大直徑人工挖孔樁施工質量控制探討

鄧 華 （廈門大學嘉庚學院土木工程系，福建 漳州363105）

顏冬良 （廈門市土地開發總公司，福建 廈門361000）

人工挖孔樁是通過人力挖掘地基成孔，然后在孔內放置鋼筋籠，再澆筑混凝土而形成的樁。隨著工程經驗的積累和理論研究的深入，人工挖孔樁的設計、施工和成樁工藝日趨成熟。隨著城市化進程的加快，全國各地興建了許多高度超過100m的大樓，這些大型建筑物對樁基的直徑要求不斷提高，于是大直徑的人工挖孔樁被大量運用于這些建筑工程，國內有記錄的人工挖孔樁的直徑為5m，其深度超過50m。隨著大直徑的人工挖孔樁樁的尺寸和深度的增加，其成樁質量控制比普通樁更加復雜［1］。為此，筆者對大直徑人工挖孔樁施工質量控制進行了探討。

1 大直徑人工挖孔樁的特點

1.1 應用范圍廣

大直徑的人工挖孔樁樁徑可從2.0～5.0m及以上，單樁承載力可超過10×104kN以上，可用于體量和荷載龐大的高層或超高層建筑［2］。另外，由于樁徑大、樁身剛度大，能承受較大的橫向荷載，所以除了大量用作承重樁外，還被用作坡地抗滑樁和堤岸支護樁，所以人工挖孔樁的應用范圍很廣。

1.2 承載力大，布樁容易

在建筑施工中，當一些中小承載力的樁基無法布樁時，大直徑人工挖孔樁可以做到一柱一樁，也可以根據設計要求挖到中風化或微風化巖層中，還可以做成擴大頭。一般情況下，單樁荷載越大，采用大直徑人工挖孔樁的優越性越大，如20世紀80年代深圳地區35層以上的高層建筑多采用大直徑人工挖孔樁作為基礎［2］。

1.3 可準確掌握樁身土層地質情況

在大直徑人工挖孔樁施工過程中要人工開挖所穿過土層，所以土層和樁端持力層的巖土工程性質、地下水情可以直接暴露，這樣可以直接取土樣進行物理力學實驗，同時大直徑樁基提供的空間也方便進行原位測試，從而為施工質量控制提供準確資料。

1.4 造價相對低

人工挖孔樁以人力作業為主，采用的機械設備較少，所以綜合造價相比其他樁型要低。

2 施工過程中的質量控制

2.1 成孔階段

在大直徑人工挖孔樁施工過程中，除了遵循普通灌注樁在樁孔開挖的施工規范外，尤其要注意地下水的處理。因為一般大直徑人工挖孔樁的樁身長度都會穿越含水層，此外大直徑人工挖孔樁一般可容納多人同時在坑內作業，如果不處理地下水，可能會出現坑底突涌、流沙、管涌和水淹等現象，造成人員傷亡和財產損失，因而地下水控制是大直徑人工挖孔樁施工中成孔階段的關鍵所在。具體處理方法如下：當地下水水量較小時，選用小型潛水泵抽水，邊抽水邊開挖，成孔后及時澆筑混凝土護壁，然后繼續下一段的施工；當地下水較豐富時，應把整個工程的挖孔樁分成若干批次進行開挖，應將其中部分根樁開挖得深一些，使其起集水井的作用。當挖孔需穿越厚度較大且地下水豐富的粗砂層或砂礫石層時，可考慮采用井點降低地下水技術［3］；當地下水水壓和滲水量很大時，可采用導管注漿處理孔壁，漿液為水泥－水玻璃雙液漿等化學漿液，由此阻隔地下水向樁孔內的滲入［4］。在安全控制方面，在施工過程中必須配備專職安全監督人員，隨時檢查護壁的支撐情況、卷揚機和吊桶的固定情況等。孔內施工人員必須佩戴好勞保用品，且應隨時和地面人員保持聯系，如出現異常情況應立即停止施工，撤離安全區，待檢查無危險后再進行施工。

2.2 樁身施工階段

1）鋼筋安裝 大直徑灌注樁鋼筋籠尺寸超大，即使分節吊裝，鋼筋籠的重量也超過數噸，因而吊裝時對吊車的要求高，需要多人協調配合。為此，可以先在樁孔內布置縱向箍筋，然后吊放和綁扎縱向鋼筋，對鋼筋連接可采用機械連接。

2）混凝土澆筑 由于混凝土凝結和硬化過程中水化反應產生的水化熱會引起巨大的內應力，使混凝土產生裂縫，這對樁身的承載力和耐久性都有非常嚴重的影響［5］。因此，在大直徑人工挖孔樁混凝土澆筑過程中，主要應解決大體積混凝土的水化熱問題，具體處理方法如下：針對混凝土原材料，應選擇水化熱低的水泥，且適當添加外加劑，這樣可從源頭控制水化熱的產生；在混凝土澆筑階段，應選擇適當的澆筑工藝，一般可采用在樁身內部安裝冷凝水管的方式，即在樁中心預埋相互連通的鍍鋅鋼管作為冷卻系統，冷卻水管和鋼筋架綁扎固定，當測量樁中心、樁周邊的砼溫差達25℃時，馬上啟用循環水冷卻系統，通過降低樁芯砼溫度來有效避免溫度裂縫的產生［6］。

3 應用實例

3.1 工程概況

廈門杏林灣11＃樓是高度超過200m的超高層建筑，施工場地地下水埋深為0.2～1m，埋藏較淺，屬于潛水，對混凝土無腐蝕性，對鋼筋在長期浸水條件下無腐蝕性，但在干濕條件下有一定腐蝕性。場地地層巖性分布概況表如表1所示。該工程主要特征如下：①樁徑3～4m，屬于超大直徑，要求樁身達到微風化花崗巖持力層 （處于施工地面以下30～45m），屬于超長危險性較大樁基分部；②單樁承載力高，最大達70000kN；③鋼筋籠尺寸大，重量約15t；④地下水位高，受地下水影響大。

表1 土層分布概況表

3.2 施工質量控制措施

1）地下水控制 該工程在施工初期地下水不大，采用潛水泵抽水，隨抽隨挖，開挖一段后及時澆灌混凝土護壁。隨著施工過程的進一步深入，地下水逐漸增大，此時采用井內潛水泵抽水、周圍樁孔同時施工并采取交替循環施工的方法，最終減少孔內涌水量，使得樁孔順利開挖。當開挖至樁底設標高時，為防止底部涌水，進行混凝土 （厚400mm）封底堵水施工。由于孔壁滲漏水影響樁芯混凝土的澆灌質量，對出水量較大的孔安裝泄水管并裝上閥門，在施工樁孔時打開閥門讓水流出，再澆筑樁身混凝土時再關閉閥門。

2）鋼筋籠安裝 結合該工程的特點，對比分析孔內安裝鋼筋籠與基坑內安裝再調運的方案后，認為孔內安裝鋼筋籠的方法更具有優勢，其具體施工流程如圖1所示。

圖1 大直徑鋼筋籠安裝流程圖

3）混凝土澆筑 首先，采用專門配制的低水化熱混凝土來解決水化熱問題。其次，再澆筑作業中保證混凝土供應的連續性和澆筑過程的不間斷性，由此保證樁身完整性。最后，在澆筑過程對混凝土應加強振搗以增強混凝土的密實度，從而達到防水的目的。此外，對混凝土的養護一般采用蓄水養護的方法。

3.3 施工質量檢測

樁身混凝土澆筑養護完畢后，利用超聲波和鉆芯法檢驗樁芯混凝土的質量。采用超聲波可以檢測樁基的完整性和混凝土的均勻性。采用鉆芯法可以檢驗樁基混凝土強度、樁底混凝土與基巖接觸情況、沉渣厚度、持力層、施工樁長等是否滿足設計要求。經超聲波和鉆芯法檢驗，該工程樁芯混凝土的質量全部合格，均為Ⅰ類樁，樁身成樁質量良好。

4 結 語

大直徑人工挖孔樁由于直徑大、樁身長、承載力高，可作為體量龐大的超高層建筑的基礎，其有別于普通人工挖孔樁，所以在施工階段應特別注重其質量控制過程：針對成孔階段的地下水控制，提出在不同水量情況下的施工控制對策；針對鋼筋籠施工質量控制，建議采用孔內安裝的辦法來控制鋼筋籠安裝質量；在混凝土澆筑階段，應注意選用水化熱低的混凝土以避免樁身出現裂縫的現象。此外，為保證樁身整體性，建議對樁身混凝土應一次不間斷地澆筑成型。

［1］郭勇 .人工挖孔樁承載力影響因素及質量控制研究 ［D］.西安：西安建筑科技大學，2011.

［2］趙程勇 .人工挖孔灌注樁的質量控制和工程檢測實踐 ［D］.武漢：武漢理工大學，2010.

［3］《建筑施工手冊》編寫組 .建筑施工手冊 ［M］.北京：中國建筑工業出版社，2005.

［4］林志軍 .淺談大直徑人工挖孔樁施工控制 ［J］.福建建筑，2010，17（6）：24－26.

［5］黎明 .人工挖孔樁施工過程中存在問題的處理方法 ［J］.山西建筑，2006，32（2）：123－124.

［6］李敏建，邵泉 .廣州新電視塔3.8m大直徑人工挖孔樁樁混凝土水化熱分析 ［J］.廣州建筑，2010，38（4）：37－40.