人工挖孔桩施工工法1.docx
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人工挖孔桩施工工法1
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。
然而根据地质、地貌条件的复杂性，许多山区跨越沟谷的桥梁在施工作业工作面、施工机械对地质有特殊要求的条件下，跨越山岭重丘区、地势复杂地区桥梁的桩基础，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。
在这样的条件下，人工挖孔桩就被广泛的应用到桥梁、房建等工程的基础施工中，本书是笔者在亲身采用人工挖孔桩施工工艺后，把人孔挖孔桩特点结合施工经验总结而成，希望能给读者一些帮助。
2工法特点
2.0.1施工操作工艺简单，施工方便，不需要大型机械设备。
2.0.2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。
2.0.3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
2.0.4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。
2.0.5无挤土效应，不会损坏周围建筑物基础。
2.0.6挖孔桩要比木桩、混凝土打入桩震能力强，造价比冲锥冲孔、冲击钻机冲孔、回旋钻机钻孔、沉井基础节省。
2.0.7人工挖孔桩可在局部地势、地形复杂的条件下作业，方便在机械挖桩不适宜的情况下快速进行施工。
3适用范围
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。
4工艺原理
人工挖孔桩基础是指利用人工在岩石地基中直接挖（钻）成所需要的基坑，然后将钢筋混凝土直接浇筑于岩石基坑内形成的基础。
利用混凝土直接与坑壁结合，使基础增加了与地基的粘合力，增强了基础的下压承载力，加大了基坑的抗拔强度，并不用支模（基础外露部分除外）和二次回填的一种施工形式。
5工艺流程及操作要点
5.1工艺流程
施工工艺流程。
5.2操作要点
5.2.1桩体开挖
安装起吊设备时，使吊桶的绳中心与桩孔轴线位置一致，为挖土时粗略控制中心线。
挖孔过程中，应经常检查桩孔尺寸、平面位置和竖轴线倾斜情况，如有偏差应随时纠正。
人工自上而下逐层用镐、锹进行，挖土次序为先中间部分，后挖周边。
每挖深1.0m为一节，每节开挖完成后尽快施工砼护壁。
挖出的土方先放置于距离桩边1m以上的空地，然后转移倒运至指定的位置，严禁将土倾倒在孔边，桩周边1m范围内不得堆土。
挖孔时挖成直形：
每节一米，当垂直度、孔径检查合格后，在孔底四周挖成5cm深的企口，以便与下一节很好连接。
开挖岩层时，采用风镐凿岩挖掘，凿岩时应加大送风量。
挖孔达到设计深度后，应进行孔底处理。
必须做到孔底表面无松渣、泥、沉淀土。
如地质复杂，应钎探了解孔底以下地质情况是否能满足设计要求，否则应与监理、设计单位研究处理。
施工时一字型承台单排桩隔桩开挖，双排桩隔桩对角开挖，工字型承台桩对角开挖，王字型承台桩隔桩对角开挖，施工时的桩净距不小于4.5m。
示意图如下：
5.2.2护壁
1采用C25砼护壁，砼现场滚筒搅拌机拌合、孔内人工浇捣。
护壁每节高度与开挖进尺一致，桩孔挖掘及砼护壁两道工序必须连续作业，不得中途停顿，以防坍孔。
2护壁砼模板由4块钢模板组成，插口连接，支模要校正直径及圆度，护壁孔圈中心线要与桩轴线重合。
3采用外齿式混凝土护壁，护壁混凝土厚度上口15cm,下口为10cm，上下护壁间搭接50mm，用C25混凝土浇注。
详见挖孔桩护壁示意图。
4第一节护壁兼作挖孔锁口圈，高出周围地面300mm以上，以防地面水灌入孔内，上口厚为180mm，下口厚为120mm。
5护壁混凝土施工:
护壁混凝土应严格按配合比下料搅拌,塌落度控制在8～12cm为宜。
为提高早期强度可适当加入早强剂,混凝土浇筑时应分层沿四周入模,用钢钎捣实,施工前应将上节护壁底泥土清理干净。
6当护壁混凝土养护强度达到5Mpa后，便可拆除模板，通常拆模时间为24小时，施工开挖下节时需在上节护壁混凝土达到有关规范规定的强度后进行。
7在渗水层现浇混凝土护壁施工时，为了防止现浇混凝土护壁混凝土发生离析，可以采用让混凝土缩短混凝土凝结时间、提高早强度的方式来处理。
8混凝土护壁配筋设计
根据规范要求，我标段人工挖孔桩混凝土护壁主筋采用光圆D=8mm的钢筋，间距应为150mm，两端要有6.25d弯钩，插入下层护壁长度大于200mm，上下主筋应搭接，以此来防止护壁因自重而断裂；主筋长度从桩底到桩顶，一般桩长的下半部分的竖筋可以减半（根据现场施工具体情况再商定）。
混凝土护壁箍筋采用光圆D=6mm的钢筋，间距应为200mm。
同时，护壁中应增设附加钢筋，一般是在主筋内侧，每隔5m加设一道直径为25mm的加强箍，与主筋焊接牢固，组成骨架。
5.2.3出渣
采用小型起吊设备连接吊土桶出渣，吊桶上升过程中挖桩人员必须躲在半月板底部，防止掉渣砸伤。
土渣先放置在开挖孔口的四周，由土方机械倒运至临时场地后集中外运。
为了安全，出渣桶装渣的高度不得超过桶的上平面，总重量不得大于50kg。
挖孔桩示意图
5.2.4排水
开挖过程中，孔内渗流量不大时，采用出渣桶将泥水一起吊出，如渗水量较大,则在孔底一侧挖集水坑,用高扬程水泵排出。
5.2.5通风及照明
当采取通风措施时，要用鼓风机连续向孔内送风,风管口要求距孔底2m左右,孔内照明采用防爆灯炮,灯炮离孔底2m。
5.2.6成孔检查及孔底处理
挖孔达到设计深度后，把孔底的松渣等扰动过的软层全部清理掉；并对桩位、孔深、孔径、垂直度（斜度）进行检查，位置利用桩位控制点，进行检测；孔径、形状和倾斜度采用外径D等于挖孔桩钢筋笼直径，长度不小于4D-6D的钢筋检孔器吊入孔内检测；当发现有成孔不直、孔径减小、断面变形超过规范容许值等时进行重新修整。
嵌岩深度满足设计要求。
成孔完毕应报监理检查验收。
5.2.7吊放钢筋笼
1钢筋笼长度为15-25m，一节加工制作。
螺纹筋经调直后采用机械套筒连接。
钢筋笼每隔2m设置一道加强筋，加强箍筋应在专制的胎架上进行弯制。
钢筋骨架的保护层，通过骨架周围布设的定位垫块来保证。
定位垫块按竖向每隔2m设一道，每道沿圆周对称布置4个。
2钢筋笼运输及吊放，钢筋笼用专用托架运至现场。
钢筋笼利用25t汽车起重机吊装就位,使用专用吊具，防止吊点处骨架变形，起吊过程中不得造成钢筋笼产生残余变形。
桩身钢筋笼安装绑扎后应报监理进行验收,并作好隐蔽验收记录。
5．2.8砼灌注
1当成孔及钢筋笼验收合格后，方可开始浇灌混凝土。
混凝土配合比应严格按监理审批的配合比拌制。
2如果孔内无积水，砼按无水下砼进行浇筑。
砼采用串筒灌注砼，串筒灌注孔内，串筒的直径为40cm，每节长度在1.5m以内，上下节采用吊耳挂接，随着砼浇筑，逐段取下串筒。
3混凝土在搅拌站集中拌制，砼罐车运输。
混凝土采用溜槽把混凝土从罐车输送至井口的下料斗,然后由串筒导入井底，开始浇筑时，孔底积水不超过5cm，浇筑速度应尽可能加快，使混凝土对孔壁的压力大于渗水压力，防止水渗入孔内。
串筒距孔底或混凝土面高度不得超过2m，混凝土自底至上每50cm用振捣棒振捣。
混凝土浇筑一次性浇筑完成，若在施工接缝不可避免时，按技术规范规定进行处理，并一律插上下层锚固钢筋，其钢筋截面面积可在1%配筋面积内扣除，若钢筋骨架总面积超过桩截面积的1%，则可不设锚固钢筋。
混凝土浇筑到桩基顶面20cm以后，应及时将表面已离析的混凝土混合物和水混浆等清除干净。
4桩基混凝土浇灌过程中必须一次性浇灌完成。
5每根桩桩基砼按规范要求留置试件。
6如果孔内有积水时，按灌注水下混凝土施工。
砼施工同钻孔灌注桩施工方法。
5.2.9人工挖孔桩监测内容
1孔底虚土多：
要有详细的地质报告，特别是水文地质报告，以便预先制定有效措施，减少孔底虚土超标。
严格控制孔深超挖，完孔后，孔底虚土必须全部清除，见到坚实的原状土。
扩底部位遇到砂土层时，应采取支护措施。
2桩孔倾斜及桩顶位移偏差大。
在施工过程中，应严格按图定位，并有复检制度。
轴线桩与桩位桩应用颜色区分，不得混淆。
开始挖孔前，要用定位圈钢筋制作的圆环有刻度十字架放挖孔线，安装护壁模板必须用桩中心点校正模板位置，并由专人负责。
定位圈中心线与设计轴线偏差不得大于20毫米。
挖孔过程中，应随时用线坠吊放中心线，发现偏差过大立即纠偏。
要求每次支护壁模板都要吊线一次（以顶部中心的十字圆环为准）。
成孔完毕后，应立即检查验收，紧随下一工序，吊放钢筋笼，浇筑混凝土，避免晾孔时间过长，造成不必要的塌孔，特别是雨季或有渗水的情况下。
3吊放钢筋笼与浇筑混凝土不当。
成孔验收后，应立即吊放钢筋笼，发现标高不够时，应测孔深，清除孔底虚土、回落土。
吊放钢筋笼要选择好吊点位置。
吊立时，要速度均匀地慢起，若起吊较长的钢筋笼，要采取加固措施，避免变形。
遇到卡笼时，要找出原因，排除故障，正常放入。
吊放钢筋笼前，对超偏的混凝土护壁进行处理，以保证钢筋笼顺利吊入，混凝土配合比要计算准确，保证坍落度均匀。
浇筑混凝土前，要放孔口漏斗，并再次测孔内虚土厚度。
6材料与设备
6.1材料
6.1.1本项目工程所用材料主要包括：
商品砼、自拌砼、钢筋、水泥等。
材料将按施工进度计划要求，分批次提前采购进场，并始终保持3–5天的材料预存量。
进场材料各项技术指标均要满足相关技术规范和设计要求。
6.1.2在上述材料采购之前，项目部先向监理工程师申报，以取得监理工程师的同意，并附材料的样品及材质和使用的有关说明，未经监理工程师同意，不采用任何替代材料。
6.1.3材料进场后，按规定要求进行现场有见证取检验，试样按要求送专门的质检单位或指定试验单位检验，试样检验合格后，经监理工程师同意，材料才用于现场施工。
6,1,4灌注桩桩身砼采用商品砼和自建站砼，商品砼使用前按要求进行分包商报审，经业主、监理同意后选定商品砼商；自建站砼拌合前对原材进行抽样检测，经业主、监理审批合格后方可使用；砼进场后，现场进行坍落度测试，达到设计要求后进行灌注施工。
6．2机械
6.2.1所有进入现场用于本项目工程的施工机械，做到类型适用配套，运行状况良好，技术性能满足施工要求，工作质量令人满意。
6.2.2项目部按本项目施工进度计划要求，提前做好备用施工机械进场、易损配件购置计划。
所有机械设备提前3天进场，做好施工前的安装、调试工作。
6.2.3施工机械进场后，由项目安全管理部门、项目部共同进行机械设备安装、试运转验收，并报监理工程师审批，验收合格后投入施工。
6.2.4施工过程中，对机械设备运行情况进行定期检查，及时进行维护。
6.2.5主要施工机具设备见下表
主要施工机具设备表
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
备注
1
空压机
3m3/min
台
45
5台备用
2
电动吊机
1.5Kw
套
85
3
鼓风机和通气管
套
80
4
手动绞车
套
20
备用
5
箱式变电站
350KVA
座
3
6
发电机
250KW
台
2
7
装载机
ZL50型
台
2
8
砼罐车
9m3
台
4
9
砼拌和站
120m3/h
座
2
10
吊车
25t
台
2
11
挖掘机
CAT320
台
1
便道维护
12
电焊机
AXP-500
台
12
13
钢筋机械连接设备
套
3
14
潜水泵
5KW
台
4
15
潜水泵
1.1KW
台
20
16
串筒
m
100
7质量控制
7.0.1应执行的技术规程
1《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）
2《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）
3《建筑桩基技术规范》（JTJ94-2008）
4《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）
5《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）
6《职业健康安全管理体系规范》（GB/T28001—2001）
7《环境管理体系规范及使用指南》（GB/T24001—1996）
8《质量管理体系要求》（GB/T19001—2000）
7.0.2钢筋加工及安装
1基本要求
1）钢筋、机械连接器、焊条等的品种、规格和技术性能应符合国家现行标准规定和设计要求。
2）冷拉钢筋的机械性能必须符合规范要求，钢筋平直，表面不应有裂皮和油污。
3）受力钢筋同一截面的接头数量、搭接长度、焊接和机械接头质量应符合施工技术规范要求。
4d）钢筋安装时，必须保证设计要求的钢筋根数。
5）受力钢筋应平直，表面不得有裂纹及其它损伤。
2钢筋实测项目
钢筋加工质量检验标准：
序号
项目
允许偏差（mm）
检查频率
检验方法
范围
点数
1
受力钢筋成型长度
±10
按每工作日同一类型钢筋、同一加工设备抽查3件
3
用钢尺量
2
弯起钢筋的弯折
±20
3
箍筋内净尺寸
±5
序号
项目
允许偏差（mm）
检查频率
检验方法
范围
点数
1
受力钢筋间距
灌注桩
±20
每个构筑物或每个构件
3
在任一断面连续取钢筋间（排）距取平均值计1点
2
箍筋、横向水平筋长度
±10
5
边续量取5个间距，其平均值计1点
3
钢筋骨架尺寸
长
±10
3
用钢尺量，两端和中间各1处
宽、高或直径
±5
3
4
保护层厚度
±10
10
用钢尺量
成型与安装质量检验标准：
7.0.3挖孔桩
1基本要求
1）桩身混凝土所用的水泥、砂、石、水、外掺剂及混合材料的质量和规格必须符合有关规范的要求，按规定的配合比施工。
2）挖孔达到设计深度后，应及时进行孔底处理，必须做到无松渣、淤泥等扰动软土层，使孔底情况满足设计要求。
3）嵌入承台的锚固钢筋长度不得小于设计规范规定的最小锚固长度。
2实测项目
混凝土灌注桩允许偏差
序号
项目
允许偏差值
检查频率
检测方法
范围
点数
1
砼强度（Mpa）
在合格标准内
每根桩
2组
砼试块
2
桩位
单排桩：
50
1
用全站仪检量
3
倾斜度（%）
小于0.5%
1
用垂线和钢尺量
4
沉淀厚度（mm）
不大于设计规定
1
沉淀盒或标准测锤，查灌注前记录
8安全措施
8.0.1防落物措施
1第一节护壁要高出地面200mm，井口向周边找坡。
2井口用钢管、钢筋或木方等材料制作围栏封闭，防止非施工人员误入。
（机架和吊桶转动范围留出口，以便倾土。
）
3孔口设置临时盖板，下班后或停止作业时必须盖好盖板。
4作业点周边1米范围内严禁堆土和杂物，其他人员禁入施工范围。
5护壁顶上不许放置任何工具。
6吊桶使用安全吊钩提吊。
7桩孔内上下传递物品采用吊渣桶，严禁直接往孔内投掷任何物件。
8每天上班前，对提升设备和电气进行检查。
9孔口监护人员应尽职尽责，密切注意井内作业情况，不得擅离岗位。
10井内作业人员必须戴安全帽，戴防护眼镜。
8.0.2防人员坠落
1上、下孔人员必须使用安全爬梯，严禁乘坐运土工具上下。
2作业点封闭施工，地面无关人员禁止进入井口作业区。
8.0.3防松散地层塌方伤人
1每天一节（1米），不得提前拆模（根据气温情况可适当减少或增加拆模时间）。
土质差时，适当减小单节开挖深度，减少塌方机率。
2下井人员系安全绳，保险绳固定在井口。
以备塌方时救援使用。
3施工过程中跟踪抽水，保持开挖面不积水。
4在挖孔过程中，重型机械和车辆不得在井孔周边3m范围内行驶。
8.0.4防窒息（缺氧和有毒气体）伤害
1每班作业前要采用通风机向孔底吹入新鲜空气，大约十分钟左右。
并在下孔作业前，采用有害气体检测器进行有毒、有害气体检测，发现有毒、有害气体必须采取防范措施，确认安全后方可下孔作业，孔内的作业连续时间不得超过2小时。
2孔深超过8米时，作业全过程不间断送风，鼓风机送风不得小于25L/s。
孔底凿岩时要加大送风量。
3孔深超过8米时，人员下井前先送风，送风时间不得少于15分钟，然后方可入孔作业。
4不准在桩孔内吸烟，不准在孔底使用明火。
5井上和井下人员轮换作业，不得超时加班。
6在井下用风镐凿岩作业时，必须戴好防护口罩。
7禁止带病下井作业。
作业中感觉不适，及时出地面休息。
8.0.5渗水
1下井前先排出井下积水，作业时注意观察渗水速度变化。
2井下安装水泵，随时抽水，作业时保持孔底无积水。
8.0.6防触电
1电线采用防水绝缘线，灯具采用防爆带罩灯泡。
2水泵和其他井下用电设备必须接漏电保护器，每班前检查，保证其灵敏可靠。
3井下用电设备，定期检测绝缘电阻。
4井下挖孔作业人员和电动机具操作人员穿绝缘水靴，带绝缘手套作业。
5经常检查孔口处电线防止长时间磨损漏电。
8.0.7其他
1严禁酒后作业，不准在孔内吸烟，不准在孔内使用明火；每工作4小时应出孔轮换；定期对取土渣的吊桶、吊钩、钢丝绳、卷扬机等机具进行检查。
2挖孔时要认真留意孔内的一切变化，如发现流砂、涌水、护壁变形等不良预兆及闻到不良的气味时，施工人员应立即撤离。
9环保措施
9.0.1施工现场符合《现场安全防护、场容卫生、环境保护及保卫消防标准》DBJ01-83-2003，《北京市建设工程施工现场、生活区设置和管理标准》DBJ01-72-2003。
9.0.2实行环保目标责任制，将环保目标以环保指标责任书的形式层层分解到有关单位和个人，列入承包合同和岗位责任制，建立一支懂行善管的环保自我监控体系。
项目经理是环保工作的第一责任人，是施工现场环境保护自我监控体系的领导者和责任者。
9.0.3加强对施工现场车辆扬尘、噪声、机械设备产生的废气监测和监控工作，与文明施工现场管理一起检查、考核、奖罚。
及时采取措施消除扬尘、废气和污水的污染。
9.0.4采取措施防止运输车辆对大气的污染，所有车辆不带泥、带水驶出施工现场。
9.0.5防止噪声污染，不人为制造噪声。
9.0.6施工现场保持整洁，不用的材料尽快清理干净。
施工现场所用物品材料堆放整齐。
9.0.7混凝土、泥浆罐车同意洗涤地点，废水集中处理。
10资源节约
10.0.1节约机械设备
人工挖孔桩不需要大型机械设备的参与，只需气锤等工具便可进行施工作业，节省大型机械设备的使用，能节约大量施工所用燃油等消耗材料。
10.0.2间接成本节约
人工挖孔桩在施工过程中不存在扩孔等问题，在混凝土灌注方面节省了成本，并且适应地下复杂多变的地质条件能力强，在间接成本节约方面有很大的优势。
11应用实例效益分析
京石二通道2#合同段
京石二通道（大苑村-市界段）工程起点为房山区大苑村北侧，六环路东1.4公里处，与良乡路西延相接，终点位于房山区大石窝镇西南，土堤村附近市界处，与京昆高速河北段相接。
道路桩号K-2+600～K49+481，路线全长50.942公里，全部位于房山区境内。
路线在本标段内途径房山区青龙湖镇，沿线经过青龙湖镇区以及岗上村，所辖范围内除K3+340-K4+000为低山、微丘区外，其余地形全部为平原区，道路桩号K1+700～K4+000，设计长度为2.3公里。
设计速度为120公里/小时，路基宽度为35.5米，双向六车道加硬路肩。
本标段共设置桥梁5座，分别为紫十路互通式立交1#、2#主线桥，K3+173通道桥，岗上村支线跨桥，大苑上支线跨桥，结构均为预应力混凝土箱梁，基础为钻孔灌注桩，桩基施工条件为2类土。
经项目部研究决定：
基础全部采用人工挖孔灌注桩，经过近两个月的施工，圆满完成施工任务，取得了良好的成绩，以下从三个方面结合本工程，对人工挖孔桩进行效益分析
1、直接效益
京石二通道（大苑村-市界段）2#标共有五座桥梁，基础全部设计为钻孔灌注桩，桩径分别为1.2米和1.5米，桩基总数为350根，平均每根桩基长度为15米，则桩基总长度为5250米。
按现在市场价格计算；二类土旋挖钻机每延米1100元，如采用旋挖，则施工成本为5250*1100=577.5万元；二类土冲击钻每延米1000元，如采用冲击钻，则施工成本为5250*1000=525万，而现在采用人工挖孔桩每延米为800元，施工总成本为800*5250=420万，与旋挖钻相比，节省直接成本157.5万；与冲击钻相比，节约直接成本105万，通过此实例来看，人工挖孔桩为项目的直接经济效益创造了很大的成效。
2、间接效益
人工挖孔桩施工灵活、作业面小、可同时进行多个桩基开挖，且互不影响，本工程采用了三百人的挖桩专业队伍，在五座桥同时展开挖桩作业，在一个月的时间里，使装机全部成孔。
同时，人工挖孔桩对复杂地质条件适应性强，成孔较快捷、不塌孔、在工期和间接成本方面有着很大优势。
3、社会效益
人工挖孔桩在施工过程中不会造成严重的环境污染，没有较大的噪声污染，不会排放机械燃油所产生的废气，在环保施工方面是钻孔灌注桩的首选施工方式。
人工挖孔桩不会影响周围建筑物的基础，不会改变周围的地质环境，在某种意义上还能够帮助我们更清楚的认识地质结构，更合理、更好的利用建筑用地，在开发利用建筑用地方面有着长远性的意义。
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