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摘要：目前人工挖孔桩在实际施工过程中，因为过程控制和管理的各方面原因，其结构上存在一定的风险，所以后续在全国各地大多使用受限，本文对其应力进行分析，并结合实际施工给出部分工程应用中的建议。
关键词：人工挖孔桩 护壁 应力分析 工程应用
一、项目概况
拟建场地位于原为农田，菜地，现为建设预留用地，场地局部分布有沟塘。场地地形总体较平坦，勘探孔的孔口高程在3.05～4.80m之间，地貌单元属冲积平原。场地表层主要分布松散的填土，结构较松散，强度低，工程地质性能差现状为低丘地形，由于土质以可塑和硬塑性的粘土、强风化和中风化泥质粉砂岩为主，。②1粉细砂夹粉土，稍~中密，中偏低压缩性，分布不稳定，工程地质性能一般；③1粉细砂夹粉质粘土，中密，中压缩性，分布不均匀，分布不稳定，工程地质性能一般；④1强风化泥质粉砂岩，上部呈硬塑土状夹碎屑状，下部呈碎屑状夹碎石状、碎块状，工程地质性能良好；④2中风化泥质粉砂岩，岩体较完整，岩芯一般呈中柱状，强度较高，工程地质性能良好，可作为灌注桩桩基持力层。
在实际的设计过程中，主楼设计桩直径1m，桩数1759根，在选择具体的成桩方式时，因考虑到工期短，对成桩的要求高，故采用对成孔工作面大和成桩清底质量可控的人工挖矿桩；但在地表一下的局部因为地质不稳定，故在施工过程中可能存在一定的隐患。
二、现状分析
人工挖孔灌注桩图纸如下图1所示，在开挖的过程中，因为工人的技能、和对安全质量重视程度、工程成本等原因，在实际过程中比较难于控制的为护壁厚度及护壁钢筋数量，护壁的质量较难控制；如因一是厚度不够，必然导致护壁筒体由于应力过大的原因，二是因为进度的需求，护壁强度难以达到标准强度，最终导致护壁筒体开裂，开裂后有可能改圈整个护壁结构破坏，严重的情况下甚至筒体完全破坏掉，导致塌孔事故。
图1钢筋混凝土护壁结构大样图
三、研究方法及求解过程
因土体本身由岩石物理、化学、生物风化作用，经历侵蚀、搬运和沉积等各种外力后，在自然环境下形成的各类沉积物，是一种比较复杂的物质。土体的固相也是由各种大小各异的矿物颗粒组成，实际护筒的受力状态较为复杂，可以选择弹塑性力学中的极坐标求解，混凝土护壁作为一个轴对称平面应变问题，该对象护壁平面法方向（径向位移）和平面环向位移为零。
几何方程化简为：
1、当只有内压作用时：
四、结论和建议
基于以上针对人工挖孔桩的本构关系分析，结合施工工程中的质量控制，在实际施工过程中有以下建议可以酌情考虑：
一、每节越短越好，混凝土凝期越长越好。建议土方开挖分节进行，每节挖深宜为1m，浇钢筋混凝土护壁；施工组织时可以开挖相邻的桩孔，往下施工时每一节作为一个施工循环（土方每挖好一节，就要绑扎钢筋，支模和浇此节砼护壁，然后才能挖下一节），每两天进深宜为一节。
二、扩底部份先挖桩身圆柱体，再挖扩底。首先先要是护壁下方的应力逐渐释放掉，确保结构无明显影响后，方才进行后续的作业，具体施工顺序从上到下沿着周边逐层扩底。
三、短期内护壁钢筋越贴近内部强度越大。由于应力在贴近混凝土内壁时为最大，所以在实际检查中，护壁环向钢筋在保证有足够短期保护层厚度的前提下，越贴近内壁越好。
四、随着成孔深度的增加，护壁是影响的结构安全主要因素。护壁越厚，整体应力越小；随着挖孔的深度逐渐增加，土体带来的压应力越来越大，也就意味着下层护壁的变形越来越大，混凝土护壁越厚越好。在实际工作的检查中，应多抓深层护壁厚度，不定期抽检深层护壁浇筑的钢筋埋放。
论文作者:廖俊晟
论文发表刊物:《防护工程》2019年第5期
论文发表时间:2019/6/10
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