人工挖孔混凝土灌注桩施工技术

1.桩基开挖主要施工方法

1.1主要施工工艺流程

①桩顶覆盖层开挖→②测量放线→③桩身土石方开挖→④锁口、护壁混凝土施工→重复③、④步骤→⑤基岩开挖、护壁→⑥直至满足设计开挖深度。护壁结构见图1。

1.2.主要工艺控制措施

1.2.1桩顶覆盖层开挖

按照施工图的要求，测量人员放出桩基开挖的开口线，开挖灌注桩顶部的覆盖层，形成施工平台，开挖过程中，严格按照测量高程进行施工。

1.2.2测量放线

桩基施工平台形成以后，利用全站仪测量放点，包括桩基开挖的两条中心线和锁口外围尺寸线，为了防止由于现场施工将点线破坏而造成重复进行放点，必须将锁口外围尺寸线设置延长线，并有明确标识。要求所有的点线必须具备一定的抗破坏能力，不能因现场施工而被移动。

1.2.3桩身开挖

1.2.3.1挖桩前的准备工作

因为施工所在地6、7、8月份降雨较多，为了不影响桩基开挖，在正式挖桩前须做好以下几个方面的准备工作：

做好桩区地表截、排水及防渗工作；

准备好雨棚搭设的材料等；

桩基口地面上加筑适当高度的围埂；

备好各项工序的机具器材和桩孔内的排水、照明等设施；

做好灌注桩上、下交通爬梯。

1.2.3.2桩基锁口部位开挖

锁口高度为1ｍ，上部0.5ｍ开挖断面为220cm×250cm，下部0.5ｍ开挖断面为160cm×190cm。根据现场实际情况，桩基锁口部位主要为土方堆积体，人力使用洋镐、铁锹进行开挖，然后用手推车装渣运至施工临时便道外侧堆放。

2.2.3.2桩身开挖

桩身开挖主要采用人工分段开挖，每开挖1m深度后，立即进行护壁钢筋的安装和混凝土浇筑，待护壁混凝土强度达到3～4h后，再进行下部开挖。

人工挖桩。桩基土方开挖采用人力使用羊镐、铁锹进行开挖，然后装吊桶提出。进入基岩或者遇到孤石后，采用小型松动爆破（有水部位采用乳化炸药），分解孤石或者基岩，然后采用人工撬挖，装吊桶提出。

弃渣提升、运输。在孔口安装小型的提升辘轳，利用1t卷扬机进行提升，0.2m3提升吊桶采用1mm厚的钢板焊制，要求吊耳、提升钢丝绳必须具备足够的强度要求，另外，卷扬机的锁定装置必须完好，以保证提升过程中的安全。桩基开挖弃渣暂时堆积于施工临时便道外侧，待堆积一定数量后用反铲配自卸汽车运输至大坝2#弃渣场。

排水、照明等。因为桩基全部位于硕多岗河河床位置，所以开挖过程中的渗水量较大，应该提前准备足够的潜水泵以及排水软管、电缆等排水设施和材料，开挖过程中的渗水应及时排除，以免影响施工进度和桩基护壁的稳定。

开挖过程中应经常检查开挖偏移误差，严禁欠挖并控制超挖。

1.2.4锁口以及护壁混凝土浇筑

护壁混凝土分节浇筑，一边开挖桩基一边进行施工护壁，每段护壁深度为100cm。每米护壁衬砌后的内空型式为方台型，上平面尺寸为120cm×150cm，下平面尺寸为130cm×160cm。由于桩基深度较大，桩孔内有一定的渗水，为了保证混凝土浇筑质量，在进行混凝土配合比设计时，考虑两种配合比，即：‘水下’C25混凝土（并非真正的水下混凝土，而是增加了水泥和速凝剂掺量的普通混凝土）和普通C25混凝土。

1.2.4.1 桩基护壁混凝土施工工艺流程

施工准备→开挖断面检查→钢筋绑扎→支立模板→混凝土浇筑→等强3～4h、拆模→下一个循环

1.2.4.2 护壁混凝土主要施工方法

⑴施工准备。在桩基开挖工作开始以前，首先根据施工图加工四片成型木模板以及定型木支撑，便于现场支立。另外，做好施工人员的安全教育和施工技术交底以及钢筋加工等工作。

⑵桩基开挖断面检查。人工开挖桩基至1m（指已经浇筑好的锁口或者混凝土护壁下部1m）深度后，利用桩基顶部测放的点线垂吊线锤进行检查，要求满足护壁混凝土厚度要求。首先由班组进行自检，合格后，由中队复检，最后，由质检科委托测量队进行终检。

⑶钢筋绑扎。开挖断面测量合格后，立即进行钢筋绑扎施工，绑扎铅丝采用20#，梅花型绑扎。严格按照设计要求的数量和规格进行绑扎安装，上下两节护壁间图纸中带弯钩的钢筋搭接绑扎长度不小于12cm。钢筋安装完毕，经质检工程师验收合格后，进入下一道工序施工。

⑷支立模板。按照设计给定的尺寸要求支立模板，并加固。安装过程中，要求进行吊点检查，模板偏差应小于2cm。模板支立合格后，将模板与基坑底部的缝隙封堵严密，以免护壁混凝土浇筑时造成漏浆，影响混凝土的浇筑质量。

⑸混凝土浇筑。为了加快施工进度，护壁混凝土采用早强工艺，即加入速凝剂，速凝剂掺量为胶凝材料的4%，具体掺量根据试验确定。混凝土拌制主要在大坝标段混凝土拌和站集中拌制，采用混凝土搅拌车运输至灌注桩跟前。入仓前，在井口位置固定好溜筒的进料口，然后续接溜筒至浇筑仓面位置，并固定牢固。浇筑时，一边将混凝土溜入仓面，一边人工抛洒速凝剂，然后，用插入式软轴振捣器平仓、振捣，直至浇筑完毕，并将表面的混凝土收平、压光（指预留的5cm槎口位置）。

等强与拆模。混凝土浇筑完毕，待等强3～4h后即可拆除模板进行下一循环桩基开挖施工。

1.2.5开挖验收

桩基开挖过程中即每节护壁安装钢筋以前，申请监理及设计工程师对开挖地质情况进行验收；在护壁混凝土浇筑前申请现场监理工程师对护壁钢筋、模板进行验收；桩基开挖伸入基岩5m后，申请监理工程师对整根桩进行验收，验收合格后，桩基开挖即可结束。

2.桩基钢筋混凝土施工

2.1灌注桩混凝土浇筑施工程序

施工准备→桩孔验收→钢筋安装→验收→下入溜筒（或者导管）→混凝土浇筑→浇筑结束。桩基结构见图2。

2.2灌注桩混凝土浇筑的主要施工方法

2.2.1施工准备

主要包括钢筋的制作、加工，溜筒和钢导管的制作及安装。

当必须采用水下砼浇筑时，钢导管采用φ219的钢管加工，两端焊接法兰盘，导管连接时，应安装橡胶垫圈，防止渗水。导管的分节长度宜为6m，以便在浇筑提升过程中满足规范要求，而且方便施工。导管             图2

顶部安装进料口，方便混凝土送入导管。

当采用常规方法浇筑时，溜筒采用1mm厚铁皮焊接而成，外部贴焊φ12mm钢筋加固，并作为溜筒连接的吊耳和吊环，溜筒长度每节100cm，上口直径25cm，下口直径22cm。

2.2.2桩孔验收

挖孔达到设计深度，即嵌入基岩5m，经过监理工程师验收确认后，应利用人工将孔底修理平整，并清除孔底松散的石碴、沉淀物等杂物；对于渗水量较大，无法将积水排除干净的桩孔，尽量清理桩底的杂物，沉淀物的厚度小于50mm。

2.2.3钢筋安装

首先将主筋焊接完毕，然后安装桩身四角的主筋和全部箍筋，用20#铅丝绑扎牢固；随后依次安装ф25mm的主筋，并绑扎；最后安装ф18mm的主筋，用20#铅丝绑扎牢固；钢筋绑扎完毕后，将已经预制好的混凝土垫块按2m间距绑扎在主筋外侧，控制钢筋的保护层厚度。最后，沿垂直于1.5m尺寸方向间隔3m焊接加固钢筋笼（靠近两侧为宜，以方便混凝土下料的导管或者串筒安装），宜采用直径为ф18mm的钢筋，避免混凝土浇筑过程中钢筋笼晃动。

2.2.4验收

钢筋安装完毕后，及时进行钢筋安装偏差、焊缝工艺、保护层等进行检查，并再次对桩底进行排水、清理，直至满足设计以及规范要求，自检合格后，申请监理工程师验收，以便进行混凝土的浇筑施工。

2.2.5安装串筒或者导管

仓号验收合格后，在继续排水的前提下，安装串筒或者导管。根据规范要求，当自孔底及孔壁渗入的地下水，其上升速度较小时（参考值≤6mm/min），可以不采用水下灌注混凝土桩的方法。此时，采用常规的施工工艺，即串筒输送混凝土入仓，振捣器振捣。

当渗水量超过规范要求时，采用水下灌注混凝土桩的方法，即导管输送混凝土入仓，一边浇筑一边按照规范要求提升导管。采用吊车起吊安装导管，人工螺栓连接，直至导管底部距离孔底250～400mm。然后将导管固定在孔口位置，安装导管顶部的进料口。为了保证混凝土浇筑时周边混凝土可以均匀上升，要求将导管安装在桩孔中心位置。

2.2.6混凝土浇筑

对于渗水较小的灌注桩采用常规的混凝土浇筑工艺；当渗水加大时，首先采用水下灌注混凝土施工方式，直至混凝土浇筑表面超出地下水位后，排除混凝土浇筑表面的积水，将导管拔出混凝土，改用常规混凝土浇筑工艺。

混凝土浇筑时，将混凝土搅拌运输车开至需要浇筑的桩基位置，将运输车卸料口对准串筒（或者导管）进料口，直接卸料入仓。

1）水下混凝土浇筑。在灌注混凝土开始时，导管底部至孔底有250～400mm的空间；首批灌注混凝土的数量应能满足导管初次埋置深度（≥1.0m）和填充导管底部间隙的需要。在整个灌注时间内，出料口应伸入先前灌注的混凝土内至少2m，以防止泥浆和水冲入管内，且不得大于6m。灌注过程中，经常测量孔内混凝土面层的高程，及时调整导管出料口与混凝土表面的相对位置，并始终予以严密监视，导管应在无水进入的状态下填充。混凝土应连续浇筑，直至灌注的混凝土顶面高程达到图纸规定或者监理工程师确定的截断高度方可停止浇筑，以保证截断面以下的全部混凝土均达到强度标准。为了保证混凝土的浇筑速度，在水下混凝土浇筑时，配置3辆混凝土运输车，每辆可以运输6m3混凝土。首先在现场准备2辆已经装载混凝土的搅拌车，然后开盘浇筑，浇筑过程中，始终在现场保持1辆搅拌车作为储备。

2）常态混凝土浇筑。在开始灌注混凝土时，溜筒底部至孔底应有1.5～2.0m的距离，为了防止混凝土分离，不得大于2.0m。溜筒宜布置在桩孔中心位置，混凝土在溜筒中自由坠落。开始灌注混凝土时，孔底积水应尽量排干，灌注速度尽可能加快，使混凝土对孔壁的侧压力尽快大于渗水压力，以防地下水渗入孔内。为了切实保证混凝土浇筑密实，每层厚度控制在40cm左右，即每灌注0.72m3混凝土振捣一次，采用ZDN50型插入式振捣器振捣，振捣间距初步定为60cm，根据现场实际情况予以调整。为了尽快实现渗水以下部位的混凝土浇筑，在开始浇筑时，现场准备2辆混凝土运输罐车，快速实现地下水以下的混凝土浇筑。浇筑过程中，一边浇筑一边提升并摘除溜筒。

2.2.7养护

浇筑完成后，采用彩条布覆盖，终凝后洒水养护，养护时间为28天。

3.施工安全措施

1) 挖孔时，应注意施工安全。挖孔工人必须配有安全帽、安全绳，必要时搭设掩体。提取土渣的吊桶、吊钩、钢丝绳、卷扬机等机具，应经常检查。井口围护高出地面200～300mm，防止土、石、杂物落入孔内伤人。挖孔土渣应堆于井口3ｍ以外距离，以免增大井壁土体荷载危及井壁安全。挖孔工作暂停时，井口必须罩盖。挖孔时，如孔内的CO2含量超过3％或孔深超过10m时，采用机械通风。

2) 孔内岩石需爆破时，采用浅眼爆破法，严格控制炸药用量，并在炮眼附近加强支撑和护壁，防止震塌孔壁。孔内经爆破后，先通风排烟，经检查无毒气后，施工人员方可下井继续作业。

3) 孔内照明必须采用安全电压。

4) 护壁模板拆除应视混凝土强度增长情况通过试验确定，并不得小于3～4h。

5) 做好桩基开挖、爆破的安全生产教育、管理、宣传工作，做好现场的文明施工和环境保护。

4.施工中不同地层、地质条件及特殊情况下存在的主要问题及应对措施

4.1 渗漏水处理

因为灌注桩临近河床，而且深入基岩5m，开挖过程中，在桩基上部砂砾石层即出现了渗漏水量偏大的现象，我部结合现场实际,共采取了以下3种处理措施,取得了良好的效果：

1）强排，采用排水能力较大的水泵。

2）堵漏，在强排的前提下，采用水泥、水玻璃封堵漏水通道，减小渗漏水量。

3）在护壁混凝土浇筑时，适当加大水泥用量和速凝剂的掺量，提高混凝土的早期强度。

4.2 松散结构致使塌方

因为桩基区域全部处于库区河床部位, 在施工至卵石及浮石漂石层时,发现地质条件较差,不易成孔,孔壁松散极易塌方,针对此情况,我部采取了以下两种措施进行有效处理与控制,效果明显得以改善：

1）缩短护壁的深度，加快支护的频率。

2）在护壁边界外围，采用临时木板支撑或者钢筋网片支撑措施，增加施工安全系数。

4.3 在基岩开挖过程中的安全通风保障

在基岩开挖过程中,孔内岩石爆破后，由于桩孔较深,必须先采取通风排烟，经检查无毒气后，施工人员方可下井作业；当孔深超过10m后，应当增加通风设施，保障桩孔内的空气质量。

5.人工挖孔桩的特点

1) 人工挖孔桩适宜在地下水位以上,或无法用大型设备施工的狭窄场地。且地层多为粘土层,粉土层、沙土层、土夹砂石层或一般硬度的岩石。而本文所述的人工挖孔桩与常规情况下所描述的适宜性有较大的出入,但是,只要能结合实际、因地制宜,采取合理有效的保证措施,实践证明,在桩壁渗水量大、易塌孔、甚至是部分处于地下水位以下的桩基开挖,仍可采用人工开挖的方式。

2) 采用人工挖孔桩成孔机具简单,造价低廉，且施工作业时无振动,无噪音,无污染。

3) 根据工期要求,可分成多组同时作业。进度有保证。

4) 人工挖孔桩,桩底不存在淤积问题,所有淤渣均可清理干净,桩底接触质量可靠。在本文所述情况中,由于渗漏量大或处于地下水位以下的桩底,存有少量积水,不易排干,我部在砼灌注前,采用铺洒干水泥的方法进行处理,以保证桩底接触质量。

5) 人工挖孔桩能保证孔型质量,桩径不会出现“葫芦"状。上下桩身尺寸一致,可获得较大的承载力。桩身嵌入基岩的有效深度准确。

6) 桩身砼全部明浇,质量可靠,常可采用较大粒径骨料砼浇筑，可节省水泥,避免了灌注桩水下砼浇筑常见的质量问题。