人工挖孔桩施工工法

人工挖孔灌注桩施工工法

一、 前言

随着我国公路建设的突飞猛进，桥梁技术的不断发展完善，越来越多的机械应用于桥梁施工。山区跨越沟谷的桥梁多采用钻孔桩人工开挖的方式，桩端持力层为弱风化基岩，根据地质条件，桩长一般设计为15—25m。连霍高速洛三灵改扩建工程TJ-11的桥梁跨越山岭重丘区，地势复杂，桩基全部设计为钻孔桩基础，桩端持力层为石灰岩或石英砂岩等，岩性变化复杂。桩基位于山势陡峭的地方，钻孔机械不宜施工，并且都缺水，适宜采用人工挖孔的方法施工。

二、 特点及适用范围

1、施工操作工艺简单，施工方便，不需要大型机械设备。

2、单桩承载力高，可直接检查桩外形尺寸和持力层情况，受力性能可靠，抗震能力强。

3、可多桩同时进行，施工速度相对较快，节省设备投资，降低工程造价

4、井下作业条件差，环境恶劣，劳动强度大，安全和质量特别重要。

5、人工挖孔桩适用于桩直径800㎜以上，无地下水或地下水较少的黏土、粉质黏土，含少量砂、砂卵石、姜结石的黏土采用，特别适于黄土层采用，深度一般20米左右。

三、 工艺原理及施工程序

1、放线、定桩位及高程：依据桥梁测量控制网资料和桩位平面布置图，测定桩位方格控制网和高程基准点，确定好桩位中心，以桩位中心为圆心，以桩身半径加护壁厚度为半径画出上部圆周，撒石灰线作为桩孔开挖尺寸线，桩位线定好后，经监理复查合格后方可开挖。

2、开挖第一节桩孔土方：开挖桩孔应从上到下逐层开挖，先挖中间部分的土方，然后向周边扩挖，有效控制桩孔的截面尺寸，每节的开挖高度应根据土质和设计而定，一般以0.9—1.2米为宜。

3、支护壁模板、放附加钢筋：为防止桩孔壁坍塌，确保安全施工成孔应设置护壁，种类有素砼和钢筋砼两种，以现浇钢筋砼护壁为优，与土壁能紧密结合，整体性和稳定性均佳，护壁厚度和砼强度必须满足设计要求，护壁模板采用拆上节支下节重复周转使用，模板之间用卡具、扣件连接，也可以在每节模板的上下端各设一道圆弧形的，用槽钢或者角钢制作的钢圈作为内支撑，顶紧模板，防止模板应受张力而变形，不设水平支撑，以方便操作，第一节护壁应高出地面150--200㎜，护壁厚度比下面护壁厚度增加100--150㎜，便于挡土、挡水，桩位轴线和高程均应标定第一节护壁上口。

4、浇筑第一节护壁砼：护壁模板支好后应立即浇注护壁砼，人工浇筑，人工捣实，砼强度到达1.2Mpa即可拆模，护壁砼应根据气候条件，一般情况下浇灌完毕须经24H后可拆模。

5、检查桩位（中心）轴线、标高：在地面上设十字控制网、基准点，将桩控制轴线、高程测到第一节护壁上，每节以十字线对中，吊线锤作中心控制，用尺杆找圆周，以基准点测量孔深。

6、架设垂直运输架：第一节桩孔成孔后，着手在桩孔口上架设垂直运输架，要求搭设稳定、牢固。

7、安装提升设备、吊桶、活动盖板、水泵、通风机等：安装提升设备时，尽量使吊桶钢丝绳中心与桩孔中心重合，以便挖土时能直观控制桩位中心和支模中心，桩口上设围护栏，当桩孔深大于5米时，应向井下通风，加强空气对流，必要时输送氧气，防止有毒气体危害。桩孔上人员密切观察桩孔下人员情况互相呼应，桩口安装水平推移的活动盖板。当桩孔内有人挖土时，应掩盖好安全盖板，防止杂物掉下伤人，吊运土时，再打开安全盖板。

8、开挖第二节桩孔土方：从第二节开始利用提升设备运土，桩孔内人员应戴好安全帽，吊桶离开孔上方1.5米时，推动活动安全盖板，掩蔽孔口，防止卸的土块、石块等杂物坠落孔内伤人，吊桶卸土后，再打开活动盖板，下放吊桶装土，桩孔挖至规定深度后，用尺竿检查桩孔的直径及井壁圆弧度，修整孔壁，使上下垂直平顺。

9、先拆第一节、支第二节护壁模板、安装附加钢筋：护壁模板采用拆上节支下节依次周转使用，模板上口留出高度为100㎜的砼浇筑口。

10、浇筑第二节护壁砼：砼用吊桶运送，人工浇筑，人工插捣密实。

11、检查桩位（中心）轴线、标高：每节桩孔护壁做好以后，必须将桩位十字轴线和标高测设在护壁的上口，然后用十字线对中，吊线锤向井底投设，以半径尺竿检查检查孔壁的垂直平整度，随之进行修整，井深必须以基准点为依据，逐根进行引测，保证桩孔轴线位置、标高、截面尺寸满足设计要求。

12、逐层往下循环作业：将桩孔挖至设计深度，检查土质情况，桩底应支承在设计规定的持力层上。

13、开挖岩石部分：桩底处于弱风化岩石时，采用爆破松动的方法开挖，具体施工方法详见施工方案。

14、检查验收：成孔后必须对桩身直径、孔底标高、桩位中心线、井壁垂直度等报监理验收，合格后做好施工记录。

15、吊放钢筋笼：钢筋笼按设计制作、运输、吊装，应防止扭转变形，根据规定加焊内固定筋，钢筋笼放入前，应绑好砂浆垫块，吊放钢筋笼时，要对准孔位，直吊扶稳，缓慢下沉，避免碰撞孔壁，钢筋笼放到设计位置时，应立即固定。

16、浇筑桩身砼：清除孔底积水，用溜槽向孔底浇筑砼，当高度超过3米时， 应用 串筒，串筒末端离孔底高度不大于2米，桩孔深度超过12米时，宜采用砼导管浇筑，浇筑砼时应连续进行，分层浇捣密实，砼浇筑12H后进行浸水养护。

17、砼浇筑到桩顶时，应适当超过桩顶设计标高，以保证在剔除浮浆后，桩顶标高符合设计要求。

挖孔桩施工工艺流程图如下：

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施 工 准 备

放线、定桩位

挖第一节桩孔土方

绑扎孔口护壁钢筋及支模

灌注第一节护壁混凝土

测量放线

安装防护照明起吊等设施

挖孔桩土方开挖

绑扎护壁钢筋

安装护壁模型

灌注护壁混凝土

成孔及终孔确认

放线检测桩身截面净空

吊放钢筋笼

灌注桩身混凝土

成 桩 制作护壁钢筋制作护壁拌制护壁混凝土

制作护壁钢筋

校核桩孔垂直度和直径

拌制护壁混凝土

钢筋检测

制作钢筋四、 资源投入及施工部署

1、主要资源投入见下表。

序号 名称 数量 备注

1 空压机具 1台

2 定制钢模（1.0m） 3套/桩 可流水施工

3 定制钢模（0.5m） 2套 不良土层备用

4 卷扬机 1套

5 测量仪器 1套

其他辅助机具及安全设施参照竖直挖孔桩配置。

2、施工部署

①桩端部以上（与承台交接处以上）不再挖孔及做护壁，采用大开挖的形式，或承台开挖后再施工，可减少加固范围及成孔长度，并可加快施工速度。

②旋喷注浆设备入场后即开始对大开挖土层加固施工，待定制钢模板入场后可开挖，边加固边挖孔

③每条桩施工时先进行超前支护，待达到强度后再挖孔。

五、 施工方法及操作要点

1、模板

采用专用定型钢模板，设计为上小下大的嗽叭口，，模板支撑采用专门配套的形钢支撑杆。

2、土质良好时每天进尺1.0m，同时浇筑护壁砼。遇到岩石时采用爆破松动法开挖，爆破人员需有爆破作业证。如土质较差有塌孔可能时，必须减小每天的进尺量，可减少为每天0.5m以下。

3、 护壁砼

碎石选用1—3石，砼中加入早强剂，保证3天强度达到75%；

砼振捣采用振动棒及敲击模板外壁相结合的方式；加强顶端的振捣，保证连接处砼密实。

4、 孔下照明

因孔深比较大，为保证挖土及上下孔安全，必须设孔内人工照明。孔内照明采用专用低压设备，线路牢固固定于孔壁上部。

5、 孔土外运：

采用吊斗运输挖出的土石，为了高效安全必须在孔外设小型电动卷扬机助提升架，保证出料顺利。

6、 桩基砼

因孔下操作较为困难，下部砼无法有效振捣，因此本工程桩基砼采用高流动性免振砼，由导管送入孔下。

7、 测量定位

本工程桩孔为群桩，挖孔时为保证正确的进尺方向，采用全站仪测量桩中心，在孔口向孔底采用线锤对点，确定每段孔的中心位置，孔下应保证足够照明，以保证测点的准确。

六、 施工注意事项

井架型钢支撑必须牢固，距地面100设置扫地杆，顶部与滑轮接触支撑牢固。 桩基施工时基坑外周边必须设排水沟，防止水灌入孔内。

卷扬机支座必须牢固，防止倒塌伤人，牵引的绳索须采用新钢丝绳，且不得有损伤，防止绳索断裂吊桶掉入孔下造成事故。

有关施工安全及施工质量控制以及其他未明事项须严格按照本工程《人工挖孔桩施工方案》及各部门有关规定办理。

七、 经济效益分析

采用此工法施工钻孔灌注桩的人工挖孔桩，可采用普通常用的施工机具，避免采用大型掘进设备和成孔设备而产生的大量机械费用，成本较低，施工安全。

八、 质量控制

1、桩位定位控制：依据桥梁测量控制网资料和桩位平面布置图，测定桩位方格控制网和高程基准点，确定好桩位中心，以桩位中心为圆心，以桩身半径加护壁厚度为半径画出上部圆周，撒石灰线作为桩孔开挖尺寸线，桩位线定好后，经监理复查合格后。用木桩或ф8钢筋在石灰线四周外边埋设四个桩心控制点，便于在安装第一节桩孔护壁模板时校正模板位置。

2、严格控制桩孔垂直度、中心位置，每节桩孔护壁做好后，必须将桩位轴线和标高测设在护壁上口然后用十字线对中，吊线锤向井底投设，以半径尺杆检查孔壁垂直平整度，井深以基准点为依据逐段引测。

3、桩终孔要保证设计桩长和入岩深度，桩孔挖至设计深度后，必须检查土质情况，桩底必须支承在设计规定的持力层上。

4、桩身砼要分层连续浇筑，分层浇捣，每次浇筑高度不得超过1.5米，每层浇捣厚度不得超过0.5米，出料口到砼浇筑面高度大于2米时，必须使用溜槽或串桶，防止砼发生离析，砼坍落度宜控制在70--90㎜，在距桩孔口6米以下时，人工浇捣较困难，可以采用在砼中掺入水泥用量0.25%的木钙减水剂，使砼坍落度增至150--180㎜，利用砼大坍落度下落时冲击力使砼自身密实，在距孔口6米以内时，砼分层浇筑，使用插入式振动器分层振捣密实，直至桩顶。

九、安全技术措施

1、孔口围护措施：孔口四周必须浇筑砼护圈，并在护圈上设置围栏围护，围栏应高出地面1.2米，围栏应采用钢筋制作，焊接牢固，挖出的土方不得堆在孔口四周1米范围内。

2、防护壁坍塌措施：每节桩孔挖完后立即支护壁模板，浇筑护壁砼，一般情况下24H后方可拆除护壁砼，护壁可加配适量钢筋，上下护壁要有钢筋拉结，避免某段护壁出现流砂、淤泥而造成护壁因自重而沉裂的现象，上下护壁间搭接长度不小于50㎜。

3、孔中防毒措施：地下特殊土层中往往含有CO2, SO2 ,H2S或其他有毒气体，故每次下孔前，必须对桩孔内气体进行抽样检测（可用快速检测管），发现有毒气体含量超过允许值时，应将有害气体清除至化学毒物最低允许浓度卫生标准，并采用足够的安全卫生防范措施，如设置专门设备向孔内通风换气，通风量不少于25L/S，以防止急性中毒事故发生。

4、防触电措施：施工现场一切电源、电路的安装、拆除必须由持证电工操作，施工现场电源、线路按“三相五线制”，TN—S系统要求布置，并按“三级配电”，“二级漏电”分级分段保护，各孔井用电必须分闸，