淺談人工挖孔樁施工技術(shù)

【摘要】人工挖孔樁具有機具設(shè)備簡單，占用場地小，施工操作方便，無泥漿排出，對周 圍環(huán)境及建筑物影響小，比較環(huán)保，施工質(zhì)量可靠，可全面展開施工，縮短工期，造價低等優(yōu)點。文章就萍洪高速某橋梁施工談?wù)勍谌斯ね诳讟稑痘氖┕ぁ?/p>

【關(guān)鍵詞】 人工挖孔 樁基 施工

作者：劉鵬、 男、 1981.10、工程師，主要從事土木工程施工與管理

1 工程概況

江西萍洪高速是江西省境內(nèi)萍鄉(xiāng)至洪口界的新建高速公路，該地區(qū)分布著連綿的丘陵，橋位處地表層為亞粘土，其下為全風(fēng)化及部分風(fēng)化砂巖，埋深10m-35m下為未風(fēng)化巖石，可作為持力層，又人工挖孔樁施工技術(shù)在當(dāng)?shù)匕l(fā)展比較成熟，故該段高速中大部分橋梁的樁基礎(chǔ)均采用人工挖孔灌注樁施工。本人曾在其中一座大橋做過現(xiàn)場施工，該橋共有樁基52根，全部采用人工挖孔灌注施工方法，樁長分布于12m-30m之間，樁徑最小1.5m，最大2.0m， 0#、1#、2#、7#、8#為單排樁，樁頂設(shè)系梁； 3#、4#、5#、6#為群樁，樁頂設(shè)承臺?；炷磷o壁按設(shè)計采用10cm厚C20素混凝土護壁。

2 施工前的準(zhǔn)備工作

2.1 在正式施工前，應(yīng)具備以下工程資料

主要包括建筑物場地的工程地質(zhì)和必要的地下水位資料；樁基施工相關(guān)圖紙；主要施工機械及其配套設(shè)備的技術(shù)性能資料，相關(guān)機械操作手的操作證；樁基的施工組織設(shè)計或施工方案以及樁基鋼筋混凝土所用建材（水泥、砂石、鋼筋）的質(zhì)檢報告。

2.2 施工前要制定周詳?shù)馁|(zhì)量管理措施

在施工平面圖上應(yīng)標(biāo)明樁位、編號、施工順序、水電線路和臨時設(shè)施位置；指定施工工序檢查程序；制定不良天氣（雨季）施工的技術(shù)措施?？紤]到該橋在工程總體中的位置及該橋不同橋墩施工周期的差異性，制定了優(yōu)先施工3#、4#、5#、6#樁基，因為其上為施工周期較長的薄壁墩，同時可施工8#、7#樁基，因預(yù)制梁場位于該端，為架梁做好前提準(zhǔn)備，最后施工0#、1#、2#的樁基，從而達到最優(yōu)的施工進度。

2.3 人工挖孔樁施工中安全措施

人工挖孔樁施工中安全措施非常重要，施工單位必須高度重視，應(yīng)做到以下措施保障：孔內(nèi)設(shè)應(yīng)急爬梯供人員上下井；施工人員進入孔內(nèi)必須戴安全帽；使用吊籠、電葫蘆等應(yīng)有安全可靠的自動卡緊保險裝置；開挖深度超過10m時應(yīng)配有通風(fēng)設(shè)備；挖出的土石方應(yīng)及時運離孔口，不得堆放在孔口四周1m范圍內(nèi)，機動車輛的通行不得對井壁造成安全影響；要注意安全用電，井下照明應(yīng)采用12V以下安全燈。

3 施工過程

施工流程簡示如下：

場地平整→測量定樁位→ 開挖樁孔（一般為1m）→ 支設(shè)護壁模板→進行護壁砼施工→按每節(jié)護壁要求高度重復(fù)開挖、護壁施工直到設(shè)計樁底標(biāo)高→ 鋼筋籠制作、吊裝到位 → 樁基砼澆筑。

3.1 開挖樁孔施工

3.1.1 開始挖孔前，要平整好場地，清除地表松軟土層和一切雜物，布置好控制網(wǎng)，根據(jù)監(jiān)理復(fù)合過的樁基位置，采用十字交叉法訂立每一孔樁的位置，并在樁位外設(shè)置定位龍門樁。

3.1.2 根據(jù)設(shè)計樁徑及護壁厚度在地面上放出開挖線，然后向下挖深1m，澆筑混凝土井圈第一節(jié)護壁。井圈應(yīng)高出地面20cm，且應(yīng)加厚10cm。而后將樁位縱橫中心線測放到井圈上，并測出孔口控制高程，以利于下部掘進的高程控制，且要求第一井圈的中心線與設(shè)計軸線的偏差不得大于2cm。井圈高出地面還有利于防止地表水在施工過程中進入井內(nèi)。

3.1.3 護壁混凝土采用現(xiàn)場人工拌合、孔內(nèi)人工澆搗。護壁每節(jié)高度與開挖進尺一致，樁孔挖掘及混凝土護壁兩道工序必須連續(xù)作業(yè)，不得中途停頓，以防坍孔。上下節(jié)護壁的搭接長度不得小于5cm，每節(jié)護壁在當(dāng)日施工完畢后宜養(yǎng)護24h后拆除；發(fā)現(xiàn)護壁有蜂窩、漏水現(xiàn)象時，應(yīng)及時補強以防止造成事故。該工程中設(shè)計護壁為C20素混凝土，厚度0.1～0.2 m，這樣經(jīng)過24h后拆模強度可達3Mpa以上（日平均氣溫在15℃以上），有較高的施工的安全系數(shù)。修筑鋼筋混凝土護壁應(yīng)保證護壁的配筋和混凝土澆筑強度。

3.1.4 進行第二節(jié)井孔土方開挖時，先從井口用垂球吊線找出井孔中心點，并在井孔底部打入一根短木樁，將樁中心投影到木樁頂上，以此為據(jù)進行第二節(jié)護壁的土方開挖。在開挖過程中應(yīng)該密切注意地質(zhì)狀況的變化。對于土質(zhì)好的地段可采用人工挖孔連續(xù)作業(yè)。松軟土層采用人工挖掘、風(fēng)化巖層采用風(fēng)鎬挖掘、弱風(fēng)化巖層和較硬基巖采用淺孔松動爆破，嚴(yán)格控制炸藥用量并在炮眼附近加強支護。孔深大于5m時，必須采用電雷管引爆。卷揚機配三角架提升出碴。

3.1.5 排水

開挖過程中，孔內(nèi)滲流量不大時，采用出渣桶將泥水一起吊出，如滲水量較大，則在孔底一側(cè)挖集水坑，用高揚程水泵排出。

3.1.6 通風(fēng)及照明

挖孔樁施工深度超過8m時，必須采取通風(fēng)措施，要用鼓風(fēng)機連續(xù)向孔內(nèi)送氣，風(fēng)管口要求距孔底2m 左右，孔內(nèi)照明采用防爆燈泡，燈泡離孔底2m。特別注意孔內(nèi)爆破后應(yīng)先通風(fēng)排煙15min并經(jīng)檢查無有害氣體后，施工人員方可下井繼續(xù)作業(yè)。

3.1.7 成孔驗收

重復(fù)上述過程即可完成挖土護壁的工作，直至樁底設(shè)計高程。在施工過程中，應(yīng)該以每一節(jié)護壁為驗收步驟，合格后方可進行下節(jié)的開挖施工。挖至設(shè)計標(biāo)高時，把孔底的松渣等擾動過的軟層全部清理掉；并對樁位、孔深、孔徑、垂直度（斜度）進行檢查，位置利用樁位控制點，進行檢測；孔徑、形狀和傾斜度采用外徑D 等于挖孔樁鋼筋籠直徑，長度不小于4D-6D 的鋼筋檢孔器吊入孔內(nèi)檢測；當(dāng)發(fā)現(xiàn)有成孔不直、孔徑減小、斷面變形超過規(guī)范容許值等時進行重新修整。嵌巖深度必須要滿足設(shè)計要求。成孔完畢應(yīng)報監(jiān)理檢查驗收，驗收合格后方可進行下步混凝土的澆筑。

3.2 鋼筋籠的制作與吊放

3.2.1 鋼筋籠的加工制作

樁身較短的鋼筋籠制作時按一節(jié)整體制作，較長樁的鋼筋籠分兩節(jié)制作。同一節(jié)段螺紋筋焊接采用閃光對焊接長，按照編號截取鋼筋籠分節(jié)所需的長度。兩節(jié)段鋼筋籠間連接采用搭接焊連接，焊縫長度單面焊為10d，且同一截面鋼筋接頭不超過50%。聲測管應(yīng)保證不漏水。鋼筋籠每隔2m設(shè)置一道加強筋，加強箍筋在專制的胎架上進行彎制。各節(jié)鋼筋籠內(nèi)聲測管均預(yù)先綁扎在鋼筋籠內(nèi)。鋼筋骨架的保護層，通過骨架周圍均勻焊接的定位鋼筋來保證。定位鋼筋按豎向每隔2m 設(shè)一道，每道沿圓周對稱布置4 個。

主筋與加強筋采用綁扎和點焊相結(jié)合的方式，保證鋼筋籠骨架在吊裝時有足夠的剛度。接頭采用雙面綁條焊焊接，上下節(jié)段保持順直?？讟朵摻罟羌茉试S偏差：骨架長度±100mm，骨架直徑±20mm，主筋間距±5d，加勁筋間距±20mm，箍筋間距±20mm，骨架垂直度1%孔深。

3.2.2 鋼筋籠運輸及吊放

由于是丘陵地形，鋼筋籠運輸不便，本工程鋼筋籠均在樁基附近就近制作。鋼筋籠用25t 汽車起重機吊裝就位，使用專用吊具，防止吊點處骨架變形，起吊過程中不得造成鋼筋籠產(chǎn)生殘余變形。鋼筋籠骨架對接時，每一根鋼筋接頭位置應(yīng)按標(biāo)識一一對應(yīng)。鋼筋籠入孔后，牢固定位，以免在灌注砼過程中發(fā)生掉籠或浮籠現(xiàn)象。樁身鋼筋籠連接及安裝后應(yīng)報監(jiān)理進行驗收并記錄。

3.3 混凝土的澆筑

混凝土的澆筑應(yīng)在成孔后及時施工。在混凝土非水下澆筑時應(yīng)使用串筒，從樁的一側(cè)下料，人工攤鋪并振搗；在有地下水時可用導(dǎo)管進行水下混凝土澆筑。

3.3.1 水下灌注樁基混凝土

由于該工程樁基開挖期間或多或少均存在地下水滲透的情況，故絕大部分均采用水下砼灌注，采用直升導(dǎo)管，導(dǎo)管采用內(nèi)徑為25cm、壁厚4mm的鋼管組成，管節(jié)間的連接采用裝有橡膠墊圈的法蘭盤連接，管節(jié)的制作第一節(jié)為6m，其余管節(jié)分別長2.6m、2m、1m、0.5m，以便于不同樁長的拼裝。砼采用混凝土罐車運輸（地勢不便于運輸?shù)牡胤讲捎玫乇帽盟停┲辆?，直接將砼倒入漏斗?nèi)，吊車配合灌注。

3.3.1.1 首批灌注混凝土的數(shù)量

首批灌注混凝土的數(shù)量應(yīng)能滿足導(dǎo)管首次埋置深度（≥1.0m）和填充導(dǎo)管底部的需要，見圖6.5.4，所需混凝土數(shù)量可參考公式（6.5.4）計算：

式中：V——灌注首批混凝土所需數(shù)量（m3）；

D——樁孔直徑（m）；

H1——樁孔底至導(dǎo)管底端間距，一般為0.4m；

H2——導(dǎo)管初次埋置深度（m）；

d——導(dǎo)管內(nèi)徑（m）；

h1——樁孔內(nèi)混凝土達到埋置深度H2時，導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱平衡導(dǎo)管外（或泥漿）壓力所需的高度（m），即H1= / ；

——混凝土拌和物的重度（取24kN/m3）；

——井孔內(nèi)水或泥漿的重度（kN/m3）；

——井孔內(nèi)水或泥漿的深度（m）。

施工中根據(jù)每根灌注樁的孔徑、樁長確定初次灌注混凝土?xí)r的灌入量，并選用合適的儲料斗。采用木栓塞拔塞法或砍球法利用首批混凝土的重力使導(dǎo)管內(nèi)的空氣和水受擠壓由管底排出，注意在首批砼泄入導(dǎo)管的同時，罐車內(nèi)的砼迅速放入漏斗，以確保管端部的砼封底成功。且首批砼灌注正常后應(yīng)連續(xù)不斷灌注砼，嚴(yán)禁中途停工。

3.3.1.2 導(dǎo)管提升及埋升控制

在灌注砼開始時，導(dǎo)管底部至孔底應(yīng)有250～400㎜的空間。灌注水下砼時，應(yīng)經(jīng)常探測孔內(nèi)砼面高度，以控制導(dǎo)管埋深，便于準(zhǔn)確地拆卸導(dǎo)管。如控制不準(zhǔn)，將造成導(dǎo)管拔漏、導(dǎo)管埋置過深拔不出來或斷樁事故。因此測深是一項重要工作，應(yīng)采用較為準(zhǔn)確的方法和探測工具。施工中經(jīng)常采用重錘探測法，原理是用測繩系以重錘，放入孔中，憑探測者手中所提測錘在砼頂面以前與接觸砼頂面以后不同重量的感覺而判斷。實踐證明，兩人同時用兩個測錘測探，可以有效防止誤測。導(dǎo)管埋深應(yīng)控制在2-6m之間。在任何情況下，不得少于1m或大于6m。

3.3.1.3 砼澆注高度控制

灌注樁的砼頂面高出設(shè)計高程0.5-1.0m，以保證樁頭砼的質(zhì)量。

3.3.1.4 砼及澆注時間的控制

水下混凝土配合比設(shè)計：水下砼拌合配置強度較設(shè)計要求提高10～20%，粗骨料粒徑不大于40mm，含砂率控制在40%～50%間，水灰比控制在0.5～0.6 間，坍落度18～22cm，初凝時間控制在6 小時以上。水下砼的拌合時間不少于2 分鐘， 砼自攪拌出料到砍球開灌的總儲料時間不超過30 分鐘， 正常灌注時， 導(dǎo)管灌注間隙不超過20 分鐘， 砼自拌合機出料到灌入導(dǎo)管的時間不超過40 分鐘。本工程配制的水下混凝土均摻入了適量緩凝劑，以增強混凝土工作性。

3.3.2 少數(shù)無地下水情況下樁基砼的灌注（干灌法）

3.3.2.1 干灌法施工方法

在本橋橋臺處，由于地勢較高，孔內(nèi)積水很少，可按非水下砼灌注法（干灌法）。該法采用串筒灌注砼，串筒的直徑為40cm，每節(jié)長度在1.5m 以內(nèi)，上下節(jié)采用吊耳掛接，且串筒底部與孔內(nèi)底部或混凝土面高度不大于2m。隨著砼澆筑，逐段取下串筒。

混凝土在攪拌站集中拌制，用砼罐車運輸（地勢不便于運輸?shù)牡胤讲捎玫乇帽盟停┲辆诘南铝隙?，然后由串筒?dǎo)入井底，每層灌注高度不得超過30cm，分層搗實直至樁頂。振搗方法由井下的操作工人每30cm 振搗一遍。串筒中間用尼龍繩吊牢防止脫落傷人。為了保證樁頂砼的質(zhì)量，其表面浮漿應(yīng)及時鑿除并超灌不小于20cm。

用干灌法進行樁基混凝土澆灌時，必須一次性澆灌完成。

3.3.2.2 干灌時如何消除水的影響

澆筑樁身混凝土主要應(yīng)保證混凝土符合設(shè)計強度，要保證混凝土的均勻性、密實性，因此防止孔內(nèi)水影響混凝土的配合比和密實性。

3.3.2.2.1 孔底積水

澆筑前要抽干孔內(nèi)積水，抽水的潛水泵要裝設(shè)逆流閥，保證提出水泵時，不致使抽水管中殘留水又流入樁孔內(nèi)。如果孔內(nèi)的水抽不干，提出水泵后，可用部分干拌混凝土混合料或干水泥鋪入孔底，然后再澆注混凝土。

如果孔底水量大，確實無法采取抽水的方法解決，樁身混凝土的施工就應(yīng)當(dāng)采取水下澆筑施工工藝了。

3.3.2.2.2 孔壁滲水

對孔壁滲水應(yīng)不容忽視。因樁身混凝土澆筑時間較長，如果滲水過多，將會影響混凝土質(zhì)量，降低樁身混凝土強度?？稍跇渡砘炷翝仓安捎梅浪牧戏忾]滲漏部位。對于出水量較大的孔可用木楔打入，周圍再用防水材料封閉，或在集中漏水部分嵌入泄水管，裝上閥門，在施工樁孔時打開閥門讓水流出，澆筑樁身混凝土?xí)r，再關(guān)閉，這樣也可解決其影響樁身混凝土質(zhì)量的問題。

3.4 成樁質(zhì)量檢驗

在施工中要求做到每根成樁應(yīng)該具有鋼筋加工檢驗記錄、混凝土澆注申請單、混凝土拌和物質(zhì)量及澆注記錄、混凝土試塊資料及樁身完整性檢測資料。通過對樁基同步養(yǎng)生混凝土試塊的抗壓試驗和對成樁進行的逐根超聲波聲測檢樁等檢測，證明該工程挖孔樁施工質(zhì)量是優(yōu)良的。

3.5 人工挖孔樁施工過程中易出現(xiàn)的問題

3.5.1 地下水問題

地下水對人工挖孔樁的施工影響最大。當(dāng)?shù)叵滤徊淮髸r可進行單樁樁內(nèi)抽水；當(dāng)?shù)叵滤惠^大時可采用多樁同時抽水法來降低地下水；如果樁設(shè)計深度不大時可考慮在場地四周設(shè)置井點排水。

3.5.2 流沙層問題

人工挖孔樁在開挖時，如果遇到細(xì)砂、粉砂層地質(zhì)時，再加上地下水的作用，極易形成流砂，嚴(yán)重時發(fā)生井漏，造成質(zhì)量和安全事故。因此要采取有效可靠的措施。在流砂情況較輕時，可縮短挖孔層深，正常的1 m左右一段改為0.3～0.5 m，并隨挖隨檢隨護壁；在流砂情況較嚴(yán)重時，常用下鋼護筒的方法，鋼護筒同鋼模板相似，以孔外徑為直徑，可分為4-6段圓弧。

3.5.3 淤泥質(zhì)土層問題

在遇到淤泥質(zhì)等軟弱土層時，一般可用木板、模板等支檔，同時縮短開挖深度，并及時驗收澆筑混凝土護壁。這些支擋的木方、模板要沿周邊打入底部不少于0.2m深，上部嵌入上段已澆好的混凝土護壁后面，可斜向放置，雙排布置互相反向交叉，能達到很好的支擋效果。

總之，施工人工挖孔樁時，一旦遇到不利的地質(zhì)條件，除制定單樁的施工措施外，應(yīng)該合理安排人工挖孔樁的施工順序。在制定施工方案時要依據(jù)實際情況綜合分析，統(tǒng)籌安排，在條件可能的情況下，先施工較淺的樁，后施工深一些的樁，先施工外圍（或迎水部位）的樁，后施工中部的樁。

4 結(jié)束語

人工挖孔樁不僅在良好的地質(zhì)條件可以廣泛應(yīng)用，而且隨著施工技術(shù)的改進，在有地下水、流砂層和淤泥質(zhì)土質(zhì)中也得到了發(fā)展和應(yīng)用。客觀地說，人工挖孔樁在良好地質(zhì)條件的地基中運用時更能發(fā)揮其優(yōu)越性。當(dāng)擴大頭人工挖孔樁在不良地基中運用時，其擴大頭部分極易坍塌造成質(zhì)量和安全事故，應(yīng)該慎用。因此，我們在做樁基設(shè)計時，一定要重視地質(zhì)勘探資料，在地質(zhì)狀況不良的情況下，宜采用其它樁基型式進行設(shè)計施工。

參考文獻

[1] <<公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范>> JTJ041-2000

[2] <<路橋隧施工技術(shù)指導(dǎo)>>