人工挖孔桩施工的过程及质量控制-建筑设计论文

人工挖孔桩施工的过程及质量控制

石祥建

（江苏地质基桩工程公司  江苏南京210016）

摘要：人工挖孔桩在近几年得到广泛运用，特别是在扩大头的桩基施工中，人工挖孔桩施工具有其优越性，可以弥补机械施工的一些不足。结合中国航天科工集团329工程具体实例来说明人工挖孔桩施工过程及在施工中的质量控制。

关键词： 人工挖孔 施工技术 护壁 灌注

人工挖孔灌注桩是一种通过人工开挖而形成井筒的灌注桩成孔工艺。由于该施工工艺具有占用施工场地小、缩短工期、成本较低、工艺简单、易于控制质量且施工时不易产生污染等优点,近年来逐渐用于高层建筑、公路桥梁等工程做桩基。采用人工挖孔,其灌注桩适用于土质较好、地下水位较低的黏土、亚黏土、含少量砂卵石的黏土层,而不适于软土、流砂、地下水位较高、涌水量大的土层。

 1工程概况

该工程位于南京市江宁区科学园内，基础采用人工挖孔桩，桩与桩之间在地面高程于承台梁结构相连。挖孔桩为端头扩大头的灯泡型，其主要设计参数为：桩长6～15m，内径1 ～1.2m（不含混凝土护壁厚0.1～0.175 m），扩大头直径为2.4m（没有混凝土护壁）。桩内设主筋为16φ18的钢筋笼，并预留0.45米锚固端与建筑物底板相连，混凝土等级为C25。该工程于2010年7月8日开始施工，于2010年9月30日竣工。

拟建场地位于山坡坡脚，场地西边为河流，场地经整平后标高为+35.5～+36.8米之间，场地地质条件：1层为回填的杂填土，较松散，含有较大的块石，粒径最大的达0.6米，孔隙较大，埋深：5～10米；2层为坡积物，含有少量的粉砂；3层为青灰色泥灰岩。由于场地上部土层颗粒较大，土体的孔隙较大，含水率随降水的变化而变化。

2施工过程及其质量控制

2．1施工准备阶段　　 (1)施工前,根据建筑物场地工程地质和必要的水位地质资料、桩基施工图及图纸会审纪要、建筑场地和邻近区域的地下管线(管道、电缆)资料、主要施工机械及其配套设备的技术性能资料、桩基的施工组织设计或施工方案、桩基钢筋砼所用建材(水泥、砂、石、钢筋)的质检报告等有关资料制定可行的施工方案。 　　(2)施工前,对施工场地地下管线记录。 　　(3)开挖前,将场地“三通一平”,场地的所有障碍物都处理完毕。 　　(4)施工前准备好供水、供电、道路、排水、临设房屋等设施。 　　(5)施工前按基础平面图设置好桩位轴线、定位点,测定高程水准点,经复核后应用定位木桩标记并用混凝土进行四周加固，妥善保护,施工中应经常复测。 　　(6) 人工挖孔操作的安全很重要,根据现场的实际施工要求，开挖前应对施工人员进行安全技术交底,操作前应对施工器具进行安全可靠性检查和试验,以确保施工安全。

(7)开工前配备好孔位的防护栏、软爬梯、有毒气体检测仪等必须的仪器。

2．2成孔阶段　　(1)挖孔前,应按建设单位的测量基准点和测量基线放样定位,按施工图纸中桩芯坐标、管线的位置及现场摸查管线的位置,确定挖孔桩的范围;人工挖孔桩施工放线时,要考虑各种施工误差,施工桩位偏移不大于50 mm,桩孔的中轴线偏斜率不大于0.5 %;桩位精确定位后，修砌井圈，高于地表0.3米，内径大于桩径0.35米。经有关部门办理签证手续,才能开挖桩身土。 　　(2)挖孔桩第一米开挖、护壁、锁口砼是整根挖孔桩的开始,也是护壁砼成功的关键。因此,开挖到位后,应立即埋设锁口钢筋,在每节护壁与下一节护壁之间埋,要埋设连接钢筋(间距20 cm);为保证挖孔的可操作性,挖孔、护壁节与节之间采用锯齿形(锯齿形也能增加桩的摩擦力)。

(3)护壁的厚度、配筋、砼强度要符合设计要求,由于现场地址条件太差护壁采用横竖向双向配筋，横向采用φ8＠200，竖向采用φ8＠150进行加固，上下两节护壁搭接钢筋长度为25cm,护壁上下搭接长度不小于5cm,到安全要求后方可进行下一节施工;当发现护壁有蜂窝、漏水现象时,应及时补强以防造成事故。　　(4)根据设计规范要求,挖孔桩的安全距离为4.5 m或2.5 D(D为桩径)中的最大值,为了提高工作效率与工程进度,可采用循环换孔施工; 在开挖过程中应经常检查挖孔桩尺寸和垂直度,发现偏差,应及时纠正;孔内排水一般采用明排,如渗水量过大,准备好手动葫芦、铅桶、手推运渣车及抽水泵(如地下水位高时要在桩周围打井点降水)。为了成孔安全,一般地层,每层开挖深度为1 m;砂层和淤泥质土层,每节开挖深度不得超过0.5 m,挖好后要及时浇筑砼护壁,并于当天浇筑好砼(夜晚是护壁砼最好的养护时间);护壁时,第一节孔圈护壁应高出地面50 cm,以防地面水漫入孔内;在放线定位后,应在桩周围设不低于0.8米高的防护栏,并在开挖的孔位上加盖防护板，并固定，防止行人进入,跌入孔内，确保施工安全。

(5)在挖孔达到一定深度时,会碰到体积较大的块石,则可采用风镐掘进、破碎块石;如开挖至设计标高仍未碰到设计的持力层,要根据实际情况超挖。

(6)每天检查孔内的有毒、有害气体含量。当开挖深度大于10米时，进行孔内送风，风量不小于25/s.

(7)挖孔达到设计标高后,要及时对成孔的各项数据(桩径、偏差、桩底渗水量)进行分析,以便及时采取补救措施;挖到设计要求深度后,会同业主、质检站、设计院、监理单位等部位进行成孔验收,成孔的允许偏差应满足:桩径±50 mm,垂直度0.5 %,桩位±50 mm,合格后进行混凝土封底。

2.3钢筋骨架的制作与安装 阶段　　(1)制作。钢筋骨架的钢筋和焊条进场时都要有质保单方可进场使用;在对钢筋骨架施焊前,须按规定对钢筋焊条进行力学试验,合格后方能焊接;制作钢筋骨架时应严格按设计加工,首先应平整制作场地，制作钢筋笼焊接用的支架;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±10 mm,箍筋间距或螺距允许偏差±20 mm,钢筋笼直径允许偏差±10 mm,钢筋笼长度允许偏差±50 mm;加颈箍宜设在主筋内侧,以加强对钢筋笼的箍子作用;主筋一般不设弯钩;钢筋笼的下料长度根据桩的实际长度、施工操作的允许的长度分段制作,分段长度小于12 m。 　　(2)安装。安装钢筋骨架前,应对孔内认真检查,确保孔底无沉渣或沉淤泥;吊装时采用两点起吊,分段较长的骨架在骨架内绑扎两根木枋以加强其刚度,防止骨架变形;吊放骨架时,要对准孔位,扶稳,下落速度要均匀,骨架要居中,切勿碰撞孔壁,严禁墩笼、扭笼;注意钢筋骨架的标高,到达设计位置后应校正骨架的桩中位置,并采用工艺筋(吊筋、抗浮筋)或钢管与骨架焊接固定,避免骨架下沉或受混凝土上浮力的影响而上浮。在桩顶位置预留的锚固钢筋。当成孔深度与设计深度不同时,钢筋笼长度也宜随之变化。 　　2.4砼灌注施工阶段 　　(1)当成孔质量验收合格后,应立即灌注砼;在灌注砼前,应会同建设单位、质检等一起认真检查桩身尺寸、桩深、垂直度、持力层岩样、孔底沉渣等,并进行清孔工作,确保孔壁和孔底干净、孔底无浮渣、孔壁无松动。 　　(2)灌注砼时应确保孔内及相邻10 m范围挖孔桩内都无人在作业,如有应则令其立即停止作业,爬出孔外。

　(3)灌注砼采用干孔灌注方法;当孔内水深超过5 cm时,应使用潜水泵先将孔内积水抽干,然后用串筒法立即灌注混凝土;灌注的速度应尽可能快,使混凝土对孔壁造成的压力大于地下水的渗透压力;串筒末端离混凝土保持2 m左右;当孔内渗水量过大,积水过多不便排干,则应用导管法水下灌注砼。 　　(4)孔内混凝土宜一次连续浇注完成。 　　(5)砼的粗骨料可选用碎石或卵石,其最大粒径不宜大于50 mm,并不得大于主筋净距的1/3。 　　(6)坚持按配合比投料,每盘砼的拌和时间不得少于90 s,开始搅拌时必须做一次坍落度检测,以12cm～16 cm为宜;混凝土每上升1 m至少应振捣一次,振捣应做到密实、防止漏振或过度振捣,振捣时间应使混凝土面不再沉落为止。 　　(7)注意桩头砼的标高,应适当超出设计标高,以保证在凿除浮浆层后,桩头进入承台内50 mm～100 mm;砼灌注至孔顶后,应将混凝土面层已离析的混合物和水泥浮浆清除。

5   结语

本工程共计126根桩，其中静载实验5根，声测管检测38根，小应变检测88根，结果军满足设计要求。通过本工程的施工，笔者认为人工挖孔桩的优点是显而易见的。人工挖孔桩不仅在良好的地质条件可以广泛应用，而且随着施工技术的改进，在有地下水、流砂层和淤泥质土质中也得到了发展和应用。客观地说，人工挖孔桩在良好地质条件的地基中运用时更能发挥其优越性。当扩大头人工挖孔桩在不良地基中运用时，其扩大头部分极易坍塌造成质量和安全事故，应该加强安全施工监督。

　　　参考文献：  　　[1]《建筑施工技术》，卢循等，同济大学出版社，1999.2、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）  　　[2]《土木结构工程实用手册》，张素梅、唐岱新，黑龙江科学技术出版社，2001  　　[3]杜荣宏.人工挖孔桩在高速公路施工中的应用[J].科技信息.2005.10.

[4] 《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008