浅谈人工挖孔灌注桩施工技术
2017-06-19
前言
人工挖孔灌注桩顾名思义就是指以人工挖孔的方式完成桩基成孔，然后下钢筋笼，最后灌注混凝土的施工方法。由于我国劳动力资源丰富，且人工挖孔桩施工工艺简单、适用范围较广、受环境气候影响较小、安全可靠、灵活机动、造价低、可大面积展开现场等优点，从而在高层公用建筑、民用建筑及桥梁基础工程中得到广泛应用。由人工挖孔灌注桩基础工程质量好坏直接影响着上部结构体系的安全性和稳定性, 因此科学、合理、正确地进行施工尤为重要.
1 人工挖孔灌注桩的优点与适用范围
1.1 人工挖孔灌注桩基础的优点
近年来，人工挖孔灌注桩基础在我国的工程中使用的越来越多。其原因有以下几点：
（1）进行施工时，无需使用大型施工机械, 施工简单快捷,对施工现场的条件要求较低, 可同时进行多个班组开挖的平行作业, 对缩短基础工期十分有利。
（2）人工挖孔桩的承载力较高、孔径和孔型不受限制、造价低。
（3）该桩基础对周围环境不会产生较大污染, 当遇到孤石、、沉渣、岩石时候较易处理, 成孔较为直观, 能够十分清楚地了解地质变化情况, 验证勘探、设计的科学性与准确性, 做到发现问题马上解决, 混凝土施工质量容易控制等优点。特别是对于大孔径桩基础, 其施工方法更显优越。
（4）进行施工时占用场地不大, 且又无冲击震动, 避免了机械钻孔对相邻孔的影响，易于保证各孔的施工质量。
1.2 人工挖孔灌注桩基础的适用范围
人工挖孔灌注桩适用于持力层埋藏较浅的地基, 且对单桩承载力要求又较高的基础工程。孔径（不含护壁）一般大于800mm，要求无地下水或地下水较少的粘土、粉质粘土, 含砂量少、含砂卵石较少的粘土层, 特别适于黄土层采用, 深度需要控制在5-25米之间. 当存在流砂,涌水量大，地下水位较高的冲积地带或近代沉积的含水量高的淤泥质土时不宜使用。
2 人工挖孔灌注桩的施工工艺
2.1 施工前准备
施工前准备确保了人工挖孔灌注桩施工的顺利进行。首先需要认真阅读设计图纸以及工程地质勘察资料。其次需做好三通一平, 设置集水井、排水沟和沉淀池, 并做好防水措施以及防护措施。再次要认真编制详细的施工组织设计方案。最后还要组织专家进行施工图纸的会审和安全、技术交底工作。
2.2 孔桩开挖
开挖桩孔前需从桩中心位置向外引出四个控制点, 并且用牢固的木桩标定, 开挖桩孔要从上到下逐层进行开挖, 先挖中间部分的土方, 再向周边扩挖, 这样才能有效地控制桩孔的截面尺寸。应由工人用镐、锹和凿岩机进行挖土，每节的开挖高度应根据土质好坏,以及操作条件而定。当挖至孔底时，应先挖桩身的圆柱体，再由上至下按照扩底尺寸挖土，每节的弃土均装入吊桶,尔后由卷扬机提升。桩孔内土方提升，建议使用0.5t 的卷扬机。
2.3 孔壁支护
只有当土质密实且无渗水时, 并能保证开挖后短期内不会出现塌孔的桩孔才不需进行支护。对于其他情况，如：孔壁有少数土质较差或有渗水现象, 易发生掉块、塌孔时均应该在挖孔结束后立即进行孔壁支护。人工挖孔灌注桩大多数施工时采取分段挖土, 分段护壁的方法进行施工。挖孔施工中需选择与当地土质相适应的孔壁支护方案,孔壁支护建议采用现浇混凝土或现浇钢筋混凝土护壁, 支模时宜进行上口小, 下口大, 呈“锥形”的施工工艺, 这样可以方便混凝土的浇筑、振捣。护壁混凝土作为桩身的一部分时, 其强度需要大于桩身强度。当用混凝土壁作为桩身的一部分时, 只能用于桩身截面不存在拉力的桩(磨擦桩和柱桩), 其混凝土强度也不得低于桩身混凝土的设计强度。当第一节护壁混凝土拆模后, 应该立即把轴线位置标定在该节护壁上, 并用水准仪把相对水平标高标记在该圈护壁内, 将次作为控制垂直度和桩孔位置、深度的依据。
2.4 制作和吊装钢筋笼
钢筋笼的制作可以分为工厂预制和现在制作两种方法。在工厂进行预制时必须严格按照图纸进行钢筋绑扎，避免出现运至现场由于长度不够或过长所导致的无法下吊情况。现场制作时，钢筋的连接一般采用锥螺纹连接方法。当遇到桩身较深的桩孔时，钢筋笼的制作安装宜采用现场预制整体钢筋笼，再整体吊入井下的方法。若受到起重设备的限制而导致无法实现时,需采用孔内绑法。工人应先下入孔中，并在孔侧壁上打上直径为20mm 长为30cm的圆钢, 随后将主筋放入, 并依次将箍筋放入, 最后从下往上进行钢筋绑扎,分别应与侧壁钢连接, 绑扎完毕后还需要检查各桩轴线位置。
2.5 灌注混凝土
对人工挖孔桩进行混凝土灌注是人工挖孔灌注桩的关键工序，其施工质量的好坏直接关系到整根桩的质量。进行混凝土灌注时，需要注意一下几点：
（1）当从孔底及孔壁渗入的地下水上升速度较慢时，可采用在空气中灌注混凝土桩的方法。
（2）当孔底渗入的地下水上升速度较快时,应将该桩视为有水桩。按照有关规定用导管法在水中灌注混凝土。
（3）需使用经质量监督部门标定过的有电子计量的拌合设备进行混凝土的拌制,, 严格按照混凝土配合比进行下料, 控制用水量,混凝土的搅拌时间宜大于90秒。 当孔内无钢筋骨架时, 混凝土的坍落度宜小于6.5cm，当孔内有钢筋骨架时, 混凝土的坍落度宜达到7cm～ 9cm。
（4）进行混凝土灌注时, 应随灌随振,以需要保证混凝土的密实度。当浇筑至离混凝土浇筑面2m以内时, 不准使用抛铲或倒车卸料，需要用溜槽或串筒，以免发生混凝土离析, 影响混凝土的整体强度。桩灌注混凝土量应略大于计算体积。
（5）每根桩的混凝土要求连续完成。如果遇到停电等不可预见的原因时, 需按施工缝有关规定预留施工缝,并设置上下层的锚固筋。重新进行灌注时, 缝面必须清理干净, 不得存有积水和其他杂物。
3 人工挖孔灌注桩常见问题与处理方法
3.1 遇地下水
处理该类问题最有效的方法是截断水源。当桩孔孔深较浅时, 可采用板桩进行封闭，当桩孔孔深较深时, 需采用钻孔压力灌浆形成帷幕以挡水。当地下水量不大时, 可选用潜水泵抽水, 当地下水量较大时, 可采用井点降水或打设集水井的方法来降低地下水位。
3.2 遇流沙
当流砂情况较轻时, 可采用缩短每一个循环段桩壁开挖深度的方法进行处理,当流砂情况较为严重时, 可以采用钢套筒进行护壁的方法进行处理。
3.3 遇淤泥质土层
当遇到淤泥质土层等软弱土层时, 需要缩短这一段的开挖深度, 并及时浇注混凝土护壁, 一般可采用方木、木模板、钢模板等进行临时支挡。
参考文献
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