人工挖孔灌注桩施工技术

郭吉友

【摘 要】人工挖孔灌注桩的意外事故经常发生，为杜绝或减少该类安全事故的发生，房屋建筑工程在勘察设计方面严格限制使用人工挖孔桩。但是人工挖孔灌注桩具有造价低、机具简单、作业时无振动无噪音、桩身混凝土质量可靠等优点。本文根据工程实例，分析了人工挖孔灌注桩的运用，针对该工艺做了探讨。

【关键词】人工挖孔桩；基础工程；施工技术

人工挖孔灌注桩的特点是不受施工设备限制，施工简单，作业时无振动，噪声小，更适于受施工场地限制，钻机不易到位的工程，并对邻近建筑物基础有保护作用；人工挖孔能避免由机械成孔时产生的振动需跳跃式施工的弊端，可多孔同时作业，可大大提高成孔速度；孔形易于检查，孔底虚土易于清除干净，还可视土层随意改变孔深，并可任意扩大孔底；可以直接检验孔壁和孔底土质，桩质量可靠，单桩承载能力高；劳动力便宜，造价低廉；适用于无地下水或少量地下水，且较密实的土层或风化岩层，桩的直径（或边长）不宜小于1.4m，孔深一般不宜超过20m。

1.工程概况

1.1工程特点

某工程场地交通便利，所有施工设备均可直接进入施工地区。工程共规划了三栋建筑，即1、2、3号楼，分别为7层综合大楼，3层接待中心，还有一个单层的营业大厅，建筑面积21745m2，结构形式部分为钢筋混凝土框架结构，部分为砖混结构。本工程大量采用人工挖孔桩基础。

1.2设计概况

本工程基础采用人工挖孔灌注桩基础，桩径为0.8m、0.9m、1.0m3种，中风化泥质粉砂岩作为桩端持力层，持力层的桩端承载力特征值大于3500kPa。桩基础钢筋采用I、II级钢筋，砼强度等级为C30。

主体砌体及砼：填充外墙采用多孔黏土空心砖，内墙为加气砼砌块，强度Mu10级，用M5.0级混合砂浆砌筑。±0.000以下填土中的基础墙、地垄墙用同等级水泥砂浆砌筑。多孔黏土空心砖容重应≤13kN/m3，加气砼砌块容重应≤10kN/m3。正负零以下墙柱砼强度等级为C30，其余所有现浇砼梁、柱、板强度等级均为C25。

1.3地质条件

地层岩性自上而下依次为：素填土→耕土→硬可塑粉质黏土→软可塑状粉质黏土→含砾粉质黏土→中粗砂→圆砾→残积粉质黏土→全风化泥岩→全风化砂岩→强风化泥质砂岩→中风化泥质粉砂岩→中风化砂岩。

2.人工挖孔桩设计

2.1桩的布置

框架结构一般采用一柱一桩，桩与桩之间的最小中心距为3d（d为桩身直径）；桩扩底端最小中心为1.5D（D为扩底端设计直径）。

2.2挖孔桩的设计

桩的设计一般根据上部结构传承的荷载和地质构造来决定桩长、桩径以及扩大头尺寸。本工程结合经济和地质构造决定上述参数，决定中风化岩土层为挖孔桩端承载层，单桩极限端阻力标准值为2800kPa，桩长L=6m～7m，由于桩较短，总侧摩擦力阻力较小，与桩自重相抵，故不计算侧摩擦力。

2.3设计计算

桩护壁及桩身构造：人工挖孔桩的护壁是在施工时随挖随做，为了不让孔壁土体因暴露时间过长而引起塌方，当挖至一定深度后，就必须浇筑护壁。一般情况下每次挖孔不超过1m，上下节护壁间宜用钢筋拉接。护壁砼强度等级不得低于桩身砼强度等级C20。桩径d>800mm时，主筋的砼保护层厚度不应小于35mm，若是水下灌注砼则不得小于50mm。扩底端直径与桩身直径比d/D应根据承载力要求及扩底端部侧面和桩端持力层的土性确定，最大不超过0.3，扩底端侧面的斜率应根据实际成孔及支护条件确定，一般砂土取1/3，粉土、黏土取1/2，扩底端底面一般呈锅底形，矢高Hb取0.1～0.15D人工挖孔桩大样。

3.人工挖孔桩施工

3.1施工机具准备

深层坚土采用风动机具凿据，浅层挖孔采用人工锄、短锹、镐等，另配备井内鼓风机6～10台及输风管井下安全照明36V低压电源、潜水泵等，提升机具采用1t卷扬机配三木塔、活底吊桶。

3.2施工工艺

场地整平→放线、桩位→挖第一节桩孔土方→第一节砼护壁→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、活底吊土桶、排水、通风、照明设施等→第二节桩身挖土→清理桩孔四壁、校核桩孔垂直度和直径→第二节砼护壁→重复第二节挖土、支模、浇筑砼护壁，循环作业直至设计深度→检查持力层后进行扩底→清理虚土、排除积水、检查尺寸和持力层→吊放钢筋笼就位→浇筑桩身砼。

3.3施工过程

人工挖孔施工：

（1）开挖孔前要平整布置场地，清除地表松软土层和杂物，布置好控制线网，根据监理复核查过的位置采用十字交叉法确定桩孔位置。

（2）在每一桩位开挖土方，一般挖1m左右，浇注混凝土井圈第一节护壁，使井圈高出地面20cm，且应加厚10cm，而后将桩位纵横中心线测放置井圈上，并测出井孔控制高程，以利于下部掘进的高程控制。

（3）修筑钢筋混凝土井圈应保证护壁的配筋和混凝土浇注强度，上下节护壁的搭接长度不得小于5cm，每节护壁在当日施工完毕后24h后拆除，发现护壁有蜂窝漏水现象时，应及时补强以防止造成事故。该工程中涉及护壁混凝土强度为C20，厚度为0.15m。

（4）进行第二阶段开挖时，先从井口用垂球吊线找出中心点，并在井孔底部打一短木桩，将桩中心投影到木桩顶上，以此为据进行第二节护壁的土方开挖。在此过程中应密切注意地质情况变化。

3.4地下水、流沙处理措施

在护壁施工中，由于地下水以及流沙等因素的制约，桩孔的护壁有时不能按照常规设计来施工，本工程采用以下方法来消除地下水以及流沙的制约：

（1）沉管法施工：预制砼沉管，放入砾砂底部，圆砾层上部，同时用水泵排水，使孔底出露，沉管下沉。

（2）模板护壁法：在地下水水位下降速度较慢地段，为了避免成孔时间过长，引起孔壁土体塌落，采用0.3～0.6m的短模板，有较好效果。

（3）钢套筒护壁法：在厚砂层地段，地下水量较大，采用钢套筒做护壁，边抽水边下压钢套筒，穿过流砂层使桩孔成型较为理想。

3.5砼灌注

砼集中搅拌，坍落度控制在4～8cm，砼下料采用串桶下料，并保证砼自由落下高度不大于2m，边浇灌边插实，桩顶下3m处开始用插入式振捣器振捣。砼同一桩内砼一次浇筑完成不留施工缝，若因特殊原因必须留设施工缝时，须在砼周围插下短钢筋，以加强新老砼之间的结合力。砼浇筑过程中，注意防止地下水进入，不能有超过50mm的积水层，超过50mm需要采用导管吸干，如渗水量过大，按水下砼操作规则施工，水下浇灌砼时，砼标号提高到C35级。

4.检测结果与经济分析

（1）基础工程施工完毕，经过对人工挖孔桩实施上述的技术控制，使其达到了预期的效果，在对其工程桩进行的静载（堆载）试验证明，人工挖孔桩满足设计要求，达到了质量验评标准的优良等级。

（2）为了说明问题，本例将人工挖孔桩与柱下独立基础进行经济比较。通过上文计算，本工程采用最小直径的人工挖孔桩800mm，承载力设计值为3500。两种基础设计方案主要经济指标，通过以上对比分析，当人工挖孔桩长6m，比独立基础节省20%左右；桩长为7.5m时，与独立基础费用基本持平。

5.结束语

通过本工程的实践工程说明，人工挖孔灌桩技术是一项经济合理、施工简单、便于管理的基础工程技术。在工程设计中，必须根据工程的地质条件和环境因素来合理选取参数。在施工过程中如果能够积极做好施工中的各项准备工作，正确处理好施工过程中的各种特殊问题，相信人工挖孔灌桩技术在不同类型的多层工业与民用建筑地基中一定能够发挥出它的特点。 [科]

【参考文献】

[1]建筑桩基技术规范.（JGJ94-2008）.

[2]建筑地基基础设计规范.（GB50007-2002）.