人工挖孔桩的设计及施工质量控制

关 波

(山西省晋城市建筑设计院,山西 晋城 048000)

桩基施工是土木工程建设中的一个基础性项目，根据桩基类型可分为预制桩施工技术和灌注桩施工技术两种类型[1]。人工挖孔桩属于灌注桩施工工艺中的一种，顾名思义，就是人工挖掘出桩孔，再吊装钢筋笼而后浇筑混凝土，所形成的桩基其直径通常较大，最细的也不小于800 mm，这种桩上面会设置承台，并且在承台梁的作用下拉结、连接在一起，受力均匀，常作为承载楼层较少而压力较大的结构主体而存在，被广泛应用在公路及民用建设中。人工挖孔桩作为一种具有高性价比的桩基施工工艺，拥有着诸多技术优势，但是由于需要人工作业，且挖孔桩井下作业环境恶劣，劳动强度大，优化人工挖孔桩设计，加强施工质量控制，对于保障工程顺利进行具有积极意义。

1 人工挖孔桩设计

人工挖孔桩的组织设计及施工方案策划，是需要根据工程所在地的地质地形条件来编制的，因此，在施工设计之前，必须要做好前期准备工作，将勘察工作贯穿于施工设计过程中，制定详细的工程地质勘察报告，制作施工区域柱状图、断面、控制点位，明晰地基、地质情况，然后进行施工设计。设计方案出来后，需以此为标准，联合地质勘探人员，核对每一个桩基的土层和地下水位情况，了解地质情况是否发生变化，并且对于变化情况进行安全性分析，从而制定科学合理的开挖方案。而且，直径超过16 m的人工挖孔桩，属于风险性较大的工程项目，必须根据《危险性较大分部分项工程安全管理办法》中的相关管理原则，编制专项方案[2]。

在做好地质勘测工作后，即可进行人工挖孔桩设计，具体流程如下：1)基桩选型。根据JGJ 94—2008建筑桩基技术规范中的规章制度，结合建筑规模、性能、变异变形适应性、场地地基及建筑复杂性要素，确定桩基设计等级。根据承载性状，桩基有摩擦型桩、端承型桩之分，根据成桩方法，桩基有非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩之分，根据直径大小，桩基有小直径桩、中等直径桩和大直径桩之分，根据施工环节，选择合适的基桩类型；2)桩基计算。根据建筑物对于荷载桩的承载续期，综合考虑桩身自重，确定桩身直径及扩底直径，然后从桩轴受压及水平力方向考虑，复核桩身混凝土强度是否满足承载力设计要求，根据沉降要求，验算沉降，然后再进行桩身配筋。

2 人工挖孔桩施工质量控制

2.1 施工准备阶段

施工准备阶段，需要做好的工作有：1)整平工作场地，并且清除碎石、植物等地面障碍物，按照整体施工规划，布设好施工便道及水电设施；2)进一步探讨施工设计图纸，明确现场可应用的施工设备及可执行的技术方案，对采购的原材料进行质量审核检验；3)测量放线。复核控制桩点位置，认真检查建筑基线尺寸，使用经纬仪测定桩位，应用钢尺计算出轴线，使用红漆在垫层上标注好，待完成第三节护臂后，沿着护臂上移桩位控制线，红漆标注，将水泥钢针打入垫层，再进行挖孔；4)进行现场成桩工艺性试验，进一步核对建设场所的地质信息和水文信息，根据施工条件制定可行的施工工艺，明晰技术执行标准，明确施工过程中所需应用的施工设施，检验设备能否正常工作，随时准备启动。

2.2 施工阶段

2.2.1明晰人工挖孔桩施工流程

在人工挖孔桩施工过程中，应严格按照以下流程作业：整平场地→放线测量→第一节桩孔土方开挖→支模浇筑第一节混凝土护臂→二次透彻护臂标高，复核桩位十字轴线→安装好活动井盖及各项施工机械设施(比如说排水、照明设施、垂直运输架等)→清理桩孔四壁，核对并校正桩孔垂直度和直径→拆除上一节的模板，支模浇筑下一节护臂→重复桩身挖图、支模浇筑混凝土护臂的工序，直至设计深度→扩底→将虚土清理干净，并且排出积水，检查桩身尺寸及持力层→吊装钢筋笼→桩基混凝土的浇筑。

2.2.2土和石方开挖

在人工挖孔桩施工期间，一般每天都需要支护一节长达90 cm的桩身护臂根桩，而且如果工期比较紧，还需增加一至两节。开挖时，先中间后两边，而扩底部分则通常是从桩身圆桩体开始，再根据扩底尺寸从上到下施工[3]。施工时，需根据土质选择工具，比如说松散土层，一般可采用铲和镐，而强风层一般使用镐，同时在孔口安装慢速卷扬机及支架，遵循边挖边排的原则，使用吊桶将挖出的土壤及石块吊出。在此期间，如果出现渗水的情况，且渗水量比较大，需要在孔底一侧挖一个水坑，设置高扬程水泵，及时将积水排出。

2.2.3钢筋笼的制作和吊装

技术人员根据施工设计图纸，确定好钢筋笼的型号、尺寸、制作原材料，进行钢筋笼的制作。在制作过程中，最好用一整根的钢筋来制作整个钢筋笼，加强钢筋除锈、截断、焊接等多个环节的质量控制，确保钢筋笼的结构强度符合设计要求，避免出现制作误差，避免钢筋弯曲。钢筋笼制作好后，再次确认其规格，达标后将钢筋笼吊装至预设位置，由施工人员进行快速焊接，使用井架地锚进行固定，使用吊车将其一次性置入钻孔内。在钢筋笼制作时，需要确保钢筋的质量，确保整个构架符合设计要求，在钢筋笼的吊装过程中，需注意施工速度，防止钢筋笼变形，影响桩体形状[4]。

2.2.4加强混凝土浇筑管理

在进行施工时，根据桩体承载力度、桩体所处地质压力等综合数据，合理设计混凝土配合比，在混凝土中加入适量的粉煤灰，提高混凝土搅拌时的流动性，降低混凝土凝固后的孔隙率，提升混凝土密实度，确保桩基质量。浇筑混凝土时，确定好下达深度，确保桩孔中杂物已被清除，确保孔洞底部泥浆沉渣厚度在合理范围内，根据实测的深度下料，保证桩基底部埋入深度的合理性，随后将混凝土搅拌物运至灌注地点，检查混凝土坍落度，达标后进行混凝土连续运输灌注，尽量缩短导管拆除间断灌注的时间，以免混凝土桩体中出现空洞。对于深度超过10 m的桩身下段，由于混凝土自重及下落产生的冲击力，无需振捣即可保证混凝土的密实度，而对于桩身上部，则必须进行机械振捣。

3 结语

桩基是建筑的承载物，必须具备一定的抗性和强度，具备沉降量小而稳定、抗震能力优良的特点，随着土木工程行业的发展，目前工程建设中所用的桩基施工技术趋于多样化，人工挖孔桩由于速度快、工序简单的优点，比木桩、预制桩抗震能力强的优势，比冲击锥冲孔、冲击钻机冲孔、回旋钻机钻孔高的性价比，其应用范围不断扩大[5]。一般来说，桩基施工通常会采用机械成孔的方式，但是人工挖孔桩属于人工作业，其劳动强度比较大，而且涉及到井下作业，风险系数大，因此在施工之前，必须做好现场踏勘工作及勘察设计工作，优化设计方案，从设计方面保障施工安全及工程质量，同时，加强施工阶段的质量控制，确保各道工序能够按照设计规划如期进行。

参考文献：

[1] 邹 鑫,陈世伟,柴 达,等.砂泥岩地质条件下的超大直径嵌岩人工挖孔桩施工技术[J].建筑施工,2017(11):1587-1590.

[2] 李小波.浅析EPC模式下的施工管理——以某公路工程大桥人工挖孔桩施工管理为例[J].四川水力发电,2017(S1):99-100.

[3] 韦 伟,侯立波,胡仲春,等.基于数字地图的岩溶地区超深人工挖孔桩施工质量监控系统设计[J].公路,2016(7):82-87.

[4] 吕科验,张剑涛,张学臣,等.超大直径人工挖孔桩多导坑法施工及力学性能研究[J].铁道建筑技术,2016(6):107-110.

[5] 王守宇,刘呈华,王 洪,等.基于BIM技术的人工挖孔桩质量控制方法[J].建筑施工,2015(11):1268-1269.