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)鉆進法、沖抓鉆進法、螺旋鉆孔法、潛孔錘鉆進法、鉆粒鉆進法、刮刀鉆進法、牙輪滾刀鉆進法、擴孔鉆進法、擴底式鉆進法、貝諾特法鉆進法、土鉆施工法鉆進、沉管鉆進法、法朗基法、旋挖鉆進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、地下涌水量比較小（涌水量一般在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，完全能達到和滿足設(shè)計標準。特別在堅硬巖石地層條件下，施工進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，鋼筋籠安裝位置準確、混凝土灌筑可以人工直接進行搗固，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)單孔進度比較慢，為加快工程進度，應多開工作面，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)。在有護壁情況下，考慮護壁襯砌混凝土的養(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度為一節(jié)護壁高（最多1.3m）。在不需護壁的條件下，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尺3m左右。為減少孔壁裸露巖石脫落、風化，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，齊頭并進布置井孔開挖。

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、施工準備工作

（1）、首先進行樁位定位復測，定出孔位十字線護樁，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)送風管路，安裝抽水泵、空壓機、攪拌機及照明燈。加工襯砌護壁鋼筋。

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。一類是采用襯砌護壁開挖法；另一類是不用襯砌護壁開挖法。對于地下土層易坍塌或比較松動的風化巖石層應采用襯砌護壁開挖法；對于堅固堅硬的土層或巖石層可不采用襯砌護壁開挖法。

（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，澆筑井圈及井口護壁。井圈和井口護壁拉筋連接一體，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，就應該立即安裝拉筋、脫下上一節(jié)的模板，擺放準確，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)應嚴格按設(shè)計樁徑開挖，嚴格控制超挖量，盡量少擾動井孔周圍的原始土層和巖石層。

（3）、護壁襯砌結(jié)構(gòu)

護壁的襯砌大多采用現(xiàn)澆混凝土�；炷�土的標號一般不低于C20號混凝土。為加快挖孔進度，促進襯砌混凝土提高早期強度，澆筑混凝土時要摻加早強劑。為襯砌混凝土澆筑方便及作業(yè)人員上下登踏方便，襯砌護壁大多做成倒錐筒形（見圖a）。護壁襯砌每個節(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，隨著開挖進尺的安全保證程度，決定護壁襯砌澆筑高度，護壁襯砌應迅速澆筑，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，護壁高度可酌情減短；以下土層密實坍塌量相對小些，護壁襯砌高度可適當加大，但每節(jié)高度最大不宜超過1.3m；每節(jié)護壁襯砌上口內(nèi)徑可按鋼筋籠30mm的凈保護層的孔徑施工，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壁破裂、脫落、坍塌，保證護壁堅固及井下作業(yè)人員的安全，襯砌護壁內(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)標準彎鉤勾結(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，護壁襯砌要向不需護壁的巖層（或土層）延伸不小于2m。為使護壁堅固可靠，井口處護壁做成一個大井圈，井圈護壁孔徑要比下面的護壁直徑至少大1m，多出襟邊厚度不小于30cm，并配置鋼筋與井孔內(nèi)護壁鋼筋連成一體。

（4）、襯砌模板制做方法

襯砌護壁模板采用內(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，當灌筑襯砌混凝土時，用做承接混凝土，并從蓋上推進模板盒內(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）、細砂、粉砂土層挖掘方法

地表層是細砂、粉砂覆蓋土層時，挖孔時易發(fā)生流砂現(xiàn)象�？妆谶呁谶吽�，孔壁站不住。此種情況下可用護壁當沉井下沉，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。沉井的護壁高度不易超過6米，分節(jié)預制，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，就可以進行挖孔作業(yè)。

（8）、襯砌漏水的處理方法

當挖孔穿過地表覆蓋層時，覆蓋層內(nèi)的流水通路被襯砌護壁堵截，襯砌外地下水積高并逐漸形成對襯砌產(chǎn)生水壓。當?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)。此時對襯砌滲漏進行處理是必要的。其處理方法有：一是適當放慢或停止該井施工進度，把此井當做降水井，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換氣，并檢查護壁的襯砌及井壁的堅固情況。確認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)人員必須小心謹慎，嚴防掉物。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)防護欄桿，井口設(shè)有明顯標志，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)襯砌護壁外側(cè)土方有較大坍塌時，應停止往下挖掘，并盡快地安裝模板澆筑襯砌。當發(fā)現(xiàn)護壁外側(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，以保證護壁的堅固穩(wěn)定。待護壁確實安全可靠之后，方可下井繼續(xù)開挖。