人工挖孔樁在民用建筑中的應用研究

陳明達

福建省荔隆建設工程有限公司（350001）

0 引言

人工挖孔是工業民用建筑施工中一種非常重要的樁基礎施工方式。人工挖孔樁采用人力挖掘方式成孔，樁孔清理后即時安裝鋼筋籠，隨后在樁孔內澆筑混凝土成樁。人工挖孔樁按照受力方式劃分為端承型樁和摩擦型樁。堅硬土層適合采用主要受力在樁端的端承型樁；軟硬結合的土層適合采用主要受力是樁身摩擦力的摩擦型樁[1]。人工挖孔樁具有以下特點:

1）不需要采用大型機械設備進行施工，依靠小型機械和人力即可完成，所以在操作面狹窄的場地也可施工。

2）由于樁孔可見性高且樁底、樁側殘渣清理度高，所以容易控制樁身質量和承載力。

3）應用技術簡單，施工速度快，且噪聲小，適合在人口密集市區施工。

4）人工挖孔樁安全問題突出，尤其是樁長較大和地下水位較低的樁位，容易產生嚴重的安全事故，比如缺氧窒息、塌孔等。

1 工程概況

福州市某中學教學樓，共6層，地下1層，總建筑面積為5 300 m2，結構型式是鋼筋混凝土結構。由于工程位于鬧市區，大型機械難以進入施工現場，同時也為了降低施工對附近居民生活、工作的影響，樁基采用人工挖孔樁。

2 施工工藝

2.1 圖紙熟悉和人員培訓

圖紙是施工的依據和基礎，所以首先要熟悉圖紙設計的要求，如樁長、樁身大小、位置和其他技術要求等。同時，對施工人員的安全培訓教育尤為重要，要求施工人員注意自身安全防護，在施工前一定要檢查安全設施且佩戴好防護裝備。

2.2 施工機具

1）鎬、錘、釬、鍬等挖掘工具和吊桶、小型機架等上下出土工具用于人工挖孔樁施工。鏈式電動葫蘆作為此項目的起重工具，其起吊額定重量為10 kN；根據設計樁長選擇合適的吊放深度，自動限位防墜裝置設置在鉸鏈處，其中承重吊鏈的破壞拉力≥60 kN。

2）由于福州地區雨水較多，地下水位較淺，所以采用抽水設備進行降水并在基坑內設置集水坑。

3）由于樁孔達到一定深度后，孔內光線較弱，采用低壓防水照明設備進行照明。

4）由于孔內空氣容易缺氧，采用鼓風機向孔內送風，以保證足夠的氧氣。其中鼓風機參數為:功率為1.5 kW，送風速度v≥25 L/s，配置d=10 cm的送風管。

5）人工挖孔樁孔壁采用鋼模板護壁。

6）人員上下樁孔的垂直運輸工具為吊掛式軟爬梯。

7）由于孔內渣土量小且工作面有限，孔內渣土先用人工小推車運送至臨時堆土場，然后再用大型運土機械統一運至場外指定位置。

2.3 場地平整和樁基開挖

人工挖孔樁雖然施工操作相對簡單，但安全問題突出，尤其是在南方多雨天氣下，如臺風天氣。所以要結合福州當地的現場情況進行科學合理的設計、施工，根據圖紙設計確定樁基的準確位置，對其周圍場地進行平整加固，防止坍孔。在樁孔周邊設置排水溝引導雨水，以免雨水倒灌孔內；尤其是遇到臺風、暴雨天氣時，注意及時排除地表水，同時搭好孔口雨棚，保護樁孔以免引起孔壁坍塌[2]。施工用具、施工材料和渣土等堆放應距離孔口2 m之外；同時為確?？變群偷孛嫒藛T安全，應在孔口設置80～100 cm高的護欄。

2.4 井孔開挖

1）為保證樁孔的穩固性，樁孔的開挖應遵循先中間后周邊，先上部后下部的規則，逐層開挖。福州地區的地下水位較淺，開挖過程中遇到地下水應及時設置集水坑，然后采用潛水泵抽出降水。隨著樁孔深度的加大，集水井也要隨之加深，同時注意安裝通風、照明、通訊等設備，以保證安全。

2）根據設計標準將樁孔挖至相應標高，然后將孔底的殘渣、浮土等清理干凈。保持孔底土層堅實平整，承載力及樁長需滿足設計及規范要求。當樁孔清理干凈、驗收合格后，應及時進行后續工作，如安置鋼筋籠和澆筑混凝土。

3）樁孔有時會出現流砂和流動性軟弱層等現象，此時應采取以下措施:①采取隨挖隨護的措施，減小護壁的高度，每0.3～0.5 m進行支護。②可采用鋼制護筒施工。護筒可用1～2 m高、4 mm厚的鋼護筒，直徑相比混凝土護壁內徑略小。將混凝土護壁作為支點，采用油壓千斤頂將鋼護筒慢慢壓入土中；壓入一段開挖一段，待穿越軟弱層或流砂后，再進行正常的挖孔施工。③也可采用水泥漿液、水玻璃雙液漿等將流砂或軟弱層加固，待流砂和軟弱層凝固達到一定強度后再進行正常的開挖和支護工作。④如果采用以上措施仍然不能避免坍孔和周圍地面下沉時，必須及時將樁孔用砂密實回填，同時將此現象迅速上報有關部門并請專家給出有效解決方案。

4）用風鎬將樁孔內的強風化、局部中風化軟石鑿除，如遇中、微風化巖石可采用微差控制的爆破方法進行開挖。爆破后會產生大量的煙氣，此時應采取通風排煙措施，可采用高壓風或者鼓風機等設備進行排煙，煙氣處理后不能讓施工人員立即作業，應下放小動物試探有無缺氧或有毒氣體，檢測合格后才能進行施工。

2.5 護壁施工

為了保證施工人員安全及防止樁孔坍塌，根據設計圖紙要求，樁孔采用混凝土護壁支護?；炷翉姸鹊燃墳镃20，配置φ6@300鋼筋；護壁每節高度和厚度分別可取0.6～0.8 m和100 mm，上口、下口寬度分別取150～200 mm和100 mm。為了提高模板利用率，護壁施工可采用“拆上節支下節、輪回周轉利用”的方式?；炷翝仓捎玫跬斑\輸、人工澆筑的方式，澆筑口預留在從第二節護壁模板起首的上方，高度為100 mm，混凝土澆筑后24 h可拆模。

澆筑護壁混凝土時，須反復振搗使混凝土密實，以免出現空鼓、蜂窩等質量問題。當地下水位較高、模板被浸沒時，不得澆筑混凝土。如果在澆筑混凝土后出現護壁漏水、漏漿等現象，須及時采取控制措施。處于同一水平面上的孔圈二正交直徑宜為d≤50 mm，十字控制點設置在第一節混凝土護壁上，每一節設橫桿吊大線墜作中心線，將樁徑偏差控制在-50～50 mm范圍內。

2.6 鋼筋籠制作安裝

在平整光滑的場地上綁扎人工挖孔樁鋼筋籠。在樁孔完成后，用1臺50 t履帶吊和1臺20 t汽車吊起吊、安裝鋼筋籠。制作和安裝鋼筋籠時需遵循以下規定:

1）鋼筋籠外徑d1比設計樁孔D小140 mm左右（D-d1≈140 mm）。

2）須在鋼筋籠內設置加強筋，以提高其穩定性。

3）澆筑混凝土時需保證鋼筋籠主筋的保護層厚度不小于70 mm，容許偏差為±20 mm。

4）鋼筋籠可采用履帶吊和汽車吊同時吊裝。先將鋼筋籠吊離地面一定距離，然后履帶吊上升、汽車吊配合，防止鋼筋籠底端與地面接觸或碰撞，直至履帶吊垂直吊起全部鋼筋籠并就位；放置過程中嚴防鋼筋籠碰撞孔壁。澆筑混凝土時，應采取放置混凝土墊塊、固定箍筋等措施，固定鋼筋籠位置，保證混凝土保護層厚度。

5）如果鋼筋籠長度不滿足樁長需求，需要分段連接時，連接焊縫、接頭數量應達到技術規范要求。

2.7 樁身混凝土澆筑

樁身澆筑混凝土的強度等級為C25，由攪拌車運輸，運輸泵泵入模。灌注前，當樁孔內無地下水或地下水較少時，應清除孔底的浮土和水，并采用串筒投料。混凝土應垂直、分層、連續澆筑，不得中斷；每層厚度控制在1.5 m以內。由于樁孔內人工振搗困難，可在混凝土中加入一定量的減水劑，以改善混凝土的坍落度。在樁上部的鋼筋加密部分，仍然要振動和壓實[3]。施工中為保證樁端混凝土強度，在孔口一定高度以上的澆筑混凝土達到規定強度后，應進行樁頭處理。當樁孔滲水量過大時，應根據挖孔樁水下混凝土灌注的有關規定，采用水下混凝土灌注的方法。由于南方氣溫較高，混凝土澆筑12 h后，采用覆蓋草袋、灑水等方式對其進行養護，養護時間 t≥14 d。

3 人工挖孔樁施工安全措施

由于樁孔狹小、土質疏松且容易坍塌，人工挖孔樁施工時應特別注重施工安全。

1）在開挖過程中容易發生意外事故，應加強開挖人員與地上人員的配合，防止井下事故的發生。

2）孔內容易缺氧和產生有毒氣體，尤其是采用爆破法施工后的樁孔，在人員進入前可先進行動物試驗，確認孔內安全后再進入施工。

3）為防止雜物掉落傷人，安全帽是孔內操作人員必備的安全設備。每次上崗前、下班后都要仔細檢查梯子和吊籃的安全性、可靠性。另外要采用36 V以下的低壓防水照明燈具來保證孔內照度。

4）第一塊鋼蓋板設置在樁孔處，工作結束后封嚴。應在操作員頭部上方1.0 m處設置第二個鋼筋保護蓋板。在進行地下土石方吊運時，操作人員應站在隱蔽處，防止因土石墜落而受傷。

5）堆放的雜物、材料和用具應遠離樁孔孔口，樁孔開口應高于地面0.1 m。同時，應及時清除孔口周圍散亂的土方。

6）鋼筋籠應由有經驗的人員吊裝，以確保附近建筑物和行人的安全。

7）樁孔間距太小容易相互影響，產生不安全因素，規定相鄰兩樁孔最小施工距離不得小于4.5 m[4]。

4 結語

人工挖孔樁的特殊優勢使其在建筑工程中得到廣泛的推廣和應用，相關施工技術也在不斷地完善。施工中需要對施工細節進行把控，落實安全措施，控制好關鍵點，以提高人工挖孔樁施工效率，確保施工質量符合設計要求和相關技術標準。