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1、人工挖孔桩施工工艺工法1前言1.1工艺工法概况人工挖孔桩施工方便、速度较快、不需要大型机械设备，挖孔桩造价比冲击 锤冲孔、回旋钻机钻孔等机械成孔方法更为经济高效，施工质量也更有保证。所 以在铁路、公路建筑中得到了广泛应用。在人工挖孔灌注桩施工中，经常会遇到高水位、淤泥、流砂等复杂情况，通 过采取井点降水、双浆液注浆截水固土、钢套筒和混凝土护壁支护等综合工程措 施，能安全、快速、经济、有效地达到成孔的目的。1.2工艺原理人工挖孔桩是采用人工与小型机具相配合，通过弱爆破配合人工作业的方法 挖土成孔和卷扬机出渣的施工方法，边开挖边防护，逐段开挖护壁跟进直至达到 设计孔深。2工艺特点2.1工艺简单，施
2、工方便，不需大型机械设备；2.2可多桩同时施工，速度相对较快，成本较低，节省设备投资；2.3孔内作业空间狭小，安全风险较大；2.4环境污染相对较小。3适用范围人工挖孔桩直径（不含护壁）一般不小于1.2m，且不宜大于2.5m，孔深不宜 大于30m；适用于无地下水或地下水较少的黏土、粉质黏土，含少量砂、砂卵石、 姜结石等土层，特别适于黄土层采用，深度一般20m左右。在采用井点降水措施 时，可用于高水位、涌水量大、流沙的冲积地带及涌含水量高的淤泥、淤泥质土 层的桩基施工。4主要技术标准铁路桥涵施工规范（TB 10203）铁路桥涵工程施工质量验收标准（TB 10415）城市桥梁工程施工与质量验收标准（
3、CJJ 2）公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50）公路工程质量检验评定标准（JTGF80-1）工业与民用建筑灌注桩基础设计与施工规范（JGG4-80）5人工挖孔桩施工方法人工挖孔灌注桩是指桩孔采用人工挖掘、护壁防护、渣土提运的方法，进行 成孔。如果孔内遇到岩层时，采用浅眼松动爆破法爆破开挖。护壁施工采取一节 组合式钢模板拼装而成，拆上节，支下节，循环周转使用，模板间用U形卡连接， 或用螺栓连接，不另设支撑，以便浇灌混凝土和下一节挖土操作。混凝土用人工 或机械拌制，用吊桶运输人工浇筑；挖孔达到设计深度后，应进行孔底处理。必 须做到孔底表面无松渣、泥、沉淀土。然后安放钢筋笼，灌注混凝土成为支撑
4、上 部结构的桩基。6工艺流程及操作要点6.1施工工艺流程挖孔灌注桩的成孔工艺是在排水、护壁紧跟的情况下用人工辅以轻微爆破配 合简单机具设备下井挖掘成孔的方法。图1施工工艺流程图6.2操作要点6.2.1施工准备1平整场地施工场地，必须做好“三通一平”并根据现场情况，有条件的先做好地面混 凝土垫层，以利施工。现场四周应设置排水沟、集水井，桩孔中抽出积水，经沉 淀后排入下水道。施工现场的出土路线应畅通。2测量定位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，撤石灰线作为桩孔开挖尺寸线，桩位线定好
5、后，经监理复查合格后 方可开挖。挖桩前，要把桩中心位置向桩的四周引出四个桩心控制点，用牢固的 木桩标定。3孔口护壁孔口护壁一般应比下面的护壁厚100150 mm，并应高出现场地面200250 mm,双层钢筋混凝土，上下护壁间的搭接长度不得少于50 mm。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， 每节以十字线对中，吊线锤作中心控制，用尺杆找圆周，以基准点测量孔深。4安装起吊设备及抽水设备架设垂直运输架：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。安装提升设备时，尽量使吊桶钢丝绳中心与桩孔中心重台， 以便挖土时能直观控制桩位中心和支模中心，桩口上
6、设围护栏。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。当孔桩开始渗水时，在工作面角落设置一集水坑，使用能达到设计深度扬程 的抽水机，并将其中较深孔作为井点降水。抽水机使用麻绳系住头部，在需要爆破时将其吊出孔口外。6.2.2降水施工（遇高水位）1轻型井点降水轻型井点降水常用于土层渗透系数为0.120m/d的土质及土层中含有大量 细砂和粉砂土质的情况下，轻型井点降水由井点管、连接管、集水管及抽水设备 等组成，井点降水管距坑壁不小于11.5m，间距一般为0.81.6m，入土深度应 达储水层
7、，且比基底深0.91.2m ；井点管可采用射水法冲孔、钻孔法或套管法埋 设，埋设后接通总管与抽水设备进行试抽水，检查有无漏水等情况，井点进行后 要连续抽水，一般在抽水后25d后，水位漏斗基本稳定。桩基施工完成后借助 于倒链等拔出井点管，并下部用砂，上部12m采用粘土回填。2 管井降水管井降水常用于土层渗透系数20200m/d的土层、砂层或易引起边坡塌方及 轻型井点无法满足要求的情况。管井由滤水井管、吸水管和抽水设备等组成。管 井埋设最大深度为10m，间距1050m，降水深度5m。通常每个滤水井管单独用一 台水泵。管井埋设可采用泥浆护壁钻孔法。钻孔直径比井管大200mm以上，井管 下沉前应清孔，
8、并保持滤网通畅，然后下管，用圆木堵住管口，井管与土壁间用 15mm砾石填充作为过滤层，地面0.5m以内用粘土填充夯实。6.2.3压浆施工人工挖孔桩在遇到深孔、涌水量大、流砂和坍孔时，为保证桩身混凝土质量， 采取在挖孔桩桩位的外围设置封闭的截水帏幕，切断挖孔桩孔内外透水层的水力 关系，改善孔桩的施工条件。注浆孔沿桩周布置，注浆钻孔直径100 mm，浆液有效扩散半径R = 0.5 m， 以挖孔桩桩心为圆心环形布置两圈，孔距为0.8m，搭接20cm，孔深超过桩基深 度12 m并进入弱风化层1m。6.2.4护壁施工为防止坍方，保证操作人员安全，在人工挖孔桩施工前，应对孔位附近场地 进行人工处理，然后大
9、多采用分段挖土、分段护壁的方法施工。在场地处理后，应准确测量放线，定出桩位以保证人工挖孔桩施工的正确； 桩孔开挖进尺每一循环开挖深度不超过l m，每一循环开挖完成后随即施作钢筋、 混凝土护壁。在锁口及每节护壁施工中，应及时复核桩孔中线和结构尺寸，保证 桩孔垂直度符合设计要求。根据计算确定混凝土护壁厚度，桩基施工时为保证安全在护壁混凝土内适当 设置竖向连接钢筋和横向箍筋，护壁模板采用拆上节支下节一次周转使用，模板 上口留出高度为100mm的混凝土浇注口。浇注第二节护壁混凝土，混凝土用吊桶 运送，人工浇注，人工插捣密实，依次循环。6.2.5爆破施工在挖孔桩地质进人岩层时，人工无法进行直接开挖时，须
10、采取钻爆施工进行 成孔，孔深大于5m时必须采用电雷管引爆。由于人工挖孔桩人岩爆破施工时， 自由面狭小、作业面较深、岩石的夹制力较大，弱风化岩层以上地段成孔时，受 流沙、流泥的影响，有些地段护壁质量较差抗震能力小。所以孔桩人岩爆破宜采 用小直径浅孔微差爆破。桩孔爆破均采用中心掏槽眼、辅助眼、周边眼相结合的布孔方式，且中心掏 槽眼较其他眼深10%15%中心掏槽眼、辅助眼和周边眼全部布成梅花形，对中心 掏槽眼、辅助眼和周边眼全部采用不同段的毫秒延期电雷管，实现微差控制爆破， 保证爆破效果和减小爆破振动。在爆破施工过程中结合岩石的变化情况，以及岩层结构和构造的变化，再根 据试炮效果作适当的药量调整，达
11、到在安全的前提下取得良好的爆破效果。6.2.6 开挖成孔1开挖掘进的控制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，每节的开挖高度应根据土质和护壁设计而定，一般以每 循环0.91.2m为宜。2通风及有害气体的控制当桩孔深大于5m时，使用快速检测管对孔内气体进行抽检。有害气体超标 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，通风量 不少于25L/s。并采取足够的安全卫生防范措施。孔深大于10 m时，必须采取机 械强制通风措施。3成孔工艺挖孔灌注桩的成孔工艺是在排水、护壁紧跟的情况下用人工辅以轻微爆破配 合简单机具设备下桩孔挖掘成孔
12、的方法。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。6.2.7终孔清底、质量检查桩孔挖至设计标高，核实桩底地质情况，桩底应支承在设计规定的持力层上。 桩底抽干渗水后用桩身同标号砂浆淌底。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。7劳动力组织人员配备见表1。表1劳动力组织表序号工种配备人数奇L备注1管理、技术人员22测量工33爆破工2特殊工种4普工45混凝土工2
13、6电焊工2特殊工种7电工1特殊工种8机械司机6含拌和司机、车辆司机8主要机具设备所需机具设备见表2。表2主要设备配置表序号设备名称规格型号数量1水泵2台2卷扬机3t1台3起爆器MFJ-1001台4吊碴筒2个5鼓风机1个6照明设备1套7风镐1台9质量控制9.1易出现的质量问题人工挖孔桩施工过程中，易出现的质量问题有混凝土灌注时由于灌注高度过 高使混凝土离析现象。9.2保证措施9.2.1桩身混凝土要分层连续浇筑，分层浇捣，每次浇筑高度不得超过1.5 米，每层浇捣厚度不得超过0.5米，出料口到浇筑面高度大于2米时，必须使用 溜槽或串桶，防止混凝土发生离析，混凝土塌落度宜控制在7090mm，在距桩孔
14、口 6米以下时，人工浇捣较困难，可以采用在混凝土中掺入水泥用量0.25%的木钙 减水剂，使混凝土塌落度增至150180mm，利用混凝土大塌落度下落时冲击力使 混凝土自身密实，在距孔口 6米以内时，混凝土分层浇筑，使用插入式振动器分 层振捣密实，直至桩顶。9.2.2坚持技术交底制度。9.2.3工程施工中做到每个施工环节都处于受控状态，每个过程都有质量 记录，施工全过程有可追溯性。9.2.4编写施工作业指导书，下发到相关部门及作业班组，并组织全部施工 人员进行工序施工前培训，领会交底书、作业指导书内容及相关规范要求，做到 工作有依据可查。9.2.5技术人员必须在每道工序施工前交底，过程中检查，完成
15、后根据规范 验收，并填写检查记录。9.2.6技术交底书、作业指导书、施工组织设计文件必须进行复核、审核、 批准手续才可签发。10安全措施10.1主要安全风险分析挖孔桩施工容易发生坍塌和空气中毒事故。10.2保证措施10.2.1应采用机械通风，并必须有足够保证安全的支护设施及常备的安全梯 道。人工挖孔最深不得超过15m应配备送风装置，挖孔深度超过10m后，每次开 工前先送风5分钟左右。10.2.2挖孔灌注桩，应在无水或少水的土层或岩层中，按设计挖掘。挖孔较 深或有渗水时，必须采取孔壁支护及排水、降水等措施，严防坍孔。10.2.3人工挖孔，对孔壁的稳定及吊具设备等应经常检查，孔顶出土机具应 有专人
16、管理，并设置高出地面的围档，孔口不得堆积土渣及工具。作业人员的出 入，应设常备的梯子。夜间作业应悬挂示警红灯。挖孔作业暂停时，孔口应设置 罩盖及标志。10.2.4人工挖孔，除应经常检查孔内的气体情况外，还要遵守下列规定：1挖孔人员下孔作业前，应用鼓风机将孔内空气排出更换；2二氧化碳气体含量超过0.3%时，应采取通风措施。对含量虽不超过规定， 但作业人员有呼吸不适感觉时，亦应采取通风或换班作业等措施；3空气污染超过三级标准浓度值时，如没有安全可靠的措施不得采取人工挖 孔作业。10.2.5人工挖孔超过10 m深，应采用机械通风，并必须有足够保证安全的 支护设施及常备的安全梯道。人工挖孔最深不得超过
17、15m。10.2.6挖孔桩需要嵌岩或孔内有岩层需要爆破时，应采取浅眼爆破法，严格 控制炸药用量，并按爆破安全规程的规定，一丝不苟地组织好爆破作业。10.2.8人工挖桩孔采用混凝土护壁时，每挖深1 m（土质不好还应适当减少）。 应立即浇注护壁，护壁厚度不小于10 cm。10.2.9成孔作业完成后，人工清孔验孔要先放安全防护笼，笼距孔底不得大 于l m。10.2.10人工挖孔采用混凝土护壁时，应对护壁进行验收，第一圈护壁要做 成沿口圈，沿口宽度要大于护壁外径300mm，沿口处要高出地面100mm以上，孔内 护壁应满足强度要求，孔底末端护壁应有可靠防滑壁措施。10.2.11在较好土层，人工挖扩孔可不
18、采用混凝土护壁时，必须使用工具式 的安全防护笼进行施工。防护笼每节长度不超过2 m，防护笼总长度要达到扩孔交 界处，孔口必须做沿口混凝土护圈。10.2.12挖出的土方应随出随运，暂时不能运走的，应堆放在孔口边1 m以 外处，且堆土高度不得超过1 m。10.2.13孔下作业一般要求不超过2人，凡孔内有人作业时，3 m以内不得有 机动车辆行驶或停放。10.2.14孔内人员作业时，必须佩带必要的安全防护用品，如安全帽、雨衣、 雨鞋等，孔上必须有监护人员，并要随时与孔下人员保待联系，不得擅自撤离岗 位。孔上监护工作人员应随时注意孔壁变化及孔底施工情况，发现异常时，应立 即协助孔内人员撤离，并向有关人员
19、汇报发现的真实情况。11环保措施11.1施工中产生的废液应先通过沉淀池处理后再排人江河。11.2施工中产生的废渣应用汽车运输至指定弃土场倾倒，运输过程中覆盖防 止扬尘。11.3弃土场按照要求进行培土、植草绿化，并做好挡护工程和防、排水措施。11.4靠近生活水源的施工，用沟壕或堤坝同生活水源隔开，避免污染生活水 源。11.5在弃碴场设置喷水降尘系统，在弃碴作业时喷水降尘。12应用实例12.1工程简介哈大客运专线双盛大桥全长397.5m，孔跨布置：12-32m双线简支箱梁。桥位 位于2.33%。的坡道和R=9000m的曲线上。本桥桥墩均采用矩型桥墩，一字台，0 号台、1号墩采用明挖基础，其余墩台均采用挖孔灌注桩基础。桩基直径为1.0m， 共90根，桩长最长22m，最短15m。12.2施工情况人工挖孔占用工具、场地等比较少，而且作业工序简单，容易操作，很好的控 制了挖孔桩的质量。该挖孔桩的顺利实施，确保我单位在施工工期紧的情况下， 顺利地完成了桩基施工。12.3工程结果评价挖孔桩施工解决了施工场地受地形条件制约，施工成本投入小，施工安全得到了保证，对周边环境无污染，大大缩短了施工周期。12.4建设效果及施工图片图2挖孔作业图3挖孔作业图4挖孔作业
