人工挖孔扩底钢筋混凝土灌注桩施工技术

史晓欧

（中铁十六局集团地铁工程有限公司，北京市 100024）

0 引言

人工挖孔扩底钢筋混凝土灌注桩在我国各种工程中均有应用，其适用范围较广，在一般的地层或黄土、膨胀土等特殊地层均能使用。此桩型是人工成孔，施工时所需的机具设备均较简单，便于运送，尤其适用于城市内作业面狭窄的工程项目，本文主要针对此桩型施工技术展开论述，以期促进我国桩基础施工技术的不断发展。

1 工程概况

成都地铁锦城大道站是成都地铁5号线与远期29号线T型节点换乘车站，位于成都市锦悦西路与锦城大道交叉口南侧，人工挖孔扩底桩位于5号线与29号线换乘部位的结构柱位置，共计8根，桩长为15.06 m（不含底部弧形长度0.53 m），直径为1.5 m，扩底部位长度为2.255 m，坡率为1/3，底部最宽处为2.65 m。该人工挖孔扩底桩上部接5号线车站的底板（厚度为900 mm），中部依次（从上至下）为29号线车站的中板（厚度为400mm）、底纵梁（截面尺寸为1 200 mm×2 200 mm）及底板（厚度为1 100 mm）。成都地铁锦城大道站人工挖孔扩底桩平面位置见图1。

2 人工挖孔扩底灌注桩的适用性分析

图1 成都地铁锦城大道站人工挖孔扩底桩平面布置图

经过大半个世纪的发展，桩基础在技术方面已相当成熟可靠，类型也越来越多。按照成桩材料可分为木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、组合桩、钢桩；按照成桩方法可分为打入桩、静压桩、灌注桩、植入桩[1]。

基于桩基的多样性，在工程建设时选用何种桩十分重要。单桩的技术特点为：

（1）桩径大、桩长可变性强、单桩的承载性能好。

（2）桩底部有扩大端，可有效增强桩端持力土（岩）层支承作用。

（3）施工作业设备简单，工效高，仅需锹、镐、简单的人力提升与装土运输机具。

（4）施工时基本无震动、土体隆起等现象，对周边环境无噪音油烟等污染。

（5）桩顶无需经受击打作用，因此对配筋率要求较低，可根据建筑荷载等情况，只做桩体上部配筋，或按桩身长度方向只做变截面配筋[2]。

基于上述特点，人工挖孔扩底灌注桩的适用情况如下：

（1）不宜使用大型重型设备的狭窄施工场地，工地下方存在地下设施、待建建筑与既有建筑相距很近的项目。

（2）大柱网或单桩荷载值不小于1 000 kN的情况，高、大、重型建筑物或厂房。

（3）基础下的地层存在一定厚度的填土、淤泥质土等，待建工程下方地层中存在较厚的湿陷性黄土、膨胀土等，但软土、特殊土层下又存在硬度较高的土（岩）层。

（4）适用人工挖孔扩底灌注桩的持力层包括砾石、岩石、密实的砂、压缩模量Es＞10 MPa的黏性土等。

3 人工挖孔扩底钢筋混凝土灌注桩施工方案

成都地铁29号线（以下简称29号线）车站的人工挖孔扩底桩施工分成两个阶段：（1）29号线车站基坑底部以上部分，该范围人工挖孔扩底桩长度为9.06 m，且均存在29号线结构柱（局部存在29号线中板、底纵梁及底板）；（2）29号线车站基坑底部以下部分，该部分人工挖孔扩底桩长度为6 m，其中常规范围长度为4.275 m。

本工程人工挖孔扩底桩施工工艺流程具体如下：测量放线→挖孔成桩→断面检查→护壁钢筋绑扎→护壁模板安装→测量复测→护壁混凝土浇筑（C30混凝土）→护壁模板拆除→结构柱隔离层施作（木模）→回填层混凝土浇筑（C10混凝土）→挖孔成桩→断面检查→护壁钢筋绑扎→护壁模板安装→测量复测→护壁混凝土浇筑（C30混凝土）→护壁模板拆除→终孔验收→钢筋笼吊装→导管安装→混凝土浇筑（C45混凝土）。

在上述施工流程中，从第一次“挖孔成桩”到第二次“挖孔成桩”，局部穿越29号线车站底板范围需设置外包钢管及M24高强度螺栓；重复此段流程直至29号线车站基坑底部。

4 人工挖孔扩底钢筋混凝土灌注桩施工要点

4.1 测量放线

测量人员遵照成都地铁锦城大道站围护结构施工图纸对桩位进行放点，同时通过埋木桩、撒灰线等方式对桩位进行标记，采用十字交叉法进行护桩，随后对控制点进行复核，并会同现场监理工程师确认无误后方可进行人工挖孔扩底桩施工[3]。

4.2 人工挖孔

人工挖孔直径为1.8 m（扩底部位长度为2.255 m，坡率为1/3，底部最宽处为2.95 m），开挖深度为15.59 m，共分16节，每节深度为1 m。

人工挖孔扩底桩采用人工利用鍬、镐从上到下逐层间隔进行挖掘，挖土次序为先挖中间部分后挖周边，若遇坚硬土层可采用锤、钎或风镐破碎。探坑挖出的土方等弃渣装入渣桶，用微型电动葫芦升至地面，将弃渣倒入手推车并运到临时堆渣场，采用自卸卡车集中统一运出施工场地。

4.3 护壁施工

人工挖孔扩底桩采用边开挖边支护的方式，护壁厚度为150 mm，采用C30混凝土（该混凝土来源为商品混凝土或自拌混凝土）浇筑，其竖向受力钢筋采用28A12，环向间距为200 mm，箍筋采用A12@150 mm，具体护壁平面及断面配筋图见图2。

图2 人工挖孔扩底桩护壁平面、断面配筋图（单位：mm）

由于施工第一阶段（29号线车站基坑底部以上部分）存在29号线车站结构柱（局部存在29号线中板、底纵梁及底板），该范围长度为9.06 m，除需施作护壁以外还需进行结构柱隔离层和回填层施作。结构柱隔离层采用木模，回填层采用C10素混凝土，厚度为200 mm，并于远期凿除[4]。

4.4 钢筋笼制作及吊装

（1）（29号线车站基坑底部以上部分，即存在29号线车站结构柱范围）钢筋保护层厚度为50 mm，钢筋笼纵向钢筋采用36C28，复合箍筋采用C14@100 mm。对于穿越29号线车站底板范围的扩底桩还需设置外包钢管（钢管外径d=1 100 mm，壁厚t=20 mm）及M24高强度螺栓，其中外包钢管长度为4 m，嵌入底板以下1 m，M24高强度螺栓单侧共计25个，竖向间距为150 mm，外漏部分螺栓采用含凡士林油或工业黄油的亚麻裹绕密闭防护，以便远期剥开正常使用。

（2）（29号线车站基坑底部以下部分）钢筋保护层厚度为70 mm，钢筋笼纵向钢筋采用30C25，复合箍筋采用C14@100 mm。扩底范围扩底筋为30C25，桩底水平封口环向筋及底网筋均为A120@150 mm，主筋距离桩底200 mm范围按1:10收口。

（3）沿钢筋笼竖向每隔5m设置定位钢筋6个，以确保钢筋保护层的厚度，定位筋C14，具体情况如图3所示。

图3 定位筋示意图（单位：mm）

钢筋笼在现场提前进行加工，并在加工成型的钢筋笼上挂牌，牌上标明工程名称、桩位编号、钢筋笼长度、钢筋笼直径等参数。钢筋笼制作完成后，现场技术员应及时进行自检并填写自检记录，及时向监理工程师报验，检验合格后方可进行后续吊装作业。钢筋笼吊装应安排专人进行指挥，防止发生扭曲和变形等质量问题[5]。

4.5 导管安装及其水密性试验

吊放钢筋笼后应立即安装导管，导管（d=250mm，t=5 mm）安装前需进行水密性及压力试验，确保导管满足相关要求后方可投入使用，按入孔顺序逐节编号、标定累计长度，导管安装要确保法兰接头的密封性。

4.6 混凝土浇筑

导管安装完成后应尽快浇注混凝土。成都地铁锦城大道站人工挖孔扩底桩采用强度等级为C45的商品混凝土。商品混凝土进场前应进行坍落度试验，且试验前应通知监理工程师旁站，确保混凝土坍落度为180~220 mm范围内以后方可进行混凝土试件制作，混凝土试件尺寸为100 mm×100 mm×100 mm，试件做好后放在现场标准养护室内进行养护。

首批混凝土灌注量应确保导管埋入混凝土深度不小于1.0 m，封底成功后开展正常连续灌注；灌注时导管埋深控制在2~6 m；孔内混凝土面接近钢筋骨架时，导管保持稍大埋深，放慢灌注速度；混凝土浇筑至桩顶设计标高上0.5 m，多余部分在进入下道工序（冠梁施作）前凿除。

4.7 场地排水系统

利用原基坑坑内、外排水明沟排水，经过沉淀池沉淀后排入市政管网，沉淀淤积物定期清运出场。

5 结语

人工挖孔扩底桩是我国工程建设中的一种常用桩型，其采取人工成孔工艺，对于施工设备的要求较低，可有效解决施工场地狭小、大型机械设备无法进场的问题。在实际工程作业中，需做好各项准备工作，保证桩位准确、开挖到位、钢筋笼牢固、混凝土浇筑质量达标，加强各施工环节的检查、控制，保证成桩质量满足要求，为后续施工作业奠定坚实的基础。