浅谈混凝土人工扩充桩基础施工的几点体会
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摘要：本人通过自己的工作实践经验，考虑案例项目的实际情况、结构安全性、沉降量小等主要因素，介绍一下采用人工扩充桩进行项目基础施工的主要方案及施工要求，便于大家学习参考。
人工挖孔桩由于既有单桩承载力高，结构传力明确，沉降量小；可直接检查桩直径、垂直度和持力土层情况，桩质量可靠等优点而广泛应用于高层、公共建筑中。
本文结合贵州黄果树新城中心商业区G1塔及G2基础施工作为实例，对人工扩充桩的特点、使用范围、施工流程进行介绍，并重点介绍了人工挖孔桩施工中的施工要点及安全施工的措施。
关键词：人工挖孔桩；挖孔；护壁
中图分类号：U445.31 文献标识码： A
1.工程实例：
1.1工程概况
本工程为贵州省安顺市镇宁县黄果树镇新城中心商业区二期G地块G1、G2楼，西靠天星路。黄果树新城中心商业区G地块G1#楼位于中心商业区小山山顶中央，小山垂直高度32米（1081-1049=32）。本栋为景观建筑，地上6层,设计为八角塔并逐步向内收缩直致塔尖， 建筑高度为37.36米。G2#楼位于中心商业区小山南面山腰，距G1塔水平距离约12米，地上2层, 建筑高度为10.8米。G1、G2楼均为全框架结构。
G1塔和G2楼处于小山山顶及山腰，从现场情况及业主、地勘、设计的相关要求（相关要求见后文）来分析，有两个情况需重点解决：第一：山上施工的运输问题，因山上既不能安装塔吊也不能安装井架，运输问题成了重中之重。塔吊只能利用F2、F5之间已安装的50米塔吊，本塔吊独立高度只有36米（次处无法使用塔吊附着），有效高度仅30米，也就是说只能把所用施工材料吊至G1塔和G2楼的附台上，然后通过人力运至施工区。第二：孔桩的石方部分施工难度也相当大（地基岩层完整特别坚硬），采用常规方法施工已不可能。
1.2地质及地下水概况
1.2.1工程地质
地形地貌特征：处于中低山坡地带。
岩土构成：根据原有地勘资料及现场的勘察，山体岩层成完整状，未分层，G1塔犹为明显。
地下水：场地地势较高，稳定的地下水埋藏较深，未发现统一的地下水位对基础及施工物影响。
1.2.2气象
安顺市黄果树气候宜人，最高气温为32℃左右，最低气温为-3℃左右，平均温度为15.3℃，雨季多集中在5~7月份，降雨量80mm/d，降雨日数约80天左右。
1.2.3环境
建筑场地北距镇宁县城约15.0Km,南距黄果树景区约3.0Km，320国道通过新城西侧，紧接新城，并与320国道连通，交通方便。
1.3施组目标
工期目标：2013年3月1日完成孔桩土石方开挖；5月1日前完成基础施工；10月1日前完成主体施工。
质量目标：分部分项工程一次验收合格；减少质量通病的发生；控制柱墙插筋位置正确率达99%。
安全目标：按公司安全目标实行。杜绝重伤及以上事故；杜绝重大机械事故的发生；轻伤率控制在3‰。
文明施工目标：确保达到安顺市“整脏治乱”先进工地；争创安顺市标准化工地。
1.4施工重点、难点控制问题
由于G1塔位于中心商业区小山山顶中央、形状不规则及G2#楼位于中心商业区小山南面山腰且地基岩层完整特别坚硬。根据地勘、业主和设计的要求：1、G1 、G2孔桩需适当加深以防止基底失稳，孔底与山脚保持适当夹角；2、相邻孔与孔底高差不能大于孔与孔的间距；3、孔顶不能出地面；4、不能破坏山上原有面貌。加之山上不能安装塔吊及其他机械设备，施工所用材料全靠肩挑手扛，因此施工难度特别大，应特别重视。
2.施工方案部署
2.1孔桩石方开挖施工部署
2.1.1孔桩开挖方式及挖土处理
根据山顶岩石的特点（岩层完整特别坚硬），现场适宜采用人工冷钻加打眼放炮成孔。施工方法如下：找出孔心并画圆（定位）——沿孔四周均匀布冷钻孔点八个——钻孔（孔径为200MM，深为350MM）——在孔中心打眼（深为350MM）放炮——每重复三次后再施工一次护壁——循环施工。
2.2基础阶段施工部署
2.2.1基础施工方式
在孔桩工程施工完毕后再施工基础拉梁然后再施工正负零零层。正负零零层均为满现浇层，G1、G2正负零零层有两种模板施工方案，一种采用砖胎模（梁）和用低标号砼（板）。另一种采用支木模（不拆模）。根据工期要求和现场实际情况将采用支木模。为了控制施工进度和考虑到G1#塔的复杂性，将G1#塔基础施工提到最优先位置，在劳动力、机械设备以及其他资源相矛盾时，均优先考虑G1#塔基础的施工。基础成型后及时进行后续钢筋绑扎、模板安装、砼浇注等工作。
2.2.2基础施工进度计划
根据合同工期及阶段性工期目标，全部基础工程必须在2013年7月7日前完成。为此确定各阶段基础工程进度计划如下：
（1）第一阶段基础在2013年4月29日结束（G1#塔）
（2）第二阶段基础在2013年7月6日结束（G2#楼）。以上进度包含模板、砼、钢筋砼、土方回填等。
2.3 G1#塔、G2#楼主体施工阶段施工部署
2.3.1施工区位的划分及施工重点
G1#塔塔体按标高分为三个标高段。第一标高段为正负零零~7.15米; 第二标高段为7.15米~17.95; 第三标高段为17.95~塔顶米; 第一标高段即第一层,本层层高7.2米,本层对模板架体的支撑要求较高,虽离高大模板还有一段距离(8M),但因形状不规则及四周挑板较长( 》2.4米)施工难度较大。第二标高段为7.15米~17.95，此段为三层，层高为3.6米,施工难度相对较小。第三标高段为17.95~塔顶米，此段为收缩型塔尖，层高较高，施工作业面非常有限。
G1#塔塔体成收缩状，每层模板均不相同，也就是说上一层所用模板不能照搬下一层模板，需重新制作，因此模板、方条损耗非常大。
3.2孔桩土石方开挖方案
3.2.1孔桩开挖中心线的确定
由于孔桩至柱外边线的距离与外墙（或柱）外防水所需作业面宽度不一致，若严格按以上规则确定开挖边线，则边坡水平投影面在孔桩位置形成多处“┻”形状的槽，给边坡支护体系形成多处应力集中，且槽内的土钉（水平向）无法施工。所以同一条轴线位置的“建筑与结构外边线”按最大结构尺寸确定。
3.2.2孔桩土石方开挖
施工方法如下：找出孔心并画圆（定位）——沿孔四周均匀布冷钻孔点八个——钻孔（孔径为200MM，深为350MM）——在孔中心打眼（深为350MM）放炮——每重复三次后再施工一次护壁——循环施工。
3.3基础检测
6.3.1砼填心完毕后进行动测测试，每个孔桩检测一组，然后进行基础施工。
3.4钢筋工程
3.4.1钢筋加工
（1）工艺流程
如右图所示。
（2）施工要点
（1）所有钢筋加工前先依据下料单制作样品，确认合格后方可批量加工。
（2）圆形箍筋采用特制园盘（与箍等径）通过弯曲机成型。
3.4.2钢筋绑扎
（1）钢筋布筋原则
地梁、框架梁：纵横框架梁上层钢筋—主框架梁（短向）在上（即保证设计保护层位置），但双向框架不能区分长短边长者（即难以区分主次者），由设计单位确定框架梁上层钢筋孰上孰下。
次梁：平行主框架梁之次梁上部钢筋全部位于长向框架梁上层钢筋之上；垂直于主框架梁之次梁上部钢筋在框架梁中部1/3跨范围内将框架梁上部钢筋向下压低（箍筋相应改小）后置于框架梁上层钢筋上面，在两端1/3范围内次梁上部钢筋位于框架梁上层钢筋之下。
板：单向板及双向板下层钢筋短向在下，长向在上。板支座处负弯短钢筋全部位于梁上层钢筋之上面（因板的保护层小于梁保护层）。
按照以上原则布筋皆可满足保护层厚度要求，唯长向框架梁及位于主框架梁两端1/3范围内的次梁之有效高度减少了一个短向梁主筋之高度，这是设计单位设计时必须考虑的。如设计单位不允许，则采用将短向梁高度增加一根主筋直径的高度，但箍筋高度不变，则短向梁上表面保护层厚度比设计及规范大一根钢筋直径。
主次梁之下层钢筋与上层钢筋之布置方法相反（除因压低主梁上层钢筋将次梁上层钢筋放在上面的小梁下层钢筋仍放在主梁下层钢筋上面者外）。
（2）钢筋绑扎
（1）除以下已有说明之外，均由塔吊提升至安装部位后，手工绑扎。
（2）本工程梁柱接头处钢筋较密，采取先柱节点，后大梁，再小梁的顺序进行穿铁和绑扎。若遇钢筋互相穿插间距过小（或保护层过小）难以避开，或造成部分钢筋不能按设计位置就位时，及时与设计单位联系、协商后施工。
（3）绑扎铅丝采用双股22#镀锌铁丝，对于梁柱或梁梁节点处采用4股22#镀锌铁丝。梁柱钢筋—每交叉点满扎；墙、板钢筋—除边排满扎外，中间接点露一扎一。
（4）需焊接成闭合形的柱筋在梁柱节点处或操作困难部位，待绑扎成型后现场单面电弧搭焊，其它易操作部位，可先焊后穿筋绑扎；梁、柱箍筋搭接处先扎，后弯形成135°。
（3）钢筋接头
1）底板、基础梁钢筋：直径12mm及以下的钢筋采用绑扎搭接；其它规格的钢筋采用机械连接（弓丝加钢套管）。
2）墙柱钢筋：采用机械连接（同1）。
3）梁钢筋：纵向钢筋采用机械连接（同1）。
4）板钢筋：现场绑扎搭接。
（4）钢筋定位
除按规定垫置垫块，保证构件钢筋按设计就位外，对于柱、墙、板已绑扎成型的钢筋骨架采取以下方法予以整体固定，以防在吊装或砼浇注过程中发生变位。
1）底板
板—地下室底板和顶板部分，上层钢筋网采用间距1m呈梅花状布置的φ16钢筋撑脚（该撑脚置于板底钢筋网中的下层钢筋上）支撑，其形状和尺寸如右图所示。
2）穿地下室底板的墙、柱预留插筋固定：
在基础梁、底板钢筋绑扎完成后，先将各墙、柱轴线引测至底板的上层钢筋网上，并做好标记。再依照设计图纸将墙、柱插筋按如下方法予以准确固定。
柱插筋的固定：
在地下室底板面及以上500mm处设置二道焊接闭合箍筋。柱的四角设4根“L”形钢筋分别与柱插筋和底板钢筋焊接。并于插筋顶部（不低于底板500mm位置4个角用8#铅丝拉牢。
墙插筋的固定：
在底板钢筋面设置2根墙体水平钢筋，将该钢筋按设计位置与底板钢筋点焊牢固。墙体竖向钢筋与已点焊牢固的水平钢筋绑牢。再按设计绑扎上部的水平钢筋和拉钩。最上一道水平钢筋距底板不低于500mm，并设8#铅丝与底板拉接，间距≤3000mm。
3.5砼的浇注
3.5.1砼的供应及配合比的选择
（1）砼的供应
砼均由商品砼搅拌站供应。考虑本工程砼浇筑量不大，计划采用一台柴油泵输送，砼在厂内预拌，输送车送至现场，经坍落度测试合格后柴油泵泵送。对砼拌制质量按上页“泵送前质量控制流程图”规定的程序予以控制。
（2）砼配合比的选择
按设计强度等级加标准差由商品砼搅拌站负责设计配合比，对其原材料要求为：砼选用R32.5水泥，全部水泥均由大厂供应；粗骨料选用5~25mm连续级配碎石，含泥量
3.5.2砼浇注方案
墙柱梁板均由机械捣固，吊模位置和钢筋密集处辅以人工二次插捣。
（1）砼浇注程序和泵位布置
砼按“平面分段，斜面薄层，一次到顶，齐头并进”的浇注方法，沿由北向南或由南向北的主浇注方向连续浇注，均由西向东单向布料。
主浇注方向自北向南。布料时，为了防止浇注面出现冷缝，根据浇注速度确定面布料幅度为6米。
（2）砼常规技术措施
控制砼的出机温度和浇注温度：虽然底板砼浇注时在深秋，但如果出现高温气候，则要求商品砼搅拌站对砂石堆场和搅拌筒搭设遮阳棚盖外，还需尽量缩短路上时间以减少砼吸收太阳辐射热。充分保证砼的凝结时间。
砼浇注过程中，砼供应与需求，泵位与浇注点之间应协调一致。泵位与浇注点分别配备一台对讲机。泵位严格按浇注点指令进行送料及停止。
为了防止砼漏捣，浇注点分界线上均匀插设彩旗标志。
为了保证不发生漏捣，须配备3个捣固工，其中一人专门捣固砼坡脚，保证下层钢筋网下砼密实。捣固人员在分界接合面处相互渗透0.5m，交叉重复振捣，以防该部分出现漏振现象，上层砼的振捣要在下层砼初凝之前进行，同时振动棒应深入下层砼5cm，以消除层间接缝。上层砼的振捣要在下层砼初凝之前进行。
砼在浇注过程中，上涌的泌水和浮浆顺砼坡面下流至坡脚，用软轴泵及时排除。
砼表面处理应做“三压三平”。首先按面标高用长刮尺刮平，煤撬拍板压实；其次初凝前用铁滚筒数遍碾压滚平；最后终凝前用木搓板打磨压实、平整，以防出现塑性裂缝。
4、几点体会及施工时注意事项
人工挖孔桩即用人力挖土、现场浇筑的钢筋混凝土桩，其施工方便、速度较快、不需要大型机械设备，抗震能力强，造价较低，从而在公路、民用建筑中得到广泛应用，通过上述方案及措施，G1、G2楼人工扩充桩基础顺利施工完毕，对此有一下几点经验及体会：
4.1孔壁坍塌：
人工挖孔桩施工中常因桩位土质不好，或地下水渗出而使孔壁坍塌，威胁施工人员安全，因此在开挖前要掌握现场土质情况，错开桩位开挖，缩短每节高度，随时观察土体松动情况，必要时可以在坍孔处用砌砖、钢板桩或木板桩封堵；操作过程要紧凑，不留间隔空隙，避免坍孔。
4.2流砂：
人工挖孔在开挖时，如遇细砂，粉砂地质时，再加上地下水的作用，极易形成流砂，严重时会发生井漏，造成质量事故甚至施工安全事故，因此要采取有效可靠的措施。
（1）流砂情况较轻时，可缩短这一循环的开发深度，将正常的1m左右一段，缩短为0.5m，以减少挖层孔壁的暴露时间，及时进行护壁混凝土灌注。
（2）流砂情况较严重时，可讲钢套筒分成4-6段圆弧，再加上适当肋条，相互用螺栓或钢筋环扣连接，在开挖0.5m左右，即可分片将套筒装入，深入孔底不少于0.2m，插入上部混凝土护壁外侧不小于0.5m，装后即支模浇注护壁混凝土。
4.3淤泥质土层：
在遇到淤泥质土层等软弱土层时，可用木方、木板模板等支挡，并缩短这一段的开挖深度，并及时浇注混凝土护壁，支挡的木方可板要沿周边打入底部不少于0.2m深，上部嵌入上段已浇好的混凝土护壁的后面，可斜向放置，双排布置互相反向交叉，能达到很好的支挡效果。
4.4地下水：
当地下水量不大时，可选用潜水泵抽水，边抽水边开挖，成孔后及时浇筑相应段的混凝土护壁，然后继续下一段的施工；当地下水量较大时，当用施工孔自身水泵抽水，也不易开挖时，应从施工顺序考虑，采取对周围桩孔同时抽水，以减少开挖孔内的涌水量，并采取交替循环施工的方法，能达到很好的效果；对不太深的挖孔桩，可在场地四周合理布置统一的轻型管井降水分流，对基础平面占地较大时，可增加降水管井的排数，一般可解决。
5 结论：
在此挖孔桩工程施工过程中遇到了上述孔壁坍塌等类似问题，通过实施上述技术控制，使其达到了预期的效果，且满足设计要求，取得了良好的社会和经济效益。
6 参考文献：
[1]建筑分项工程施工工艺标准（第二版）.中国建筑工业出版社，1997(8).
[2]李全章.人工挖孔桩施工中若干特殊问题技术处理.山西建筑，2009(11)：133-134.