人工挖孔灌注樁施工技術及質量控制

吳康寧

（1．安徽省經工建設集團有限公司，安徽 合肥 230092；2．安徽省交通控股集團有限公司，安徽 合肥 230092）

人工挖孔灌注樁具有簡便易操作、單樁承載力高、施工過程中無振動且噪音小、施工設備簡單、多根樁可同時施工、大大縮短工期等顯著優點，其應用較為廣泛[1-3]。開挖過程中可直接查看土層情況變化及樁孔施工質量，方便清孔，保障施工質量。本文針對工程項目介紹了人工挖孔灌注樁施工技術，并就施工中出現地下水、擴大頭處坍塌、護壁質量通病、大體積混凝土裂縫等關鍵問題，提出有效的應對措施。

1 工程概況

某工程位于安徽省合肥市市區，工程總高度為98．10m，總建筑面積31647．60m2，地上25 層，地下2 層。±0．00m 標高相當于絕對標高13．20m。基坑深度較深，周圍環境復雜，地下室基坑呈不規則多邊形狀態，基坑開挖面積約3000m2。底板基底標高為-10．30m、局部基底標高為-13．20m，挖土方量約30000m3。基坑四面均采用灌注樁+坑內斜撐、水平內支撐支護，基坑四周灌注樁之間采用φ600 高壓旋噴樁止水帷幕止水，基坑東側坡頂設雙排壓密注漿。基坑內采用集水井排水，基坑周邊設300mm×400mm 排水溝，基坑拐角處及基坑邊延長線不大于50m 設800mm×800mm×800mm 集水坑，以便及時排除基坑內積水，保證基坑內施工環境的穩定性。建筑樁基設計等級為甲級，采用人工挖孔（擴底）灌注樁基礎，項目現場布置如圖1所示。

圖1 施工現場平面布置圖

2 工程地質條件

工程場地地勢平坦開闊，標高為12．1～12．8m，地貌單元為江淮波狀平原。根據鉆探、測試及實驗室土工試驗相關資料，將場地47．0m 埋深以內土層巖性從上至下劃分為6 個工程地質層，各層主要特征詳見表1。

表1 工程地質條件一覽表

3 地下水分布及類型

勘察時測得初見水位1．0m 左右，穩定水位埋深為0．7～1．3m，含水介質中以第①層雜填土、③粉土與粉質粘土互層、⑤全風化泥質粉砂巖層為主，分上層滯水、承壓水、基巖裂隙承壓水的部分類型。上層滯水主要位于第①層中，承壓水主要賦存于第③粉土與粉質粘土互層中。基巖裂隙承壓水主要賦存于第⑤全風化泥質粉砂巖層中，承壓水穩定，水頭高1．5m 左右。一般6～11 月份為地下水豐水期，12 月至翌年5 月為枯水期。地下水位常年變幅1．0～2．0m。

4 施工設計參數

設計人工挖孔（擴底）灌注樁為97根，其中3 根為試樁。樁端持力層為⑥層泥巖且嵌入其下面較完整巖體內，人工挖孔（擴底）灌注樁的端阻力標準值q=6000kPa，具體設計參數如表2所示。

表2 人工挖孔（擴底）灌注樁施工設計參數一覽表

5 人工挖孔灌注樁施工工藝

5.1 施工工藝流程圖

人工挖孔灌注樁主要施工工藝流程如圖2所示。

圖2 人工挖孔灌注樁施工工藝流程圖

5.2 施工過程注意要點

①放線定位

樁位測放根據業主提供規劃控制點坐標及樁位圖計算出各樁位坐標，采用電子經緯儀進行樁位測放，樁位測放時，用木樁坐標標記并注明樁型樁徑大小。同時在垂直相交的兩條樁直徑的沿線上，距樁周邊40cm 處打4個控制樁。開孔時嚴禁破壞控制樁，待第一模施工結束后通過控制樁調整樁位偏差。

②開挖土方

土方開挖嚴格按照“分塊、分層、分段均衡開挖，及時開挖、及時支護”的原則施工，基坑開挖工作面、修理邊坡應自上而下分層分段進行。每循環高度決定于土層孔壁保護直立狀態情況，以0．8～1．0m 為一個施工循環段。部分樁距小于3．5 倍樁徑，在護壁施工時須采用分段施工，以防穿孔、塌孔，即第一批樁施工至5m 后再開始施工第二批樁。棄土運至地面后及時從孔邊運走。

基坑開挖前應對支護結構及周邊建筑、管線等進行監測。基坑變形監測點需在土方開挖前埋設，土方開挖和基坑使用期間均應對邊坡進行變形監測，監測周期根據基坑的施工進度和變形情況確定并及時調整。

③測量控制

軸線采用在護壁上設置控制網，設立基準點。安裝提升設備，提升吊桶鋼絲繩與孔中心線一致，以作挖土時粗略控制中心使用。

④樁的垂直度

每節護壁在支鋼模時，要校核樁中心位置及支設護壁模板。模板由4～8 塊活動鋼模板組合而成，拆除上節模板并支設下節模板，循環使用。

⑤澆筑護壁混凝土

混凝土上下護壁搭接50mm，護壁混凝土澆筑強度等級為C35，上、下護壁厚度分別為200mm、150mm。護壁配筋縱筋為Φ8@200mm，橫筋為Φ8@150mm。

⑥拆模板繼續下一段的施工

當護壁達到一定強度后便可拆除模板，一般在16～18h 后可以拆除，再開挖下一段土方，然后支設模板，澆筑混凝土，如此循環，直至設計深度。然后做好清孔工作，進行隱蔽工程驗收合格后，立即封底和樁身混凝土施工。封底混凝土的強度等級應符合要求，厚度不小于200mm。

⑦樁芯混凝土澆筑

樁身混凝土在澆筑前，應做好二次清孔，徹底清除樁端沉渣，排除孔底積水，做好樁頂標注。樁身混凝土澆筑用輸送泵進行澆筑，在澆筑時嚴格控制混凝土坍落度。每灌注1．5～2．0m 振搗一次，隨落隨振，振搗密實，直到高出設計樁頂500mm以上。

⑧嚴格落實安全生產、文明施工工作

加強現場安全管理，嚴格落實責任制度，配備專職安全員負責安全檢查。施工現場按照安全質量標準化示范工地要求施工，作業場所有安全操作規章制度、安全標志和圍欄等，施工用電設施安裝規范、符合要求。下達作業計劃的同時下達安全防護措施。對進入施工現場的施工人員進行安全培訓教育。定期或不定期開展安全檢查，對發現的問題下達整改通知單，指定專人限期整改完畢。

⑨嚴格落實環境保護工作

施工現場應進行詳細的平面設計，合理布置，保證場內施工流線的暢通，符合環保和衛生要求。現場出入口處設置車輛沖洗設施，做好揚塵治理工作。設置密閉式垃圾站，施工垃圾、生活垃圾分類存放，并及時清運出場。工作面作業結束后做到工完料凈、場地清潔。設置排水溝及沉淀池，廢水不得直接排入污水管網和河流。夜間運輸材料的車輛進入施工現場期間嚴禁鳴笛，裝卸材料應做到輕拿輕放，對產生噪聲的施工機械機具，采取消聲、吸聲、隔聲等措施來降低噪聲。積極采取科學合理的措施，使施工作業產生的灰塵、噪音等公害降低到允許范圍內。

6 主要質量問題與控制措施

6.1 地下水問題與控制措施

地下水是樁基礎施工中經常遇到的問題，在開挖時人為破壞了地下水平衡，尤其含水層中的水，使其流入樁孔內，影響正常施工。如土層有動態水壓，不僅增加開挖難度，護壁混凝土施工難度也大大增加，甚至出現樁孔護壁混凝土被壓力水沖刷破壞而發生質量事故。

本工程東北角處72#、73#、74#、86#、87#、88#、89#等幾個樁孔開挖到一定深度后出現較小的地下水，解決措施是在樁孔內設置集水坑，安裝水泵后邊抽水邊開挖。有幾個樁孔少量的地下水用吊桶直接裝水提至地面即可。樁孔成形后承載力滿足設計要求時澆筑護壁混凝土，然后進行后續施工。

6.2 擴大頭處坍塌與控制措施

樁孔擴大頭擴徑相對較大，特別是樁孔相距較近，在擴孔過程中極易出現坍塌，引發工程事故。

本工程采用如下措施，有效防范樁孔擴大頭坍塌事故：相鄰樁孔施工采用跳挖的方法，錯開位置，待第一個樁孔施工結束后開始第二個樁孔的擴大頭施工[4-5]；科學合理組織施工，加快擴大頭處施工速度。

6.3 護壁質量通病與控制措施

護壁質量通病主要表現為蜂窩，局部出現疏松，漿少石子多，石子之間形成空隙，主要原因有配合比不準確、混凝土和易性差、拌和時間短且拌合不均勻、振搗不到位、模板縫隙不嚴而導致水泥漿流失、粗料粒徑過大、混凝土坍落度過小等。

本工程采用如下措施，有效杜絕或處置了護壁質量通病。第一，控制混凝土施工配合比，混凝土制作時拌和均勻，和易性、坍落度符合要求；原材料符合設計要求；模板縫隙嚴密，防止漏漿；按要求振搗到位。第二，蜂窩較小時，沖刷干凈后用1:2或1:2．5水泥砂漿進行抹平壓實；蜂窩較大時，鑿去松散部位，沖洗干凈支模后，采用高一級細石混凝土澆筑密實[6-7]。

6.4 大體積混凝土裂縫與控制措施

直徑為1．0m 以上樁的混凝土澆筑屬大體積混凝土施工，如處理不好容易產生裂縫影響結構安全和工程質量。

本工程從原材料選型、施工工藝技術等方面采取措施，有效解決大體積混凝土裂縫的問題，主要措施如下：采用低水化熱水泥，優先選用5～40mm 石子為粗骨料，骨料含泥量＜1%；施工時應考慮氣候等因素，適當降低拌和用水溫度，并按設計要求摻和防水劑滿足抗滲要求，摻加復合型外加劑以減少拌和用水和水泥用量，改善混凝土和易性和可泵性；適當降低混凝土入模溫度以減少溫差，在澆筑時一般采用插入式振動棒進行振搗密實，垂直插入，快插慢拔，隨落隨振，直到高出設計樁頂500mm 以上；樁孔內用兩次振搗工藝方法，以提高樁孔混凝土的密實度，為消除兩層混凝土間的接縫，振搗時應插入下層50mm 左右。

7 結語

本工程項目人工挖孔灌注樁在實施過程中嚴格按照規范和設計要求及相關方案施工，針對遇地下水、擴大頭處、護壁混凝土和大體積混凝土澆筑等關鍵施工環節，有效落實質量控制措施，圓滿完成施工任務，未發生質量安全事故。采用預理載荷箱法樁基靜載試驗，所施工的97 根樁檢測結果均滿足設計和規范要求。