人工挖孔灌注桩施工质量的几点控制措施

时念平 上海铁路局合肥工务段

近年来，随着既有线较大跨度下穿立交桥工程的日益增多，人工挖孔灌注桩作为便梁支墩的应用也随之越来越多。人工挖孔灌注桩是指在桩位用人工挖直孔，每挖一段即施工一段支护结构，如此反复向下挖至设计标高，然后放下钢筋笼，浇筑混凝土而成桩。调查发现，人工挖孔灌注桩普遍存在一定的质量问题，若稍有不慎或措施不严，就会在灌注中产生质量事故，小到塌孔松散，大到断桩报废，给工程造成重大损失，甚至影响工期，严重的会对铁路行车安全直接产生重大影响，酿成行车事故。所以，必须高度重视并严格控制挖孔桩的施工质量，尽量避免发生事故及减少事故造成的损失，以利于工程的顺利进展。

针对这一问题，结合本人近几年在施工现场的经验，在这里浅谈一下人工挖孔灌注桩施工质量的几点控制措施。

1 人工挖孔灌注桩出现质量问题的主要状况

1.1 测量放样工作有问题的

桩孔歪斜，桩身尺寸、桩底标高与设计不符，桩端扩大头尺寸不够。

1.2 护壁有问题的

塌孔、成孔后孔壁局部坍落、护壁混凝土与周围土层不密贴导致摩擦桩的承载力不够。

1.3 钢筋笼制作和吊放不当的

制作不当的表现为：焊件搭接长度不够，接头偏心弯折；焊缝长、宽、厚度不符合要求；存在凹陷、焊瘤、裂纹、烧伤、咬边、气孔、夹渣等缺陷；主筋、箍筋间距误差偏大；吊放不当的表现为：笼身变形，卡笼。

1.4 灌注阶段有问题的

桩身混凝土振捣不密实或产生离析而导致桩身承载力不足，出现断桩等等。

1.5 其他情况

孔底虚土多，沉碴过厚等等。

2 原因分析

（1）造成桩孔歪斜，桩身尺寸、桩底标高与设计不符，桩端扩大头尺寸不够的，主要是因为技术人员放线有误，并在开挖时未严格控制和经常检查垂直度，未经常检查桩孔尺寸，最后未检查桩底标高和扩大头尺寸。

（2）造成塌孔、护壁混凝土与周围土层不密贴的，主要是因为：

一方面，缺少有效的护壁阻拦措施，一些施工人员安全生产意识淡薄，工作中怕麻烦，护壁施工不认真，护壁混凝土时做时不做，或只做上层的护壁，不做下层护壁，或者是即使做了，也是强度较低，也有简单用砌砖作为护壁的。

另一方面，挖孔时遇到厚的流砂层、淤泥层，尤其遇到大量地下水，受抽除地下水的影响，随着护壁外围泥砂大量塌落，混凝土护壁成为悬空状态，失去支撑，进而产生裂纹，直至断裂、脱落。

（3）造成钢筋笼制作不规范、笼身变形和卡笼的，主要是因为：加工时，钢筋笼加工人员未严格按照标准加工制作，现场质检人员也未及时对标进行检查和组织整改；吊装时，未选择好吊点位置，吊较长的钢筋笼时未采取加固措施造成变形，或者在吊放钢筋笼前，对超偏的混凝土护壁未进行处理，造成卡笼。

（4）导致桩身混凝土振捣不密实或产生离析、出现断桩的情况，主要是因为：桩身混凝土坍落度不好，浇灌时未使用串筒或溜槽，振捣不够；导管埋置深度过大或过小引起断桩。

（5）造成孔底虚土多、沉碴过厚的，主要是因为：孔口周围积土未及时清理而落入孔中，桩孔成形后清底不够、孔壁受碰撞后碎碴落入孔底。

3 控制措施

（1）针对桩孔歪斜，桩身尺寸、桩底标高与设计不符，桩端扩大头尺寸不够的，其控制措施主要是要加强测量控制工作：

①开孔前，桩位必须放样准确，安装护壁井圈模板必须用桩中心点校正，模板位置与设计轴线的偏差不得大于50 mm。

②开挖过程中，应随时用线坠吊放中心线，控制挖孔倾斜度的允许偏差在0.5%以内，并要求每次支护壁模板都要吊线一次（以顶部中心的十字圆环为准）；孔身尺寸偏差不得大于50 mm；孔柱深度应大于设计深度, 偏差≮+300 mm，只深不浅。扩底尺寸要符合设计要求，如设计无明确要求，扩底直径一般为1.3-3.0 的桩直径，扩底部位的变径尺寸为1：4。

（2）针对塌孔、护壁混凝土与周围土层不密贴的，要做到：

①护壁的厚度不宜小于100 mm，混凝土强度等级不得低于桩身，混凝土强度等级、拉结筋、配筋应符合设计要求。

②上、下节护壁的搭接长度不得小于50 mm；每节护壁应在当天完成，混凝土必须保证密实，如有渗水，应及时使用速凝剂修补。井圈模板拆除应在24 h 后（混凝土强度达到4 MPa）进行；井圈混凝土有蜂窝、渗漏现象应及时补强，以防发生事故。

③遇有局部或厚度小于1.5 m 流动性淤泥和可能出现涌土涌砂时，每节护壁井圈的高度可减小到300～500 mm，以减少挖层孔壁的暴露时间，并及时进行护壁砼灌注。遇到流砂情况严重时才采用下钢套筒的方法，钢套筒与护壁用的钢模板相似，以孔外径为直径，可分成4-6 段圆弧，再加上适当的肋条，相互用螺栓或钢筋环扣连接，在开挖500 mm左右，即可分片将套筒装入，深入孔底不少于200 mm，插入上部砼护壁外侧不少于500 mm，装后即支模浇筑护壁砼，若放入套筒后流砂仍上涌，可采取突出挖出后即用砼封闭孔底的方法，待砼凝结后，将孔心部位的砼清凿以形成桩孔。

（3）遇到护壁混凝土与周围土层不密贴，致使混凝土护壁成为悬空状态，失去支撑，进而产生裂纹，直至断裂、脱落的这种情况，在施工时可以采取以下加强措施：

①顶层护壁用直径20 cm 圆钢加设2～4 个吊耳，用钢丝绳固定在地面木桩上。

②加密护壁竖向钢筋，并让钢筋伸出20 cm 以上，与下一节护壁的竖向钢筋及箍筋连成整体，然后再浇注成形。如果有必要，可在挖孔桩中部护壁上预留直径200 mm 左右的孔洞，但该部位的地质要选择比较坚硬的土壤，然后再将护壁与护壁外周的土锚在一起，用混凝土桩、竹木桩都可以，这样护壁就不会断裂脱落。

③在已成形的护壁上钻孔至砂土薄弱层，以充填、渗透和挤密的形式把灌浆材料充填到土体的孔隙中，以固结护壁外围土体，护保壁周泥砂不塌落，从而增加桩周摩擦力。

（4）钢筋笼加工方面，主要做到：

①钢筋笼应采用环形模制作，有效控制钢筋笼直径和同一水平面上直径的极差。为避免灌注导管挂笼上窜，应将箍筋设置于主筋外侧，所设弯钩不得向内圆伸露，笼底钢筋略呈喇叭状。

加工后的允许偏差为，主筋间距：±10 mm；长度：±100 mm；钢筋笼安装深度：±100 mm；箍筋间距：±20 mm；钢筋笼直径：±10 mm。

②钢筋搭接焊缝长度I 级钢筋单面焊8d、双面焊4d，II 级钢筋搭接焊缝长度单面焊10d、双面焊5d；接头偏心弯折角不应大于4°；钢筋搭接焊缝宽度不应小于0.7d，厚度不小于0.3d。在检查焊接质量时，按GBJ204-83 国标规定执行，同时检查焊条型号。

③钢筋笼主筋混凝土保护层允许偏差为±20 mm。为保证保护层厚度，钢筋笼上应设保护层垫块，设置数量每节钢筋笼不应少于二组，长度大于12 m 的中间应增设1 组，每组块数不得少于4 块，且应匀称地分布在同一截面的主筋上，保护层垫块可采用混凝土圆环形，也可采用扁钢定位环。

（5）钢筋笼安装方面，主要做到：

①顺钢筋笼长度每隔2.0～2.5 m 加一道直径16～22 mm 的骨架箍筋，以增大钢筋笼的刚度。钢筋笼起吊点宜设在加强箍筋部位，运输和安装中应采取措施防止变形。

②钢筋笼入孔前，对超偏的混凝土护壁要进行凿除处理。入孔时，应保持垂直状态，对准孔位徐徐轻放，不得碰撞孔壁。对非全长配筋的桩，钢筋笼顶标高低于地面时，要用吊筋将钢筋笼牢靠固定，防止下落，也可用专用的钢筋笼悬挂器。

③钢筋笼全部安装入桩孔后，应检查安装位置，确认符合设计要求后，将钢筋笼吊筋进行固定，使钢筋笼固定，避免灌注混凝土时钢筋笼上浮。

（6）对于桩身混凝土振捣不密实或产生离析、断桩的情况，主要采取：

①混凝土配合比要计算准确，保证坍落度均匀，人工挖孔灌注桩砼坍落度控制在70～100 mm，同时采用插入式振捣器加强振捣，特别是浇筑桩顶以下6 m 范围内混凝土时，应随浇随振捣，混凝土每上升1 m 至少要振捣一次，振捣时间应使混凝土面不再沉落为止。

②浇注混凝土应使用串筒，串筒末端离孔底高度不宜大于2m。当浇筑扩底混凝土时，第一次应灌到扩底部位的顶面，随即振捣密实。浇筑混凝土要连续进行，不得过夜。

③当渗水量过大时，桩周围可采用井点降水的措施，以降低桩孔内的地下水位，从而保证混凝土的浇注质量。

④必须严格按照规程用规定的测身锤测量孔内混凝土表面高度，并认真核对，保证提升导管不出现失误，从而保证导管合理的埋置深度，确保不断桩。

（7）对孔底虚土多、沉碴过厚的情况，应做到：

严格控制孔深超挖；完孔后，孔底虚土必须全部清除，见到坚实的原状土。端承桩的沉碴厚度≤50 mm，摩擦桩的沉碴厚度≤150 mm。扩底部位遇到砂土层时，应采取支护措施。浇灌混凝土前再次测量孔内虚土厚度，做到及时清理。

4 结论

以上几个方面的控制措施，我们在2009 年人工挖孔灌注桩工程的施工中都进行了实践，并在成桩后进行了对照检查，与以往同类工程相比，成桩质量明显提高，未发现有本文中所述的典型质量问题。实践证明，只要在以上测量放样、护壁施工、钢筋加工和吊放、桩身灌注以及灌注前清孔等五个方面加强控制，注意各种可能产生影响产品质量的问题，确保并提高人工挖孔灌注桩的施工质量是能够做到的。