人工挖孔扩底桩地基施工技术探讨

邬美琴

0 引言

人工扩孔钢筋浇灌混凝土灌注桩，是一种可靠的地基处理形式，特别是地基土质为粘土、粉质粘土及含砂量较少且地下水位低的土层等，更适用于该种处理办法。它相对于其他机械成孔，具有施工方便、速度较快、无强烈的地面振动，而且在技术上比较成熟、可靠，工程造价相对较低，可以根据施工进度和场地的情况同时开挖多个桩孔，土层情况直观、明确，桩底虚土可以清净，较容易保证桩端承载力。但人工挖孔扩底灌注桩对施工的信赖性较大，如果施工质量得不到保证，对工程质量及人身安全易产生较严重的后果。

所以，就人工挖孔扩底灌注桩施工过程中，如何落实施工措施以保证工程质量、确保人身安全等事项，下面结合工程的具体实例，谈一下个人的观点。

1 工程概况

河津电厂一期2×350 MW机组工程位于山西省河津市，基底土质为湿陷性黄土，设计单位为西北电力设计院。厂区除主厂房采用强夯后做1 m厚素土再做1 m厚3∶7灰土地基外，其余大部分建筑物及设备基础地基均为人工挖孔扩底桩，厂区零米相当于绝对高程399 m，扩底桩桩身为φ1 000 mm，扩大端直径2 m，桩进入细砂层深度2 m，桩身进入承台0．1 m，桩顶标高-2．9 m，根据原勘探说明要求，一般桩的长度在21．18 m～27．82 m，桩顶承台底标高为-3．0 m，高度为1．2 m，基础承台截面尺寸为2 000(3 000)mm×5 000(6 000)mm范围内，相近承台之间用2根拉梁连接。承台基础混凝土为C20，桩身混凝土为C30，人工挖孔扩底桩危险性较大，施工过程中必须采取相应措施，设专人监护，护筒连接要牢固，以确保施工人员安全，下面就人工挖孔扩底桩施工要求及安全措施作简要说明。

2 施工工艺流程及操作要点

2． 1 工艺流程

工艺流程如下:

桩孔的定位放线→桩孔的开挖→桩孔检查验收→钢筋笼的制作安装→混凝土浇灌→养护→检验→凿桩。

2． 2 施工工艺操作要点

施工前要认真分析挖孔桩处地质钻探资料，针对在湿陷性黄土中施工扩底桩容易遇到厚的砂性土层、流砂层、淤泥层等特殊地质情况，并结合河津电厂勘探时的地下地质构造情况，采用不同的支撑方式，对于地下涌水量大的扩底桩，要首先定出加固措施，然后再进行具体操作。对施工中常遇到的问题应采取相应的解决办法。

2．2．1 成孔的开挖

根据图纸设计的尺寸定出各个桩的位置，桩位中心用φ18钢筋(L=300 mm)作为标记，经检查验收合格后方可进行成孔施工，人工成孔是人工用铁锹挖土，遇到坚硬处用镐配合开挖，挖出的土用箩筐盛放，经辘轳用φ20尼龙绳吊至井上集中堆放，然后用翻斗车运至指定位置。桩身直筒部分可同时开挖，扩底部分，要先扩其中一个桩，待该桩混凝土浇灌完成后，再开挖扩底另外的桩底部分。也可以采用梅花桩布置方案进行施工，以避免出现串孔现象。

在土方开挖过程中，应边挖边控制孔的垂直度，这是保证扩底桩承载力的重要保证之一，同时每隔1 m用φ18钢筋焊成十字架置于井口，挂线锤找中待桩挖至细砂层后，及人工挖孔桩挖到设计标高后，要及时和相关人员进行现场检查，重点是对持力层的确认，桩底、桩身直径、扩头尺寸、孔底标高、孔底存水情况、孔底虚土情况等项进行全面检查和复测，确保桩进入细砂层深度达到2 m，验收签证确认后，办理相关手续作为以后交工验收资料和凭证，即可开展下一步工作。

由于人工挖孔深度较高，且地质结构变化较大，为确保安全施工，挖土时井内用厚度为2 mm～3 mm钢板做φ1 000 mm护筒，每节长度1 000 mm，头节护筒沉入地坪以下1 m时，接下节护筒，扩大端部分护筒要做永久护筒，当人工挖孔挖到“八”字部分时，“八”字部分要两次挖成，第一次挖上半部分，安装上半部分安全防护罩。第二次挖下半部分，安装下半部分安全防护罩。扩大端直孔部分两次挖成，每次挖完后安装安全防护罩，片与片之间及上下层之间用14号铁丝绑牢。扩大端护筒是永久性与混凝土浇灌在一起。

孔内照明采用36 V安全电压，100 W带罩防水灯泡照明，必要时用手电筒配合，同时必须配备空压机，当开挖到-15 m以下时，必须每隔一段时间向井内通风换气，以确保井内作业人员人身安全。

2．2．2 钢筋笼安装

钢筋笼制作采用整段制作，主筋采用闪光对焊，焊接接头按50%错开，接头间距不小于800 mm，箍筋采用搭接，搭接长度L≥35D。

在预先做好的φ900模具上将φ8，φ10钢筋盘条绕成φ900钢筋圈。在φ18的钢筋支架上，用加劲箍焊接固定主筋形成圆形骨架，然后人工将螺旋箍筋套在主筋外侧，箍筋与主筋用铅丝绑牢。钢筋笼每隔4．5 m沿十字径向斜焊φ18(1 800 mm)，斜支撑两道。

钢筋笼采用两台吊车抬吊入孔的方法，用8 t汽车吊吊钢筋笼下部，40 t汽车吊吊钢筋笼上部，两吊车配合要协调一致，保证钢筋笼置于孔的中心位置，钢筋笼保护层控制应每隔4 m沿钢筋笼十字筋方向端头各焊一节φ48×3．5钢管(L=100 mm)。

2．2．3 混凝土浇筑

混凝土试验配合比由试验站配制，施工时视砂含水率现场调配，砂含泥量不大于规范要求。第一次混凝土浇灌到扩大端顶部，然后分层浇筑，用φ50振动棒插入孔中心部位分层振捣密实。振动器用尼龙绳在坑边人工送到工作面。混凝土浇至钢板护圈下皮时，将护圈向上提起拆去一节，浇灌下一节直至浇灌完毕，混凝土要连续浇灌，分层间歇时间不得超过初凝时间，不得有欠振、漏振或过振。

在进行扩底桩的施工过程中，灌注混凝土是成桩的关键性工序之一，灌注过程中需要快速、连续施工，防止发生质量事故:

1)坍孔。

在灌注过程中如发现井孔护筒内水位忽然上升溢出护筒，随即骤降并冒出气泡，应怀疑是坍孔迹象，可用测深仪探头或测深锤探测。如测深锤原系停挂在混凝土表面上未取出或现被埋不能上提，或测深仪探头测得的表面深度达不到原来的深度，相差很多，均可证实发生坍孔。坍孔原因可能是护筒周围堆放重物、机械振动或在雨季施工时，孔四周或孔口未采取防水倒灌入井内等措施，均有可能引起坍孔。发生坍孔后，应查明原因，采取相应的措施，如移开重物、排除振动等，在雨季施工时，孔口四周设挡水沿，井内无作业时，井口加盖防水设施以防止雨水灌入井内引起坍孔。然后用泥浆泵吸出坍孔中的泥土，如不继续坍孔，可恢复正常灌注。

2)串孔。

在混凝土浇灌过程中，由于开孔方式不对或浇灌混凝土方式有误，容易引起串孔现象，即混凝土浇灌过程中，将相邻已开孔成型的扩大端挤塌，致使混凝土流入其他扩底桩。因而在扩底桩成孔时，应采取梅花桩布置成孔或相邻较远的进行成孔，并且在扩底桩成型后及时浇灌混凝土。

2．2．4 检验桩身质量

人工挖孔扩底灌注桩施工完毕后，建设单位委托资质合格的检测中心(西北电力设计院)对三根人工挖孔扩底灌注桩的桩端持力层进行了深层平板载荷试验。同时，对全部桩的桩身完整性进行了低应变动力检测。

结果表明:桩端持力层极限端阻力标准值满足设计要求。桩身结构完整，达到了规范和设计要求。

2．2．5 人工挖孔桩施工应注意的安全事项

现场管理人员应向施工人员仔细交待挖孔桩处的地质情况和地下水情况，提出可能出现的问题和应急处理措施。要有充分的思想准备和备有充足的应急措施所用的材料、机械。要制定安全措施，并要经常检查和落实。

孔下作业不得超过2人，作业时应戴安全帽、穿雨衣、雨裤及长筒雨靴。孔下作业人员和孔上人员要有联络信号。地面孔周围不得摆放铁锤、锄头、石头和铁棒等坠落伤人的物品。每工作1 h，井下人员和地面人员进行交换。

施工人员从孔内上下需设置φ12钢筋爬梯，每段长3．9 m，不允许直接上下径孔。

井下人员应注意观察孔壁变化情况。如发现塌落或护壁裂纹现象应及时采取支撑措施。如有险情，应及时发出联络信号，以便迅速撤离，并尽快采取有效措施排除险情。

地面人员应注意孔下发出的联络信号，反应灵敏快捷。经常检查支架、滑轮、绳索是否牢固。下吊时要挂牢，提上来的土石要倒干净，卸在孔口2 m以外。

施工中抽水、照明、通风等所配电气设备应一机一闸一漏电保护器，供电线路要用三芯橡皮线，电线要架空，不得拖拽在地上，并经常检查电线和漏电保护器是否完好。

从孔中抽水时排水口应距孔口5 m以上，并保证施工现场排水畅通。

由于土层中可能有腐殖质物或邻域腐殖质物产生的气体逸散到孔中，因此，要预防孔内有害气体的侵害。施工人员和检查人员下孔前10 min把孔盖打开，如有异常气味应及时报告有关部门，排除有害气体后方可作业。

挖孔6 m～10 m深，每天至少向孔内通风1次，超过10 m每天至少通风2次，孔下作业人员如果感到呼吸不畅也要及时通风。

从钢筋笼内下去振捣的人员必须系尼龙保险绳。

3 结语

河津电厂一期工程地基处理采用人工扩底桩，施工中成孔质量效果好，无斜孔、塌孔等情况，本项目的施工为我公司以后神二栈桥、山阴永皓电厂扩底桩施工提供了宝贵的经验，为推动同类型建筑施工起到积极的促进作用，具有显著的社会效益。采用此技术进行地基处理，可降低工程成本、缩短工期、确保成桩的质量，具有积极的推广意义。

河津电厂地基处理通过人工扩底钢筋混凝土灌注桩施工工艺，通过合理组织施工，工期提前20天，施工成本降低45万元，成桩后经静载试验和桩体小应变测试，Ⅰ类桩356根，占检验总数的98．2%，Ⅱ类桩6根，占检验总数的1．9%，无Ⅲ类桩，桩身完整性较好，得到了业主、监理的一致好评，也为河津一期工程最终获“鲁班奖”奠定了坚实的基础。

［1］ 河津电厂一期2×350 MW机组工程施工组织设计［Z］．1996．

［2］ 西北电力设计院．河津电厂一期2×350 MW机组工程初步设计阶段岩土勘测报告［R］．1996．

［3］ 张振国，李金祥．浅谈人工挖孔桩施工技术问题处理心得［J］．山西建筑，2010，36(13):113-114．

［4］ 西北电力设计院．河津电厂一期2×350 MW机组工程初步设计阶段勘测点平面布置图、地质柱状图［Z］．1996．

［5］ 周利君，胡宝生．超深人工挖孔桩施工技术［J］．山西建筑，2011，37(2):75-76．