人工挖孔桩施工进度慢，工期较长。由于是人工挖掘，并且每挖一定深度必需要浇筑混凝土护壁，所以施工速度相对而言比较慢；且受外界天气因素影响较大，如遇到雨雪天将无法施工。但同时人工挖孔桩不受工作面狭小等地势限制，特别适用于这种地势起伏较大，作业平台较小的山区，并且，人工挖孔桩可以同时开展多根桩基的作业，弥补了单桩施工速度慢，工期长的缺点。
而冲击成孔的钻孔桩，其钻进速度快，工期短，且受天气因素的影响比较小，一般只要不出现比较恶劣的天气，施工基本不受影响。但是冲击钻桩机需要较大面积的作业平台，且泥浆池与清水池所占面积也比较大，在缺乏大面积平整土地的山区并不太合适，况且本地区山区水源比较匮乏，冲击成孔工艺需要大量的水来制浆、钻进、清孔，一旦清水没有及时供给充足，就会引起某个工序的停滞，从而导致这台桩机停止工作，进度就会变慢，工期会拖长。
五、工程成本方面
人工挖孔桩由于工艺简易，只需要风枪、空压机等小型机械设备，成本比较低，而冲击钻孔桩需要大型机械设备，成本相对较高。在山区作业时，普遍为砾岩，根据地质情况采用人工挖孔桩更为合适。
六、总结
综上所述，人工挖孔桩具有施工工艺简单、施工简便、抗震性能优良、成本相对较低等优点；钻孔灌注桩具有适用范围广、所需设备简单、操作简便、作业效率相对较高、施工工期普遍较短、施工安全等优点。但是在地势起伏较大，环境较为复杂的山区，人工挖孔桩相比冲击成孔的灌注桩，不需要大面积的作业平台，也不需要充足的水源，能够同时展开平行流水作业，虽然人工挖孔桩施工速度慢，工期长，但是通过增加作业人员，多根桩基同时进行挖孔施工，就能弥补人工挖孔桩所存在的单桩施工速度慢，工期略长的缺点；但是挖孔作业人员的工作量大、劳动强度高，在井上井下作业都有一定的风险，防止塌孔、缺氧、触电、异物坠落或坠井的安全措施必须到位。同时，山区的土质较硬，岩石较多，大数地区甚至都是岩石，采用人工挖孔桩经济效益更高。
论文作者:项宇杰
论文发表刊物:《防护工程》2017年第25期
论文发表时间:2018/1/3
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