人工挖孔樁施工常見問題及處理方法

王啟明

（云南仁升地基基礎工程有限公司，云南 昆明650000）

人工挖孔樁這種樁型在現代樁基工程中被廣泛應用，經過幾十年的發展，工程實踐證明，它具有施工時無噪聲、無振動、對環境影響小、對周圍建筑和設施不會造成危害、適合于場地狹窄的舊城改造等優點。在挖孔中能直觀鑒別孔壁和孔底的巖土狀況，易于檢查鋼筋和混凝土澆注質量。當地質條件適宜且設計合理時，采用人工挖孔樁，會取得技術可靠、縮短工期的效果。但人工挖孔樁施工也有一些問題需要引起注意，如樁孔穿越的土層有淤泥質土、殘積土、粉細砂以及土質變化復雜、地下水位高、含水層滲透系數大等，要注意淹孔、塌孔危險。要求樁身混凝土在無水狀態下澆注（特殊情況下需有專門措施），并要有可靠的降水、排水保證，要采取確保施工人員人身安全的防范措施。

1 樁端持力層為殘積土時單樁承載力達不到設計要求

樁端持力層為殘積砂質粘土，殘積土具有結構性強、易受擾動、土體遇水后容易崩塌的特點。當樁孔底虛土清除干凈并以有關人員驗孔后，還要經過下面幾道工序，挖孔工人上到地面→放下串筒→開始澆筑混凝土，從驗孔完成到開始澆筑混凝土，中間要花去15到25分鐘，這段時間因孔內繼續滲水及積水未抽干，樁擴大頭土體泡水崩塌，孔底虛土增厚，樁端土浸水泡軟變松散，使土層縮性和承載力受到影響。而現場施工人員又未再次清孔就進行擴大頭封底灌注混凝土，導致樁加載時產生較大沉降，單樁極限承載力大大降低。

殘結土多為超固結土，前期固結壓力大于上覆土層壓力，開挖后應力釋放，地下水失去平衡，在水動力作用下，殘積土遇水易崩解；特別是含石英粒較多時，遇水更易崩解，往往出現流砂塌孔現象，擴大頭難以施工，給樁基質量帶來隱患，靜載試驗單樁承載力往往達不到設計要求，因此建議：

1）設計方面，設計人員在選擇殘積土層作為樁端持力層時應綜合考慮地質條件、上部結構類型、荷載特征、施工技術條件與環境、檢測條件等因素。

2）持力層為殘積土的人工控樁基礎，施工成敗的關鍵在于能否根據殘積土的特性、工程的特點制訂切實可行的施工方案，最關鍵的一是要盡量縮短殘積土的暴露時間，二是要設法將地下水位降至樁端以下，具體施工中可采取下述一些措施來解決：

（1）在殘積土層中的擴大頭，應設置斜護壁，可以采取分斷設置，分斷開挖的方法。

（2）灌注混凝土護壁要注意搗實，因它起著護壁與防水的雙重作用，對于發生滲水的護壁要及時修補堵漏。護壁的厚度應根據地下最深段護壁所承受的土的壓力及地下水的側壓力計算確定，土質較差，有滲水時應適當加大護壁的厚度。

（3）排除孔內積水，如積水過大，可采用在鄰孔內抽排的方法來降低水位，在樁擴大頭封底之前一定要將本孔內的地下水位降至樁端以下500mm，然后封底。

（4）減少殘積土的暴露時間，樁孔挖至設計標高時，請建設單位會同勘察、設計及有關質檢人員共同鑒定，認為符合設計要求后迅速擴大樁頭、清理孔底，及時驗收，隨即澆灌混凝土，注意應后續的幾道工序的準備工作事先做好，如：準備好串筒，采用大容積攪拌機，將攪拌好的混凝土運致樁孔附近，盡量縮短清孔完成至封底這斷時間，減少殘積土的暴露時間，同時，也應注意做好擴大頭混凝土的搗固。

（5）對于土質較差，滲水量大，無法確保樁基質量的，應盡力預埋壓力注漿管道，待樁身混凝土到齡期后再進行樁端的壓力注漿處理。

2 挖孔中地下水涌水量大引發質量問題

人工挖孔樁基礎，有相當一部分樁身穿過地下水位以下的透水層，施工中常碰到地下水涌水量大、流砂、流泥的現象，對此，現場施工人員應采用確實有效的預防措施進行處理，下面根據多年樁基工程施工經驗談以下幾點看法：

1）可采用多樁孔同時成孔，間隔挖孔的方法，以減少水的滲透，對地下水涌水量大的，可以采用相連樁孔抽水或井點降水的方法，將本孔內地下水位降到開挖土層以下500mm。

2）在開挖過程中，如遇有特別松散的土層或流砂層時，為防止孔壁坍落及流砂，除可采用常見的打鋼板護筒或預制混凝土沉井作為護壁辦法，也可以采用木模具圍堰辦法 （將孔徑擴大，比設計樁擴大200-400mm,將木板條逐根打入土中形成木模護壁，然后再按正常樁徑支模澆筑混凝土護壁），或采用鋼筋籠圍堰（將鋼筋逐條打入土中形成鋼筋籠，然后用塑料編織袋填塞鋼筋之間的縫隙）的辦法，待穿過松軟層或流砂層后，再按一般方法繼續開挖樁孔。

3）在澆筑樁身混凝土時，一定要先將孔內的積水抽干，如確實無法完全排除結水，應采用導管（套筒）灌注水下混凝土的施工方法，將混凝土的坍落度控制在18～22cm，注意保持導管埋入混凝土的深度不小于1m，同時應注意將鋼筋籠固定好，防止被混凝土頂托上升，樁頂浮漿要注意鑿除。

4）嚴禁采用干拌混凝土（混凝土拌合不加水或加很少量水）的施工方法，在工程施工過程中，發現有的施工單位，在灌注樁身混凝土時，碰到孔內涌水量無法完全抽干的情況，就想當然地采用干拌混凝土的方法施工，結果造成樁身混凝土嚴重離析。

5）對于樁身混凝土嚴重離析達不到設計要求的，可采取壓力灌漿的方法處理，待樁身混凝土強度達到設計要求后，在樁頂布2-4個孔，用鉆機鉆至預定深度，通過設在孔口的預埋管向管內高壓噴注預備好的水泥漿，對樁身的混凝土進行補強處理。

6）樁身混凝土應分層灌注、分層搗實，每層灌注高度控制在0.5-1M。

3 成孔質量

1）挖孔前應至少做一節井圈護壁實現對樁心和標高的控制：若設計圖紙樁心在軸線上，第一節井圈中心與設計軸線的距離偏差不得大于20mm，頂面應比場地高出150～200mm，以便于確定樁位和控制鋼筋籠上平的標高線；第一節護壁應比下面的護壁厚100～150mm：地上部分的護壁需24小時后拆模：在地面以下的護壁混凝土，濕度、溫度對其強度的形成和增長非常有利，一般1天就能達到10MPa左右，半天就可以拆模。

2）樁孔的允許偏差：樁孔的允許偏差應滿足：樁位±50mm，樁徑±50mm，垂直度0.5%。挖孔前應按施工圖紙準確放線，確定樁心位置；挖孔支模前，向四周引出4個控制點，以控制樁心。成孔后，應檢查樁孔的尺寸是否達到要求，若孔徑偏小，會造成成樁后樁身鋼筋籠保護層厚度達不到規范要求，這是施工現場中容易忽略的問題。施工過程中，對樁孔尺寸進行控制和驗收的方法是：現場制作一個簡單的鋼筋圈，用繩子吊著鋼筋圈，使其水平地套入樁孔，來量測成孔的直徑。

3）避免孔底沉渣：風化基巖面與其他粘性土層接觸的部位，最容易富水而形成局部上層滯水含水層，該層恰好是挖孔樁擴大頭入巖部位。孔底積水會造成清底不干凈、孔壁塌落、基底易風化巖層受浸泡變軟。遇到地下水，應做好連續排水，否則，可能造成灌注前排水不及時。若孔底沉渣處理不徹底，會造成單樁承載力遠遠小于正常樁設計承載力，造成嚴重的施工質量問題。

4 擴大頭尺寸

樁的擴大頭施工中應挖成中部比四周低的鍋底形，樁底承載力可提高20%以上。人工挖孔樁的擴大頭設計部門不能只憑想象擴大尺寸，還要根據承載力要求、實際成孔條件及擴底端側面和樁端持力層土性特征確定，如果是孔底遇到較厚砂層和樁孔出水的地質條件，擴大頭的施工較為困難。在此困難條件下，一般外邊擴不超過0.2m為宜，即：樁身直徑d=0.8m的樁孔，外擴成D=1.2m的擴大頭，勘察和設計方對這些問題應進行分析，確定合理的方案。樁數較多的工程驗槽過程中，一般各方技術人員不能做到全部樁孔下井檢驗，對擴大頭尺寸驗收成為一個難題。勘察部門所提供的樁極限端阻力標準值參數，也必須留有一定的安全儲備。這些情況，工程設計和施工中應酌情處理。擴底用于持力層較好，樁長較短的端承型灌注樁，可取得較好的技術經濟效益。但是，在持力層的巖石單軸抗壓強度高于樁身混凝土單軸抗壓強度的基巖中實施擴底，用低強度的混凝土代替強度高的巖石，這在提高樁端承載力方面是不利的；在樁側土層較好、樁長較長的情況下擴底，則會損失擴底端以上的部分端阻力并增加費用。所以，以這種硬質基巖作為樁端持力層的條件下，只要能滿足樁的抗滑和沉降（樁底以下無軟弱層）要求，不必盲目增加入巖深度。

5 鋼筋籠的構造和質量要求

鋼筋籠應嚴格按要求制作。主筋位置用鋼筋的定位支架控制等分距離，主筋間距允許偏差±10mm；加勁箍筋或螺旋筋螺距的允許偏差±20mm；鋼筋籠直徑允許偏差±10mm；鋼筋籠長度允許偏差±50mm。當成孔深度與設計深度不同時，鋼筋籠長度也應隨之變化，但摩擦樁的鋼筋籠長度要求可相對低一些。加勁箍宜設在主筋外側，以加強對鋼筋籠的箍緊固定作用；主筋伸入承臺部分一般不設彎鉤。鋼筋籠搬運和吊裝，應防止變形；安放前需再次檢查孔內的情況，以確定孔內無塌方和沉渣；安放前要對準孔位后，扶穩并緩慢地進入，避免碰撞孔壁，嚴禁墩籠、扭籠；鋼筋籠到達設計標高位置后，應采用吊筋牢靠地固定。

6 保護層厚度的控制

《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）對保護層的厚度只做了最小數值的規定，鋼筋保護層的厚度無護壁時為70mm，有混凝土護壁時為35mm。保護層的允許偏差為±10mm。對于直徑越大的樁，建議適當加大保護層厚度，以確保灌注完成后的樁體質量。鋼筋籠的保護層，每2m設置定位混凝土墊塊，定位混凝土墊塊用高強砂漿混凝土制作，直徑為Φ140mm，中間留Φ15mm的圓孔。安裝箍筋時定位墊塊套在箍筋上，保證鋼筋混凝土保護層厚度不小于70mm。墊塊每1.5～2.0m一組，每組3～4個，圓周上均勻布置；墊塊需牢固地綁扎或套在鋼筋籠筋圓周上。當無混凝土護壁時嚴禁用粘土磚或短鋼筋頭代替，原因是磚吸水或短鋼筋頭銹蝕后會進一步引起鋼筋籠的銹蝕。若不采取以上方法控制鋼筋籠位置，可能會出現鋼筋籠貼近或緊貼樁孔一側的土層，灌注后保護層厚度減少或孔壁無保護層。

7 樁身混凝土的灌注

樁身混凝土密實性的質量控制：灌注樁身混凝土保證其符合設計強度的關鍵是要保證混凝土的均勻性、密實性。混凝土坍落度的控制：堅持按配合比投料，混凝土坍落度不宜過大，以50～80mm為宜。坍落度損失(現場用坍落筒抽檢)大于50mm/h時，應調整配比。灌注下料：為防止混凝土離析，一般采用串流筒下料的方法，其中灌注速度是關鍵，即力求在有地下壓力水的情況，要求集中足夠的混凝土，短時間內灌入，這樣可以憑借混凝土自身重量壓住地下水的滲入。振搗方法：由工人在井下或用較長的振動棒每500mm為一層，用插入式振動器搗振，插入形式為垂直式，插點間距約400～500mm，做到“快插慢拔”，以保證混凝土的密實度。

對于樁孔深度大于10m的樁身下部，可依靠混凝土的落差形成的沖擊力及混凝土自身重量的壓力使其密實，這部分混凝土可不用振搗。經驗證明，樁身混凝土能滿足均勻性和密實性的要求，而且速度優于采用串流筒施工。對于樁孔內深度小于10m的部分，混凝土澆注要采取正常的分步振搗施工方法，不能采用自由下落(落差小，沖擊力小)的特殊施工方法。一般樁孔上部很少有地下水影響，灌注速度不必很快。

8 結束語

人工挖孔樁是一種施工方便、投資省、速度快、承載力大的基礎工程技術。在建筑工程中應用較多，但在施工過程中可能遇到各種突發難題，因而要嚴格注意其施工程序、施工技術以及其他安全措施等，確保安全和人工挖孔樁的質量。