人工挖孔桩施工体会

宋钢锁，王景广，黄 帅

(山东省华鲁工程总公司，山东济宁272100)

人工挖孔桩施工体会

宋钢锁*，王景广，黄 帅

(山东省华鲁工程总公司，山东济宁272100)

随着国民经济的发展，人工挖孔桩以其特有的大承载力优势受到许多设计单位、施工单位的认可，在各类民用与工业建筑得到广泛应用。结合某工程的具体情况,介绍了对人工挖孔桩的施工体会。

人工挖孔桩；施工；体会

1 概述

某工程位于贵州省黔东南州镇远县青溪镇五里牌,西距镇远县城约46km,东距岑巩新县城约8km。厂区西侧靠近320国道和正在建设中的玉三（上瑞）高速公路与320国道在厂址北面约0.8km处有互通出入口；厂址北面约0.4km处为青溪220kV变电站，东面和南面为山地。湘黔铁路从厂址西面约3.0km处经过，附近设有羊坪站和青溪站。

本期工程厂区主要建设项目有主厂房、户外配电装置、输煤设施、燃油设施、烟尘渣设施、供水及处理设施以及相应的辅助、附属建构物等。根据业主、监理、设计的要求，黔东火电厂基桩工程人工挖孔桩主要分布在冷却塔区域，根据已到位的《自然通风冷却塔桩基施工图》，工程情况如下：

1#冷却塔201根，2#冷却塔125根，共计326根，桩径1m。桩长待施工勘测确定。钢筋笼通长配置，D= 1000mm，主筋为12∅16mm，加劲箍筋为∅18mm＠2000mm，螺旋筋上部4000mm为∅8mm＠100mm，其余为∅8mm＠200mm。

本工程由湖南省电力勘测设计院负责设计，湖南省电力建设监理咨询有限责任公司负责监理。

1.1 施工场区地层条件

场区内的地层，按其成因类型分为：人工填土、冲洪积物堆积、第四系残坡积，基底为中寒武世高台组薄层—中厚层状白云岩。

人工填土主要是场地整平开山堆积形成，多为碎石素填土。填土在冲沟地段厚度最大。冲洪积物堆积，为近源物质由冲沟内暂时性水流和山坡面流短距离搬运堆积而成的次生红粘土，混多量砾石，不具膨胀性。据现场钻探情况来看，冷水塔区域分布有块石，粒径大于300mm。施工时以施工详勘地质资料进行施工控制。

1.2 岩溶工程地质条件

厂区内中寒武世高台组岩性为薄层—中厚层状细粒白云岩，夹薄层状砂质白云岩，岩溶层组类型为均匀状白云岩，岩溶水文结构类型为均匀状白云岩平缓褶皱型。

白云岩是以含白云石为主的纯碳酸盐岩，孔隙度以及溶解度均高于灰岩，其溶蚀作用是通过扩散溶滤作用于整个岩体，与灰岩相比分异作用减弱，多形成小型溶孔或孔洞，很少发育大型溶洞，属于较均一的裂隙水含水层。

冷却塔地段可见岩溶发育，岩性为白云岩夹白云质灰岩，岩溶形态为缝隙状溶洞或溶槽。厂区内白云岩溶蚀较发育，岩溶形态以小型溶孔为主，很少发育大型溶洞，对工程建设影响不大，岩溶发育深度受当地侵蚀基准面即舞阳河控制，往下逐渐减弱。

2 施工前的准备

2.1 工作现场准备

（1）设备进场前了解场地情况及周围环境。对施工场地进行平整，要求整个场地高差不大于20cm，在场地四周挖砌排水沟，以便及时排除雨水及地下水。

（2）了解水源、电源位置及最大可供数量，开工前，把施工现场临时用电规范及安全要求，布设好线路走向、配电箱、机械摆放位置等；

（3）请业主进行地下障碍及管线交底；

（4）根据现场总平面图布置，选择合适的位置搭建临设，并铺设临时施工道路，以方便材料进场；

（5）场地平面布置要求合理，便于施工。本次施工平面布置图中仅示出现场施工场地的布置，对于搅拌站、生活营地不在图中标示，作业队人员考虑就近租用民房。

2.2 技术准备

（1）组建以项目经理、项目技术负责人为核心的技术管理体系，下设施工技术、质量、材料、资料、计划等分支部门。

（2）编制钢筋、水泥、木材等材料的总计划和分段供应计划，相应编制材料试验计划、直到材料定货、供应和技术把关。

（3）按资源计划安排机械设备、工具进场，并完备相应手续。

（4）建立完善的质量保证体系，制定确保优良的技术措施，在施工平面图上应标明桩位、编号、施工顺序、水电线路和临时设施位置；制定施工工序检查程序；制定不良天气（冬、雨季）施工的技术措施。

（5）根据设计图纸计算出每棵桩的桩位坐标，用全站仪施测出桩基坐标点，报监理工程师核查无误后方可进入下道工序的施工。

（6）做好对班组人员的技术、安全交底工作。开工前，必须强调劳动纪律，向工人班组进行技术交底，学习图纸及有关施工规范，掌握施工顺序，保证工作质量和安全生产的技术措施落实到人。人工挖孔桩施工中安全措施非常重要，施工单位必须高度重视，应做到以下措施保障：孔内设应急爬梯供人员上下井；施工人员进入孔内必须戴安全帽；使用吊笼、电葫芦等应有安全可靠的自动卡紧保险装置；开挖深度超过10m时应配有通风设备；挖出的土石方应及时运离孔口，不得堆放在孔口四周1m范围内，机动车辆的通行不得对井壁造成安全影响；要注意安全用电，井下照明应采用12V以下安全灯。

2.3 主要材料计划

本项目人工挖孔桩的主要材料有水泥、砂、石、钢材、模板等，由于设计桩长不确定，其工程量待勘测根据桩长确定。

2.4 水电用量计划

根据工期要求，施工现场设备总有效功率约90kW（不包括钢筋场容量）。淡水每天平均用量约100m3。

3 施工过程

3.1 人工挖孔桩工艺流程（见图1）

图1 人工挖孔桩工艺流程

3.2 人工挖孔的施工

3.2.1 测量放线及高程控制

采用全站仪放点确定桩井平面位置。高程测量由建设方提供基准点，用水准仪定各桩孔的井口标高，并在井壁上做好高程点标志，作为施工确定桩顶标高的依据。

施工导向及施工顺序：根据工期要求各个班组同时施工，护壁方式采用混凝土护壁，组织流水施工作业。

第一节井圈护壁应符合下列规定：

（1）井圈中心线与设计轴线偏差不大于20mm；

（2）井圈顶面应比自然地平高出150～200mm，壁厚较设计护壁增加100～150mm，对于桩间距小于2.5m的桩应间隔施工。

3.2.2 钢筋笼制作、安（吊）装钢筋笼的钢筋直径、长度等由设计确定

其制作要求应符合下列规定：

（1）钢筋笼在制作、运输和安装过程中，应采取措施以防止变形。其主要措施是螺旋箍筋用点焊焊牢，而点焊不伤主筋。

（2）钢筋笼的主筋净保护层不宜小于50mm，其允许偏差为±20mm。

（3）钢筋：主筋采用闪光对焊，加强筋采用双面电弧焊，螺旋箍筋采用绑扎。

（4）钢筋笼的制作允许偏差应符合表1：钢筋笼采用8t以上汽车式吊车下笼，吊放钢筋笼入孔时，不得碰撞孔壁，灌注混凝土时应采取措施固定钢筋笼位置，用∅8mm钢筋耳环布置桩周3点以保证混凝土保护层及钢筋位置。

表1 钢筋笼制作允许偏差(mm)

（5）钢筋笼接长：当桩长超过25m，钢筋笼按2个制作，运抵施现场后先下一个笼子，当下至比洞口高约1m时临时固定该笼子，用吊车吊起另一个笼子，与前一个笼子的主筋对好，采用单面电弧焊接长钢筋笼，焊接长度不小于10d。焊接时至少2台焊机同进操作，接长时间控制在1h以内，尽量缩短钢筋笼下孔安装时间，防止此段时间过长使孔底沉渣超过规范要求而出现二次清孔及由此导致的质量问题。

3.2.3 人工挖孔及护壁

3.2.3.1 人工挖孔

经过测量放线确定桩孔中心位置，并经复合确认无误后即可开始桩孔施工。桩井开挖采用电动绞车出土。在土质较好的条件下，一节桩孔的高度通常为100cm左右，一节桩孔的土方挖完后，进行混凝土护壁。

挖孔由人工从上而下逐层用镐、锹进行，遇坚硬土层或大块垃圾时用锤、钎破碎，然后提运出孔，巨型石块破碎成小块后提运出孔；桩孔入岩采用空压机和风镐进行施工，如桩底岩石坚硬至风镐无法施工时，应采取凿岩机进行钻孔，用浅孔小爆破方法处理达到设计要求。另外：

（1）如有大石块垂直运输，装好后，作业人员从爬梯出井后方可提运。

（2）挖出的土石应在孔口2m外临时堆放或运至指定地点。

（3）降水措施：挖水坑用潜水泵直接在挖孔内带泵作业，排出积水。为用泵安全，每个泵都安装漏电保护器，达到三级配电、二级保护，如有异常就自动跳闸。

（4）在挖桩孔之前先在拟建场地四周挖砌排水沟，并在每个构筑物合适位置各挖砌集水坑，抽水时先排到集水坑后，再抽水至排水沟，然后排出场外。施工时排水要远离施工场地，防止水倒流入孔，已挖基桩四周应设阻水坝，阻水坝要高出自然地坪20cm以上，防止雨水灌入基孔。

3.2.3.2 坚硬致密微风化岩层的开挖方法

设计要求人工挖孔桩进入微风化岩层不小于2000mm由于基岩采用风镐来开挖，进度相当缓慢，每天只能下挖100～200mm，难以满足合同工期要求。根据实践经验和充分论证，决定采用毫秒微差的爆破技术进行爆破。

（1）孔眼的布置。在孔内半径r=1000mm的周边布置12个周边眼，孔深1.0m，间距等分；孔内半径r= 500mm的环向布置6个掏槽眼，孔深1.2m，间距等分。

（2）装药量确定。装药量根据公式Q=η·L·q计算并根据实践经验进行调整。

式中：Q——各个炮眼的装药量，kg；

η——炮眼装药余数，0.5～0.65；

L——炮眼的长度，m；

q——每米炮眼的装药量，0.95kg/m。

由于有的工作面有水，选用乳化炸药，炸药药卷直径32mm，每卷重200g。根据岩层特性和试爆经验，炸药量Q一般取Q=4.5～6.0kg。

（3）装药结构与堵塞。掏槽眼和周边眼均采用连续反向装药结构；堵塞用旧报纸和泥土掺和成团进行堵塞。

（4）起爆网络。

①引爆方式和连线方式：考虑到电厂内感应电流较多，为安全起见，采用非电雷管孔内引爆，孔内所有非电雷管用簇联方式连线，用电雷管引爆导爆管；孔之间的电雷管采用串联方式连线。

②起爆顺序：起爆顺序按掏槽眼，周边眼顺序进行，用电雷管分段控制。

（5）安全防护。在孔顶覆盖钢板，再在上面堆砂包，有效防止了飞石。

3.2.3.3 护壁

本工程采用钢筋混凝土护壁，边开挖边支护的施工方法，每挖100cm深，用钢模板做内模，灌注钢筋混凝土护壁，再挖100cm用以上方法支护1次，以此类推。待混凝土达到一定强度或24h后拆模，拆模后重复进行下一道工序，直至入岩达到设计要求。挖孔桩护壁必须根据设计要求制作并加设钢筋（按∅6.5mm@ 150mm设置箍筋，护壁顶面150mm，最薄处必须大于或等于70mm，上下护壁的搭接长度不小于5cm，第一节护壁厚度应比中间节厚）。

当挖至入岩和终孔标高（设计持力层,本设计为中风化白云岩）时，应及时通知建设、监理单位对孔底（土）进行鉴定。

护壁施工是人工挖孔桩成孔质量优劣的关键环节，因此搞好护壁质量控制也就是对成孔质量的控制。施工中控制两节护壁中心偏差不大于5mm，成孔中心偏差不大于50mm，护壁直径偏差±30mm。护壁施工允许偏差如下：桩径偏差+50mm；垂直度允许偏差0.5%；桩位允许偏差50mm。

3.2.4 桩身混凝土浇灌

砼灌注前应进行最后一次清底捞渣，由监理工程师（必要时业主参加）及施工单位质检工程师对钢筋笼质量、井的质量、清渣情况做最后一次的把关检查，合格后方可开始砼灌注工作。

砼配合比及拌制：按批准的砼配合比进行砼搅拌施工。混凝土在搅拌站集中拌制，各种材料采用电子计量装置，确保混凝土材料用量准确。要求搅拌均匀，颜色一致，每罐料搅拌时间不小于1min。每一台班首批混凝土出料时，应检查砼和易性、坍落度。

混凝土灌注采用导管法浇筑桩身混凝土，导管垂直插入桩孔孔底然后提起300～500mm，导管埋深2000～6000mm，单桩一次连续灌注成桩。混凝土浇灌前要清除桩孔残渣、积水。每根桩混凝土不允许留设施工缝；振捣采用插入式振动器捣固，捣固时振动器插点应均匀、紧密，且振捣上层混凝土时，振动棒要伸入下层混凝土50mm左右，混凝土在浇捣过程中，每桩留取一组砼试块，当桩长较长时，可视情况增加。混凝土浇灌完毕12h后，桩顶覆盖草袋养护并经常湿水或蓄水养护。养护时间不少于7d。凿除桩顶300mm厚浮浆后，桩顶用1∶2水泥砂浆抹平。灌注将要结束时，控制好最后一次混凝土量，既要防止严重超灌，又要杜绝欠灌现象，超灌高度控制在0.3～0.8m范围内。最后拔管时速度要缓慢，防止桩顶混凝土出现抽芯。灌注结束及时清洗导管内外的残浆，然后将导管整齐放好。如遇孔内地下水较丰富，采用水泵降水，保持孔内不积水，保证砼质量。

做好施工记录，施工过程和竣工后，及时整理管理资料和质量保证资料，要求资料统一化、规范化，并做到整理及时、准确、安全。

3.2.5 桩身浮浆凿除和检测

桩身浮浆凿除：桩身浮浆比设计桩顶高出30～50cm。为满足检测需要，一般在砼浇注完后的第3d开始进行桩头的凿除。采用3m3/min空压机带风镐凿除浮浆，露出新鲜混凝土面，大致平整，为检测作准备。

检测：基桩工程检测委托给湖南省电力勘测设计院做第三方检测。按照低应变、高应变、抽芯的次序进行检测；高应变、抽芯检测基桩必须进行低应变检测，高应变检测的基桩在高应变检测后还必须进行低应变复测。按设计和规范要求，冷却塔区需检测桩的数量初步统计如表2所示。

表2 冷却塔区工程桩检测计划表

表2为正常情况冷却塔区检测情况，当检测出的Ⅲ、Ⅳ类桩之和大于抽测总桩数的30%时，在未检测桩中继续扩大抽检。扩大抽检后，若Ⅲ、Ⅳ类桩之和大于抽测总桩数的30%时，应全数检测。

实际成桩质量检验：在施工中我们要求做到每根成桩应该具有钢筋加工检验记录，混凝土拌和物质量记录，混凝土试块资料及桩身完整性检测资料。通过对有关试验资料的分析，证明该工程挖孔桩施工质量是优良的。

4 结语

通过本工程的施工，笔者认为人工挖孔桩的优点是显而易见的。虽然人工挖孔桩工艺原始、综合单价也较高，但由于其实用性强，并能弥补机械施工的一些不足（本工程前期采用旋挖钻机钻进成孔，因旋挖钻机在岩溶地层中施工的局限性太强，设计单位调整了施工方案，改用人工挖孔桩）。人工挖孔桩不仅在良好的地质条件可以广泛应用，而且随着施工技术的改进，在有地下水、流砂层和岩溶地层中也得到了发展和应用。

TU753

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1004-5716(2015)01-0171-04

2014-06-11

宋钢锁（1967-），男（汉族），河南灵宝人，工程师，注册一级建造师，现从事桩基施工与管理工作。