人工挖孔樁施工技術及質量控制

摘要 該文探討了人工挖孔樁施工技術及質量控制要點，結合項目實際，總結了施工工藝流程，重點分析了各階段的質量控制措施。研究表明：通過精確的施工準備、嚴格的開挖控制、合理的孔壁支護、規范的鋼筋籠制作與安裝、高質量的混凝土澆筑等措施，可以顯著提高人工挖孔樁的施工質量。該研究成果可為類似工程施工提供參考和指導。

關鍵詞 人工挖孔樁；混凝土澆筑；質量控制；施工技術

中圖分類號 U416.1 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）14-0062-03

0 引言

現代建筑技術發展，使得人工挖孔樁這一傳統樁基施工方法在橋梁、高層建筑、港口碼頭等工程中被廣泛應用。其適應強、施工便捷性和成本可控等優勢，使其在現代土木工程中仍占重要地位。但實際施工中，地質條件復雜、環境多變，人工挖孔樁的施工質量面臨挑戰。因此，如何確保其質量成為土木工程領域的重要問題。該研究深入探討人工挖孔樁施工技術及質量控制措施，以期為實際工程提供參考和指導。

1 人工挖孔樁施工技術概述

1.1 人工挖孔樁的定義與特點

人工挖孔樁，作為一種基礎的施工工藝，主要指的是在預先確定的樁位上，采用人工挖掘的方式形成樁孔，隨后在孔內安裝鋼筋籠并澆筑混凝土，從而形成樁基礎的施工方法。人工挖孔樁具有以下特點[1]：

（1）適應性強：人工挖孔樁適用于多種地質條件，包括軟土、黏土、砂土以及巖石等，能夠靈活應對復雜的工程環境。

（2）施工簡便：相比其他樁基施工方法，人工挖孔樁無需復雜的施工機械，主要依靠人工挖掘，因此施工操作相對簡便，對現場設備要求較低。

（3）成本可控：由于人工挖孔樁主要依賴人力施工，因此在一些機械成本較高的地區或環境下，該技術的施工成本相對較低，具有較好的經濟效益。

（4）質量控制直觀：在挖掘過程中，施工人員可以直觀地觀察并控制樁孔的質量，如孔徑、孔深、垂直度等，從而確保樁基礎的施工質量。

（5）環境影響小：人工挖孔樁施工過程中產生的噪聲和振動較小，對周圍環境的影響較小，適用于對環境保護要求較高的工程。

1.2 人工挖孔樁的應用范圍

人工挖孔樁作為一種傳統的樁基施工方法，在現代土木工程中仍具有廣泛的應用范圍。它主要適用于以下工程場景：

（1）橋梁工程：在橋梁建設中，人工挖孔樁常用于橋墩基礎的施工，特別是在河流、湖泊等水域環境中，其適應性強的特點使其成為一種有效的施工方法。

（2）高層建筑：對于高層建筑，特別是地基條件較為復雜的情況下，人工挖孔樁能夠提供可靠的承載能力，保證建筑物的穩定性和安全性。

（3）港口碼頭：在港口和碼頭的建設中，由于需要承受較大的水平和豎向荷載，人工挖孔樁的應用也較為普遍。

（4）地質條件復雜區域：對于軟土、黏土、砂土以及巖石等多種地質條件，人工挖孔樁能夠靈活應對，因此在地質條件復雜的區域也得到了廣泛應用。

2 大型橋梁拱座施工關鍵技術分析

2.1 項目概況

新家灣大橋位于寧南縣新家灣境內，起于黑水河隧道出口（ZK268+005、K268+020），止于花山1號隧道進口（ZK268+219、K268+204），全線長214 m。該橋為跨溝谷而設。橋位上覆碎石土，覆土厚度1～7 m，下伏白云巖。全橋共2聯：4×40 m+1×16 m。橋梁的上部結構采用了預應力混凝土（后張）簡支T梁以及鋼筋混凝土現澆實心板，使得橋面連續。在下部結構設計中，0號橋臺采用了柱式臺，而5號橋臺則選用了重力式臺。此外，橋墩采用了柱式墩，而5號橋臺則采用了擴大基礎，其余墩臺則采用了樁基礎。最大橋高35.2 m，最大墩高30.6 m。其中人工挖孔樁為新家灣右線大橋0#橋臺0-0#、0-1#樁基，樁長20 m，樁徑2 m，樁基按端承灌注樁設計。

2.2 人工挖孔施工工藝流程

人工挖孔施工工藝流程如圖1所示[2]：

2.3 人工挖孔施工方法

2.3.1 場地平整

采用挖掘機及裝載機清除坡面危石、浮土。抗滑樁若在陡坡上，施工前要先確定面層的土體是否穩定，若不穩定，對有可能危及施工安全的土體進行卸載。

設置好渣土堆放區、道路和料堆區；在作業區周圍挖掘排水溝，并建立完善的排水系統。

2.3.2 測量定位

利用全站儀和水準儀進行測量放樣，確認孔樁中心點的具體位置，標記樁孔的確切位置并測量現場地面高程。放樣完成后，進行拉距測量以確定相鄰孔樁的位置，核對樁的準確性，確認無誤后根據需要整平場地并開始鎖口施工。

2.3.3 孔口防護及布置

在樁位挖掘區域，孔口護壁混凝土高出地面30 cm，周圍混凝土硬化，不得堆積土渣、機械或雜物；設置鋼管扣件圍欄圍繞孔口，確保穩固。作業結束時，指派人員進行監測并覆蓋孔口，同時放置圍欄和標志，并在夜間提供照明，以防人員墜入挖掘孔內。挖掘區域應設置排水溝，及時排除地表積水，搭建孔口防護棚，并在吊裝設備上配置限位器。

2.3.4 孔樁開挖

（1）第一節開挖

采用鎬和鍬逐層自頂向下進行開挖，當遇到堅硬土壤或大塊石塊時，可考慮使用風鎬進行破碎。挖掘的順序宜先挖中間部分，再進行周邊部分的開挖，并嚴格控制截面尺寸為設計樁徑增加30 cm。將被挖出的土壤裝入密封吊桶，通過卷揚機提升至地面，然后運送至指定堆放地點，以確保環境不受污染。在挖孔過程中，無須將孔壁修整得非常光滑，而是保留稍微凹凸不平的表面，以增加樁與土壤之間的摩擦力[3]。

（2）護壁鋼筋制作及安裝

鋼筋調直：對于各種鋼筋應采用相應的措施進行調直，其垂直度不大于1%；加工后的鋼筋，表面不允許有削弱鋼筋截面的傷痕。鋼筋的彎曲宜在常溫狀態下加工，彎制鋼筋宜從中部開始，逐步彎向兩端，彎鉤應一次性彎成。鋼筋的間距按構造布置25 cm控制；鋼筋在樁基內進行綁扎形成鋼筋骨架。

（3）安裝第一節護壁模板

在挖掘孔樁過程中，需設置護壁以確保孔壁穩定和安全。首要步驟是進行混凝土護壁施工，其徑向厚度為25 cm，超出地面30 cm，構成井口的鎖口圈，以避免土石和其他物體進入井內造成危害，同時有助于防水和定位。護壁模板選用組合式鋼模，鋼模板面板厚度不得少于4 mm，高度可根據施工需要在0.5～1 m間調整。混凝土護壁采用下喇叭口形內齒設計，成形幾何尺寸為：上口壁厚25 cm，下口壁厚25 cm。

（4）澆筑第一節護壁混凝土

一旦護壁的鋼筋模板通過驗收，即可進行混凝土澆筑。施工過程中使用小型滾筒攪拌機，在現場設置料場和分料倉，按照比例進行施工，并使用人力小斗車進行運輸。混凝土被裝入吊桶，通過卷揚機吊入孔中，然后由工人鏟入模板內。在澆灌過程中，需要敲擊模板并插入實心鋼筋以加固，所采用的混凝土等級為C20，坍落度在14～18 cm之間。在灌注之前，需要通過吊線檢查模板，獲得監理的合格報告后才能進行灌注，以確保壁厚符合要求，如有不足應及時修整。混凝土配料需嚴格按照試驗配比執行，不得隨意增減原材料。下一節護壁應嵌入上一節的5 cm，以確保節段接縫緊密銜接。每下挖1 m澆筑護壁一次，地質不佳時減小高度，但結構尺寸須符合圖紙要求。

（5）第二節開挖

待第一節段護壁混凝土達到85%的設計強度，便可取消模板和支撐結構，開始進行第二節段樁孔的挖掘工作。廢棄材料經過垂直提升設備運送至孔口，然后使用手推車將其移至遠處進行處理。

（6）安裝第二節護壁模板

完成第二節段樁基的挖掘并經過質量檢驗確認后，即可著手安裝第二節段的護壁模板。該護壁的徑向尺寸為25 cm，其安裝和建造要求與前一節段的護壁相同。

（7）澆筑第二節護壁混凝土

所有建筑材料，包括混凝土，均使用吊桶進行輸送，護墻混凝土的施工方式與之前的步驟相同。重復以上的流程，直至挖掘達到規定的高程。現場施工人員必須對挖孔的地質條件有充分了解，并定期核對施工圖紙。一旦發現實際情況與設計不一致，應立即向監理和設計部門作出匯報。

（8）孔內通風

在挖掘人工孔樁深度超過6 m時，為避免洞內缺氧和確保通風降溫，項目部會配備專用通風設備（通風機），其風量為704 m3/h，可滿足相關需求。當在孔底進行鑿巖作業時，需要增加通風機的送風量。

（9）棄渣處理

孔里的棄渣放入臨時棄渣池，由于施工場地靠近1#棄土場，每日根據堆渣情況直接用裝載機和小型拖拉機將渣土倒入棄土場指定位置。

（10）終孔檢查處理

完成挖掘孔樁至設計標高后，需要對孔底進行處理，以確保其表面平整，不含任何松散物、污泥或軟質沉積物。經過自查合格，并報告監理工程師審核通過后，方可進行最終孔處理，進入下一道工序。

2.4 特殊地質處理

發現特殊地質，可按以下方式進行處理[4]：

（1）孔內涌水處理

如果地下水量較少，通常使用潛水泵進行抽水，同時開展挖掘工作，以確保孔內基本無積水。

當地下水量較大時，如果潛水泵無法將孔內水抽干，影響挖掘和混凝土護壁施工時，會同時對周圍的孔進行抽水，暫時降低施工區域的地下水位，減少孔內涌水量，并采用輪流施工的方式，合理組織和安排挖孔工作。

（2）淤泥地質的處理

遇到淤泥土層時，應減少該段孔的挖掘深度，同時利用模板、鋼筋棍等臨時支撐，及時進行混凝土護壁澆筑。支撐的鋼筋棍和模板會插入土質底部不少于0.3 m深，上部與上段護壁的預留鋼筋連接。鋼筋棍和模板的布置不一定垂直，也可以斜向或雙排布置，以達到更好的支撐效果。

（3）流砂層施工的處理

在流砂情況較不嚴重的情況下，可以減少挖掘深度的循環，將標準的1 m段縮減至0.5 m或0.3 m，以減少挖掘土壁暴露的時間，并及時進行護壁混凝土灌注。

當流砂情況較嚴重時，應在井孔內設置略大于混凝土護壁孔徑的鋼套護筒，利用混凝土支撐作為支點，通過小型油壓千斤頂逐漸將鋼套護筒壓入土中，阻止流砂。鋼套護筒可以逐個下沉，開展挖掘，直至穿過流砂層0.5～1 m，然后轉入正常挖土和混凝土護壁支撐。

3 人工挖孔樁施工中的質量控制措施

人工挖孔樁作為一種常見的基礎加固手段，其施工質量直接關系到整個結構的穩定性與安全性。因此，在人工挖孔樁的施工過程中，采取一系列質量控制措施是至關重要的[5]。

（1）施工前準備：在施工前，應進行充分的地質勘察，以獲取土層結構、地下水位、土壤物理力學性質等關鍵信息。基于勘察結果，制定詳細的施工方案，包括樁的設計參數、施工方法、安全措施等。

（2）施工定位與放樣：精確的樁位放樣是確保樁基質量的前提。使用專業的測量設備，按照設計圖紙和施工方案進行樁位的定位，確保樁位的準確性。

（3）開挖控制：在開挖過程中，應嚴格控制開挖尺寸、垂直度和深度。采用適當的開挖工具和技術，避免對土體的過度擾動，保持孔壁的穩定性。

（4）孔壁支護：為了防止孔壁塌陷，根據土層條件選擇合適的支護方式，如鋼筋籠、預制混凝土環或臨時支撐等，確保孔壁在施工過程中的穩定性。

（5）鋼筋籠制作與安裝：鋼筋籠應根據設計要求制作，保證其尺寸、形狀和鋼筋間距符合規范。在安裝過程中，應確保鋼筋籠居中，并采取有效措施防止其在安裝過程中發生變形。

（6）混凝土澆筑：混凝土澆筑應連續進行，避免出現冷縫。采用適當的振搗方法，確保混凝土充分密實，無空洞和蜂窩現象。同時，應對混凝土進行試塊取樣，以檢驗其強度等級。

（7）質量控制檢測：在施工過程中，應定期進行樁身質量檢測，如超聲波檢測、靜載試驗等，以評估樁基的質量是否符合設計要求。

（8）環境與安全管理：在整個施工過程中，應嚴格遵守環境保護和職業安全健康的相關規定，采取有效措施減少施工對環境的影響，并保障施工人員的安全。

（9）施工記錄與文檔管理：詳細記錄施工過程中的關鍵數據和事件，包括材料使用、施工條件、檢測結果等，以便于后續的質量追溯和管理。

4 結語

人工挖孔樁施工技術的質量控制是一個多方面、多層次的綜合過程。該文通過分析人工挖孔樁施工的關鍵步驟和質量控制點，提出了一系列切實可行的質量控制措施，旨在為工程實踐提供指導和參考。通過實施此類措施，可有效地提升人工挖孔樁的施工質量，從而保障基礎工程的穩定性和安全性。人工挖孔樁施工技術及質量控制是土木工程領域的重要研究內容之一，其不斷發展和完善將為現代土木工程的安全、穩定和可持續發展提供有力支撐。

參考文獻

[1]張立軍.淺談人工挖孔樁的施工技術及安全質量控制[J].山西建筑，2007（5）：115-116.

[2]范坤.人工挖孔樁技術在橋梁施工中的應用[J].交通世界，2022（29）：140-142.

[3]王爍.公路工程人工挖孔樁施工工藝及質量控制分析[J].交通世界，2020（14）：77-78.

[4]楊長興.橋梁人工挖孔樁施工技術要點與經濟性分析[J].交通世界，2019（17）：119-120+130.

[5]徐磊，于健偉，黃源.人工挖孔樁施工技術要點與質量控制[J].中國建筑金屬結構，2022（3）：142-143.

收稿日期：2024-02-29

作者簡介：隆騰（1989—），男，本科，工程師，主要從事工程施工及工程檢測工作。