一、概述

隨著(zhù)施工技術(shù)的不斷發(fā)展，鋼筋混凝土灌筑樁基礎越來(lái)越廣泛用于橋梁、水利及港口碼頭、工業(yè)廠(chǎng)房、體育館、車(chē)站、辦公大樓及商場(chǎng)、軍事設施、電力及通訊建筑等土建工程的各個(gè)基礎建筑領(lǐng)域。它具有施工方法簡(jiǎn)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(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。特別適用于建造大型結構物的基礎工程。

鋼筋混凝土灌筑樁有人工開(kāi)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?xún)�。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(jiǎn)單、施工使用的機具簡(jiǎn)單、不需大型機械設備，可以因地制宜因陋就簡(jiǎn)，樁徑一次成孔、孔底干凈無(wú)殘渣無(wú)淤泥，樁底地質(zhì)情況一目了然，完全能達到和滿(mǎn)足設計標準。特別在堅硬巖石地層條件下，施工進(jìn)度及開(kāi)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省成本開(kāi)支50%。人工挖孔施工方法，可省去征辦較大容量的動(dòng)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(shí)還可縮短樁長(cháng)，減少工程數量。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(jìn)行搗固，能確保樁基的工程質(zhì)量。沈陽(yáng)鐵路局沈陽(yáng)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(xiàn)橋公司1996年在沈山線(xiàn)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(gè)單位在這兩個(gè)工程中，樁基部分都取得了很好的經(jīng)濟效益，同時(shí)比采用沖擊鉆成孔縮短了很多工期，使整個(gè)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(chǎng)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，應多開(kāi)工作面，同時(shí)開(kāi)挖多個(gè)井孔，挖孔作業(yè)全面開(kāi)花，提高總體施工進(jìn)度。

在勞動(dòng)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生時(shí)間，每個(gè)井孔每節段循環(huán)作業(yè)周期不少于24小時(shí)。每個(gè)作業(yè)小組可同時(shí)開(kāi)挖2~3個(gè)井孔，每組每天每個(gè)井孔正常進(jìn)度為一節護壁高（最多1.3m）。在不需護壁的條件下，每個(gè)井孔連續（倒班）作業(yè)，每個(gè)井孔可安排三或四班倒作業(yè)，每個(gè)井孔每天開(kāi)挖進(jìn)尺3m左右。為減少孔壁裸露巖石脫落、風(fēng)化，每個(gè)井孔要連續開(kāi)挖完。

為有利于集中降低挖孔區域（各個(gè)井孔都抽水）的地下水位及形成流水作業(yè)面、便于架設電源線(xiàn)路、供風(fēng)管路，根據工程規模，可分期分批集中開(kāi)挖井孔。一般安排從工程的一端開(kāi)始推進(jìn)，齊頭并進(jìn)布置井孔開(kāi)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?yè)P機、電動(dòng)葫蘆）、提筒、水泵、鑿巖機、分氣缸、空壓機、鼓風(fēng)機以及照明設備、備用發(fā)電機組等。工器具數量根據工程規模、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(jìn)行樁位定位復測，定出孔位十字線(xiàn)護樁，以備開(kāi)挖井孔過(guò)程中，隨時(shí)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(jiǎn)易轆轤）、襯砌模板及支撐拱架。根據施工勞力組織，每個(gè)作業(yè)小組配一套。架設電力線(xiàn)路，鋪設送風(fēng)管路，安裝抽水泵、空壓機、攪拌機及照明燈。加工襯砌護壁鋼筋。

4、人工挖孔施工方法

（1）、成孔方式

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

（2）挖孔作業(yè)步驟

第一步，先挖地表層第一節井孔，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，待與澆筑第二節護壁襯砌內拉筋連接（見(jiàn)圖a）。

第二步，第一節襯砌混凝土強度達到10Mpa以上時(shí)，再在孔中往下挖第二節井孔。每節的挖掘深度視孔壁土方的穩定性而定，側壁土方坍塌至上一節襯砌根部的外側時(shí)，就應該立即安裝拉筋、脫下上一節的模板，擺放準確，澆筑此節襯砌混凝土。挖孔過(guò)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)應嚴格按設計樁徑開(kāi)挖，嚴格控制超挖量，盡量少擾動(dòng)井孔周?chē)�的原始土層和巖石層。

（3）、護壁襯砌結構

護壁的襯砌大多采用現澆混凝土�；炷�土的標號一般不低于C20號混凝土。為加快挖孔進(jìn)度，促進(jìn)襯砌混凝土提高早期強度，澆筑混凝土時(shí)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(jiàn)圖a）。護壁襯砌每個(gè)節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。根據地下土層堅固程度，隨著(zhù)開(kāi)挖進(jìn)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。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(shí)坍塌量相對小些，護壁襯砌高度可適當加大，但每節高度最大不宜超過(guò)1.3m；每節護壁襯砌上口內徑可按鋼筋籠30mm的凈保護層的孔徑施工，若監理單位和建設單位有爭議，可在安裝鋼筋籠之前將每節段護壁上口突出處尖端鑿去，以保證設計的樁基孔徑尺寸。為防止井壁土層松動(dòng)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，襯砌護壁內要埋設豎向拉筋和環(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，上下接頭設標準彎鉤勾結，接頭的布置要躲開(kāi)每節襯砌的接縫處。

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，根據巖石的穩固程度，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(gè)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側托模。內側托模一般使用木板條、竹

板條，也可采用鋼板制做。模板內側設支撐拱架。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。模板上口設一個(gè)活動(dòng)木蓋，當灌筑襯砌混凝土時(shí)，用做承接混凝土，并從蓋上推進(jìn)模板盒內。以木模板為例，見(jiàn)圖b。

（5）、挖掘方法

對于土、砂、碎石類(lèi)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(kāi)挖。對于堅硬的巖石層采用爆破法開(kāi)挖。采用爆破法開(kāi)挖時(shí)，由于井下爆破凌空面小，炮眼不宜過(guò)深，每次爆破不宜超過(guò)1m深，爆破先放開(kāi)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(dòng)葫蘆或卷?yè)P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(xiàn)膠皮筒，其容積（裝土）不超過(guò)80kg。

（6）、覆蓋層含水量較大條件下的處理方法

在未經(jīng)擾動(dòng)破壞的原始巖石層內，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(guò)6m。對覆蓋層的處理方法有，在挖孔位置上可先設置沉井（可將整個(gè)墩臺基礎括在一起，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(kāi)挖井孔。在有條件的情況下，也可打降水井，抽干（或降低）地表覆蓋層內的水份。當巖石層頂面是坡面時(shí)，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(shí)，挖孔時(shí)易發(fā)生流砂現象�？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(shí)、不易坍塌土層時(shí)止，往下按正常工序施工。沉井的護壁高度不易超過(guò)6米，分節預制，上口補做井圈。沉井孔徑要略大些，以考慮下沉過(guò)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。每根樁設三根水泥旋噴樁，以設計樁徑為邊長(cháng)正三角形對稱(chēng)井位布設。為減少水泥用量，以低壓注漿，有效加固樁徑控制在1.5m以?xún)�，加固深度至穩定土層為止。待覆蓋層土質(zhì)穩固之后，就可以進(jìn)行挖孔作業(yè)。

（8）、襯砌漏水的處理方法

當挖孔穿過(guò)地表覆蓋層時(shí)，覆蓋層內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。當地下水積存到一定程度時(shí)，水從襯砌的薄弱處滲漏到井內，有時(shí)因漏水量大，而影響井下作業(yè)。此時(shí)對襯砌滲漏進(jìn)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(jìn)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，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(shí)時(shí)，要鑿掉滲漏處的混凝土，在其下面安設導漏孔（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(shí)，用木楔子堵住漏水孔；漏水處是明眼時(shí)，直接用木楔堵眼。

5、灌筑樁基混凝土

井孔開(kāi)挖達到設計深度之后，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(chē)吊裝或采用卷?yè)P機配塔架吊裝就位。樁基混凝土灌筑在井內無(wú)水或弱水流的條件下，可按常規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(shí)，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(guò)10m時(shí)，井下氧氣開(kāi)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。施工單位要設立檢查、搶救組織機構及安全保證措施。

2、采取爆破開(kāi)挖法時(shí)，爆破之后必須及時(shí)送風(fēng)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(zhuān)業(yè)人員排除。

3、井下抽水泵必須安設漏電保安器，井下照明設備要采用防水燈頭，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?chē)�要及時(shí)清走雜物。

5、已挖完的井孔和無(wú)人作業(yè)的井孔，都要加設蓋板，防止其它人員墜入井內。挖孔作業(yè)都是倒班連續作業(yè)，作業(yè)場(chǎng)內要設置足夠的照明設備，并圍設防護欄桿，井口設有明顯標志，保證作業(yè)人員的人身安全。

6、井口周?chē)�高筑臺，地面做好排水設施，挖孔作業(yè)區域內地表不能存有積水，防止地表水流入井內或滲漏地下，而引起井孔孔壁的坍塌。

7、挖孔作業(yè)中，發(fā)覺(jué)上一節襯砌護壁外側土方有較大坍塌時(shí)，應停止往下挖掘，并盡快地安裝模板澆筑襯砌。當發(fā)現護壁外側土方有通天的帽頂坍塌現象時(shí)，井下挖掘要停止，并及時(shí)夯填坍塌的孔洞，必要時(shí)填筑片石混凝土，以保證護壁的堅固穩定。待護壁確實(shí)安全可靠之后，方可下井繼續開(kāi)挖。