人工挖孔灌注樁施工技術(shù)及質(zhì)量控制研究

摘要 人工挖孔灌注樁作為一種重要的基礎(chǔ)工程施工方法，在橋梁、建筑等工程項(xiàng)目中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。文章探討了人工挖孔灌注樁施工技術(shù)的核心要點(diǎn)和實(shí)踐應(yīng)用，從施工前的準(zhǔn)備工作、孔洞的挖掘技術(shù)、鋼筋籠的安裝與固定、注漿材料的選擇與使用，以及施工過(guò)程中的質(zhì)量控制等多個(gè)方面進(jìn)行了分析，以確保挖孔灌注樁施工的高效性、穩(wěn)定性和安全性。

關(guān)鍵詞 人工挖孔；公路；混凝土灌注樁

中圖分類(lèi)號(hào) U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）17-0092-03

0 引言

隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷推進(jìn)，挖孔灌注樁作為一種重要的基礎(chǔ)工程施工技術(shù)，在橋梁、高層建筑等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。然而，由于施工過(guò)程中的技術(shù)復(fù)雜性和質(zhì)量控制難度，其施工質(zhì)量問(wèn)題逐漸成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)[1]。該文提出了針對(duì)性的質(zhì)量控制措施，以提高挖孔灌注樁的施工質(zhì)量，保障整個(gè)工程項(xiàng)目的長(zhǎng)期穩(wěn)定和安全。

1 人工挖孔灌注樁特點(diǎn)

（1）施工方法簡(jiǎn)單。與傳統(tǒng)的機(jī)械挖掘相比，人工挖孔成孔的方法更為簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的設(shè)備，可以靈活適應(yīng)各種施工環(huán)境。

（2）高承載力。由于樁徑較粗，人工挖孔灌注樁可以承受較大的垂直荷載，適用于高層建筑或重載結(jié)構(gòu)。

（3）無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪聲。無(wú)須使用大型機(jī)械設(shè)備，如振動(dòng)錘或挖掘機(jī)，幾乎不產(chǎn)生振動(dòng)，從而顯著降低對(duì)周?chē)h(huán)境和既有建筑的影響，減少施工期間對(duì)附近居民生活的干擾。

（4）施工質(zhì)量可靠?？梢詫?shí)時(shí)了解土層的類(lèi)型、厚度和分布，從而更加準(zhǔn)確地判斷地質(zhì)條件。利用手工工具對(duì)孔壁進(jìn)行修整，確?？妆诘墓饣推秸Ｍ瑫r(shí)，還可以對(duì)孔底進(jìn)行徹底清理，去除松散的巖土和雜物，確?？椎椎钠秸群统休d力，有助于提高樁基礎(chǔ)的承載能力和穩(wěn)定性[2]。

（5）適應(yīng)性強(qiáng)。人工挖孔灌注樁適用于各種地質(zhì)條件，包括軟土、黏土、砂土等，且可以在狹窄的施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行施工。

2 工程概況

省道410線朝天城區(qū)過(guò)境段工程（以下簡(jiǎn)稱(chēng)項(xiàng)目）位于廣元市朝天區(qū)朝天鎮(zhèn)境內(nèi)，項(xiàng)目起止樁號(hào)為K0+000～K7+684.123，路線全長(zhǎng)7.684 km。采用二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，該路段的設(shè)計(jì)速度為40 km/h，路基寬度為12 m。項(xiàng)目區(qū)沿線地形地貌總體屬中低山區(qū)構(gòu)造剝蝕、侵蝕、堆積復(fù)合地貌，斜坡、溝谷地形。項(xiàng)目樁基位于十分陡峭的山坡上，樁基地勢(shì)高差大，場(chǎng)地布置和機(jī)具設(shè)備的轉(zhuǎn)移十分困難，需開(kāi)挖較大的施工平臺(tái)，易造成山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。該工程人工挖孔樁基數(shù)量及類(lèi)型見(jiàn)表1所示：

鑒于該工程的地質(zhì)條件、水文狀況、設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)格，以及樁基的數(shù)量和施工工期要求，針對(duì)施工場(chǎng)地受限的情況，采用人工挖孔灌注樁方案顯示出了顯著優(yōu)勢(shì)。施工設(shè)備輕巧、簡(jiǎn)單，操作便捷。與大型機(jī)械成孔方法相比，這些設(shè)備更易于運(yùn)輸和安裝，降低了施工難度和復(fù)雜性；施工場(chǎng)地占用面積小，對(duì)周?chē)h(huán)境的影響微乎其微。在施工過(guò)程中，無(wú)須大面積開(kāi)挖或破壞植被，從而有效地保護(hù)了施工區(qū)域的生態(tài)環(huán)境，避免了大規(guī)模土方工程，水土流失的風(fēng)險(xiǎn)也得到了顯著降低。施工過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生泥漿和污水等廢棄物，對(duì)環(huán)境的污染幾乎為零。

3 人工挖孔灌注樁施工方法

3.1 施工準(zhǔn)備

在施工前，需要對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整，確保施工區(qū)域的穩(wěn)定性和安全性。這包括清除坡體表面的危石及浮土，以減少潛在的安全隱患。地面標(biāo)高需高于設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高30 cm，以提供足夠的施工空間。同時(shí)，應(yīng)進(jìn)行精確的測(cè)量工作，確定樁孔地面的高程，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求計(jì)算開(kāi)挖深度。為保障施工期間的排水通暢，防止水患對(duì)施工造成不利影響，作業(yè)面四周需要挖設(shè)排水溝，并搭建好孔口雨棚。此外，應(yīng)合理規(guī)劃和布置出渣道路，確保施工過(guò)程中的渣土能夠及時(shí)清理和運(yùn)輸。在材料和機(jī)具的堆放方面，需要充分考慮孔壁壓力和施工條件的影響，合理規(guī)劃堆放位置，確保不會(huì)對(duì)孔壁穩(wěn)定性造成不利影響，同時(shí)也要便于施工操作和材料使用。使用全站儀進(jìn)行高精度測(cè)量，確定樁位的準(zhǔn)確位置。為確保樁位的準(zhǔn)確性，采用地面基線十字網(wǎng)控制樁位軸線。

3.2 樁孔開(kāi)挖

（1）樁孔防護(hù)

在孔口設(shè)置蓋板、護(hù)欄，橫向欄桿間掛密目網(wǎng)。立面防護(hù)欄上懸掛安全標(biāo)識(shí)、禁令標(biāo)志?？卓诟浇麦w下方設(shè)置被動(dòng)防護(hù)擋板。挖孔工作暫停時(shí)，孔口必須使用鋼筋焊接的鋼筋網(wǎng)進(jìn)行罩蓋，縱、橫間距為20 cm。

（2）孔口邊坡防護(hù)

先將邊坡開(kāi)挖至樁頂高程，再按設(shè)計(jì)的跳挖開(kāi)挖方式依次進(jìn)行開(kāi)挖。由于孔口地表不平整，多為斜坡，因此在山坡上施工時(shí)，應(yīng)在施工前對(duì)臨山側(cè)進(jìn)行邊坡防護(hù)，采用鋼管支撐，外側(cè)用竹膠板或竹跳板做擋板，鋼管橫桿采用雙層，間距為1 m，立柱間距為1.5 m，竹膠板高度為2.4 m，以防止山上滾石、滑坡等對(duì)孔內(nèi)施工人員造成危害。

（3）鎖口及護(hù)壁

每次護(hù)壁施工前，都必須嚴(yán)格檢查樁身的凈空尺寸、平面位置以及垂直度，以確保樁身符合設(shè)計(jì)要求。此外，必須確保在上一節(jié)護(hù)壁混凝土終凝并具備一定強(qiáng)度后，方可進(jìn)行下一節(jié)的開(kāi)挖工作。為保持樁身的穩(wěn)定性，應(yīng)遵循先挖樁芯部位、后挖四周護(hù)壁部位的順序。

挖孔護(hù)壁采用20 cm厚的C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，每掘進(jìn)1.0 m，進(jìn)行護(hù)壁處理。在施工護(hù)壁時(shí)，首先進(jìn)行護(hù)壁鋼筋的安設(shè)工作。護(hù)壁鋼筋按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行布置和固定，以確保其能夠提供足夠的支撐和穩(wěn)定性。經(jīng)過(guò)驗(yàn)收后，進(jìn)行護(hù)壁模板的安裝。模板的安裝需根據(jù)樁孔中心點(diǎn)進(jìn)行校正，然后澆筑護(hù)壁混凝土。為確保護(hù)壁混凝土的密實(shí)度，上下護(hù)壁間需搭接50 mm，并使用φ25的鋼筋或小型振動(dòng)棒進(jìn)行充分振搗。在澆筑護(hù)壁混凝土?xí)r，應(yīng)防止護(hù)壁模板發(fā)生位移，確保四周澆筑均勻。

護(hù)壁混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，進(jìn)行拆模、校正。此后，按照該流程循環(huán)進(jìn)行挖孔施工，直至完成整個(gè)樁基的挖孔工作。所有的樁基挖孔都必須設(shè)置混凝土護(hù)壁進(jìn)行支撐，以確保施工過(guò)程安全。

護(hù)壁采用內(nèi)齒式現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其內(nèi)孔尺寸上口略大于設(shè)計(jì)尺寸，下口比上口尺寸大10～15 cm，以滿(mǎn)足施工過(guò)程中的變形要求。這一細(xì)節(jié)處理有助于確保護(hù)壁的穩(wěn)定性和承載能力，從而進(jìn)一步提高灌注樁的整體質(zhì)量。

在覆蓋層中每開(kāi)挖1 m，現(xiàn)澆一段護(hù)壁，上下節(jié)段間應(yīng)搭接50～75 mm。護(hù)壁混凝土內(nèi)布置φ10 mm鋼筋作為環(huán)向箍筋，φ12 mm鋼筋作為上下節(jié)段間的連接筋，為便于連接，鋼筋兩端設(shè)135°彎鉤。在混凝土澆筑前，應(yīng)在模板內(nèi)設(shè)內(nèi)支撐，以增強(qiáng)模板剛度。護(hù)壁混凝土采用機(jī)械拌和，插入式振動(dòng)器搗實(shí)，當(dāng)強(qiáng)度達(dá)10 MPa后方可拆除護(hù)壁模板。當(dāng)挖孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，對(duì)孔底和孔壁情況進(jìn)行詳細(xì)檢查和處理。清除孔壁和孔底松動(dòng)的巖石和土壤，確?？妆诤涂椎椎钠秸群头€(wěn)定性。對(duì)孔底進(jìn)行整平處理，確保基樁的垂直度和水平度符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

（4）土方開(kāi)挖

主要采取人工開(kāi)挖的方式，輔以風(fēng)鎬風(fēng)鉆，遵循先中間后周邊的原則。在開(kāi)挖前，應(yīng)對(duì)孔口土石方進(jìn)行開(kāi)挖并采取相應(yīng)的防護(hù)措施，根據(jù)設(shè)計(jì)的鎖口尺寸，在原地面下挖10 cm，為后續(xù)的護(hù)壁和鎖口的鋼筋制作、模板安裝做準(zhǔn)備。為確保鎖口位置的準(zhǔn)確性和高程的精確性，在鎖口模板的支護(hù)過(guò)程中應(yīng)使用全站儀進(jìn)行位置及高程的校核。當(dāng)模板安裝完成后，應(yīng)進(jìn)行鎖口混凝土的澆筑工作，確保鎖口的穩(wěn)固性和密封性[3]。

鎖口澆筑完畢后，將樁芯十字軸線及標(biāo)高精確投測(cè)到鎖口護(hù)壁的混凝土上，這是樁孔施工過(guò)程中樁芯、垂直度、深度控制的重要依據(jù)。井口四周挖好排水溝，能夠有效收集和排除雨水、地下水等水源。設(shè)置地表截、排水及防滲設(shè)施，進(jìn)一步增強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的排水能力。

3.3 排水措施

（1）一般性排水

在平整場(chǎng)地上應(yīng)設(shè)置不小于1%的排水橫坡，在地表樁基位置四周挖截水溝，并將從孔內(nèi)排出孔外的水妥善引流到原有水系中。當(dāng)孔內(nèi)滲水量大時(shí)，用水泵排走。

（2）挖孔遇到潛水層承壓水的處理

在挖孔過(guò)程中，當(dāng)遇到潛水層承壓水且涌水量較大（90 m3/h以?xún)?nèi)）時(shí)，為防止水流對(duì)樁基施工的影響，常用的處理方法是水泥砂漿壓灌卵石環(huán)圈。

3.4 檢查處理及成孔檢驗(yàn)

當(dāng)挖孔達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)進(jìn)行基樁平面位置、傾斜度檢查，各項(xiàng)誤差均需滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。孔底必須做到平整，無(wú)松渣、污泥及沉淀等軟層。

樁基成孔后應(yīng)采用錘球檢測(cè)樁孔直徑、傾斜度及孔壁平整度，如：直徑≥設(shè)計(jì)值，孔的傾斜度≤0.5%，孔壁順適，符合成孔要求。

3.5 樁基鋼筋加工及安裝

（1）鋼筋籠制作方法

鋼筋籠制作主筋采用機(jī)械連接，相鄰主筋端部的錯(cuò)開(kāi)距離是一個(gè)需要特別關(guān)注的參數(shù)。根據(jù)規(guī)范要求，相鄰主筋端部的錯(cuò)開(kāi)距離應(yīng)不小于35倍的鋼筋直徑（35 d），同時(shí)也不應(yīng)小于50 cm，保證同一截面內(nèi)的接頭數(shù)目不多于主筋總根數(shù)的50%，再把加強(qiáng)筋按1道/2 m放置在主筋上。對(duì)于螺旋筋，應(yīng)采取點(diǎn)焊與主筋牢固結(jié)合，而在每節(jié)鋼筋籠接頭處50 cm長(zhǎng)度范圍內(nèi)的螺紋筋可暫不焊接，在進(jìn)行鋼筋籠安裝時(shí)，應(yīng)在焊接好主筋后再進(jìn)行焊接。

（2）鋼筋籠連接

樁基主筋的連接采用機(jī)械連接，而加強(qiáng)筋與螺旋筋的連接則采用電弧焊接。機(jī)械連接接頭采用滾扎直螺紋接頭。滾軋直螺紋接頭應(yīng)使用管鉗和力矩扳手進(jìn)行施工，將兩個(gè)鋼筋絲頭在套筒中間位置相互頂緊。

滾壓直螺紋接頭完成后，為便于識(shí)別和檢查，應(yīng)隨手刷上紅漆作為標(biāo)識(shí)。此外，還需特別關(guān)注單邊外露絲扣的長(zhǎng)度，確保其不超過(guò)2P（P為螺距），以保證接頭的整體穩(wěn)定性和密封性。力矩扳手的精度為±5%。

焊接接頭每焊完一層后都需要對(duì)焊縫進(jìn)行仔細(xì)檢查。焊縫應(yīng)結(jié)合緊密，平面平順、整齊，不得出現(xiàn)氣孔、夾渣、咬邊等缺陷。同時(shí)，焊縫應(yīng)無(wú)裂縫，主筋不得出現(xiàn)深度燒傷現(xiàn)象。Ⅲ級(jí)鋼筋的單面焊接要求如表3所示：

鋼筋籠成形后，在鋼筋籠外側(cè)設(shè)置定位筋，確保鋼筋籠與成孔的同心度和混凝土保護(hù)層厚度符合設(shè)計(jì)要求。

（3）鋼筋籠安放

1）圓樁鋼筋籠安裝：鋼筋籠經(jīng)驗(yàn)收合格后，分節(jié)吊裝，鋼筋籠起吊采用兩點(diǎn)吊方式，選用19.6 mm的鋼絲繩作為起吊工具。19.6 mm鋼絲繩破斷拉力為23 950 kg，安全系數(shù)取5，鋼絲繩的受力將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其破斷拉力。根據(jù)安全系數(shù)的計(jì)算，單股鋼絲繩可承受的最大拉力為4 790 kg。而在雙股受力的情況下，即兩根鋼絲繩共同承擔(dān)吊裝力時(shí)，其總受力可達(dá)9 580 kg，而該項(xiàng)目樁基鋼筋籠的最大重量為3 540 kg，滿(mǎn)足要求。

在主吊點(diǎn)的操作中，采用25 t的汽車(chē)吊水平起吊鋼筋籠。為確保起吊過(guò)程中的穩(wěn)定性，使用吊車(chē)的大鉤在鋼筋籠的頂端進(jìn)行兩點(diǎn)固定，而副吊點(diǎn)則利用副鉤在鋼筋籠的1/2至1/3中間部位進(jìn)行兩點(diǎn)吊裝。當(dāng)主吊點(diǎn)將鋼筋籠吊至空中后，副吊點(diǎn)將進(jìn)行空中翻轉(zhuǎn)操作，籠中心對(duì)準(zhǔn)樁位中心，扶正后緩慢勻速下入孔內(nèi)，全程應(yīng)嚴(yán)格控制其擺動(dòng)幅度，以防止與孔壁發(fā)生碰撞。

吊筋下至孔口時(shí)，用兩根[12槽鋼支撐于孔口，槽鋼兩側(cè)的墊放應(yīng)高于護(hù)筒的枕木，枕木寬度為30 cm。松開(kāi)主鉤鋼繩，用同樣方法吊起下一節(jié)鋼筋籠，當(dāng)上下兩節(jié)籠在同一鉛垂線上時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)上節(jié)鋼筋籠，以使兩節(jié)籠的主筋對(duì)正，機(jī)械連接主筋，然后纏繞上螺旋筋。在最后一節(jié)鋼筋籠連接完成后，當(dāng)?shù)孛娓叱谈哂谠O(shè)計(jì)的樁頂高程，吊放鋼筋籠頂部至孔口時(shí)，需連接相同直徑的鋼筋籠接長(zhǎng)（籠體采用4～8根主筋，按照2 m間距設(shè)置加勁箍），接長(zhǎng)后的鋼筋籠頂應(yīng)低于護(hù)壁頂50 cm左右，在鋼筋籠入孔并校正中心位置后，焊接限位鋼筋，限位鋼筋采用4根Φ25鋼筋，與籠頂加勁箍進(jìn)行焊接支撐在護(hù)壁上，可有效防止其上浮和偏位。鋼筋籠吊裝施工工藝流程如圖1所示：

圖1 鋼筋籠吊裝施工工藝流程圖

2）方樁鋼筋籠因其鋼筋密實(shí)自重較大，很難采用機(jī)械整體吊裝工藝，方樁鋼筋籠采用孔口制作。首先在樁基四周安裝就位鋼筋，逐一焊接箍筋，在箍筋焊接完畢后安裝主筋，主筋采用吊車(chē)單根下放至孔內(nèi)，然后按照設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行安裝。

3.6 樁身混凝土施工

樁基混凝土在拌和站集中拌和，使用混凝土運(yùn)輸車(chē)運(yùn)輸，采用混凝土泵車(chē)或吊車(chē)入孔，導(dǎo)管法灌注。當(dāng)孔內(nèi)無(wú)水、采用導(dǎo)管法澆筑時(shí)，按水下混凝土的澆筑方法，當(dāng)澆筑到設(shè)計(jì)標(biāo)高后對(duì)頂面2 m高度內(nèi)混凝土插入振搗棒進(jìn)行振實(shí)。振搗采用插入式50振動(dòng)棒，其作用半徑為40～50 cm，振動(dòng)時(shí)為保證搗實(shí)均勻同時(shí)減少混凝土表面的氣泡操作應(yīng)快插慢拔，并不斷上下移動(dòng)振動(dòng)棒。振動(dòng)棒移動(dòng)間距應(yīng)在40 cm以?xún)?nèi)，與護(hù)壁保持5～10 cm的距離，對(duì)每一個(gè)振動(dòng)部位，應(yīng)持續(xù)進(jìn)行振動(dòng)操作，確?；炷林械臍馀荼挥行懦敝猎摬课坏幕炷吝_(dá)到密實(shí)狀態(tài)，當(dāng)孔內(nèi)積水較多或滲水嚴(yán)重時(shí)，一般每分鐘水位上升超過(guò)5 cm時(shí)，采用水下混凝土的施工工藝。

4 結(jié)語(yǔ)

人工挖孔灌注樁施工技術(shù)作為一種傳統(tǒng)的深基礎(chǔ)施工方法，具有靈活性強(qiáng)、適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于地質(zhì)條件復(fù)雜或施工環(huán)境受限的情況。質(zhì)量控制是人工挖孔灌注樁施工技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。從施工前的準(zhǔn)備、施工過(guò)程中的監(jiān)控到施工后的檢測(cè)與評(píng)估，每一個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)嚴(yán)格控制，以確保樁身的承載能力和整體穩(wěn)定性。特別是在混凝土配比、鋼筋籠制作與安裝、混凝土灌注與振搗等方面，應(yīng)采取科學(xué)有效的質(zhì)量控制措施，避免質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生。人工挖孔灌注樁施工技術(shù)及質(zhì)量控制研究是一個(gè)復(fù)雜而重要的課題，需要在實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理制度，以確保該技術(shù)能夠在各種工程實(shí)踐中發(fā)揮更大作用。

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