建筑基础中人工挖孔灌注桩的应用探究

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【摘 要】人工挖孔灌注桩是楼房建筑基础中常用的一种桩基础形式， 这种桩基础施工质量较客观，有效地降低工程成本。基于此，本文结合工程案例对人工挖孔灌注桩在建筑基础中的应用进行了分析。

【关键词】人工挖孔灌注桩；建筑基础；应用

人工挖孔灌注桩是一种通过人工开挖而成孔的灌注桩，适用于非沙土旱地或少水且较密实的土质或岩石地层，因其占施工用场地少、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而广泛应用于桥梁及高层建筑物桩基工程的施工中。某大厦设计为19 层，设计桩直径有2.5 米，2.2 米，2.0 米，1.8 米，1.2 米，1.0米和0.8 米七种桩径。持力层为泥岩。水位在10.2 米～11.1 米；场地狭小，地形起伏较大，地表有稀疏植被，土质多为黄褐色、棕褐色亚粘土和灰黄色黄土，地下水主要靠大气降水供给，水位较低。在灌注桩的施工中全部采用了人工挖孔灌注桩的施工工艺，取得了预期的效果。

一、施工工艺

1、挖孔桩的施工方法。

（1）挖孔

①第一节孔圈护壁应比下面的护壁厚100mm～ 150mm，并应高出现场地面200mm～250mm或按设计要求，上下护壁间的搭接长度不得少于50mm。

②为保证护壁砼的整体性，视护壁土质情况，用φ 8钢筋均匀布置作拉结筋，以防护壁砼脱节下沉。

③浇灌护壁砼时，用敲击模板及竹杆和木棒插实方法，根据土质情况，尽量使用速凝剂，尽快达到设计强度要求，发现护壁有蜂窝、漏水现象，应及时加以堵塞或导流。

④护壁砼的内模拆除，根据气温等情况而定，一般可在24h后进行，使砼有一定强度，以能挡土。

⑤当第一节护壁砼拆模后，即把轴线位置标定在护壁上，并用水准仪把相对水平标高画记在第一圈护壁内作为控制桩孔位置和垂直度及确定桩的深度和桩顶标高的依据。

⑥当遇到异常情况影响挖土安全时，要立即采取有效防护措施后，确保安全后方可继续深挖。

⑦对较易塌方施工段要即挖、即校对、即验收、即灌注护壁砼。要保证砼密实度，避免渗漏。

⑧桩端入岩，采用风钻破碎岩石，及时将破碎后的岩石清理出井口，当钻进至设计要求深度时，可进行桩端放大脚施工。

⑨终孔时，必须清理好护壁污泥和桩底的残渣杂物浮土，清除积水，迅速组织浇灌桩芯砼，以免浸泡使土层软化。

（2）护壁

①护壁钢筋笼

护壁钢筋笼的形状为一个圆台体的侧表面，由6 道φ8 环形钢筋及8 道φ8 母线钢筋焊接而成，环形钢筋间距为20cm，自上而下排列，其顶部和底部环向钢筋的直径分别大于设计桩径10cm 和30cm，其余环向钢筋的直径按线性变化的规律自上而下递增。第一层开挖位于地表，可将其开口适当加大，以使护壁钢筋笼在场地上制作好后直接放入其中，对于第二层及以下各层而言由于护壁钢筋笼底部直径大于顶部钢筋直径，所以护壁钢筋笼不能直接放入，只能在井下制作完成。

②护壁模板

浇铸护壁的模板相应也呈圆台体形状，其上口的直径等于设计桩径，下口的直径大于设计桩径20cm，高100cm，由3 块呈曲面扇形的薄钢板制作而成，背后焊接三角铁作为骨架起支撑作用，相邻两块模板拼缝要预留2cm 间隙。拼接时用螺栓将相邻模板从拼缝处固定，并用木条填塞预留缝隙，以方便拆卸。拆模的方法是：卸掉拼缝处固定的螺栓，向内侧敲打填塞的木条，使各块模板松动、分离后逐一取下。

③浇筑护壁混凝土

护壁混凝土按C25 设计，在混凝土内应掺一定数量速凝剂，以尽快达到强度要求。浇筑护壁时，为了防止模板产生偏移，应对称下料，用敲击模板或木棒插实的方法振捣，由于护壁混凝土在地面以下，湿度、温度对护壁混凝土强度的形成和增长非常有利，一般1天强度就能达到10Mpa 左右，1 天就可以拆模。

（3）地下水处理

如遇到地下水应及时配好水泵。地下水量不大时，随挖随将泥水用吊桶运出，当地下渗水量较大时，吊桶已经满足不了排水，先在桩孔底挖集水坑，用高程水泵沉人抽水，边降水边挖土，并日夜抽水，使水位保持稳定。

（4）循环施工

开挖吊运第二节桩孔土方（修边），从第二节开始，利用吊升设备运土，桩孔内人员须戴好安全帽。吊桶离开孔口上方后，推动活动安全盖板，掩蔽孔口，防止卸土的土块石块等杂物坠落孔内伤人。吊桶在小推车内卸土后，再打开活动盖板，下放吊桶装土；挖出的土须运到指定地点。

先拆除第一节支第二节护壁模板，放附加钢筋，护壁模板采用拆上节支下节依次周转使用。模板上口留出高度为75mm的混凝土浇接口，接口处应捣固密实。第二节护壁混凝土可采用串通输送，人工浇注，人工插捣密实。

桩验收

桩成孔以后由专职质量检查员对桩身直径、扩底尺寸、孔底标高、桩位中线、井壁垂直、虚土厚度等进行全面测定，确认合格后报监理单位验收，并申报物探部门进行探钎试验，经设计单位、勘察单位验桩合格后方可进行钢筋混凝土施工。

3、钢筋笼的制作与安装

钢筋笼骨架在加工场地分段制作，分段长度视起吊设备的高度和钢筋主筋规格而定，一般为6 m 左右，如12 m长的钢筋笼可分为两段。为使钢筋笼骨架有足够的刚度，每隔2 . 5 m应在主筋外侧设置一道Φ18加强箍筋，以保证在运输和吊放过程中不产生变形。将钢筋笼运至现场后，用吊车起吊，第一段放入孔内后用钢管或型钢临时搁支在护壁上，再起吊第二节钢筋笼，对正位置焊接，焊接应采用搭接焊法，要注意搭接应满足规范的要求，焊接后逐段放入孔内至设计标高。安放前需再检查孔内的情况，以确定孔内无塌方和沉渣，安放要对准孔位，扶稳、缓慢、顺直，避免碰撞孔壁，严禁墩笼、扭笼。放入后应反复校正设计标高并用工艺筋固定，防止钢筋笼下沉或上浮。

4、灌注混凝土

当钢筋笼在井筒中就位以后，便可灌注混凝土，混凝土坍落度宜控制在7～9cm，拌和时间不得少于2 分钟。在井口的上方搭起支架，将溜槽和串筒接上，串筒宜距混凝土面2m 以内为宜，随着混凝土表面不断上升逐步减少串筒数量。严禁在井口向井下抛铲或倾倒混凝土料，以免产生离析现象，影响混凝土整体强度。每次灌注高度不得大于60cm，由井下工人用插入式振动器捣振，插入形式为垂直式，插点间距约40～50cm，应做到“快插满拔”，以保证混凝土的密实度。孔内的混凝土必须一次连续灌注完成，不留施工缝。挖孔灌注桩的混凝土质量容易保证，在制作承台时，无需打掉桩头，只需将其顶面凿毛即可。通过对本工程完成的挖孔灌注桩进行试块强度试验和桩身动检证明，I类桩达到95%以上，取得了预期的效果。

二、施工注意事项

1、孔桩自降水

为保证挖孔桩顺利施工，施工开挖中必须采取有效的降水措施，一般可利用挖孔井进行自降水，即根据地下水量的大小、地下水经流方向、孔桩分布、选择若干较深的孔井作为集水井抽水。

2、砼浇筑技术措施。

（1）在浇灌桩芯砼以前，该桩孔周围降水井、集水桩井突击抽水，以尽量减少孔内渗水。（2）在孔底一侧形成一集水坑，浇注桩芯前用水泵强行抽水，准备充足的砼干料，力争在最短时间内迅速封底。（3）在封底阶段，适当减小砼的坍落度。（4）如砼表面仍有较深渗水，可加适量水泥。（5）加强振捣，以减少砼中空隙，保证密实度。

3、钻孔灌注桩人工劳动强度大，风险也较大，应严格按照《施工安全技术规范》执行各项安全措施，施工中应由专人负责安全问题，防止塌孔、有毒气体侵害等危及人员安全的事故发生。

4、当地下水位较高，且遇淤泥层或流砂，采用倒挂临时槽钢井圈，密集插板，采取短挖掘、短支护，强行掘进通过该土层；或用钢护简强迫下沉，待桩身混凝土浇过此殴后。再拔出回收。

三、总结

人工挖孔桩由于其受力性能可靠，施工操作工艺简单，单桩承载力高，无环境污染等优点，广泛应用于高层建筑基础中。本工程中，对工程桩进行相应比例的低应变及高应变检测，检测结果表明，本工程人工挖孔桩的检测参数均满足设计要求。

参考文献：

[1]王国江，刘浩。 人工挖孔灌注桩施工工艺应用实例[J]. 科技信息（科学教研）. 2007（31）

[2]宋向红。 人工挖孔灌注桩施工工艺应用实例[J]. 大众科技. 2006（07）