人工挖孔扩底桩

人工挖孔灌注桩是指桩孔采用人工挖掘方法进行成孔，然后安放钢筋笼，浇筑混凝土而成的桩。人工挖孔灌注桩其结构上的特点是单桩的承载能力高，受力性能好，既能承受垂直荷载，又能承受水平荷载；人工挖孔灌注桩，具有机具设备简单，施工操作方便，占用施工场地小，无噪音，无振动，不污染环境，对周围建筑物影响小，施工质量可靠，可全面展开施工，工期缩短，造价低等优点，因此得到广泛应用。

适用范围

人工挖孔灌注桩适用于土质较好，地下水位较低的粘土、亚粘土及含少量砂卵石的粘土层等地质条件。可用于高层建筑、公用建筑、水工结构(如泵站、桥墩)作桩基，起支承、抗滑、挡土之用。对软土、流砂及地下水位较高，涌水量大的土层不宜采用。

(一)人工挖孔桩的施工机具

1．电动葫芦或手动卷扬机，提土桶及三脚支架。

2．潜水泵：用于抽出孔中积水。

3．鼓风机和输风管：用于向桩孔中强制送人新鲜空气。

4．镐、锹、土筐等挖土工具，若遇坚硬土层或岩石还应配风镐等。

5．照明灯、对讲机、电铃等。

(二)一般构造要求

桩直径—般为800~2000mm，最大直径可达3 500mm。桩埋置深度一般在20m左右，最大可达40m。底部采取不扩底和扩底两种方式，扩底直径1．3d~3．0d，最大扩底直径可达4 500mm。一般采用一柱一桩，如采用一柱两桩时，两桩中心距不应小于3d，两桩扩大头净距不小于1m（图2-26），上下设置不小于0.5m，桩底宜挖成锅底形，锅底中心比四周低200mm，根据试验，它比平底桩可提高承载力20%以上。桩底应支承在可靠的持力层上。支承桩大多采用构造配筋，配筋率0.4%为宜，配筋长度一般为1/2桩长，且不小于10m；用于作抗滑、锚固，挡土桩的配筋，按全长或2/3桩长配置，由计算确定。箍筋采用螺旋箍筋或封闭箍筋，不小于Φ8＠200mm ，在桩顶1.0m范围内间距加密一倍，以提高桩的抗剪强度。当钢筋笼长度超过4.0m 时，为加强其刚度和整体性，可每隔2.0m设一道Φ16~20mm焊接加强筋。钢筋笼长超过10m需分段拼接，拼接处应用焊接。

图2—26 人工挖孔和挖孔扩底灌注桩 (a)圆柱桩 (b)扩底桩 (c) 、(d)扩底桩群布设

(三)施工工艺

人工挖孔桩的护壁常采用现浇混凝土护壁，也可采用钢护筒或采用沉井护壁等。采用现浇混凝土护壁时的施工工艺过程如下：

1．测定桩位、放线。

2．开挖土方。采用分段开挖，每段高度取决于土壁的直立能力，一般为0．5～1．0 m，开挖直径为设计桩径加上两倍护壁厚度。挖土顺序是自上而下、先中间、后孔边。

3．支撑护壁模板。模板高度取决于开挖土方每段的高度，一般为1 m，由4—8块活动模板组合而成。护壁厚度不宜小于100mm，一般取D/10 + 5cm(D为桩径)，且第一段井圈的护壁厚度应比以下各段增加100～150 mm，上下节护壁可用长为1 m左右Φ6一Φ8的钢筋进行拉结。

4．在模板顶放置操作平台。平台可用角钢和钢板制成半圆形，两个合起来即为一个整圆，用来临时放置混凝土和浇筑混凝土用。

5．浇筑护壁混凝土。护壁混凝土的强度等级不得低于桩身混凝土强度等级，应注意浇捣密 实。根据土层渗水情况，可考虑使用速凝剂。不得在桩孔水淹没模板的情况下浇护壁混凝土。每节护壁均应在当日连续施工完毕。上下节护壁搭接长度不小于50mm。

6．拆除模板继续下一段的施工。一般在浇筑混凝土24 h之后便可拆模。若发现护壁有蜂窝、孔洞、漏水现象时，应及时补强、堵塞，防止孔外水通过护壁流人桩孔内。当护壁符合质量要求后，便可开挖下一段的土方，再支模浇筑护壁混凝土，如此循环，直至挖到设计要求的深度并按 设计进行扩底。

7．安放钢筋笼、浇筑混凝土。孔底有积水时应先排除积水再浇混凝土，当混凝土浇至钢筋 的底面设计标高时再安放钢筋笼，继续浇筑桩身混凝土。

(四)施工注意事项

1．桩孔开挖，当桩净距小于2倍桩径且小于2．5 m时，应采用间隔开挖。排桩跳挖的最小 施工净距不得小于4．5 m，孔深不宜大于40m。

2．每段挖土后必须吊线检查中心线位置是否正确，桩孔中心线平面位置偏差不宜超过50 mm，桩的垂直度偏差不得超过1％，桩径不得小于设计直径。

3．防止土壁坍塌及流砂。挖土如遇到松散或流砂土层时，可减少每段开挖深度(取0．3— 0．5 m)或采用钢护筒、预制混凝土沉井等作护壁，待穿过此土层后再按一般方法施工。流砂现 象严重时，应采用井点降水处理。

4．浇筑桩身混凝土时，应注意清孔及防止积水，桩身棍凝土应一次连续浇筑完毕，不留施工 缝。为防止混凝土离析，宜采用串筒来浇筑混凝土，如果地下水穿过护壁流入量较大无法抽干 时，则应采用导管法浇筑水下混凝土。

5．必须制定好安全措施。

(1)施工人员进入孔内必须戴安全帽，孔内有人作业时，孔上必须有人监督防护。

(2)孔内必须设置应急软爬梯供人员上下井；使用的电动葫芦、吊笼等应安全可靠并配有自 动卡紧保险装置；不得用麻绳和尼龙绳吊挂或脚踏井壁凸缘上下；电动葫芦使用前必须检验其安全起吊能力。

(3)每日开工前必须检测井下的有毒有害气体，并有足够的安全防护措施。桩孔开挖深度 超过10m时，应有专门向井下送风的设备，风量不宜少于25 L／s。

(4)护壁应高出地面200～300 mm，以防杂物滚入孔内；孔周围要设0．8m高的护栏。

(5)孔内照明要用12V以下的安全灯或安全矿灯。使用的电器必须有严格的接地、接零和 漏电保护器(如潜水泵等)。

二

混凝土灌筑桩-人工挖孔和挖孔扩底灌筑桩

2012-03-16 16:08:14 来源：建筑工程质量安全网 浏览：9次 

内容提要：人工挖孔灌筑桩系用人工挖土成孔，浇筑混凝土成桩；挖孔扩底灌筑桩，系在挖孔灌筑桩的基础上，扩大桩底尺寸而成。这类桩由于其受力性能可靠，不需大型机具设备，施工操作工艺简单，在各地应用较为普遍，已成为大直径灌筑桩施工的一种主要工艺方式。

混凝土灌筑桩-人工挖孔和挖孔扩底灌筑桩

人工挖孔灌筑桩系用人工挖土成孔，浇筑混凝土成桩；挖孔扩底灌筑桩，系在挖孔灌筑桩的基础上，扩大桩底尺寸而成。这类桩由于其受力性能可靠，不需大型机具设备，施工操作工艺简单，在各地应用较为普遍，已成为大直径灌筑桩施工的一种主要工艺方式。

挖孔及挖孔扩底灌筑桩的特点是：单桩承载力高，结构传力明确，沉降量小，可一柱一桩，不需承台，不需凿桩头；可作支撑、抗滑、锚拉、挡土等用；可直接检查桩直径、垂直度和持力土层情况，桩质量可靠；施工机具设备较简单，都为工地常规机具，施工工艺操作简便，占场地小；施工无振动、无噪声、无环境污染，对周围建筑物无影响；可多桩同时进行，施工速度快，节省设备费用，降低工程造价；但桩成孔工艺存在劳动强度较大，单桩施工速度较慢，安全性较差等问题，这些问题一般可通过采取技术措施加以克服。

挖孔及挖孔扩底灌筑桩适用于桩直径800mm以上，无地下水或地下水较少的粘土、粉质粘土，含少量的砂、砂卵石、姜结石的粘土层采用，特别适于黄土层使用，深度一般20m左右，可用于高层建筑、公用建筑、水工结构（如泵站、桥墩作支撑、抗滑、挡土、锚拉桩之用）。对有流砂、地下水位较高、涌水量大的冲积地带及近代沉积的含水量高的淤泥、淤泥质土层，不宜采用。

1．构造要求

挖孔桩直径（d）一般为800~2000mm，最大直径可达3500mm；桩埋置深度（桩长）一般在20m左右，最深可达40m。当要求增大承载力、底部扩底时，扩底直径一般为1.3~3.0d．最大可达4.5d，扩底直径大小按（d1－d）/2：h＝1：4，h1≥（d1－d）/4进行控制/（图22a、b）。一般采用一柱一桩，如采用一柱两桩时，两桩中心距不应小于3d，两桩扩大头净距不小于1m（图22c），上下设置不小于0.5m（图22d）桩底宜挖成锅底形，锅底中心比四周低200mm，根据试验，它比平底桩可提高承载力20%以上。桩底应支撑在可靠的持力层上，支撑桩大多采用构造配筋，配筋率以0.4%为宜，配筋长度一般为1/2桩长，且不小于10m；用于作抗滑、锚固，挡土桩的配筋，按全长或2/3桩长配置，由计算确定。箍筋采用螺旋箍筋或封闭箍筋，不小于φ8@200mm，在桩顶1.0m范围内间距加密一倍，以提高桩的抗剪强度。当钢筋笼长度超过4.0m时，为加强其刚度和整体性，可每隔2.0m设一道φ16~20mm焊接加强筋。钢筋笼长超过10m需分段拼接，拼接处应用焊接。桩混凝土强度等级不应低于C20。

图22 人工挖孔和挖孔扩底灌筑桩

（a）圆柱桩；（b）扩底桩；（c）、（d）扩底桩群布置

2．机具设备及材料要求

提升机具包括：1t卷扬机配三木塔或1t以上单轨电动葫芦（链条式）配提升金属架与轨道，活底吊桶；挖孔工具包括：短柄铁锹、镐、锤、钎。

水平运输工具包括：双轮手推车或1t机动翻斗车；混凝土浇筑机具包括：混凝土搅拌机（含计量设备）、小直径插入式振动器、插钎、串筒等。当水下浇筑混凝土时，尚应配金属导管、吊斗、混凝土储料斗、提升装置（卷扬机或起重机等）、浇筑架、测锤。以及钢筋笼吊放机械等。其他机具设备包括：钢筋加工机具、支护模板、支撑、电焊机、吊挂式软爬梯；36V低压变压器、井内外照明设施；桩孔深超过20m，另配鼓风机、输风管；有地下水应配潜水泵及胶皮软管等。

混凝土护壁和桩材料要求同钻孔灌筑桩。

3．施工工艺方法要点

（1）挖孔灌筑桩的施工程序是：场地整平→放线、定桩位→挖第一节桩孔土方→支模浇筑第一节混凝土护壁→在护壁上二次投测标高及桩位十字轴线→安装活动井盖、垂直运输架、起重电动葫芦或卷扬机、活底吊土桶、排水，通风、照明设施等→第二节桩身挖土→清理桩孔四壁、校核桩孔垂直度和直径→拆上节模板，支第二节模板，浇筑第二节混凝土护壁→重复第二节挖土、支模、浇筑混凝土护壁工序，循环作业直至设计深度→检查持力层后进行扩底→清理虚土、排除积水、检查尺寸和持力层→吊放钢筋笼就位→浇筑桩身混凝土。当桩孔不设支护和不扩底时，则无此两道工序。

（2）为防止坍孔和保证操作安全，直径1.2m以上桩孔多设混凝土支护，每节高0.9~1.0m，厚8~15cm，或加配适量直径6~9mm光圆钢筋，混凝土用C20或C25；直径1.2m以下桩孔，井口1/4砖或1/2砖护圈高1.2m，下部遇有不良土体用半砖护砌。

（3）护壁施工采取一节组合式钢模板拼装而成，拆上节支下节，循环周转使用，模板用U形卡连接，上下设两半圆组成的钢圈顶紧，不另设支撑，混凝土用吊桶运输人工浇筑，上部留100mm高作浇筑口，拆模后用砌砖或混凝土堵塞，混凝土强度达1MPa即可拆模。

图23 人工挖孔桩成孔工艺

1-三木搭；2-吊土桶；3-接卷扬机；4-混凝土护壁；5-定型组合钢模板；

6-活动安全盖板；7-枕木；8-活动井盖；9-角钢轨道

（4）挖孔由人工从自上而下逐层用镐、锹进行，遇坚硬土层用锤、钎破碎；挖土次序为先挖中间部分后挖周边，允许尺寸误差＋5cm，扩底部分采取先挖桩身圆柱体，再按扩底尺寸从上到下削土修成扩底形。弃土装入活底吊桶或箩筐内。垂直运输，在孔上口安支架、工字轨道、电葫芦或搭三木搭，用1~2t慢速卷扬机提升（图23），吊至地面上后，用机动翻斗车或手推车运出。

（5）桩中线控制是在第一节混凝土护壁上设十字控制点，每一节设横杆吊大线坠作中心线，用水平尺杆找圆周。

（6）直径1.2m内的桩，钢筋笼的制作与一般灌筑桩的方法相同，对直径和长度大的钢筋笼，一般在主筋内侧每隔2.5m加设一道直径25~30mm的加强箍，每隔一箍在箍内设一井字加强支撑，与主筋焊接牢固组成骨架（图24），为便于吊运，一般分两节制作，钢筋笼的主筋为通长钢筋，其接头采用对焊，主筋与箍筋间隔点焊固定，控制平整度误差不大于5cm，钢筋笼4侧主筋上每隔5m设置耳环，控制保护层为5~7cm，钢筋笼外形尺寸比孔小11~12cm。

图24 钢筋笼的成型与加固

（a）钢筋笼加固成型；（b）耳环；（c）上下段钢筋笼主筋对焊连接

1-主筋 32mm；2-箍筋φ12~16@150mm；

3-耳环φ20mm；4-加劲支撑 30@5.0m；5-轻轨；6-枕木

钢筋笼就位用小型吊运机具（图25）或履带式起重机进行（图26），上下节主筋采用帮条双面焊接，整个钢筋笼用槽钢悬挂在井壁上，借自重保持垂直度正确。

图25 小型钢筋笼吊放

（a）小型钢筋笼吊放；（b）三木搭移动

1-双轮架子车；2-0.5~1.0t卷扬机；3-三木搭；4-钢筋笼；5-桩孔

图26 大直径灌筑桩钢筋笼的吊放

1-上节钢筋笼；2-下节钢筋笼；3-钢筋焊接接头；

4-15履带式或轮胎式起重机；5-混凝土护壁

（7）混凝土用粒径小于50mm石子，水泥用强度等级32.5普通水泥或矿渣水泥，坍落度4~8cm，用机械拌制。混凝土用翻斗汽车、机动车或手推车向桩孔内浇筑。混凝土下料采用串桶，深桩孔用混凝土溜管；如地下水大（孔中水位上升速度大于6mm/min）,应采用混凝土导管水中浇筑混凝土工艺（图27），混凝土要垂直灌人桩孔内，并应连续分层浇筑，每层厚不超过1.5m。小直径桩孔，6m以下利用混凝土的大坍落度和下冲力使密实；6m以内分层捣实。大直径桩应分层捣实，或用卷扬机吊导管上下插捣。对直径小、深度大的桩，人工下井振捣有困难时，可在混凝土中掺水泥用量0.25%木钙减水剂，使混凝土坍落度增至13~18cm，利用混凝土大坍落度下沉力使之密实，但桩上部钢筋部位仍应用振捣器振捣密实。

图27 混凝土浇筑工艺

1-大直径桩孔；2-钢筋笼；3-导管；4-下料漏斗；5-浇筑台架；6-卸料槽；

7-混凝土；8-泥浆水；9-泥浆溢流槽；10-钢承台；11-翻斗汽车；12-履带式起重机

（8）桩混凝土的养护：当桩顶标高比自然场地标高低时，在混凝土浇筑12h后进行湿水养护，当桩顶标高比场地标高高时，混凝土浇筑12h后应覆盖草袋，并湿水养护，养护时间不少于7d。

4．地下水及流砂处理

桩挖孔时，如地下水丰富、渗水或涌水量较大时，可根据情况分别采取以下措施：

（1）少量渗水可在桩孔内挖小集水坑，随挖土随用吊桶，将泥水一起吊出；（2）大量渗水，可在桩孔内先挖较深集水井，设小型潜水泵将地下水排出桩孔外，随挖土随加深集水井；（3）涌水量很大时，如桩较密集，可将一桩超前开挖，使附近地下水汇集于此桩孔内，用1~2台潜水泵将地下水抽出，起到深井降水的作用，将附近桩孔地下水位降低；（4）渗水量较大，井底地下水难以排干时，底部泥渣可用压缩空气清孔方法清孔。

桩孔内排水时，注意周围地下水位变化，否则由于土壤固结、地面下沉会给周围设施带来危害。

当挖孔时遇流砂层，一般可在井孔内设高1~2m，厚4mm钢套护筒，直径略小于混凝土护壁内径，利用混凝土支护作支点，用小型油压千斤顶将钢护筒逐渐压入土中，阻挡流砂，钢套筒可一个接一个下沉，压入一段，开挖一段桩孔，直至穿过流砂层0.5~1.0m，再转入正常挖土和设混凝土支护。浇筑混凝土时，至该段，随浇混凝土随将钢护筒（上设吊环）吊出，也可不吊出。

5．护壁厚度计算

护壁厚度计算：

大直径人工挖孔桩大都采取分段挖土，分段护壁的方法施工，以保证操作安全。分段现浇混凝土护壁厚度，一般取受力最大处，即地下最深段护壁所承受的土压力及地下水的侧压力（图28）确定其厚度。施工过程中地面不均匀堆土产生偏压力的影响可不考虑。

图28 护壁受力计算简图

1-护壁；2-地下水位线

混凝土护壁厚度t可按下式计算：

（1）

或 （2）

式中 N——作用在混凝土护壁截面上的压力（N/m2），N=p×D/2

K——安全系数，一般取K=1.65；

fc——混凝土轴心抗压强度（MPa）；

P——土和地下水对护壁的最大侧压力（MPa）；

γ——土的重度（kN/m3）；

γw——水的重度（kN/m3）；

H——挖孔桩护壁深度（m）；

h——地面至地下水位深度（m）；

D——挖孔桩外直径（m）；

φ——土的内摩擦角（°）；

c——土的粘聚力（kN/m2）。

[例1] 1.8m直径混凝土灌筑桩，深30m，用人工挖孔，混凝土护壁采用C20，每节高1.0m，地基土为粉质粘土，土的天然重度γ＝19.5kN/m3；内摩擦角φ＝20°，地面以下6m有地下水，不考虑粘聚作用（c＝0）,试计算混凝土护壁所需厚度。

[解] 最深段的总压力为：

＝409.05N/m2

用C20混凝土，fc＝10N/mm2，D＝1.8m

由式（2）

＝6.1cm

一般护壁最小厚度为8cm，故采用8cm。为安全计，再加适量φ6mm钢筋，间距200~300mm。

6．施工常遇问题及预防处理方法

施工常遇问题及预防处理方法参见表8。

挖孔及挖孔扩底桩常遇问题及预防、处理方法 表8