人工挖孔擴底樁施工技術(shù)及控制要點

賈晉龍

（中鐵十六局集團地鐵工程有限公司，北京 101116）

0 引言

我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，給我國建筑工程行業(yè)創(chuàng)造了諸多良好的發(fā)展條件，建筑工程項目數(shù)量越來越多，工程項目的規(guī)模也在不斷提升，尤其是高層建筑、公用建筑、水工結(jié)構(gòu)等相關(guān)領(lǐng)域的建筑工程項目，更是建筑工程行業(yè)發(fā)展的重要方向。在建筑工程領(lǐng)域，建筑樁基成孔是非常重要的施工環(huán)節(jié)，其施工質(zhì)量會對整個建筑工程項目的施工質(zhì)量產(chǎn)生關(guān)鍵性影響，人工挖孔擴底樁施工技術(shù)屬于應(yīng)用范圍比較廣泛的一種建筑工程成孔工藝，非常適合應(yīng)用在難以使用機械成孔的建筑工程項目。做好人工挖孔擴底樁施工技術(shù)管理，全面加強施工質(zhì)量控制，能夠在保證施工人員安全的同時，確保樁基成孔質(zhì)量達到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，為此，施工單位必須要加強對這一施工技術(shù)實際應(yīng)用過程中的全面監(jiān)管。

1 人工挖孔擴底樁技術(shù)概述

相較于普通人工挖孔樁，人工挖孔擴底樁增加了底部擴挖和擴挖部分人工孔內(nèi)安裝鋼筋等環(huán)節(jié)。從整體上來看，人工挖孔擴底樁施工技術(shù)的優(yōu)劣勢比較明顯。人工挖孔擴底樁施工技術(shù)具有許多優(yōu)勢，人工挖孔擴底樁施工技術(shù)和施工工藝簡便、施工環(huán)境污染小、施工設(shè)施設(shè)備簡單，但是需要施工人員具備較強的技術(shù)能力以及多年的人工挖孔樁施工經(jīng)驗。能夠同時對多個樁基進行挖孔擴底施工，但需要注意確保每個樁基的距離處在安全范圍，這樣不僅可以節(jié)約施工用時、縮短項目工期，還能夠為施工企業(yè)節(jié)約施工預(yù)算。而且，人工挖孔擴底樁施工技術(shù)的單樁穩(wěn)定性突出、承載力高，能夠比較好地承受來自橫向以及縱向?qū)ㄖ飿痘Y(jié)構(gòu)施加的載荷應(yīng)力。此外，人工挖孔擴底樁施工技術(shù)對周邊擾動較小，并不會對周圍建筑物造成嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)性影響，并且可以減少成孔深度，對地下一定深度下有其他建構(gòu)筑物或者希望通過控制樁身長度從而降低施工風(fēng)險有著顯著效果，尤其適合在城市建筑群中的建筑工程項目中使用。此外，人工挖孔擴底樁需要嚴(yán)格遵守政府部門的相關(guān)政策要求，注意政府部門是否出臺了人工挖孔擴底樁施工技術(shù)的應(yīng)用限制條例[1]。

2 人工挖孔擴底樁施工技術(shù)分析

2.1 做好施工前準(zhǔn)備工作

為了確保施工質(zhì)量符合預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，施工單位必須要做好施工前的相關(guān)準(zhǔn)備工作，做好安全專項方案，經(jīng)專家評審?fù)ㄟ^后再組織實施。（1）施工企業(yè)應(yīng)當(dāng)根據(jù)評審后的專項方案組織全體現(xiàn)場管理人員和施工人員進行技術(shù)交底，確保每個管理人員和施工人員都熟悉施工方案和施工圖紙，了解施工驗收標(biāo)準(zhǔn)與施工規(guī)范。（2）施工單位必須按照施工方案，組織協(xié)調(diào)好施工人員，并明確現(xiàn)場每個人員的具體工作內(nèi)容以及責(zé)任范圍。隨后，施工設(shè)備和施工器具進場，例如，提升設(shè)備、水泵、鼓風(fēng)機、輸風(fēng)管、挖土工具、風(fēng)鎬、照明燈設(shè)備等。施工企業(yè)應(yīng)當(dāng)做好進場設(shè)備和原材料的入場質(zhì)量檢查，對每一類施工材料都進行驗收和性能檢測。所有施工材料都要按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)堆放在施工現(xiàn)場。挖孔樁護壁大多選擇混凝土材料，混凝土材料中的水泥應(yīng)當(dāng)選擇硅酸鹽水泥，而且嚴(yán)格控制骨料以及攪拌用水質(zhì)量，確保制備后的混凝土材料具備足夠高的結(jié)構(gòu)強度和抗壓性能。

2.2 確定施工工藝流程

施工企業(yè)在工程項目動工前，必須要做好施工工藝流程的設(shè)計工作，這是確保施工進度不受影響，保證施工效率的關(guān)鍵所在。不僅可以為施工企業(yè)節(jié)約大量施工資源并且降低施工成本，更能保證人工挖孔擴底樁施工質(zhì)量符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。從整體上來看，人工挖孔擴底樁施工工藝流程如下：施工企業(yè)需要安排專人完成測量放線，并且確定高程；完成建筑樁基孔洞第一節(jié)土壤的挖掘；根據(jù)樁基孔洞的規(guī)格（高度、直徑等），完成支護模板的制作安裝并下放附加鋼筋；將樁基孔洞第一節(jié)支護護壁的混凝土進行澆灌處理；施工人員檢查樁基孔洞的中心線位置和樁徑、樁形；搭架垂直運輸設(shè)備，為后期的施工設(shè)備設(shè)施以及渣土和人員升降做好準(zhǔn)備；完成卷揚機、吊桶、照明等設(shè)施設(shè)備的安裝；將基坑樁基孔洞邊開挖邊支護開挖至設(shè)計標(biāo)高；開挖樁基孔洞擴底部分；樁基孔洞檢查驗收；綁扎安裝擴底部分鋼筋；完成鋼筋籠的制作并將其安置到位；完成樁身澆筑混凝土的制備；將混凝土材料澆筑到樁身[2]。人工挖孔擴底樁施工工藝流程見圖1。

圖1 人工挖孔擴底樁施工工藝流程圖

2.3 施工工藝分析

2.3.1 測量放線、確認高程

在施工前，為了保證施工質(zhì)量，施工人員必須要做好測量放線工作，確定成樁位置。當(dāng)施工人員確定好樁基中心位置后，以樁基中心為中軸線，以樁基半徑以及樁基孔洞壁厚二者之和為半徑，畫出一個標(biāo)準(zhǔn)圓，該圓為樁基孔洞的挖掘輪廓。隨后，施工人員要做好開挖尺寸線的標(biāo)注，在經(jīng)過現(xiàn)場監(jiān)理檢驗，得到簽字認可后方可繼續(xù)下一環(huán)節(jié)施工[3]。

2.3.2 樁孔土方的開挖

為了保證施工安全和施工效率，通常情況下會選擇分組施工，每組中有2～4人，每個人都需要確定各自的任務(wù)。施工人員必須要由上至下依次進行施工，然后由中心向兩側(cè)開挖，遵循“由上至下、由內(nèi)至外”的施工原則。施工人員必須要在每向下掘進1m左右時，停工對樁基孔洞的直徑、垂直度、中心位置等關(guān)鍵要素進行檢查，當(dāng)確認無誤后再進行下一部分的掘進施工。尤其要在樁基孔洞支護護壁施工前，對樁基孔洞的成型效果進行檢查。

2.3.3 支護模板的安裝

目前人工挖孔擴底樁施工工藝中，主要采取現(xiàn)澆鋼筋混凝土的支護護壁施工工藝。嚴(yán)格按照設(shè)計施工，若按設(shè)計施工現(xiàn)場無法實施時，及時與設(shè)計方進行溝通后對設(shè)計進行變更，切勿自作主張改變設(shè)計參數(shù)。

若在樁基孔洞開挖過程中，施工人員發(fā)現(xiàn)土質(zhì)情況發(fā)生改變或與地勘不符，則需要及時告知監(jiān)理人員，并向設(shè)計人員進行反饋和確認，由監(jiān)理以及設(shè)計人員確認后，縮短每一節(jié)支護模板的長度，或者加大鋼筋型號和配筋率，這樣才能保證支護壁模板的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，避免樁基孔洞支護模板出現(xiàn)坍塌，從而給施工人員人身安全帶來威脅。

本方案中的護壁材料中設(shè)計有鋼筋，其豎向鋼筋采用Φ12圓鋼，環(huán)向間距為200mm，箍筋采用Φ12@150mm，而且上下兩模縱向鋼筋要做成彎鉤形式勾到同一根箍筋上，確保下層鋼筋與上層鋼筋的有效連接以提高護壁的整體穩(wěn)定性[4]。

通常情況下，樁基孔洞的護壁應(yīng)該高于地面20cm，確保雜物和地面水不掉入孔內(nèi)。支護護壁厚度15cm，上大下小呈錐形，上下兩模護壁重合5cm，以保證上一模護壁穩(wěn)定坐在下一模護壁上（見圖2）。為了確保支護護壁的安全性和穩(wěn)定性，施工人員需要確保支護護壁的中心點與樁基孔洞的中心點位置相同，誤差應(yīng)當(dāng)控制在2cm以內(nèi)。

圖2 護壁大樣圖

2.3.4 樁基孔洞混凝土的澆筑

為了確保安全和施工進度不受影響，在一模開挖完成后，立即安裝鋼筋和模板，并檢查模板是否安全、牢固，一旦確認澆筑模板沒有松動且鋼筋綁扎牢固，應(yīng)當(dāng)及時澆筑混凝土，同時，在澆筑混凝土之前應(yīng)向監(jiān)理報驗，應(yīng)采取“開挖一節(jié)、澆筑一節(jié)”的方法，嚴(yán)禁一次開挖過深。在澆筑混凝土?xí)r，一般采取人工澆筑的方法，然后在澆筑完畢后立即進行振搗，由于護壁厚度較薄，盡量不使用插入式振搗器。施工人員要在澆筑混凝土前，對混凝土的坍落度進行檢測，并現(xiàn)場制作試塊，坍塌度未達到規(guī)定要求，不允許將混凝土進行澆筑。

在進行樁體和護壁澆筑時，需要避免在天氣炎熱時段以及下雨時段進行澆筑，這樣容易降低混凝土成型效果，影響護壁混凝土的結(jié)構(gòu)強度。最好在天氣晴朗的上午時段進行澆筑。在澆筑混凝土?xí)r，必須要嚴(yán)格控制澆筑速度、澆筑高度以及澆筑量。護壁澆筑完畢后，施工人員應(yīng)當(dāng)做好養(yǎng)護處理，當(dāng)混凝土澆筑完畢后且達到了初凝狀態(tài)，便可以進行養(yǎng)護處理。施工人員需要確保養(yǎng)護質(zhì)量符合設(shè)計要求。如果在養(yǎng)護過程中發(fā)現(xiàn)混凝土表面出現(xiàn)了孔洞、蜂窩、麻面等情況，則需要進行修補，必要時還應(yīng)當(dāng)重新進行澆筑處理。

為確保樁頂混凝土的澆筑質(zhì)量，混凝土應(yīng)澆筑至樁頂設(shè)計標(biāo)高以上0.5m。多余部分在進入下道工序前鑿除，保證樁頭混凝土無松散層。在灌注將近結(jié)束時，應(yīng)核對混凝土的灌入數(shù)量。如果在混凝土澆筑過程中出現(xiàn)鋼筋籠上浮現(xiàn)象，應(yīng)該立即停止灌注混凝土并作相應(yīng)處理。

2.4 擴底施工技術(shù)

由于成都地鐵5號線錦城大道站孔底位于泥巖層，擴底采用人工鑿打的方式，開挖時縮小每次開挖深度，每次開完深度宜為30cm～50cm，擴底坡率3∶1，每向下開挖30cm，外擴10cm，人工控制坡比，隨開挖隨支護，人工在孔內(nèi)綁扎護壁鋼筋并支模、澆筑，模板坡度要進行復(fù)核。開挖過程中如果出現(xiàn)掉塊現(xiàn)場，及時停止開挖并進行支護。

在擴底施工完畢后，施工人員必須要對樁基孔洞的施工成孔效果進行評估，尤其要檢查樁身直徑、擴大頭尺寸、樁基孔洞中心位置、混凝土墻壁的垂直度以及孔底松鋪厚度。當(dāng)檢查孔底質(zhì)量符合施工設(shè)計要求后，應(yīng)當(dāng)及時對其進行封底處理，并下放鋼筋籠，完成對建筑物樁基的灌注。

2.5 鋼筋制作和鋼筋籠下放

現(xiàn)場需要根據(jù)施工方案以及圖紙，提前加工好鋼筋，制作好鋼筋籠。開挖完成并做完護壁復(fù)核無誤后，需人工在孔底進行擴底筋、封口環(huán)筋、底網(wǎng)筋的綁扎及安裝。擴挖段鋼筋驗收通過后下放鋼筋籠，下放鋼筋籠時注意不要卡到護壁已綁好的鋼筋，且鋼筋籠要和擴底筋應(yīng)有效連接，現(xiàn)場采用連接方式為焊接。若鋼筋籠卡到擴底筋或者進行鋼筋籠和擴底筋的焊接時，需施工人員從鋼筋籠內(nèi)部下到孔底進行卡住部位的處理及焊接作業(yè)，人員上下時應(yīng)采取足夠的安全措施保證不出現(xiàn)高墜事故。鋼筋籠必須要確保鋼筋連接穩(wěn)固并且沒有出現(xiàn)變形情況，鋼筋籠的直徑以及鋼筋的間距，都要符合施工驗收標(biāo)準(zhǔn)。鋼筋籠要使用起重機進行吊裝，為保證施工安全，在吊裝和下放鋼筋籠過程中，吊裝現(xiàn)場不允許有和施工無關(guān)人員在場，吊裝物正下方不允許有人員。

3 人工挖孔擴底樁施工控制要點

人工挖孔擴底樁在施工工藝上，除普通挖孔樁需要注意的事項外，主要是擴挖段的開挖、支護、鋼筋綁扎和澆筑。開挖過程中，由于擴底為反坡，極易出現(xiàn)掉塊和坍塌，一旦出現(xiàn)坍塌事故，孔內(nèi)作業(yè)人員的救援工作將是極為困難的事情，所以擴底開挖時一定要縮短每層開挖深度，及時封閉成環(huán)，從孔口開始每一層護壁都要確保質(zhì)量合格，遇到險情以第一時間撤出人員為首要任務(wù)，開挖時現(xiàn)場管理人員要一直旁站，確保出現(xiàn)問題及時進行處理。開挖和護壁支模過程中還要控制坡度符合設(shè)計要求，技術(shù)人員要下到孔底進行復(fù)核確認。安裝擴底鋼筋時，鋼筋先下到孔底，施工人員再下洞作業(yè)，避免人員在孔內(nèi)被高空墜物砸傷。鋼筋安裝過程中有焊接作業(yè)，會產(chǎn)生大量煙塵，所以孔底的通風(fēng)和照明工作一定要做到位，確?？椎滓暰€良好，人員呼吸順暢。澆筑過程中利用導(dǎo)管下放混凝土料，邊澆筑邊利用插入式振搗棒進行振搗，保證混凝土密實、強度可靠。首倉混凝土澆筑要慢，避免底網(wǎng)筋上浮，繼而導(dǎo)致整個鋼筋籠上浮，當(dāng)孔內(nèi)混凝土面沒過擴挖段后，適當(dāng)加快澆筑速度。

為確保樁頂混凝土的澆筑質(zhì)量，混凝土應(yīng)澆筑至樁頂設(shè)計標(biāo)高以上0.5m。多余部分在進入下道工序前鑿除，保證樁頭混凝土無松散層。在灌注將近結(jié)束時，應(yīng)核對混凝土的灌入數(shù)量。

為了保證工程項目的施工質(zhì)量，施工人員必須嚴(yán)格按照施工工藝進行操作，加強質(zhì)量管理以及安全監(jiān)督，確保工程項目能夠按質(zhì)、按時、按需完成交付。施工企業(yè)必須要加強對鋼筋材料、混凝土材料的質(zhì)量檢查，除此之外，還需要做好施工設(shè)施設(shè)備的質(zhì)量檢查，避免在施工過程中出現(xiàn)設(shè)備故障等意外情況，保證施工質(zhì)量不受影響。施工人員和監(jiān)理人員必須要做好重點工程項目以及隱蔽工程環(huán)節(jié)的質(zhì)量監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)存在安全隱患和質(zhì)量問題，必須要停工進行處理。在每個環(huán)節(jié)施工完畢后，施工人員需要通知監(jiān)理人員到達現(xiàn)場進行質(zhì)量檢查，在監(jiān)理人員確認無施工質(zhì)量和施工安全問題后，進行簽字確認并存檔，隨后才可以進行下一部分的項目施工。施工人員必須嚴(yán)格按照施工驗收工藝標(biāo)準(zhǔn)進行施工，尤其要在樁基孔洞規(guī)格、樁基直徑、樁基中心位置、樁基以及混凝土支護護壁垂直度等方面進行施工工藝標(biāo)準(zhǔn)的檢驗。為了保證施工安全性，施工單位除了要對施工人員進行工藝和技術(shù)講解，更要對施工人員進行安全教育。所有進入施工現(xiàn)場的人員必須佩戴安全帽，在進入樁基孔洞下部進行開挖擴底施工時，洞內(nèi)通風(fēng)設(shè)施一定要做好，照明采用低壓照明，應(yīng)當(dāng)佩戴好對講機，穿防滑鞋。所有開挖出來的渣土都要及時轉(zhuǎn)運到施工現(xiàn)場外部，不得堆放在施工孔洞四周[5]。

4 結(jié)束語

在建筑工程領(lǐng)域，人工挖孔擴底樁是應(yīng)用較為廣泛的施工技術(shù)。為了最大限度保證成樁質(zhì)量效果，施工人員必須嚴(yán)格按照施工工藝和施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進行施工，并且做好施工材料以及施工設(shè)施設(shè)備的質(zhì)量檢查檢驗，避免出現(xiàn)施工材料和施工設(shè)施設(shè)備不合格情況發(fā)生。施工單位還需要做好施工全過程的質(zhì)量監(jiān)控，集中優(yōu)勢力量對重點部位以及環(huán)節(jié)進行檢查，尤其要保證施工現(xiàn)場人員安全。所有進入到孔洞下部進行挖孔擴底樁的施工人員，都應(yīng)當(dāng)接受施工工藝培訓(xùn)以及安全教育，這是確保施工質(zhì)量以及施工安全的關(guān)鍵所在。