《全人工挖孔桩施工》word版.docx

混凝土灌注桩-人工挖孔和挖孔扩底灌筑桩 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    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7d4．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/2K——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200~300mm6．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常遇问题产生原因预防措施及处理方法塌孔1．地下水渗流比较严重2．混凝土护壁养护期内，孔底积水，抽水后，孔壁周围土层内产生较大水压差，从而易于使孔壁土体失稳3．土层变化部位挖孔深度大于土体稳定极限高度4．孔底偏位或超挖，孔壁原状土体结构受到扰动、破坏或松软土层挖孔，未及时支护有选择地先挖几个桩孔进行连续降水，使孔底不积水，周围桩土体粘聚力增强，并保持稳定；尽可能避免桩孔内产生较大水压差；挖孔深度控制不大于稳定极限高度；并防止偏位或超挖；在松软土层挖孔，及时进行支护对塌方严重孔壁，用砂、石子填塞，并在护壁的相应部位设泄水孔，用以排除孔洞内积水井涌。