人工挖孔桩施工常见问题及处理方法

王启明

（云南仁升地基基础工程有限公司，云南 昆明650000）

人工挖孔桩这种桩型在现代桩基工程中被广泛应用，经过几十年的发展，工程实践证明，它具有施工时无噪声、无振动、对环境影响小、对周围建筑和设施不会造成危害、适合于场地狭窄的旧城改造等优点。在挖孔中能直观鉴别孔壁和孔底的岩土状况，易于检查钢筋和混凝土浇注质量。当地质条件适宜且设计合理时，采用人工挖孔桩，会取得技术可靠、缩短工期的效果。但人工挖孔桩施工也有一些问题需要引起注意，如桩孔穿越的土层有淤泥质土、残积土、粉细砂以及土质变化复杂、地下水位高、含水层渗透系数大等，要注意淹孔、塌孔危险。要求桩身混凝土在无水状态下浇注（特殊情况下需有专门措施），并要有可靠的降水、排水保证，要采取确保施工人员人身安全的防范措施。

1 桩端持力层为残积土时单桩承载力达不到设计要求

桩端持力层为残积砂质粘土，残积土具有结构性强、易受扰动、土体遇水后容易崩塌的特点。当桩孔底虚土清除干净并以有关人员验孔后，还要经过下面几道工序，挖孔工人上到地面→放下串筒→开始浇筑混凝土，从验孔完成到开始浇筑混凝土，中间要花去15到25分钟，这段时间因孔内继续渗水及积水未抽干，桩扩大头土体泡水崩塌，孔底虚土增厚，桩端土浸水泡软变松散，使土层缩性和承载力受到影响。而现场施工人员又未再次清孔就进行扩大头封底灌注混凝土，导致桩加载时产生较大沉降，单桩极限承载力大大降低。

残结土多为超固结土，前期固结压力大于上覆土层压力，开挖后应力释放，地下水失去平衡，在水动力作用下，残积土遇水易崩解；特别是含石英粒较多时，遇水更易崩解，往往出现流砂塌孔现象，扩大头难以施工，给桩基质量带来隐患，静载试验单桩承载力往往达不到设计要求，因此建议：

1）设计方面，设计人员在选择残积土层作为桩端持力层时应综合考虑地质条件、上部结构类型、荷载特征、施工技术条件与环境、检测条件等因素。

2）持力层为残积土的人工控桩基础，施工成败的关键在于能否根据残积土的特性、工程的特点制订切实可行的施工方案，最关键的一是要尽量缩短残积土的暴露时间，二是要设法将地下水位降至桩端以下，具体施工中可采取下述一些措施来解决：

（1）在残积土层中的扩大头，应设置斜护壁，可以采取分断设置，分断开挖的方法。

（2）灌注混凝土护壁要注意捣实，因它起着护壁与防水的双重作用，对于发生渗水的护壁要及时修补堵漏。护壁的厚度应根据地下最深段护壁所承受的土的压力及地下水的侧压力计算确定，土质较差，有渗水时应适当加大护壁的厚度。

（3）排除孔内积水，如积水过大，可采用在邻孔内抽排的方法来降低水位，在桩扩大头封底之前一定要将本孔内的地下水位降至桩端以下500mm，然后封底。

（4）减少残积土的暴露时间，桩孔挖至设计标高时，请建设单位会同勘察、设计及有关质检人员共同鉴定，认为符合设计要求后迅速扩大桩头、清理孔底，及时验收，随即浇灌混凝土，注意应后续的几道工序的准备工作事先做好，如：准备好串筒，采用大容积搅拌机，将搅拌好的混凝土运致桩孔附近，尽量缩短清孔完成至封底这断时间，减少残积土的暴露时间，同时，也应注意做好扩大头混凝土的捣固。

（5）对于土质较差，渗水量大，无法确保桩基质量的，应尽力预埋压力注浆管道，待桩身混凝土到龄期后再进行桩端的压力注浆处理。

2 挖孔中地下水涌水量大引发质量问题

人工挖孔桩基础，有相当一部分桩身穿过地下水位以下的透水层，施工中常碰到地下水涌水量大、流砂、流泥的现象，对此，现场施工人员应采用确实有效的预防措施进行处理，下面根据多年桩基工程施工经验谈以下几点看法：

1）可采用多桩孔同时成孔，间隔挖孔的方法，以减少水的渗透，对地下水涌水量大的，可以采用相连桩孔抽水或井点降水的方法，将本孔内地下水位降到开挖土层以下500mm。

2）在开挖过程中，如遇有特别松散的土层或流砂层时，为防止孔壁坍落及流砂，除可采用常见的打钢板护筒或预制混凝土沉井作为护壁办法，也可以采用木模具围堰办法 （将孔径扩大，比设计桩扩大200-400mm,将木板条逐根打入土中形成木模护壁，然后再按正常桩径支模浇筑混凝土护壁），或采用钢筋笼围堰（将钢筋逐条打入土中形成钢筋笼，然后用塑料编织袋填塞钢筋之间的缝隙）的办法，待穿过松软层或流砂层后，再按一般方法继续开挖桩孔。

3）在浇筑桩身混凝土时，一定要先将孔内的积水抽干，如确实无法完全排除结水，应采用导管（套筒）灌注水下混凝土的施工方法，将混凝土的坍落度控制在18～22cm，注意保持导管埋入混凝土的深度不小于1m，同时应注意将钢筋笼固定好，防止被混凝土顶托上升，桩顶浮浆要注意凿除。

4）严禁采用干拌混凝土（混凝土拌合不加水或加很少量水）的施工方法，在工程施工过程中，发现有的施工单位，在灌注桩身混凝土时，碰到孔内涌水量无法完全抽干的情况，就想当然地采用干拌混凝土的方法施工，结果造成桩身混凝土严重离析。

5）对于桩身混凝土严重离析达不到设计要求的，可采取压力灌浆的方法处理，待桩身混凝土强度达到设计要求后，在桩顶布2-4个孔，用钻机钻至预定深度，通过设在孔口的预埋管向管内高压喷注预备好的水泥浆，对桩身的混凝土进行补强处理。

6）桩身混凝土应分层灌注、分层捣实，每层灌注高度控制在0.5-1M。

3 成孔质量

1）挖孔前应至少做一节井圈护壁实现对桩心和标高的控制：若设计图纸桩心在轴线上，第一节井圈中心与设计轴线的距离偏差不得大于20mm，顶面应比场地高出150～200mm，以便于确定桩位和控制钢筋笼上平的标高线；第一节护壁应比下面的护壁厚100～150mm：地上部分的护壁需24小时后拆模：在地面以下的护壁混凝土，湿度、温度对其强度的形成和增长非常有利，一般1天就能达到10MPa左右，半天就可以拆模。

2）桩孔的允许偏差：桩孔的允许偏差应满足：桩位±50mm，桩径±50mm，垂直度0.5%。挖孔前应按施工图纸准确放线，确定桩心位置；挖孔支模前，向四周引出4个控制点，以控制桩心。成孔后，应检查桩孔的尺寸是否达到要求，若孔径偏小，会造成成桩后桩身钢筋笼保护层厚度达不到规范要求，这是施工现场中容易忽略的问题。施工过程中，对桩孔尺寸进行控制和验收的方法是：现场制作一个简单的钢筋圈，用绳子吊着钢筋圈，使其水平地套入桩孔，来量测成孔的直径。

3）避免孔底沉渣：风化基岩面与其他粘性土层接触的部位，最容易富水而形成局部上层滞水含水层，该层恰好是挖孔桩扩大头入岩部位。孔底积水会造成清底不干净、孔壁塌落、基底易风化岩层受浸泡变软。遇到地下水，应做好连续排水，否则，可能造成灌注前排水不及时。若孔底沉渣处理不彻底，会造成单桩承载力远远小于正常桩设计承载力，造成严重的施工质量问题。

4 扩大头尺寸

桩的扩大头施工中应挖成中部比四周低的锅底形，桩底承载力可提高20%以上。人工挖孔桩的扩大头设计部门不能只凭想象扩大尺寸，还要根据承载力要求、实际成孔条件及扩底端侧面和桩端持力层土性特征确定，如果是孔底遇到较厚砂层和桩孔出水的地质条件，扩大头的施工较为困难。在此困难条件下，一般外边扩不超过0.2m为宜，即：桩身直径d=0.8m的桩孔，外扩成D=1.2m的扩大头，勘察和设计方对这些问题应进行分析，确定合理的方案。桩数较多的工程验槽过程中，一般各方技术人员不能做到全部桩孔下井检验，对扩大头尺寸验收成为一个难题。勘察部门所提供的桩极限端阻力标准值参数，也必须留有一定的安全储备。这些情况，工程设计和施工中应酌情处理。扩底用于持力层较好，桩长较短的端承型灌注桩，可取得较好的技术经济效益。但是，在持力层的岩石单轴抗压强度高于桩身混凝土单轴抗压强度的基岩中实施扩底，用低强度的混凝土代替强度高的岩石，这在提高桩端承载力方面是不利的；在桩侧土层较好、桩长较长的情况下扩底，则会损失扩底端以上的部分端阻力并增加费用。所以，以这种硬质基岩作为桩端持力层的条件下，只要能满足桩的抗滑和沉降（桩底以下无软弱层）要求，不必盲目增加入岩深度。

5 钢筋笼的构造和质量要求

钢筋笼应严格按要求制作。主筋位置用钢筋的定位支架控制等分距离，主筋间距允许偏差±10mm；加劲箍筋或螺旋筋螺距的允许偏差±20mm；钢筋笼直径允许偏差±10mm；钢筋笼长度允许偏差±50mm。当成孔深度与设计深度不同时，钢筋笼长度也应随之变化，但摩擦桩的钢筋笼长度要求可相对低一些。加劲箍宜设在主筋外侧，以加强对钢筋笼的箍紧固定作用；主筋伸入承台部分一般不设弯钩。钢筋笼搬运和吊装，应防止变形；安放前需再次检查孔内的情况，以确定孔内无塌方和沉渣；安放前要对准孔位后，扶稳并缓慢地进入，避免碰撞孔壁，严禁墩笼、扭笼；钢筋笼到达设计标高位置后，应采用吊筋牢靠地固定。

6 保护层厚度的控制

《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）对保护层的厚度只做了最小数值的规定，钢筋保护层的厚度无护壁时为70mm，有混凝土护壁时为35mm。保护层的允许偏差为±10mm。对于直径越大的桩，建议适当加大保护层厚度，以确保灌注完成后的桩体质量。钢筋笼的保护层，每2m设置定位混凝土垫块，定位混凝土垫块用高强砂浆混凝土制作，直径为Φ140mm，中间留Φ15mm的圆孔。安装箍筋时定位垫块套在箍筋上，保证钢筋混凝土保护层厚度不小于70mm。垫块每1.5～2.0m一组，每组3～4个，圆周上均匀布置；垫块需牢固地绑扎或套在钢筋笼筋圆周上。当无混凝土护壁时严禁用粘土砖或短钢筋头代替，原因是砖吸水或短钢筋头锈蚀后会进一步引起钢筋笼的锈蚀。若不采取以上方法控制钢筋笼位置，可能会出现钢筋笼贴近或紧贴桩孔一侧的土层，灌注后保护层厚度减少或孔壁无保护层。

7 桩身混凝土的灌注

桩身混凝土密实性的质量控制：灌注桩身混凝土保证其符合设计强度的关键是要保证混凝土的均匀性、密实性。混凝土坍落度的控制：坚持按配合比投料，混凝土坍落度不宜过大，以50～80mm为宜。坍落度损失(现场用坍落筒抽检)大于50mm/h时，应调整配比。灌注下料：为防止混凝土离析，一般采用串流筒下料的方法，其中灌注速度是关键，即力求在有地下压力水的情况，要求集中足够的混凝土，短时间内灌入，这样可以凭借混凝土自身重量压住地下水的渗入。振捣方法：由工人在井下或用较长的振动棒每500mm为一层，用插入式振动器捣振，插入形式为垂直式，插点间距约400～500mm，做到“快插慢拔”，以保证混凝土的密实度。

对于桩孔深度大于10m的桩身下部，可依靠混凝土的落差形成的冲击力及混凝土自身重量的压力使其密实，这部分混凝土可不用振捣。经验证明，桩身混凝土能满足均匀性和密实性的要求，而且速度优于采用串流筒施工。对于桩孔内深度小于10m的部分，混凝土浇注要采取正常的分步振捣施工方法，不能采用自由下落(落差小，冲击力小)的特殊施工方法。一般桩孔上部很少有地下水影响，灌注速度不必很快。

8 结束语

人工挖孔桩是一种施工方便、投资省、速度快、承载力大的基础工程技术。在建筑工程中应用较多，但在施工过程中可能遇到各种突发难题，因而要严格注意其施工程序、施工技术以及其他安全措施等，确保安全和人工挖孔桩的质量。