混凝土挖孔墩基础施工工艺及质量控制

陈 慧

福建省三明钢铁厂劳动服务公司

1 挖孔墩基础设计要点和主要特征

（1）结合项目现场地勘报告及支承土的实际受力情况，分析混凝土挖孔墩基础施工的可操作性和施工时的重难点，明确项目所在地的地下水对混凝土挖孔墩基础施工以及地基承载力的可能造成的影响；（2）在明确混凝土挖孔墩基础的墩基类型、设计方案以及构造做法时，通过采用容许承载力计算的方式进一步明确墩基的变形沉降范围；（3）通过计算墩基每根柱所承受的荷载大小进一步得出每根墩基的长度、直径大小、构造配筋等相关参数，并验算其承载力是否满足设计要求；（4）在实际施工过程中若出现现场实际与理论设计不一致的情况，应结合现场实际对施工图或设计方案进行适当地调整和优化。

与桩基础相比而言，挖孔墩基础在方案设计和承载力计算要求方面与其类似。挖孔墩基础的实际端阻力和周身侧摩阻力的受力大小主要取决于该基础周边土层性能、墩基形式等影响因素，墩基的实际受力状态较桩基础而言也更为复杂。所以在进行挖孔墩基础方案设计时，针对不同的墩基础形式，需综合考虑其端阻力和侧摩阻力的受力特征，结合项目实际地质情况，进一步明确挖孔墩的墩基类型。

2 挖孔墩基础的施工过程分析

2.1 施工步骤

现场放线并完成墩基定位及高程确定→根据施工组织计划进行首节墩孔的土方开挖工作→墩孔开挖完成后对孔壁进行模板支撑并放置钢筋→完成首节墩孔的护臂混凝土浇筑→复核墩位轴线的垂平与方正→根据墩位布设方案完成垂直运输机的布设工作→完成电动葫芦的安装及调试→完成其余施工配套设备的安装工作→进行第二节墩孔的土方开挖工作→完成开挖后需拆除首节墩孔的护臂木板，进行第二节墩孔的支模及下方钢筋→完成第二节护壁混凝土的浇筑→复核墩位轴线的偏离程度→以此完成所有墩孔的循环施工→当墩孔开挖到最底部时，验收前需完成清孔检查→按设计要求下发钢筋笼→结合深度要求下方混凝土导管进行浇筑前的准备工作→完成墩身的混凝土浇筑，在浇筑过程中，应注意随时振捣，保证浇筑质量。

2.2 施工准备

（1）材料准备：墩身及护壁混凝土宜采用抗压强度为25MPa的混凝土；粗骨料粒径应小于等于70mm，且不大于钢筋之间最小净距的四分之三；严格按照设计要求选用合适的钢筋级别和直径，钢筋进场施工前应对批量钢筋进行抽检，并提供合格的材料出厂证明和性能检测报告；施工模板通常选择组合式木模，根据现场实际施工要求对弧形工具式木模进行组合拼装以满足墩基的孔径要求。。

（2）作业条件：在进行墩孔土方开挖施工前，应确保现场具备施工条件，实现三通一平。确保施工现场地上和地下的管网、电线电缆、废旧设备基础等障碍物均已清除干净；施工现场的临水临电设施、安全文明施工的相关防护措施均已落实完成；充分了解项目所在地的地勘报告及土层分布、受力情况；根据施工图和施工组织计划要求协调材料、设备投入和进场时间；合理布设墩孔的位置、保证墩位的轴线满足要求，每项工作完成后安排人员进行复核，确保墩位及高程的准确性；按施工工艺要求完成每节墩孔的开挖、支模、护壁混凝土浇筑，最后完成清孔和钢筋笼下方；进行混凝土浇筑时应保证混凝土材料搅拌运输的衔接；根据地下水位情况实时调整并控制挖孔的节奏；采用人工挖孔时，要高度关注施工人员的安全问题，提高施工技术人员安全文明施工意识，开展充分地技术交底，做好充分地安全防护措施。

2.3 墩孔开挖及护壁浇筑

在完成施工现场三通一平的前提下，结合建筑物的测量控制网数据、建筑物测量控制网相关数据以及基础平面布置图，确定混凝土挖孔墩基础的墩基定位及高层点测定。进行墩孔的土方开挖时需严格按照顺序进行开挖，由上往下逐节开挖支护，由中心往四周进行开挖，避免孔径在开挖过程中产生过大的变形。每节开挖的深度需结合周边土层受力情况和施工条件适当调整，每节开挖深度通常控制在0.5m～1m范围内。

在进行墩孔第一节护壁木板支承施工时，应使护壁模板高出地面一定长度，一般以150mm～200mm 较为合适，这样不仅能够起到地面水、土的阻挡作用，还能够提高施工现场的安全警示和安全防护意识。该墩位的中心轴线和已测定的高程需醒目地标准在第一节护臂模板上，且护臂模板厚度和深度要复核规范标准和设计要求。每完成一节墩孔的土方开挖后，应及时进行护臂模板支承和混凝土浇筑。通常采用人工浇筑和振捣方式，一般选用C25 强度等级的混凝土，且所拌制的混凝土应控制合理地坍落度，从而保证孔壁支护的安全性。每完成一节墩孔护壁支承后，需复核墩位中心轴线及高程是否存在偏差，若出现偏差，应及时进行纠偏，避免待墩孔挖到最底部时，墩孔侧斜，严重影响混凝土挖孔墩基础的质量。

开挖吊运第二节墩孔土方，从第二节开始，利用提升设备运土。墩孔挖至规定的深度后，墩孔开挖施工应遵循由上至下的原则，在进行护壁模板支承时，为了提高模板的利用率，通常采用拆上节模板支下节模板的方式，逐节支承。在拆除上节护壁模板后，应及时利用混凝土或砌砖进行该节墩孔的封堵，避免影响下一节墩孔的护壁模板支承和护壁混凝土浇筑。进行第二节墩孔护壁混凝土浇筑时，通常采用人工浇筑和振捣，避免因机械浇筑破坏上节混凝土护壁。为了提高施工工期和效率，可结合现场实际情况，调整早强剂的掺入量和掺入时间。每节墩孔完成护壁混凝土浇捣后，要以孔口处最初测量的墩位轴线和高程为参考，逐节测量每节墩孔的轴线偏差程度。逐节逐层进行墩孔的开挖和施工，确保开挖到设计要求的深度并将墩底设置于持力层上。在进行混凝土挖孔墩基础设计时，应充分结合建筑物类型和承载力结算结果确定墩底是否扩底，若采用扩底方式，挖到墩底时应按照设计要求完成扩底部位墩身的圆柱体土方开挖，并按图进行施工。待成孔后需进行清孔、轴线标高检测等隐蔽验收工作，详细记录相关数据，以便后期复核。

2.4 钢筋笼和混凝土浇捣的注意事项

严格按照规范和设计要求选择钢筋直径并完成钢筋笼的制作，有条件时宜整根制作吊装，也可分段制作，分段长度约5000mm～9000mm，然后现场焊接，主筋焊接位置应错开500mm及35d（d 表示主筋直径），且不小于500mm，每隔一根主筋方可在同一位置焊接，焊接接头可采用双面帮条焊或单面帮条焊，也可采用气压焊或机械连接，在接头1000mm 范围内箍筋应用@100箍加密，箍筋应采用螺旋箍。

纵向主筋间距要均匀相等，箍筋、加劲箍筋均应与主筋点焊，主筋的保护层厚度一般不宜小于35mm，外侧应设混凝土垫声或定位环，以确保混凝土保护层的厚度。钢筋笼堆放及运输过程，严了扭转及弯曲，安放要吊直对准孔位缓慢下降，避免碰撞护壁，就位后应立即固定。

当墩孔开挖到设计标高后，需及时进行孔底的积水排除和淤泥、残渣清除，按要求完成隐蔽工程验收后，需马上进行混凝土浇筑封底，封底混凝土至少应灌到扩孔部位的顶面以上200mm。浇灌封底混凝土后应立即浇筑墩身混凝土，如因条件所限需要延迟时，应在以后浇灌前先抽清孔内积水，清理封底混凝土层的表面，然后浇筑墩身混凝土。混凝土浇筑时的坍落度宜为8cm～10cm。在进行墩孔混凝土浇筑时，须采用串筒进行混凝土的送料和浇筑，控制混凝土的自由下落高度和速度，浇筑时要进行随浇随捣，分层浇筑振捣，尽可能保证混凝土的浇捣质量。批量浇筑前，应做好充分地浇筑准备，避免因浇筑不连续导致施工缝的产生，影响墩身混凝土的黏结强度。预留墩身的混凝土同批次的混凝土试件，以便对混凝土的相关性能进行试验。严格按照设计标高和规范要求进行混凝土的浇筑，控制每层的浇筑深度。

2.5 成品保护

当墩孔开挖工作完成后，必须对墩孔实行严格规范的安全保护措施，墩孔处要采用牢固的木板或钢筋网等材料进行固定覆盖，避免施工人员坠落及阻挡杂物。不可使用草袋或网格布等材料进行遮盖，容易造成安全误区。已完成开挖的墩孔在进行清孔工作后应及时下方钢筋笼，并进行混凝土的浇筑和振捣，避免因施工间隔时间过长，导致墩孔坍塌。在地下水位较高的墩孔施工时，要及时排出墩孔内的积水，避免因积水浸泡导致钢筋生锈，影响施工质量。墩孔孔口处应按照规范要求设置挡土台，可阻挡地面的水、土及杂物掉落。已制作好的钢筋笼应注意存放，避免因搬运、吊装、保存不当导致变形或生锈。下方钢筋笼的过程中，应控制吊装距离，降低对孔壁的破坏。完成钢筋笼下方后，及时进行混凝土的浇筑，在浇筑过程中，应注意固定钢筋笼的位置，防止钢筋笼在浇筑过程中产生错位或倾斜，导致墩孔局部混凝土保护层过薄，降低墩孔强度。钢筋笼不要被泥浆污染;浇筑混凝土时，在钢筋笼顶部固定牢固，限制钢筋笼上浮。在整个施工过程中，都应时刻关注并复核墩位的中心轴线和高程，严格控制偏差程度。

3 施工过程中常见问题及质量控制

（1）地下水问题：在进行深基础施工过程中，地下水的问题是最为普遍的，给人工挖孔桩的开挖和施工增加了许多不确定性，很大程度上提高了施工难度。在对含水土层进行开挖时，直接破坏了原含水土层中的受力状态，导致孔周的地下水涌入孔内，影响施工。尤其是遇到动态水压土层时，施工难度更大，流动的地下水压力过大的情况下会直接冲破墩孔的支承护壁，给施工带来了极大地安全隐患和质量风险。针对地下水问题的常用解决方法有：①当地下水位较小时，可直接对孔内的积水及时抽除，减少积水对钢筋和护壁模板在积水中的浸泡时长；②如需在地下水中进行开挖，需在桩孔中设置一超前挖掘集水坑，并通过潜水泵抽取集水坑中的积水，以确保正常施工；③若桩的设计深度较小，可采取在桩基周围布设井点的方式实现排水。

（2）桩身混凝土问题：在进行墩身混凝土浇筑时，应严格把控混凝土的浇筑质量，尤其是遇到有地下水的情况下，对混凝土的浇筑应更注意规范施工，避免因地下水混入混凝土内，导致砂浆稀释，影响桩身质量。常用的解决方式有：①在进行有地下水的混凝土浇筑时，可通过串筒法浇捣的方式对混凝土进行集中快速浇筑，利用混凝土的自身质量阻止地下水的稀释作用；②若地下水较少时，可对孔内的积水及时抽干，并及时进行混凝土浇筑，掺入一定强度的早强剂，加快混凝土的凝结周期。

4 结论

随着混凝土挖孔墩在过程中应用的增加，其施工工艺也日益受到人们的关注，对于挖孔墩基础施工质量的控制也日益重要。在挖孔墩基础施工过程中，严控地下水、桩身混凝土质量问题、墩基和人工挖孔桩问题等，能大大提升挖孔墩基础的施工质量。