人工挖孔擴底灌注樁施工質量與安全監控

周志貞（揚州市金泰建設監理有限公司， 江蘇 揚州 225009）

0 引 言

人工挖孔擴底灌注樁（以下簡稱“擴底樁”）是用人工挖土成孔，并在樁底擴大尺寸，形成樁底擴大頭，然后澆筑混凝土而成樁的。擴底樁通過樁底擴大頭增加了樁端的有效承壓面積，從而提高了樁的承載能力和抗壓剛度，進而顯著提高了材料的利用效率。擴底樁在施工時可直接檢查樁孔尺寸和判斷持力層的地質狀況，所以樁質量可靠。擴底樁的施工工藝相對簡單，施工設備要求低，可組織多樁位同時平行施工，工期較短，因而能夠節省設備費用，有效降低工程造價。擴底樁的經濟效果十分顯著，越來越廣泛地被應用于高層建筑、橋梁等工程中。本文結合工程實例，簡述擴底樁施工的質量與安全控制要點，供相關人士參考。

1 工程概況

江蘇省揚州市昌建廣場二、三期工程，主要包括商業、辦公、酒店、住宅等，地上總建筑面積為 274 904 m2，地下總建筑面積為 133 813 m2，地下 2 層，地上最多 33 層，沿街商業不設地下室。該工程各棟樓均采用擴底樁基礎，樁徑均為 0.8 m，設計有效樁長 12 m～16 m 不等，實際有效樁長由進入持力層深度控制。樁端持力層均為 ⑥ 中風化巖層，設計要求樁端進入持力層深度有兩種，分別為不小于0.5 m 和 0.8 m（不包括鍋底部分）。擴底樁的擴底直徑為1.6 m，擴底頭部分的高度考慮豎向壓力的剛性擴散角和施工安全操作的要求設為 0.8 m，其側面的斜率為 1∶2。擴大端底面呈鍋底形，高度為 0.2 m，擴大端側面與鍋底端部交接采用豎直線段過渡，其長度為 0.5 m，以確保混凝土澆筑質量和樁端承載力。樁身縱向通長沿樁周邊均勻布置 12 根Φ14 mm 主筋。由于本工程處于抗震設防 7 度區，所以箍筋在樁頂 5 倍樁直徑范圍內間距須加密 1 倍設置，以提高樁的抗剪強度。箍筋沿樁身分段配置，上部 4 m 范圍內螺旋箍筋為 Φ8@100 mm，其余為 Φ8@200 mm。為加強鋼筋籠的剛度和整體性，沿鋼筋籠通長設置 Φ14@2 000 mm 的加勁環箍。樁身混凝土強度等級為 C35，縱向主筋混凝土保護層厚度為 50 mm。

2 監理質量控制要點

2.1 施工準備階段的質量控制

（1）召開勘察、設計交底和圖紙會審專題會議。監理應在開工前書面提請業主主持召開勘察、設計交底和圖紙會審專題會議。勘察、設計單位應出具書面交底文件，應就審查合格的勘察、設計文件作出詳細的說明。勘察單位應說明地質條件可能造成的工程風險，對成樁可行性，施工時對環境的影響及樁基施工中應注意的問題提出意見。設計單位應說明樁基特點、設計參數、原材料質量要求、施工工藝和質量要求、終孔標準、樁基檢測要求等；應明確為保障工程安全和周邊環境安全而采取的技術措施和安全措施以及有關注意事項等；應對各方提出的勘察、設計文件中存在的問題和需要解答、解決的技術難題進行充分協商，擬定解決辦法。

（2）組織查勘施工現場召開施工現場管線交底會。協助建設單位組織燃氣、通信、自來水公司、市政管網等單位召開施工現場規劃紅線及毗鄰區域范圍管線交底會，對施工單位進行交底，以掌握地下管線的情況。對孔位處和臨近孔位的地下管線，事先制定可靠的安全技術保護措施，必要時對地下管線進行搬遷后再施工。

（3）明確樁基檢測要求。協助建設單位選定樁基檢測單位，組織質監、建設、設計、施工、樁基檢測單位商討明確樁基檢測要求，明確樁基工程檢測按單位工程進行。采用靜載加載方法進行豎向承載力檢測，檢測數量按不少于工程樁總樁數的 1%，且不得少于 3 根；當總樁數少于50 根時，不應少于 2 根。采用低應變法檢測樁身完整性，檢測數量不應少于總樁數的 50%，且不得少于 20 根，三樁或三樁以下的承臺抽檢樁數不得少于 1 根。選用聲波透射法按總樁數 10%（且不少于 10 根）比例進行樁身完整性檢測。檢測單位按上述要求編制了樁基檢測方案，經設計單位簽字確認后報質監站備案。

（4）明確樁基檢驗批的劃分。樁基工程是地基與基礎分部工程一個子分部工程。擴底樁的檢驗批按當日實際完成的挖樁數和混凝土澆筑樁數劃分為一個檢驗批。

（5）制定混凝土試塊制作計劃。應在混凝土澆筑地點隨機抽樣制作混凝土試塊以檢驗樁身混凝土強度。同一生產廠家的商品混凝土，每澆筑 50 m3，必須至少留置 1 組試塊；當混凝土澆筑量不足 50 m3時，每連續澆筑 12 h 必須至少留置 1 組試塊；對單柱單樁，每根樁應至少留置 1 組試塊。

（6）審查樁基施工方案，組織專家論證審查。擴底樁開挖深度超過 16 m，屬超危工程，樁基施工單位應編制《人工挖孔樁施工安全專項方案》，經樁基和總包單位技術負責人共同審核簽字確認并加蓋單位公章，報總監審查后，由總承包單位組織召開專家論證會進行方案論證。方案評審專家應從建設主管部門建立的專家庫中選取，不少于 5 人。施工單位應按專家意見修改完善方案，并經專家組組長簽字確認通過后才能實施。

（7）編制監理實施細則和旁站監理方案，組織召開監理工作交底會。監理應編制監理實施細則和旁站監理方案，組織召開監理工作交底會，說明監理工作程序、驗收程序、施工記錄及報驗表格、資料歸檔要求，制定質量預控計劃，設置質量控制要點，明確質量驗收的標準和質量通病防治的措施。本工程停歇報驗點設置為測量定位、終孔驗收、鋼筋籠隱蔽，要求施工方在停歇報驗點到來前提前通知監理人員在約定時間內驗收，未經驗收合格，不得進入下道工序施工。

（8）試樁。本樁基工程設計等級為甲級，依據 JGJ 106—2014《建筑基樁檢測技術規范》，施工前應進行試驗樁檢測并確定單樁極限承載力。設計單位應明確試樁的樁位，同時應結合試樁驗證地質情況是否與地勘報告一致，檢驗成樁施工工藝能否滿足設計要求。

2.2 施工過程的質量控制

2.2.1 測量、定位

監理應會同施工單位對業主提供的原始基準點的坐標、高程等測量控制點進行復核，對施工單位測放的工程定位軸線控制樁、基準標高控制點進行獨立復核。監理對每棟樓的定位測量放線進行復核，無誤后報請業主委托第三方測繪單位再進行復核，確保工程定位準確，符合總平面的設計要求。利用 CAD 軟件事先計算出每根樁的坐標，制作成樁位坐標表，以便每根樁定位放線時進行對照、檢查和復核。

2.2.2 挖 孔

平整場地，用全站儀測放出樁位，報監理復核，無誤后在地面上畫出護壁外徑，即可進行挖孔。土層采用鐵鍬挖掘，進入風化巖層后，采用風鎬破碎挖除。每段內先挖中間，后挖周邊；擴底部分先挖樁身圓柱體，再按擴底尺寸從上到下削土修成擴底形。挖出的土及時用吊桶吊出。第一節護壁起著孔口防護、樁孔定位和導向作用，其施工精度非常關鍵。因此，第一節護壁挖土結束安裝模板前，必須用樁心點校正孔壁尺寸，護壁中心線應和樁的軸線重合，監理應復核檢查；挖土成孔時應控制孔的垂直度，確保其達到設計要求，以保證每段護壁的同心度；挖土時可向外多挖一點，確保混凝土護壁有足夠的厚度，以保證其有充足的護壁能力。第一節混凝土護壁施工結束后，應把樁中心線、標高標記在護壁內側，作為控制樁孔位置和垂直度以及確定樁的深度和樁頂標高的依據，經監理復核無誤后再向下開挖。

2.2.3 原材料進場驗收

用于樁身的鋼筋應有標牌和出廠合格證，標明鋼筋的生產廠家、種類、規格、數量等。監理應對其直徑、重量偏差、外觀質量等進行平行檢驗，并按規定頻次見證取樣送檢，檢測合格后方可使用。由于護壁混凝土單次澆筑方量非常少，且護壁混凝土對樁身質量沒有影響，一般采用現場自拌方式。施工單位在施工護壁時往往偷工減料，但護壁施工（護壁厚度、混凝土強度、配筋等）涉及孔內作業人員的生命安全和后續成樁施工能否順利進行，因而監理還須對護壁使用的鋼筋、混凝土原材料及配合比等進行重點檢查控制。

2.2.4 護壁施工

挖孔作業時，為防止孔壁滲水和坍塌，保證孔內作業人員的生命安全和成樁作業順利進行，一般采用混凝土護壁對孔壁進行支護和防水。成孔作業采取分段挖土、分段護壁，以保證孔壁穩定性和操作安全。每段護壁的高度取決于孔壁土體直立自穩的能力，視土質情況通常以 0.5 m～1.0 m 為一施工段；分段現澆混凝土護壁厚度一般取受力最大處，即地下最深段護壁所承受的土壓力及地下水的側壓力確定其厚度。混凝土護壁形式有外齒式和內齒式兩種，本工程采用內齒式現澆鋼筋混凝土護壁。

監理應檢查每節護壁的直徑、厚度，護壁厚度不得出現負偏差；應組織護壁鋼筋隱蔽驗收，護壁豎向鋼筋應上下搭接≥250 mm，充分發揮鋼筋的抗拉力作用，以防因周邊地層發生沉降、造成負摩阻力而導致護壁整體下滑；應復核護壁的中心位置，控制其同心度和垂直度；每次澆筑護壁混凝土前，必須復核內模定位一次，以保證基樁的垂直度和有效直徑；同一水平面上的護壁任意直徑的極差應≤50 mm，應檢查護壁混凝土是否澆筑密實，不得出現孔洞、蜂窩，以防發生滲漏水；應要求采取短鋼筋插搗配合敲擊模板的措施，使混凝土澆筑密實，防止振動棒振搗時擾動孔周邊土層，甚至造成土層塌落，使護壁混凝土夾泥而影響質量安全；為防止上下護壁交接處漏水，應要求護壁的上端做成內高外低的企口形狀，以保證上節護壁的下端插入下節護壁的上端≥50 mm；施工下節護壁時，應要求將上節護壁底上的泥土清理干凈。

2.2.5 終孔驗收

由于工程地質的不確定性，地勘報告中提供的土質情況會與實際樁孔位置的土質有一定出入，特別是各土層面的標高和土層厚度。為確保工程質量，樁的支撐端必須落在設計要求的持力層中。因此，在設計圖紙中不先確定樁的長度，而是由地質勘察專業人員下孔檢查，根據孔底土質情況確定樁長；若孔底巖層傾斜，還應鑿成水平或臺階狀。監理應會同地勘人員對孔底持力層巖性、入巖深度逐孔進行隱蔽驗收，由勘察單位出具樁端持力層的巖性報告。監理應逐孔檢查孔底形狀、尺寸、沉渣厚度等情況；應要求將孔壁污泥和孔底虛土、殘渣、泥漿、積水等清理干凈，防止混凝土澆灌后導致樁端混凝土強度不足而降低樁的承載能力，進而造成樁基使用階段產生過大的沉降量而引發質量事故。為了保證樁混凝土與中風化巖接觸面的質量，終孔驗收合格后，應立即用水泥漿封底，使孔底的風化巖不被水泡軟。由于鋼筋籠吊放過程中可能會刮擦孔壁，且樁底擴大端斜面部位有可能塌孔，所以會產生新的沉渣。為保證清孔質量，在澆灌混凝土前應再次檢查孔底沉渣情況，要求實測沉渣厚度必須≤50 mm，以確保混凝土順利澆筑。

2.2.6 鋼筋籠制作和安放

鋼筋籠應根據實際孔深進行加工制作。監理應對照圖紙檢查鋼筋的材質、規格、數量，鋼筋籠的長度、直徑，主筋和箍筋的間距；檢查混凝土保護層轉輪墊塊的設置及厚度等。加勁環箍應與主筋垂直布置，并與主筋焊牢以提高鋼筋籠的剛度。吊點部位應采用短鋼筋加強，防止起吊時發生鋼筋籠脫落、變形；吊點要焊實、焊牢，保證在吊放下孔過程中不開焊。各節鋼筋籠之間采用單面搭接焊進行鋼筋連接，搭接長度應≥10 d（d 為鋼筋籠直徑）；接頭應按規范見證取樣檢測合格，相鄰接頭互相錯開 500 mm。

為便于鋼筋籠下放，主筋下端 500 mm 長度范圍內按1∶10 的斜度向內收口。樁孔驗收合格后，立即進行樁身鋼筋籠吊裝就位，吊裝下籠時要慢、穩，防止碰撞破壞孔壁，使鋼筋籠變形或將泥土帶入孔底。鋼筋籠入孔后，應居中保持垂直，不得發生彎曲變形，并保證鋼筋有足夠的混凝土保護層厚度。

2.2.7 聲測管安裝

聲測管是采用聲波透射法測樁時徑向換能器的通道，其埋設數量決定了檢測剖面的個數，同時也決定了檢測的精度。若聲測管埋設數量多，則兩兩組合形成的檢測剖面就越多，聲波對樁身混凝土的有效檢測范圍就更大、更細致。聲測管的埋設數量和布置方式取決于樁的直徑，應沿樁截面外側呈對稱形狀布置。本工程樁徑為 0.8 m，沿直徑方向對稱布置 2 個聲測管，采用壁厚 1.2 mm、直徑 50 mm的鋼管。聲測管接頭應有足夠的強度和剛度，以保證聲測管不會因受力而彎折、脫開。為防燒穿管壁，造成漏漿，聲測管的連接應采用專用鋼套管連接方式而不應采用焊接方式。連接完畢后套管外應纏繞 3 層膠帶，以防接頭部位在較高的靜水壓力下產生漏水、漏漿。接口內壁應保持平整暢通，不能有毛刺等凸出物，以免妨礙換能器的上下移動。鋼筋籠吊放入孔時，必須對每節聲測管注水以檢驗其密封性。向管中注水 5 min，若水面保持不降，則說明管路嚴密；若水面下降，則應要求更換已安裝的聲測管。聲測管下放完成后應及時用堵頭封住管口，以防泥漿或其他雜物落入，堵塞聲測管，無法進行檢測。聲測管的管材、連接、埋設質量是保證現場樁基檢測工作順利進行的關鍵。因此，監理應對聲測管的安放進行旁站監理，尤其要注意控制好聲測管連接接頭部位的質量。

2.2.8 混凝土灌注

終孔驗收合格后應及時下籠并澆筑混凝土，以防擴孔部位發生塌孔情況。監理應要求澆筑混凝土前必須將孔內積水抽除干凈，應檢查混凝土配合比等質保資料。為保證混凝土的和易性、流動性，不產生離析，監理應逐車實測混凝土的坍落度，將其控制在 120 mm～180 mm 之間。此外，在混凝土澆筑時，監理還須進行全過程旁站。

由于樁孔較深，為防止混凝土沖擊井壁和產生離析，必須通過導管將混凝土送至距樁底不超過 2 m 的位置后才可輸送混凝土；在澆筑過程中，必須保持管口與混凝土液面高度不超過 2 m。采用插入式振動棒分層振搗澆筑，控制振動棒插入深度，每次振搗時間 8 s～10 s，不得漏振，也不能過振而造成骨料下沉，要保證混凝土振搗密實。混凝土澆筑應連續進行，中斷時間不得超過混凝土的初凝時間，以防斷樁。混凝土澆筑完成后應及時統計充盈系數，其值應＞1 且≤1.3。監理應見證施工單位取樣員在澆筑地點制作混凝土標養試塊。

為保證鑿除樁頂浮漿層后，暴露的樁頂標高和混凝土強度能夠達到設計要求，樁頂混凝土的灌注高度應超出樁頂標高 500 mm。混凝土澆灌至樁頂附近時，監理應反復測量樁頂混凝土標高，以防混凝土澆筑過低，須二次接樁施工；或者澆筑過高，造成截樁過多，浪費混凝土。由于樁身四周的巖土體具有較好的保溫、保濕性能，樁身混凝土可采用自然養護方式進行養護。樁頂露空面可采用蓄水保溫保濕方式養護，蓄水高度應≥500 mm，養護時間≥14 d。

需要進行靜載試驗的樁，在試驗加載時，其樁頭部位會承受較高的豎向荷載，因而要對樁頭進行處理以防試驗中因破壞樁頭而終止試驗。樁頂上每間隔 100 mm 設置 3層 Φ14@100 mm 雙向鋼筋網片，樁頂外圍設置厚 3 mm、高 600 mm 的鋼板套箍，以保證樁頂混凝土承受豎向荷載時在鋼套箍的約束下處于三向受壓狀態，從而提高樁頂混凝土的抗壓強度，改善其塑性性能，防止樁頂混凝土開裂。為方便在地面檢測，將樁頂混凝土澆筑至地面，樁主筋和箍筋全部延伸至樁頂混凝土保護層之下，各主筋頂部保持在同一高度，樁頂混凝土表面應水平、平整。

2.3 樁基驗收的質量控制要點

監理應及時組織業主、質監、勘察、設計、施工、樁基檢測等單位開展樁基子分部工程的驗收工作。驗收合格應符合以下條件：原材料檢測、測量放線、檢驗批和隱蔽工程驗收等資料齊全；樁基檢測合格并有完整報告；已復核樁頂標高、樁位偏差，超出規范允許偏差的，按要求處理后能夠達到設計要求；鑿除樁頂浮漿層后，樁頂鋼筋保護層厚度、樁徑、混凝土外觀質量均符合設計要求；混凝土試塊強度評定結果符合要求；已繪制樁基竣工平面圖。

3 監理安全控制的要點

挖孔人員在地下作業時間較長，成孔勞動強度大，作業空間受限，活動余地小，工作環境惡劣，其施工安全性較差，作業人員傷亡事故時有發生。因此，監理在控制好施工質量的同時，尚應重點做好以下安全監理工作。

（1）編制《安全生產管理的監理工作實施細則》《人工挖孔樁施工監理實施細則》《施工現場臨時用電監理實施細則》。

（2）組織召開內部交底會，具體內容包括：落實安全監控責任人，明確安全監控的重點、關鍵點；制定安全巡視檢查制度，制作安全巡視檢查記錄表，明確檢查的部位、內容、頻率及對違規施工的應對措施等。

（3）督促施工單位完善安全生產管理體系，配備安全生產專職管理人員；要求制定擴底樁作業指導書，并進行詳細的安全技術交底，交底記錄應簽字齊全并報監理；檢查專職安全員和電工、焊工等特殊工種作業人員的崗位證書，必須人證相符，且證書均在有效期內；要求專職安全員必須在現場監護。

（4）挖孔作業前，組織施工單位研讀地質報告，分析地質情況，對可能出現的塌孔、流砂、井涌（流泥）、淹井、護壁開裂以及有害氣體等情況制定有針對性的安全措施。

（5）審查施工單位編制的安全專項施工方案并要求組織專家論證，監督施工單位必須嚴格按照專項施工方案施工。當需要對方案作重大調整時，應當重新組織專家對修改后的專項施工方案進行論證和報審，并安排專人負責每天巡視檢查安全狀況，做好記錄；當發現施工單位不按專項方案進行施工時，視情況以書面形式提出整改或暫停施工的要求，施工單位拒不整改或停工的，應及時以書面形式向建設主管部門報告。

（6）檢查孔口護壁，要求其在施工時必須高出地面300 mm，以防地表水土、雜物等滾入孔內傷人。挖孔工人必須佩戴安全帽，提土桶不能裝太滿，以防提土過程中土石掉落傷人。

（7）工人下孔前，應檢查孔周是否有裂縫，已澆筑的混凝土護壁是否存在變形、開裂、爆模的現象，確認安全無誤后，方可下孔開挖。作業人員上下孔要使用專用吊籠，以防人員墜落。每班作業組不得少于 2 人，孔下有人員作業時，孔口必須有人監護，不得擅自離開，以免發生意外。孔內應設置應急軟爬梯。

（8）孔口四周應設置圍欄，且不應堆放料具；挖出的土不得集中堆放在孔口周邊 1 m 范圍內，以減輕樁孔周邊的壓力；孔周 3 m 之內不允許有重車通過，以免影響孔壁穩定；對于已灌注完混凝土和正在挖孔未完成的樁口，必須設置井蓋和圍欄圍擋，并設置安全警示標志。

（9）為縮短孔壁暴露時間，防止塌孔，每節護壁（特別是軟弱土層）均應在當日連續施工完畢。每節樁孔挖完后立即支設護壁模板，澆筑護壁混凝土，一般情況下 24 h后方可拆除護壁模板，使護壁混凝土達到一定的強度，以體現其擋土功能。護壁嚴格按設計要求配置鋼筋，上下護壁要有鋼筋拉結，以防某段護壁出現流砂、淤泥，使得護壁因自重而發生沉裂。

（10）為防止孔內作業人員中毒和窒息，每次作業人員下孔前，監理必須對孔內空氣進行儀器監測，根據監測結果和孔內作業人員的需要，隨時向孔內通風換氣，復工前還應向樁孔內由下而上吹風 10 min。孔內作業人員連續作業時間不得超過 2 h，以防因過度疲勞而引發安全事故。

（11）為防止發生觸電事故，施工臨時用電的安裝和拆除必須由持證電工操作。用電設備必須嚴格接地、接零和使用漏電保護器，各樁孔用電必須分閘，嚴禁一閘多用。孔上電纜嚴禁拖地及埋壓土中，孔內電纜、電線應耐磨損并采取防潮、防斷等保護措施，孔內照明應使用安全燈，孔內操作工應戴好工作手套、穿好絕緣膠鞋。

（12）若樁凈距＜2.5 m，為防止相鄰樁間土壁過陡、無法直立而坍塌、在澆筑混凝土時發生竄孔，應采取間隔開挖和間隔澆筑的方式，如跳挖并保證最小的施工凈距≥5.0 m。在澆筑樁身混凝土時，相鄰 10 m 范圍內不得挖孔作業，且孔底不得留人。

（13）檢查鋼筋籠吊裝用汽車吊的檢測合格證明和操作人員崗位證書，必須齊全有效、人證相符。旁站監理鋼筋籠吊裝過程，必須嚴格按照施工方案實施。

（14）組織建設單位、監理單位、施工（總承包、分包）單位成立安全檢查小組，每周進行一次擴底樁施工專項安全檢查，并組織召開安全生產會議，專題討論解決安全生產問題。

4 結 語

本樁基工程施工未發生質量、安全事故。經檢測，樁身的完整性和承載力均能夠達到設計要求。監理過程中采用上述方法進行質量安全控制，取得了很好的成效。