建筑工程基础人工挖孔灌注桩施工实例分析

李凡亮

【摘要】人工挖孔桩施工方便、速度较快，抗震能力强，造价低，从而在民用建筑中得到广泛应用。但挖孔桩井下作业条件差、环境恶劣、劳动强度大，安全和质量显得尤为重要。

【关键词】人工挖孔灌注桩；施工技术；基础

人工挖孔灌注桩、采用人工挖孔灌注桩做基础，具有机具设备简单，施工操作方便，占用施工场地小，对周围建筑物影响小，施工质量可靠，可全面展开施工，缩短工期，造价低等优点。因此得到广泛应用。人工挖孔灌注桩适用于土质较好、地下水位较低的粘土、亚粘土、含少量砂、卵石的粘土层。可用于高层建筑、公用建筑、水工建筑做桩基承、抗滑、挡土之用。对软土、流砂、地下水位较高、涌水大的土层不宜采用。

1. 工程概况

某建筑基础为人工挖孔扩底灌注桩，本工程建筑耐久年限为50 年，层数为7 层，高度为23.9 米，结构形式为框架结构体系，抗震设防烈度为7 度。有11 种桩型，桩径800mm ～ 1600mm，另有部分异形桩，共310 根。桩端嵌入稍密卵石层内0.5 米以上。设计要求桩全截面进入地勘报告中⑤层土（强风化白云质灰岩）0.5 米；要求终孔时进行桩端持力层检验，且应桩端下引超前孔4 米，查深度范围内有无孔洞、破碎及软弱夹层等不良地质；桩施工前须进行深层载荷板试验，桩施工完后应进行桩身质量检测（检测可采用钻孔抽芯法、声波透射法或可靠的动测法）。工程于2009 年9 月开工，2009 年11 月完工。

2. 降水井施工

人工挖孔桩主要适用于无地下水或地下水较少的软质岩、稍密～中密的碎石土、粘性土、粉性土地基。因此，当场区内地下水位较高时，应先采取降水措施，以保证人工挖孔桩施工的正常进行。根据勘察单位提供的详细勘察报告，场区内地下水主要为赋存于卵石层中的孔隙潜水，静止水位hw=3.00m，渗透系数为18 ～ 20m/a。根据师宗地区已有的降水经验，结合本工程的特殊性及场区的地理条件，本次降水工作沿基础的四周距轴线约2.0m 处布置了16口管井降低地下水位，井间距约40m。降水井成孔直径为600mm，上部为井壁管长10.0m，下部为缠丝过滤管长7.50m，井管外填6 ～ 8mm 的豆石，采用30 ～ 50t/h、扬程大于25 米的深井泵抽水，排水管径φ100mm。场地内设置两个尺寸为2m×1.5m×1.5m的沉淀池， 每8 口降水井共用一个沉淀池。沿基坑周边设置320m×0.2m 的排水管道，将并内抽出的地下水经沉淀后排入城市水网。

3. 人工挖孔灌注桩的施工程序

为了确保人工挖孔桩的施工质量和安全，必须严格执行施工程序：场地平整→测量放线→确定桩位→挖第一节土方→支模浇筑第一节护壁砼→拆模→在护壁上二次投测标高及桩位十字轴线→安装活动井盖、垂直运输架、起重卷扬机、活底吊土桶、通风、照明设施等→第二节挖土、支模、浇筑第二节护壁砼、拆模→重复第二节挖土、支模、浇筑护壁砼、拆模工序，循环作业至设计深度→进行扩底，清理虚土→监理验收→绑扎钢筋笼→验收并吊放钢筋笼就位→浇筑桩身砼至设计标高。

4. 施工技术要求

4.1 在正式施工前应具备必要的下列工程资料：

1）建筑物场地工程地质和必要的水文地质资料；

2）桩基施工图及图纸会审纪要；

3）建筑场地和邻近区域的地下管线（管道、电缆）资料；

4）主要施工机械及其配套设备的技术性能资料；

5）桩基的施工组织设计或施工方案；

6）桩基钢筋混凝土所用建材（水泥、砂、石、钢筋）的质检报告；

7）桩端持力层检验报告，桩端下引超前孔4 米，查深度范围内有无孔洞、破碎及软弱夹层等不良地质的报告。

4.2 测放桩位

开孔前，应先依据设计桩位平面布置图，建立建筑物测量控制网，测定桩位方格控制网和高层基准点。在准确定位放样后，应在桩位以外设置定位龙门桩，便于安装护壁模板时用桩心点校正模板位置，并由专人负责。

4.3 挖孔及护壁

①当桩净距小于2.5m 时，应采用间隔开挖。相邻排桩跳挖的最小施工净距不得小于4.5m。②挖孔直径为设计桩径加两倍护壁厚度，桩径容许偏差小于50mm，桩位施工容许偏差对于条形桩基沿垂直轴线方向和群桩基础中的边桩应小于50mm，其余桩应小于150mm，桩孔垂直度容许偏差小于0.5 ﹪。③护壁采用配筋砼支护，护壁厚175mm，节高500 ～ l000mm。配筋为φ8@150 双向配置。护壁砼等级与桩身砼一致，同为C25，砼坍落度控制在5 ～ 7cm。第一节护壁高出自然地面200mm，便于挡土、挡水。护壁混凝土拆模时间应在24 小时后。发现护壁有蜂窝、漏水现象时应及时补强。每节护壁均应在当日连续施工完毕。④安装提升设备时，使吊桶的钢丝绳中心与桩孔中心线一致，以作挖土时粗略控制中心线用。护壁支模中心线控制，系将桩控制轴线、高程引到第一节混凝土护壁上，每节以十字线对中，吊大线锤作中心控制用，用尺杆找圆周，以基准点测量孔深，以保证桩位，孔深和截面尺寸正确。⑤当开挖至扩底部分时，应先挖桩身圆柱体，再按扩底尺寸从上到下削土修成扩底形。

4.4 钢筋笼制作与吊装

①桩身主筋与主筋连接采用搭接焊，焊件试验必须合格。在钢筋笼同一截面内同一根钢筋不得有两个接头，且有接头的钢筋数不得超过钢筋总数的50 ﹪。

②钢筋笼制作容许偏差如下：

钢筋笼制作严格按设计加工，主筋位置用钢筋定位支架控制等分距离。主筋间距允许偏差±10mm ；箍筋或螺旋筋螺距允许偏差±20mm ；钢筋笼直径允许偏差±10mm ；钢筋笼长度允许偏差±50mm。

③为防止钢筋笼扭转变形，应加焊内固定筋。钢筋笼搬运和吊装时，应防止变形；安放前需再检查孔内的情况，以确定孔内无塌方和沉渣；安放要对准孔位，扶稳、缓慢、顺直，避免碰撞孔壁，严禁墩笼、扭笼。当放至实际位置时，应立即固定。

④注意钢筋笼的标高，到达设计位置后应采用工艺筋（吊筋、抗浮筋）固定，避免钢筋笼下沉或受混凝土上浮力的影响而上浮。

⑤钢筋保护层的厚度为35mm。保护层用水泥砂浆块制作。垫块每1.5-2m 一组，每组3 个，圆周上相距120°，每组之间呈梅花形布置。保护层的允许偏差为±10mm。

⑥当成孔深度与设计深度不同时，钢筋笼长度也宜随之变化。

4.5 灌注桩身混凝土

桩身混凝土的灌注是人工挖孔桩极为关键的一步，直接关系到桩基础的质量。因此，耍严格按照技术要求施工，保证孔桩混凝土的质量。其主要技术要求有：

①检查成孔质量合格后应尽快灌注混凝土。在灌注混凝土前，应进行清孔工作，要求孔壁、孔底必须清理干净，孔底无浮渣，孔壁无松动。孔底沉渣厚度应符合端承桩≤ 50mm。

②当有地下水而渗水量不大时，则应抽除孔内积水后，用串筒法灌注砼，串筒末端离孔底高度不宜大于2m，混凝土宜采用插入式振捣器振实。如果渗水量过大，积水过多不便排干，则应用导管法水下灌注混凝土。

③混凝土的粗骨料可选用碎石或卵石，其最大粒径不宜大于50mm，并不大大于主筋净距的1/3。

④坚持按配合比投料，混凝土坍落度不宜过大，以5-8cm 为宜，每50cm 为一层及时振捣，混凝土灌注要保持连续。坍落度损失大于5cm/h 时，要调整配比。

⑤混凝土拌合料质量控制，每盘混凝土的拌和时间不得少于90 秒，开始搅拌时必须做一次坍落度检测，调整好流动性，且具有较好的粘聚性，灌注时作坍落度损失的观察，以指导混凝土配合比的调整，拌好的混凝土应立即使用，有离析现象严禁灌入桩孔。

⑥注意桩头混凝土的标高，应适当超出设计标高（不小于50cm），以保证在凿除浮浆层后，桩头进入承台内100mm。桩身混凝土实际浇筑量，严禁小于设计计算体积。

⑦桩身混凝土必须留有试件，每根桩应有1 组试块，且每50m3 混凝土及每个灌注台班不得少于1 组，每组3 件，试件的制作必须客观真实，严禁“开小灶”。

⑧气温高于30℃时注意缓凝，气温低于0℃时注意抗冻。

5. 施工中应注意的安全事项

针对人工挖孔灌注桩施工过程中可能发生的各种安全事故，应分析事故发生的原因，制定一些安全技术措施，避免安全事故的发生。因此人工挖孔桩施工中，应注意以下几方面问题。

5.1 施工现场的注意事项

人工挖孔灌注桩施工前，施工负责人必须逐孔全面检查各项施工准备，做好安全技术交底工作，使安全管理在思想、组织、措施上都得到落实才通知开挖。施工现场内应在醒目位置处设立齐全的安全警示标志。孔桩开挖过程中，必须有专人巡视各开挖桩孔的施工情况，严格做好安全监护。孔桩开挖应交错进行。桩孔内必须放软爬梯，并随挖孔深度增加放长至工作面，使用的电葫芦、吊笼等应安全可靠并配有自动卡紧保险装置。上、下孔必须使用软爬梯、严禁用手脚爬踩孔壁或乘吊土桶上下。孔深挖至超过操作人高度时，应必须及时有孔口或孔内装设靠周壁略低的半圆平护板（网）。吊土桶上下时，孔下人员应避于护板（网）下，护板（网）位置应随孔深增加，往作业面下引。在孔内上下递物和工具时，严禁抛掷，必须严格用吊索系牢。孔下作业不得超过2 人，作业时应戴安全帽，穿雨衣、雨裤及长筒雨靴，孔下作业人员和孔上人员要有联络信号，地面孔周围不得摆放铁锤、锄头和铁棒等坠落伤人的物品。挖出的土石方应及时运走，不得堆放在孔口四周1m 范围内，机动车辆的通行不得对井壁的安全造成影响。作业l 小时，孔下作业人员和地面人员进行交换，井下人员应注意观察孔壁变化情况，如发现塌落或护壁裂纹现象应及时采取有效的支撑措施。如有险情应及时发出信号，以便迅速撤离，并尽快采取有关措施排除险情。桩孔护壁后，在无可靠的安全技术措施条件下，严禁破砼壁修孔。桩孔成型后即应验收浇注桩身混凝土。正在浇注混凝土的孔十米半径内的其他桩孔下严禁有人作业。成孔或作业下班后，必须在孔的周围设不低于80 厘米高的护栏或盖孔口板，防止人员坠落。施工现场必须配备降排水设备，施工中及时将地下水排除，以保证施工安全。

5.2 孔内空气质量

孔内空气质量是确保挖孔人员安全的关键。当桩孔开挖深度超过5m 时，每天开工前应进行有毒气体的检测，一般宜用仪器检测，也可用简易办法，如在乌笼内放置鸽子或兔子等动物，吊放至桩孔底，放置时间不得少于10min，经检查其生态正常，方可下孔作业。挖孔作业中，为预防有害气体或缺氧等中毒，必须对孔内气体抽检。凡一次检测有毒含量超过容许值时，应立即停止作业，进行通风换气。孔下作业人员和感到呼吸不畅也须及时通风。人工挖孔桩作业一旦发生人员中毒、窒息等事故，必须在现场按应急预案要求实施抢救。

5.3 施工现场临时用电

施工现场必须配备持有上岗证的专业电工。电器必须严格接地、接零和使用漏电保护器三种安全保护。电器安装后经验收合格才准接通电源使用，各孔用电必须分闸，严禁一闸多孔和一闸多用。孔上电线，电缆必须架空，严禁拖地和埋压土中，孔内电缆、电线必须有防磨损、防潮、防断等保护措施。孔内作业面照明应采用安全矿灯或36V 以下的安全电压。

6. 结束语

人工挖孔灌注桩作为一种运用广泛、技术成熟的桩基础形式，具有施工工艺简单方便、机械设备简单、单桩承载力高、抗震能力强、施工速度快以及工程造价较低等优点，但是同时也存在着诸如井下作业条件差、环境恶劣、劳动强度大等缺点。因此，必须全程遵循施工程序，严格执行相关技术要求，建立健全安全管理体系并加强现场安全管理，方能保证桩基础的质量及现场施工安全。

参考文献

[1] 建筑桩基技术规范：JGJ94-94

[2] 建筑地基处理技术规范：JGJ79-2002

[3] 建筑施工安全检验标准：JGJ59-99