一、概述

隨著施工技術(shù)的不斷發(fā)展，鋼筋混凝土灌筑樁基礎(chǔ)越來越廣泛用于橋梁、水利及港口碼頭、工業(yè)廠房、體育館、車站、辦公大樓及商場、軍事設(shè)施、電力及通訊建筑等土建工程的各個基礎(chǔ)建筑領(lǐng)域。它具有施工方法簡單、抗擊沖刷和抗震、抗傾覆性能好、承載能力大、減少大量土石方、工程造價低等優(yōu)點。特別適用于建造大型結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)工程。

鋼筋混凝土灌筑樁有人工開挖法、沖擊法、沖擊反循環(huán)鉆進(jìn)法、沖抓鉆進(jìn)法、螺旋鉆孔法、潛孔錘鉆進(jìn)法、鉆粒鉆進(jìn)法、刮刀鉆進(jìn)法、牙輪滾刀鉆進(jìn)法、擴孔鉆進(jìn)法、擴底式鉆進(jìn)法、貝諾特法鉆進(jìn)法、土鉆施工法鉆進(jìn)、沉管鉆進(jìn)法、法朗基法、旋挖鉆進(jìn)法等十幾種成孔施工方法。施工中根據(jù)不同的地質(zhì)條件和施工能力選擇所需的施工方法。

人工挖孔灌筑樁直徑一般在50cm以上、孔深一般在30m以內(nèi)。它適用于地下水位較低、地下涌水量比較�。ㄓ克�量一般在10m3/h以下）的各種地質(zhì)條件。人工挖孔施工方法操作簡單、施工使用的機具簡單、不需大型機械設(shè)備，可以因地制宜因陋就簡，樁徑一次成孔、孔底干凈無殘渣無淤泥，樁底地質(zhì)情況一目了然，完全能達(dá)到和滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。特別在堅硬巖石地層條件下，施工進(jìn)度及開挖孔徑要明顯優(yōu)于其它施工方法。在同樣條件下，人工挖孔比機械鉆孔最多可節(jié)省成本開支50%。人工挖孔施工方法，可省去征辦較大容量的動力電源，省去備用大容量發(fā)電機組。人工挖孔灌筑樁可（按設(shè)計）擴大孔底樁徑，以增大樁基的支撐面積，提高樁基的承載能力和抗傾覆能力。同時還可縮短樁長，減少工程數(shù)量。人工挖孔灌筑樁在很多情況下，不需采用水下混凝土灌筑施工方法，可以節(jié)省水泥用量降低成本、提高經(jīng)濟效益，鋼筋籠安裝位置準(zhǔn)確、混凝土灌筑可以人工直接進(jìn)行搗固，能確保樁基的工程質(zhì)量。沈陽鐵路局沈陽工程總公司道橋公司1996年在鐵嶺——四平段高速公路建國北大橋工程施工中，在泥砂巖層的地質(zhì)條件下，采用人工挖孔施工技術(shù)，成功的完成了直徑φ1.2m最深26m的鋼筋混凝土灌筑樁；線橋公司1996年在沈山線高速公路地藏寺大橋施工中，在特別堅硬的風(fēng)化變質(zhì)巖和沉積巖地質(zhì)條件下，采用人工挖孔施工技術(shù)，成功地完成了直徑φ1.2m最深21m的鋼筋混凝土灌筑樁。這兩個單位在這兩個工程中，樁基部分都取得了很好的經(jīng)濟效益，同時比采用沖擊鉆成孔縮短了很多工期，使整個工程提前竣工。因此，在條件許可的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用人工挖孔施工技術(shù)。

二、人工挖孔灌筑樁施工技術(shù)

1、挖孔作業(yè)施工人力組織及場地布置

人工挖孔作業(yè)單孔進(jìn)度比較慢，為加快工程進(jìn)度，應(yīng)多開工作面，同時開挖多個井孔，挖孔作業(yè)全面開花，提高總體施工進(jìn)度。

在勞動組織上，一般每3人為一組。井上井下輪換作業(yè)。在有護(hù)壁情況下，考慮護(hù)壁襯砌混凝土的養(yǎng)生時間，每個井孔每節(jié)段循環(huán)作業(yè)周期不少于24小時。每個作業(yè)小組可同時開挖2~3個井孔，每組每天每個井孔正常進(jìn)度為一節(jié)護(hù)壁高（最多1.3m）。在不需護(hù)壁的條件下，每個井孔連續(xù)（倒班）作業(yè)，每個井孔可安排三或四班倒作業(yè)，每個井孔每天開挖進(jìn)尺3m左右。為減少孔壁裸露巖石脫落、風(fēng)化，每個井孔要連續(xù)開挖完。

為有利于集中降低挖孔區(qū)域（各個井孔都抽水）的地下水位及形成流水作業(yè)面、便于架設(shè)電源線路、供風(fēng)管路，根據(jù)工程規(guī)模，可分期分批集中開挖井孔。一般安排從工程的一端開始推進(jìn)，齊頭并進(jìn)布置井孔開挖。

2、施工所需工器具

人工挖孔使用的工具有鍬、鎬、大錘、軟爬梯、轆轤（或卷揚機、電動葫蘆）、提筒、水泵、鑿巖機、分氣缸、空壓機、鼓風(fēng)機以及照明設(shè)備、備用發(fā)電機組等。工器具數(shù)量根據(jù)工程規(guī)模、勞力組織情況而定。水泵要選擇底部吸水的混水型潛水泵。

3、施工準(zhǔn)備工作

（1）、首先進(jìn)行樁位定位復(fù)測，定出孔位十字線護(hù)樁，以備開挖井孔過程中，隨時校核井孔中心位置。

（2）、制做手搖轆轤（可用φ16以上鋼筋制做成簡易轆轤）、襯砌模板及支撐拱架。根據(jù)施工勞力組織，每個作業(yè)小組配一套。架設(shè)電力線路，鋪設(shè)送風(fēng)管路，安裝抽水泵、空壓機、攪拌機及照明燈。加工襯砌護(hù)壁鋼筋。

4、人工挖孔施工方法

（1）、成孔方式

人工開挖井孔分兩類成孔方式。一類是采用襯砌護(hù)壁開挖法；另一類是不用襯砌護(hù)壁開挖法。對于地下土層易坍塌或比較松動的風(fēng)化巖石層應(yīng)采用襯砌護(hù)壁開挖法；對于堅固堅硬的土層或巖石層可不采用襯砌護(hù)壁開挖法。

（2）挖孔作業(yè)步驟

第一步，先挖地表層第一節(jié)井孔，然后安裝模板、拉筋，澆筑井圈及井口護(hù)壁。井圈和井口護(hù)壁拉筋連接一體，并插入坑底面土中至少200mm深，待與澆筑第二節(jié)護(hù)壁襯砌內(nèi)拉筋連接（見圖a）。

第二步，第一節(jié)襯砌混凝土強度達(dá)到10Mpa以上時，再在孔中往下挖第二節(jié)井孔。每節(jié)的挖掘深度視孔壁土方的穩(wěn)定性而定，側(cè)壁土方坍塌至上一節(jié)襯砌根部的外側(cè)時，就應(yīng)該立即安裝拉筋、脫下上一節(jié)的模板，擺放準(zhǔn)確，澆筑此節(jié)襯砌混凝土。挖孔過程中井孔中心位置始終保持最低，以利于水泵抽水。

循環(huán)重復(fù)以上作業(yè)程序，直至設(shè)計樁深或不需要襯砌的地段。到了不需襯砌地段，挖孔作業(yè)應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計樁徑開挖，嚴(yán)格控制超挖量，盡量少擾動井孔周圍的原始土層和巖石層。

（3）、護(hù)壁襯砌結(jié)構(gòu)

護(hù)壁的襯砌大多采用現(xiàn)澆混凝土�；炷�土的標(biāo)號一般不低于C20號混凝土。為加快挖孔進(jìn)度，促進(jìn)襯砌混凝土提高早期強度，澆筑混凝土?xí)r要摻加早強劑。為襯砌混凝土澆筑方便及作業(yè)人員上下登踏方便，襯砌護(hù)壁大多做成倒錐筒形（見圖a）。護(hù)壁襯砌每個節(jié)段上孔壁厚下孔壁薄，上孔壁厚度一般不小于15cm，下孔壁厚度不小于10cm。根據(jù)地下土層堅固程度，隨著開挖進(jìn)尺的安全保證程度，決定護(hù)壁襯砌澆筑高度，護(hù)壁襯砌應(yīng)迅速澆筑，每澆筑一次為一節(jié)。地表層以下較近的土層松散易坍塌，孔壁土方坍塌量偏大，護(hù)壁高度可酌情減短；以下土層密實坍塌量相對小些，護(hù)壁襯砌高度可適當(dāng)加大，但每節(jié)高度最大不宜超過1.3m；每節(jié)護(hù)壁襯砌上口內(nèi)徑可按鋼筋籠30mm的凈保護(hù)層的孔徑施工，若監(jiān)理單位和建設(shè)單位有爭議，可在安裝鋼筋籠之前將每節(jié)段護(hù)壁上口突出處尖端鑿去，以保證設(shè)計的樁基孔徑尺寸。為防止井壁土層松動坍塌造成護(hù)壁破裂、脫落、坍塌，保證護(hù)壁堅固及井下作業(yè)人員的安全，襯砌護(hù)壁內(nèi)要埋設(shè)豎向拉筋和環(huán)向拉筋，環(huán)向拉筋直徑不小于6mm，間距不大于200mm；豎向拉筋直徑不小于8mm，間距不大于300mm，上下接頭設(shè)標(biāo)準(zhǔn)彎鉤勾結(jié)，接頭的布置要躲開每節(jié)襯砌的接縫處。

上面是覆蓋土層下面是巖石層（或較堅固的土層）的地質(zhì)條件，根據(jù)巖石的穩(wěn)固程度，護(hù)壁襯砌要向不需護(hù)壁的巖層（或土層）延伸不小于2m。為使護(hù)壁堅固可靠，井口處護(hù)壁做成一個大井圈，井圈護(hù)壁孔徑要比下面的護(hù)壁直徑至少大1m，多出襟邊厚度不小于30cm，并配置鋼筋與井孔內(nèi)護(hù)壁鋼筋連成一體。

（4）、襯砌模板制做方法

襯砌護(hù)壁模板采用內(nèi)側(cè)托模。內(nèi)側(cè)托模一般使用木板條、竹

板條，也可采用鋼板制做。模板內(nèi)側(cè)設(shè)支撐拱架。為不防礙施工人員挖孔作業(yè)，支撐拱架中間做成空支撐拱架，一般做成二至四瓣，用螺栓連接成整體。模板上口設(shè)一個活動木蓋，當(dāng)灌筑襯砌混凝土?xí)r，用做承接混凝土，并從蓋上推進(jìn)模板盒內(nèi)。以木模板為例，見圖b。

（5）、挖掘方法

對于土、砂、碎石類地質(zhì)層，可直接用鎬刨、鍬挖。對于堅硬的地下土層、風(fēng)化的巖石層可采用鑿巖機開挖。對于堅硬的巖石層采用爆破法開挖。采用爆破法開挖時，由于井下爆破凌空面小，炮眼不宜過深，每次爆破不宜超過1m深，爆破先放開心炮，由井孔中心向外梅花狀布置炮眼。藥量要適當(dāng)控制，以崩疏、崩散為宜，并在坑底覆蓋草墊子等物品，減輕放炮對襯砌及孔壁的破壞作用。

從井下棄土一般采用手搖轆轤提土，有條件的也可采用電動葫蘆或卷揚機提土。人工提土使用的吊筒要選擇不怕摔、不怕磕碰的堅固耐用的帶線膠皮筒，其容積（裝土）不超過80kg。

（6）、覆蓋層含水量較大條件下的處理方法

在未經(jīng)擾動破壞的原始巖石層內(nèi)，地下水的涌水量一般是很小的，但其上面覆蓋土層中含水量很豐富。在這種條件下，若利用機械鉆孔，在巖石層的鉆進(jìn)速度也是非常緩慢的，若采用人工挖孔施工技術(shù)，必須對地表覆蓋層內(nèi)的地下水進(jìn)行控制。在這種條件下地表覆蓋層的厚度不宜超過6m。對覆蓋層的處理方法有，在挖孔位置上可先設(shè)置沉井（可將整個墩臺基礎(chǔ)括在一起，沉井可采用澆筑鋼筋混凝土或鋼板焊制），沉井下沉并伸入巖石層，在接茬處封堵漏水，然后再在巖石層上進(jìn)行人工開挖井孔。在有條件的情況下，也可打降水井，抽干（或降低）地表覆蓋層內(nèi)的水份。當(dāng)巖石層頂面是坡面時，在低坡腳打井降水也是很理想的方案。

（7）、細(xì)砂、粉砂土層挖掘方法

地表層是細(xì)砂、粉砂覆蓋土層時，挖孔時易發(fā)生流砂現(xiàn)象。孔壁邊挖邊塌，孔壁站不住。此種情況下可用護(hù)壁當(dāng)沉井下沉，直到覆蓋土層顆粒較大、土質(zhì)較密實、不易坍塌土層時止，往下按正常工序施工。沉井的護(hù)壁高度不易超過6米，分節(jié)預(yù)制，上口補做井圈。沉井孔徑要略大些，以考慮下沉過程中的偏移量。

對松散易坍塌的土層，也可采用水泥旋噴樁予先加固覆蓋層。每根樁設(shè)三根水泥旋噴樁，以設(shè)計樁徑為邊長正三角形對稱井位布設(shè)。為減少水泥用量，以低壓注漿，有效加固樁徑控制在1.5m以內(nèi)，加固深度至穩(wěn)定土層為止。待覆蓋層土質(zhì)穩(wěn)固之后，就可以進(jìn)行挖孔作業(yè)。

（8）、襯砌漏水的處理方法

當(dāng)挖孔穿過地表覆蓋層時，覆蓋層內(nèi)的流水通路被襯砌護(hù)壁堵截，襯砌外地下水積高并逐漸形成對襯砌產(chǎn)生水壓。當(dāng)?shù)叵滤�積存到一定程度時，水從襯砌的薄弱處滲漏到井內(nèi)，有時因漏水量大，而影響井下作業(yè)。此時對襯砌滲漏進(jìn)行處理是必要的。其處理方法有：一是適當(dāng)放慢或停止該井施工進(jìn)度，把此井當(dāng)做降水井，待鄰居井孔挖完以后，將地下水引到鄰居井內(nèi)，幫助其降水。其二是查明漏水位置，漏水處襯砌混凝土疏松不密實時，要鑿掉滲漏處的混凝土，在其下面安設(shè)導(dǎo)漏孔（或在其下面鉆孔引水），用半干性混凝土重新澆筑。待混凝土強度達(dá)到C15級以上時，用木楔子堵住漏水孔；漏水處是明眼時，直接用木楔堵眼。

5、灌筑樁基混凝土

井孔開挖達(dá)到設(shè)計深度之后，經(jīng)檢查驗收合格后，就可以安裝鋼筋籠。安裝鋼筋籠可采用吊車吊裝或采用卷揚機配塔架吊裝就位。樁基混凝土灌筑在井內(nèi)無水或弱水流的條件下，可按常規(guī)混凝土灌筑方法施工，施工人員直接下去搗固，混凝土用串筒送料。當(dāng)井下水量較大時，按水下混凝土灌筑方法施工。

鋼筋混凝土灌筑樁，除以上工作內(nèi)容之外的施工方法勻相同。

三、施工安全防護(hù)措施

1、挖孔作業(yè)深度超過10m時，井下氧氣開始減少，作業(yè)人員呼吸困難，影響工作效率及人身安全。施工中要保證送風(fēng)換氣補充氧氣。對于特殊的地質(zhì)條件還可能存有瓦斯、二氧化硫等有害氣體，施工中要做好防毒防爆工作，并配備防毒面具。施工單位要設(shè)立檢查、搶救組織機構(gòu)及安全保證措施。

2、采取爆破開挖法時，爆破之后必須及時送風(fēng)換氣，并檢查護(hù)壁的襯砌及井壁的堅固情況。確認(rèn)安全可靠之后施工人員方可下井作業(yè)。對于啞炮、瞎炮要由專業(yè)人員排除。

3、井下抽水泵必須安設(shè)漏電保安器，井下照明設(shè)備要采用防水燈頭，以保證井下作業(yè)人員的人身安全。

4、井下作業(yè)人員必須配戴安全帽，防止井上掉物傷人。井上作業(yè)人員必須小心謹(jǐn)慎，嚴(yán)防掉物。井口周圍要及時清走雜物。

5、已挖完的井孔和無人作業(yè)的井孔，都要加設(shè)蓋板，防止其它人員墜入井內(nèi)。挖孔作業(yè)都是倒班連續(xù)作業(yè)，作業(yè)場內(nèi)要設(shè)置足夠的照明設(shè)備，并圍設(shè)防護(hù)欄桿，井口設(shè)有明顯標(biāo)志，保證作業(yè)人員的人身安全。

6、井口周圍高筑臺，地面做好排水設(shè)施，挖孔作業(yè)區(qū)域內(nèi)地表不能存有積水，防止地表水流入井內(nèi)或滲漏地下，而引起井孔孔壁的坍塌。

7、挖孔作業(yè)中，發(fā)覺上一節(jié)襯砌護(hù)壁外側(cè)土方有較大坍塌時，應(yīng)停止往下挖掘，并盡快地安裝模板澆筑襯砌。當(dāng)發(fā)現(xiàn)護(hù)壁外側(cè)土方有通天的帽頂坍塌現(xiàn)象時，井下挖掘要停止，并及時夯填坍塌的孔洞，必要時填筑片石混凝土，以保證護(hù)壁的堅固穩(wěn)定。待護(hù)壁確實安全可靠之后，方可下井繼續(xù)開挖。