人工挖孔灌注桩施工探析

牛永超，张颜燕

（1.南水北调中线建管局河南直管建管局，河南郑州 450016；2.黄河水电工程建设有限公司，河南郑州 450003）

人工挖孔灌注桩施工探析

牛永超1，张颜燕2

（1.南水北调中线建管局河南直管建管局，河南郑州 450016；2.黄河水电工程建设有限公司，河南郑州 450003）

文章结合工程施工实例，主要从施工前的准备、人工挖孔、钢筋笼制作与吊装、混凝土灌注及成桩等几个主要方面阐述了人工挖孔灌注桩的施工工艺及施工过程中的注意事项。

人工挖孔;灌注桩;钢筋笼制作吊装;混凝土灌注

灌注桩是桩基加固的一种方式，其主要作用是通过打桩加大地基的承载能力，同时也可以用于边坡维护抵抗土方侧压力，防止土方位移。施工的主要方法是直接在桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋笼灌注混凝土而成。灌注桩能适应各种地层，无需接桩，施工时无振动、无挤土、噪音小，宜在建筑物密集地区使用。根据成孔工艺不同，分为干作业成孔的灌注桩、泥浆护壁成孔的灌注桩、套管成孔的灌注桩、爆扩成孔的灌注桩和人工挖孔的灌注桩等。灌注桩施工工艺近年来发展很快，目前还出现了夯扩沉管灌注桩、钻孔压浆成桩等一些新工艺。人工挖孔灌注桩施工由于成桩质量比较容易控制和保证、大面积作业下成桩速度极快、需要机具比较简单等优点，在目前的灌注桩施工中应用较为普遍。

1 施工方案及工艺流程

小孟村排洪渡槽及跨槽左右岸交通桥的桥基均为灌注桩，其中渡槽桥台灌注桩2排，每排8根，共16根，桩径150 cm，桩长13 m。跨槽交通桥左右岸各一座，每座桥灌注桩10根，共20根，桩径120 cm，桩长15 m。根据地质剖面图，桩深度范围内自上而下分别为壤土、砂壤土、中砂、砾砂、圆砾，持力层为圆砾。

灌注桩施工计划采用人工挖孔、钢筋笼整体吊装入孔、串筒法浇筑混凝土的方法进行灌注。挖孔灌注桩施工工艺见图1。

1.1 施工准备

1）进行图纸会审，对图纸中存在的问题，及时上报监理、设计单位予以解决。

图1 挖孔灌注桩施工工艺流程图

2）施工场地平整，渡槽施工区原始地面均高于桩顶高程。首先将桩顶面以上土方挖除，作业面平整后，对支架周围的场地进行夯实，以保持提升支架的平稳。孔口周边维护比地面高30 cm，防止土、石、杂物滚入孔内伤人，同时在桩孔四周做好临时防护措施及警示标志。

3）桩孔土方的处理。挖孔土方统一堆放在施工现场设置的临时土方堆放场，最后用自卸汽车运至指定弃土场。

4）混凝土系统。挖孔桩护壁混凝土采用0.5 m3滚筒搅拌机现场搅拌，人工推双轮车运输，钢钎捣实。桩芯混凝土采用设置在附近营区的混凝土拌和站拌制，8 m3混凝土搅拌车运输至现场。

1.2 测定桩位

根据设计图纸，由测量人员采用全站仪测放出桩位，并制作施工放样控制桩。挖孔桩的轴线控制点和水准基点设在不受施工影响的地方，经复核后交专人妥善保护。

施工放样控制桩用极坐标法对每个桩位进行放样。桩位放样偏差，控制桩点位中误差不得大于±10 mm，孔的中心位置不得大于50 mm。以长300～500 mm的木桩锤入土层作为标记，露出高度为50～80 mm。

1.3 人工挖孔

1）电动卷扬机的安装。在平整好的场地上安装电动卷扬机，详细检查电动机、减速机的机械性能是否完好，支架、吊桶的挂钩等部位是否焊接牢固，在开挖前进行试车检验。

安装电动卷扬机时，使吊桶的钢丝绳中心与桩孔轴线位置一致，以此作孔作业人员挖土时的成孔控制中心线。

2）挖孔方法。桩孔开挖采用分节挖土法，每节开挖深度为1 m，挖土次序为先中间后周边。黄土状壤土层采用人工手持十字镐、铁锹开挖，泥砾层采用风镐、铁锹进行开挖。铁锹铲土装入孔底的吊桶，电动提升架将吊桶提升至地面后，地面人员用手推车运至临时堆土场。挖孔每进尺1 m，施工技术人员采用“孔规”测量桩壁，以保证桩径，采用垂球调中，测量中心，保证桩孔垂直。挖孔的中线误差不得大于孔深的0.5%，桩孔截面尺寸必须满足设计要求，孔口平面与设计桩位偏差不得大于5 cm。挖孔时每孔2人一班进行作业，孔内挖装1人，起吊出渣1人。

1.4 护壁施工

1）施工方法。护壁模板由标准组合钢模板拼装而成，由“U”型卡连接。在每节模板的上下端设一道由两个半圆组成钢圈作为支撑，顶紧模板。每节模板的上口高于上节井圈底部5 cm，以保证上下节井圈的混凝土结合紧密。护壁混凝土圈中心线应与桩轴线重合，其与桩轴心偏差应保证小于20 mm。护壁模板拆上节支下节，循环周转使用。

2）采用内齿式混凝土护壁，护壁混凝土厚度15 cm，用C25混凝土浇注。人工向下掘进1 m深后，支立第一节孔圈护壁模板，现浇护壁混凝土。安装护壁模板时，用四个桩心控制点来校正模板位置，并设专人严格校核中心位置及孔壁厚度。第一节护壁完成后，重新定位孔中心，挖土、支模、现浇护壁混凝土。如此循环，一直挖至桩底设计标高。浇筑混凝土前在护壁内的孔壁上打入50 cm长的水平插筋，并在护壁内预埋两端带弯钩的连接筋，上弯钩与水平插筋连接，下弯钩深入下层5-10 cm，下一层浇筑时采用同样的连接筋挂钩连接，以增加护壁混凝土的安全性。

3）护壁施工的注意事项

①护壁厚度、混凝土强度等级严格按照监理批复的要求执行；②桩孔开挖1 m后尽快灌注护壁混凝土；③上下护壁间的搭接长度为5 cm，同一水平面上的孔圈正交直径的径差不大于5 cm；④浇筑护壁时，为了防止模板产生偏移，应对称下料，用敲击模板或木棒插实的方法振捣，充分保证混凝土密实性；⑤护壁混凝土中掺入速凝剂，以尽快达到强度要求，护壁模板应在混凝土达到1 MPa以上拆除；⑥如拆模后发现护壁混凝土有蜂窝、漏水现象，要对蜂窝部位进行修补，对漏水部位进行导流或封堵，以保证护壁混凝土强度和安全；⑦施工中要随时注意孔壁情况，发现问题，及时处理，防止事故发生。

1.5 验孔

挖孔达到设计深度后，把孔底的松渣、浮土、混凝土等全部清理干净，通知监理工程师、设计人员对桩身孔径、孔底标高、桩位中心线、井壁垂直度等进行检查验收。验收合格后做好相关记录方能进行下道工序施工。

1.6 钢筋笼制作及吊装

1）一般要求：①钢筋笼的制作与安装应符合设计要求和规范要求。②所有钢筋的规格及型号应符合设计要求，对进场钢筋进行抽样送试验室检验合格并报监理审批后方能用于工程。③箍筋设置在主筋的外侧，主筋需要设置弯钩时不得向内伸露。④钢筋笼在制作、运输、安装过程中不得发生变形，根据规定加焊内固定筋等措施防止钢筋笼变形。

2）钢筋笼的制作。制作钢筋笼的主要设备和工具有电焊机、钢筋切断机、钢筋调直机、钢筋弯曲机、支撑架、钢筋圈制作台等。①下料：根据钢筋笼的设计直径和长度，计算主筋的分段长度和箍筋的下料长度。②在钢筋圈制作台上制作圆形箍筋，并按要求焊接。③将支撑架按2～3 m的间距摆放在同一水平面上的同一直线上。④钢筋笼成型：主筋与加强筋在支撑架上定位，并采用双面焊接。⑤将螺旋箍筋按规定的间距绕于钢筋笼上，扎丝帮扎并间隔电焊固定。⑥绑扎钢筋笼保护层砂浆垫块。⑦将制作好的钢筋笼放置在地势较为平整并均匀布置且不低于20 cm的枕垫上，防止钢筋笼受潮生锈。⑧对制作好的钢筋笼按设计和规范要求进行检查，不合格者进行返工处理。

3）钢筋笼成型方法。采用卡板成型法，以钢筋笼主筋中心至桩心的平面距离为半径，用3 cm厚木板制作2块半圆形卡板，在卡板的边缘上按主筋的位置开半圆槽。每隔3 m左右放一对卡板，把主筋放入槽内用绳子捆好，再将箍筋套入并用铁丝将其与主筋帮扎牢固，然后松开卡板与主筋的绑绳，卸去卡板，随即将箍筋与主筋电焊成型。

4）钢筋保护层的设置。钢筋骨架的保护层，采用绑扎水泥砂浆垫块控制保护层。砂浆垫块规格为长、宽、厚均为7 cm的正方形C25砂浆垫块，砂浆块按竖向每隔2 m设一道，每一道沿圆周布置4个。

5）钢筋笼吊装。桩孔完成并验收合格后，应尽快进行钢筋笼的下放。钢筋笼吊装采用25 t汽车起重机整体吊装。使用单点起吊法直接起吊，用长10 m两端带封闭环的钢丝绳从钢筋笼长度的约1/4处穿过，钢丝绳两端与吊车吊绳索具连接。起吊时用粗麻绳从两个方向拉住钢筋笼底部，以防止刮碰地面，吊起钢筋笼后对准孔口缓慢放入孔内。吊放钢筋笼时要对准孔位，避免碰撞孔壁，钢筋笼就位后按设计要求在孔口调整钢筋笼位置，使钢筋笼与桩孔同心。钢筋笼下放完毕后，在孔口对钢筋笼进行定位加固，防止在灌注混凝土时上浮。

1.7 混凝土灌筑

钢筋笼下放后，调整好钢筋笼位置后，经监理验仓通过后，应立即挂串筒灌筑桩身混凝土。串筒口混凝土的下落高度控制在2 m以内，防止发生混凝土骨料分离，采取连续分层灌注、分层振捣的方法，每层灌注高度不得超过0.5 m。使用插入式振动棒分层振捣，振捣上层混凝土时应将振捣棒插入下层混凝土5～10 cm，直至桩顶。桩顶混凝土在初凝前抹压平整。混凝土初凝后，表面浮浆层要及时凿除以保证灌注桩与上部承台连接良好。

2 质量要求

2.1 挖孔质量要求

①桩孔位中心允许偏差不大于±10 mm；

②桩孔径允许偏差±10 mm；

③垂直度允许偏差不大于0.3%L（L为挖孔桩长）；

④护壁混凝土厚度允许偏差±30 mm；

⑤孔底不允许有虚土、杂物。

2.2 灌注桩钢筋、混凝土质量要求

①对所有的钢筋应按检验要求进行抽检，满足要求经监理批准后方可使用；

②钢筋的制作和安装应按相关设计和规范要求进行；

③钢筋笼的制作偏差应控制在以下范围内：主筋间距±10 mm；箍筋间距 ±20 mm；钢筋笼直径±10 mm；钢筋笼长度±50 mm；

④桩身混凝土的抗压、抗拉强度应满足设计要求；

⑤桩身混凝土应均匀、密实、完整、不得有蜂窝、孔洞、裂隙、混浆、夹层、断桩等不良现象；

⑥桩长、桩径、和桩顶高程应满足设计要求，不得有缩径和欠浇现象。

3 安全技术措施

人工挖孔桩是以人工掘进为主进行成孔作业的，施工安全尤为重要，挖孔桩初遵守一般安全规定外，还应遵守以下规定：

1）根据孔径大小和地质情况，及时对开挖的孔壁进行支护，以保持孔壁的稳定；

2）开挖是在孔顶平台一定安全距离内埋设地锚，用于固定安全绳，井内施工人员的安全带固定在安全绳上；

3）电动葫芦应配有保险装置，使用前检查其起吊、承载能力和完好情况；

4）孔口工作平台锁口后自成稳定结构，防止井壁下沉时被拉垮；

5）开挖时应掌握现场地质情况，操作进程要紧凑，防止塌孔；

6）挖出的土方及时运走，井口周边1 m范围内禁止堆放杂物；

7）井口周边必须设置安全防护栏，高度不低于1.5 m；

8）施工人员必须戴安全帽，井内有人时，井上必须有人监督防护；

9）孔深超过人高时，在井口或空内周壁装设半圆形防护板，并随井深增加而往作业面下引，吊渣桶上下时，井下人员应避于护板下；

10）每个井配备一条安全绳备用；

11）井孔必须边挖边防护，严禁只挖不护；

12）每班开工前，必须检查井下有无毒气、有害气体；

13）机动车辆不得影响井壁安全，孔口5 m范围内禁止8 t以上车辆通行；

14）现场电器作业必须由持证电工操作，所有电器设置漏电保护器；

15）现场设置专职安全员一名，在施工前和施工中进行认真检查，发现问题及时处理。

［1］JGJ94-2008,建筑桩基技术规范［S］.

［2］GB50202-2002，建筑地基基础工程施工质量验收规范［S］.

［3］DLT5144-2001，水工混凝土施工规范［S］.

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2013-10-23