简述人工挖孔桩施工工艺
关键词：人工挖孔桩,特点,范围,工艺
1人工挖孔桩的特点
1.1施工操作工艺简单，施工方便，占用场地小，不需要大型机械设备，无泥浆派排出，对周围环境及建筑物影响小。
1.2可直接检查桩外形尺寸和持力层情况，砼浇筑容易，受力性能可靠，抗震能力强。
1.3可多桩同时进行，施工速度相对较快，节省设备投资，降低工程造价。
2适用范围
人工挖孔桩适用于桩直径100cm以上，无地下水或地下水较少的黏土、粉质黏土，含少量砂、砂卵石、姜结石的黏土采用，特别适于黄土层采用，深度一般20m左右，对有流沙，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、淤泥质土层不宜使用。
3操作工艺
3.1放线、定桩位及高程：依据建筑物测量控制网资料和桩位平面布置图，测定桩位方格控制网和高程基准点，确定好桩位中心，以桩位中心为圆心，以桩身半径加护壁厚度为半径画出上部圆周，撒石灰线作为桩孔开挖尺寸线，桩位线定好后，经监理复查合格后方可开挖。
3.2开挖第一节桩孔土方：开挖桩孔应从上到下逐层开挖，先挖中间部分的土方，然后向周边扩挖，有效控制桩孔的截面尺寸，挖掘时不必将孔壁修成光面，要使孔壁稍有凸凹不平，以增加桩的摩阻力，每节的开挖高度应根据土质和设计而定，一般以0.8—1.0m为宜，护壁采用内齿式护壁法，其结构特点为护壁外侧为等直径的圆柱，而内侧面为圆锥台，混凝土护壁厚度至少为15cm，强度等级为C25，水泥采用P.O42.5水泥，采用所批准的配合比现场用台秤进行秤重，人工拌合，拌合必须均匀，上下护壁间搭接5cm—7cm。
3.3支护壁模板、放附加钢筋：为防止桩孔壁坍塌，确保安全施工成孔应设置护壁，种类有素砼和钢筋砼两种，以现浇钢筋砼护壁为优，与土壁能紧密结合，整体性和稳定性均佳，护壁模板采用拆上节支下节重复周转使用，模板之间用卡具、扣件连接，也可以在每节模板的上下端各设一道圆弧形的，用槽钢或者角钢制作的钢圈作为内支撑，顶紧模板，防止模板应受张力而变形，不设水平支撑，以方便操作，第一节护壁高出地面不小于30cm，防止土、石、杂物滚入孔内伤人。为保证桩的垂直度，要求每浇注完三节护壁须校核桩中心位置及垂直度一次，桩位轴线和高程均应标定第一节护壁上口。
3.4浇筑砼护壁：护壁模板支好后应立即浇注护壁砼，人工浇筑，人工捣实，砼强度到达2.5MPa即可拆模，护壁砼应根据气候条件，一般情况下浇灌完毕须经24h后可拆模。
3.5检查桩位（中心）轴线、标高：在地面上设十字控制网、基准点，将桩控制轴线、高程测到第一节护壁上。
3.6架设垂直运输架：第一节桩孔成孔后，着手在桩孔口上架设垂直运输架，要求搭设稳定、牢固。
3.7安装提升设备、吊桶、活动盖板、水泵、通风机等：安装提升设备时，尽量使吊桶钢丝绳中心与桩孔中心重合，以便挖土时能直观控制桩位中心和支模中心，桩口上设围护栏，当桩孔深大于10m时，应向井下通风，加强空气对流，必要时输送氧气，防止有毒气体危害。桩孔上人员密切观察桩孔下人员情况互相呼应，桩口安装水平推移的活动盖板。当桩孔内有人挖土时，应掩盖好安全盖板，防止杂物掉下伤人，吊运土时，再打开安全盖板。
3.8开挖第二节桩孔土方：从第二节开始利用提升设备运土，桩孔内人员应戴好安全帽，吊桶离开孔上方1.5m时，推动活动安全盖板，掩蔽孔口，防止卸的土块、石块等杂物坠落孔内伤人，吊桶卸土后，再打开活动盖板，下放吊桶装土，桩孔挖至规定深度后，用尺竿检查桩孔的直径及井壁圆弧度，修整孔壁，使上下垂直平顺。
3.9先拆第一节、支第二节护壁模板：护壁模板采用拆上节支下节依次周转使用，模板上口留出高度为10cm的砼浇筑口，砼用吊桶运送，人工浇筑，人工插捣密实。
3.10检查桩位（中心）轴线、标高：每节桩孔护壁做好以后，必须将桩位十字轴线和标高测设在护壁的上口，然后用十字线对中，吊线锤向井底投设，以半径尺竿检查检查孔壁的垂直平整度，随之进行修整，井深必须以基准点为依据，逐根进行引测，保证桩孔轴线位置、标高、截面尺寸满足设计要求。
3.11逐层往下循环作业：将桩孔挖至设计深度，检查土质情况，桩底应支承在设计规定的持力层上。
3.12开挖扩底部分：桩底分为扩底和不扩底两种情况，挖扩底桩应先将扩底部分圆柱体挖好，再按设计扩底部位的尺寸、形状自上而下削土。
3.13检查验收：成孔后必须对桩身直径、孔底标高、桩位中心线、井壁垂直度等报监理验收，合格后做好施工记录。
3.14吊放钢筋笼：清孔后安放钢筋笼前要及时用检孔器检孔,钢筋笼提前做好并经监理工程师检验合格后,运输到现场，采用杉篙、滑轮和扁担梁配合将钢筋笼平稳起吊。钢筋笼采用吊车直接吊装入孔。全部安放完毕后,按标高固定好。钢筋骨架根据实际情况设置三角内撑,防止其在运输过程中或者就位时变形。安放时再割掉内撑。钢筋笼就位后，通过4个栓桩对角拉线来确定桩的中心位置，调整钢筋笼中心与桩中心。等钢筋笼中心与桩中心重合后，把四个吊环焊接在护筒上。
3.15浇筑桩身砼：
(1)挖孔灌注桩从孔底及附近渗入的地下水的上升速度较小（小于6mm/min）不采用在水中灌筑混凝土桩的方法，混凝土坍落度为70mm-90mm。用导管灌注混凝土时，导管应对准孔中心，混凝土在导管中自由坠落。桩顶2米以下的混凝土可利用其自由坠落捣实，在此线以上的混凝土必须用振捣器振捣。开始灌注时，孔底积水深不宜超过5cm，灌注的速度应尽可能加快，使混凝土对孔壁的压力尽快大于渗水压力，以防水渗入孔内，孔内的混凝土应尽可能一次连续浇筑完毕。当孔底渗入的地下水上升速度较大时（大于6mm/min），应视为有水桩，具体灌注方法应按水中灌注桩灌注施工。
（2）水中灌注桩灌注施工方法：
下完钢筋笼后再次检测泥浆沉淀厚度，确保小于5cm，如不合格，进行二次清孔，合格后进行砼灌注。
灌注时采用直径30cm导管，导管采用螺旋口连接。导管吊装前先进行水密、承压及接头抗拉试验，合格后顺序编号并标注尺寸。导管顶端与储料漏斗相连接处安装活门。灌注首批混凝土时，在漏斗上加一块铁板与胶皮，浇注混凝土时将铁皮抽出。导管在桩孔内要居中摆放。导管底端至孔底空隙为30-40cm，且导管要进行升降试验，保证不碰撞钢筋骨架。砼到场后进行坍落度测定，符合要求后进行灌注。足够罐车到场后开始灌注，以保证桩身砼灌注的连续、完整，砼采用灌车输送。为保证第一次灌注足够数量的混凝土，首辆罐车采用不小于8m3容量的罐车。
首批混凝土计算公式如下：
V≥πD2（H1+H2）/4+πd2h1/4
V—灌注首批砼所需数量（m3）；
D—桩径直径(m)；
H1—桩孔底至导管底间距，一般为0.3～0.4m；
H2—导管初次埋置深度(m)；
d—导管内径(m);
h1—导管内混凝土高度(m)
h1=HwYW/YC
HW—桩孔内水或泥浆深度（m)
YW—桩孔内水或泥浆的重度(KN/m3)
YC—混凝土拌合物的重度,取24KN/m3
首批砼浇筑量保证导管底口埋入砼中不小于1.0m。灌注过程中始终保持导管埋置深度2～6米。当砼顶面距骨架底1米时，降低浇注速度。当砼顶面上升至骨架底部4米时，宜提升导管，使其底口高于骨架底部2米以上时恢复正常灌注速度，防止钢筋笼上浮。砼浇筑要连续进行，防止断桩。随着孔内砼的上升，逐节快速拆除导管。
当第一车砼灌注完后，下一车砼要先慢速灌注，再逐步加快灌注速度，防止在导管内造成高压空气囊。浇筑将近结束时，导管内砼柱高度减小，压力降低，而导管外的泥浆及所含渣土的稠度和比重增大，如出现砼上升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，也可掏出部分沉淀物，使浇筑快速进行。在最后一次拔管时，缓慢提拔导管，以免孔内上部泥浆压入桩中。标高，以保证在剔除浮浆后，桩顶标高符合设计要求。
4人工挖孔桩施工过程中易出现的问题
4.1地下水问题。
地下水对人工挖孔桩的施工影响最大。当地下水位不大时可进行单桩桩内抽水；当地下水位较大时可采用多桩同时抽水法来降低地下水；如果桩设计深度不大时可考虑在场地四周设置井点排水。
4.2流沙层问题人工挖孔桩在开挖时，如果遇到细砂、粉砂层地质时，再加上地下水的作用，极易形成流砂，严重时发生井漏，造成质量和安全事故。因此要采取有效可靠的措施。在流砂情况较轻时，可缩短挖孔层深，一段改为0.3～0.5m，并随挖随检随护壁；在流砂情况较严重时，常用下钢护筒的方法，钢护筒同钢模板相似，以孔外径为直径，可分为4－6段圆弧。
4.3淤泥质土层问题在遇到淤泥质等软弱土层时，一般可用木板模板支档，同时缩短开挖深度，并及时验收浇筑混凝土护壁。
总之，人工挖孔桩施工时，一旦遇到不利的地质条件，除制定单桩的施工措施外，应该合理安排人工挖孔桩的施工顺序，对减少施工难度起到重要作用，在制定施工方案时要依据实际情况综合分析，统筹安排，在可能的情况下，先施工较浅的桩，后施工深一些的桩，先施工外围（或迎水部位）的桩，后施工中部的桩。
参考文献
[1]《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）
[2]《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）
本文选自北大核心级期刊《人民长江》，《人民长江》于1955年创刊，是水利部主管，水利部长江水利委员会主办的水利水电技术综合性科技期刊。国内统一刊号CN：42-1202/TV；国际标准刊号ISSN：1001-4179。主要内容为宣传长江治理与开发战略规划，报道治江工作重大进展与建设成就，总结水资源保护与开发利用实践经验，交流国内外水利水电先进技术。近年来，按照科学发展观的要求，围绕“维护健康长江、促进人水和谐”的治江理念，重点对长江流域的水资源保护与开发利用进行了宣传报道。