人工挖孔扩底灌筑桩施工方案.doc

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1
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人工挖孔灌筑桩施工方案

一、工程概况
*******************小区，该工程建筑场地位于**********小区。**********设计院设计，设计桩基础型式为人工挖孔灌注桩，以石灰岩作桩端持力层，由于该层属岩溶裂隙发育地层，据设计及有关规范规定要求，必须对每一根桩的桩端持力层的完整性进行施工勘探，受**********有限公司的委托，**********勘察公司承担了此项任务。

地质条件:通过施工勘探表明，在施工勘探的所有桩位中，3栋楼有溶洞，且部分桩位出现多层溶洞，岩溶主要填充物为可～软塑粘土，少数溶洞中含有灰岩角沙砾，部分钻孔在钻探工程中漏水较严重，说明岩溶连通性较好，裂隙主要特征为岩石破碎，芯样呈碎块状，裂隙以泥质充填为主，少数裂隙为方解石脉填充，岩芯采取率不足50%，除此以外岩芯呈长，短柱状，可见少量裂隙方解石脉填充，岩石较完整、致密，细晶质结构，块构构造，采取率约85%，本次勘探按设计及有关规范要求均进入完整岩石3d-5m以上，可满足持力层要求。

因桩端持力层岩石属较硬岩，部分地段埋深较大，在岩溶发育的桩位中，人工难以破除洞顶板的岩石，所以采用爆破方式处理。

3栋楼采取同时施工的原则，每栋楼挖桩班组不少于10组，工期大约为45天。

二、人工挖孔灌注桩
人工挖孔灌筑桩系用人工挖土成孔，浇筑混凝土成桩。这类桩由于受力性能可靠，不需大型机具设备，施工操作工艺简单，在各地应用极为普通，已成为大直径灌筑桩施工的一种主要工艺方式。
挖孔灌筑桩的特点是：单桩承载力高，结构传力明确，沉降量小，；可做支撑、抗滑、锚拉、挡土等用；可直接检查桩直径、垂直度和持力土层情况，桩质量可靠；施工机具设备较简单，都为工地常规机具，施工工艺操作简单，占场地小；施工无振动、无噪声、无环境污染，对周围建筑物无影响；可多桩同时进行，施工速度快，节省设备费用，降低工程造价；但桩成孔工艺存在劳动强度较大，单桩施工速度较慢，安全性较差等问题；这些问题一般可通过采取技术措施加以克服。
挖孔灌筑桩适用于桩直径800mm以上，无地下水或地下水较少的粘土、粉质粘土，含少量的砂、砂卵石、姜结石的粘土层采用，特别适于黄土层使用，深度一般20m左右，可用于高层建筑、公用建筑、水工结构（泵站、桥墩作支撑、抗滑、挡土、锚拉桩之用）。对有流砂、地下水位较高、涌水量大的冲积地带及近代沉积的含水量高的淤泥、淤泥质土层，不宜采用。
三、机械设备及材料要求
提升机具包括：1t卷扬机配三木塔或1t以上单轨电动葫芦（链条式）配提升金属架与轨道，活底吊桶；挖孔工具包括：短柄铁锹、镐锤、钎。
水平运输工具包括：双轮手推车；混凝土浇筑机具包括：混凝土搅拌机（含计量设备）、小直径插入式振、插竿、串筒等。当水下浇筑混凝土时，尚应配金属导管、吊斗、混凝土储料斗、提升装置（卷扬机或起重机等）、浇筑架、测锤，以及钢筋笼吊放机械等。其他机具设备包括钢筋加工机具、支护模板、支撑、电焊机、吊挂式软爬机；36V低压变压器、井内外照明设施；桩孔深超过10m，另配鼓风机、输风管；有地下水应配潜水泵及胶皮软管等。

四、施工方法
1、挖孔灌筑桩的施工程序是：场地平整→放线、定桩位→挖第一节桩孔土方→砌筑护壁红砖→在护壁上二次投测标高及桩位十字轴线→安装活动井盖、垂直运输架起重电动葫芦、活底吊土筒、排水、通风、照明设施等→第二节桩身挖土→清理桩孔四壁、校核桩孔垂直度和直径→砌筑护壁红砖→重复第二节挖土、砌筑护壁红砖工序，循环作业直至设计深度→检查持力层后进行爆破扩底→清理虚土、排除积水、检查尺寸和持力层→吊放钢筋笼就位→浇筑桩身混凝土。
2、挖孔由人工从上而下逐层用镐、锹进行，遇坚硬土层用锤、钎破碎；挖土次序为先挖中间部分后挖周边，允许尺寸误差+5㎝，扩底部分采取先挖桩身圆柱体，再按扩底尺寸从上到下削土修成扩底形。弃土装入活底吊桶或箩筐里。垂直运输，在孔上口安支架、工字轨道、电葫芦或搭三木塔，用1～2t慢速卷扬机提升，吊至地面上后，用机动翻斗车或手推车运出。
3、桩中线控制是在第一节混凝土护壁上设十字控制点，每一节设横杆吊大线坠作中心线，用水平尺杆找圆周。
4、钢筋笼的制作：钢筋笼在主筋内侧每隔2m加设一道直径12㎜的加强筋，每隔一箍在箍内设一井字加强支撑，与主筋焊接牢固组成骨架，为便于吊运。一般分两节制作，钢筋笼的主筋为通长钢筋，其接头采用对焊，主筋与箍筋间隔点焊固定，控制平整度误差不大于5㎝，钢筋笼4侧主筋上每隔5m设置耳环，控制保护层为5～7㎝，钢筋笼外形尺寸比孔小11～12㎝。钢筋笼就位用小型吊运机具或履带式起重机进行，上下节主筋采用帮条双面焊接，整个钢筋笼用槽钢悬挂在井壁上，借自重保持垂直度正确。
5、本工程采用商品混凝土，要求混凝土搅拌站用粒径小于50㎜的石子，水泥用强度等级42.5普通硅酸盐水泥，坍落度80～120㎜。混凝土下料采用串桶，深桩孔用混凝土溜管；混凝土要垂直灌入桩孔内，并应连续分层浇筑，每层厚不超过1.5m。
6、桩混凝土的养护：当桩顶标高比自然场地标高低时，在混凝土浇筑24h后进行湿水养护；当桩顶标高比场地标高高时，混凝土浇筑12h后应覆盖草袋，并湿水养护，养护时间不小于7d。

五、嵌岩爆破
1、爆破是利用炸药产生剧烈的化学反应，在极短时间内释放出大量的高温、高压的气体，冲击和压缩周围的介质，使其受到不同程度的破坏而达到施工的目的。本工程采用松动爆破方式，即药包埋置深度接近破坏圈或松动圈的外围，但爆破作用没有余力可以使破坏的碎块产生抛掷运动，只能引起介质的松动，而不能形成爆破坑。
2、炸药用量：爆破土石方的炸药用量根据岩石的硬度、岩石的缝隙、临空面的多少、爆破土石方量的大小以及施工经验来决定。因此，理论上的计算值还需要通过试爆复核，最后确定实际的用药量。实践证明：炸药量的大小与爆破漏斗内的土石方体积和岩石的坚实程度成正比。
本工程采用松动爆破，其药包的炸药量为：Q=0.33eKW3
式中 Q—计算炸药量（㎏）；
e—炸药换算系数（表1）；
K—爆破1m3土石方所消耗的炸药量（㎏/m3），见表2；
W—最小抵抗线（药包埋置深度）

e 值 表 表1

炸药名称
型号
e值
炸药名称
型号
e值
煤矿铵梯
煤矿铵梯
煤矿铵梯
岩石铵梯
岩石铵梯
露天铵梯
胶质铵梯
硝酸铵
1号
2号
3号
1号
2号
1、2号
1、2号
0.97
1.12
1.16
0.80
0.88
1.00
0.78
1.35
62%胶质炸药
62%胶质炸药
35%胶质炸药
混合胶质炸药
黑 火 药
梯 恩 梯
铵 油 炸 药
普通
耐冻
普通
普通
0.78
0.78
0.93
0.83
1.00～1.25
0.92～1.00
1.00～1.20

标准抛掷爆破药包的单位耗药量K值表 表2

土的类别
一～二
三～四
五～六
七
八
K（㎏/m3）
0.95
1.10
1.25～1.50
1.60～1.90
2.00～2.2

本工程采用梯恩梯炸药，e值取1.00。持力层为微风化灰岩层，为六类土，K取1.50。本工程嵌岩深度为≥500㎜，W取0.5 m。则炸药量Q= 0.33eKW3= 0.33×1.00×1.5×0.53= 0.062㎏，此为理论值还需通过试爆复核，最后确定实际的用药量。
3、爆破方法：建筑工程中常用的爆破方法有：炮眼爆破法、药壶爆破法、洞室爆破法等。因为炮眼爆破法（又称浅眼爆破法），属小爆破，考虑到周围建筑物和护壁砖的安全，本工程采用炮眼爆破法。在桩端岩石上钻凿直径为35㎜、深0.5m的圆柱形炮眼，然后装药进行爆破。
炮眼位置的布置要尽量利用临空面较多的地形，第一次爆破给第二爆破创造更多的临空面，以获得良好的效果。炮眼的方向应尽量与临空面平行，或与水平临空面成45°角。操作顺序为：钻孔、装药、堵塞及起爆。在装药前，先清除炮眼内的石粉及泥浆，然后装填炸药。每装填150g～250g后，就用木棍压实一次，将炸药装到80%～85%以后，再装入起爆药卷。炸药装好后，将炮眼的其余部分用干细砂土填塞。
4、爆破安全措施：装药时只能用木棒把炸药轻轻压入炮孔，严禁冲捣和使用金属棒；放炮前必须划出警戒范围，立好标志，设专人警戒；放炮时，人的安全距离为：不小于200m。如产生哑炮，则必须在查明原因后再作处理。处理方法：距原炮眼60㎝左右处钻一平行炮眼，然后装药起爆，销毁原哑炮；炮眼深度小于50㎝时可用裸露爆破法处理。
六、施工安全
挖孔桩在开挖过程中，施工人员进入孔内必须戴安全帽；孔内有人时，孔上必须有人监督防护；护壁要高出地面150㎜～200㎜，挖出的土方不得堆在孔四周1.2 m范围内，以防滚入孔内；孔周围要设置0.8m高的安全防护栏杆；每孔要设置安全绳及安全软梯；孔下照明要用安全电压；使用潜水泵，必须有防漏电装置；桩孔开挖深度超过10m时，应设置鼓风机，专门向井下输送洁净空气，风量不少于25L/S。
七、地下水及流砂处理
桩挖孔时，如地下水丰富、渗水或涌水量较大时，可根据情况分别采取以下措施：
1、少量渗水可在桩孔内挖小集水坑，随挖土随用吊桶，将泥水一起吊出。
2、大量渗水，可在桩孔内先挖较深集水井，设小型潜水泵将地下水排出桩孔外，随挖土随加深集水井。
3、涌水量很大时，如桩较密集，可将一桩超前开挖，使附近地下水汇集于此桩孔内，用1—2台潜水泵将地下水抽出，起到深井降水的作用，将附近桩孔地下水位降低。
4、渗水量较大，井底地下水难以排干时，底部泥渣可用压缩空气清孔方法清孔。
桩孔内排水时，注意周围地下水位变化，否则由于土壤固结、地面下沉会给周围设施带来危害。
当挖孔时遇流砂层，一般可在井孔内设高1～2m，厚4mm钢套护筒，直径略小于混凝土护壁内径，利用混凝土支护做支点，用小型油压千斤顶将钢护筒逐渐压入土中，阻挡流砂，钢套筒可一个接一个下沉，压入一段，开挖一段桩孔，直至穿过流砂层0.5～1.0m，再转入正常挖土和设混凝土支护。浇筑混凝土时，至该段，随浇混凝土随将钢护筒（上设吊环）吊出，也可不吊出。
八、施工常遇问题及预防处理方法
施工常遇问题及预防处理方法参见表1

挖孔及挖孔扩底桩常遇问题及预防、处理方法 表1

常遇问题
产生原因
预防措施及处理方法
塌孔
1、地下水渗流比较严重
2、混凝土护壁养护期内，孔底积水，抽水后，孔壁周围土层内产生较大水压差，从而易于使孔壁土体失稳
3、土层变化部位挖孔深度大于土体稳定极限高度
4、孔底偏位或超挖，孔壁原状土体结构受到扰动、破坏或松软土层孔，未及时支护
有选择地先挖几个桩孔进行连续降水、使孔底不积水，周围桩土体粘聚力增强，并保持稳定；尽可能避免桩孔内产生较大水压差；挖孔深度控制不大于稳定极限高度；并防止偏位或超挖；在松软土层挖孔，及时进行支护
对塌方严重孔壁，用砂、石子填塞，并在护壁的相应部位设泄水孔，用以排除孔
井涌
（流泥）
遇残积土、粉土、特别是均匀的粉细纱土层，当地下水位差很大时，使土颗粒悬浮在水中成流态泥土从井底上涌
遇有局部或厚度大于1.5m的流动性淤泥和可能出现涌土、涌砂时，可采取将每节护壁高度减小到300～500mm并随挖随验，随浇筑混凝土，或采用钢护筒作护壁，或采用有效 的降水措施以减轻动水压力
护壁
裂缝
1、护壁过厚，其自重大于主体的极限摩阻力，因而导致下滑，引起裂缝
2、过度抽水后，在桩孔周围造成地下水位大幅度下降，在护壁外产生负摩擦力
3由于坍方使护壁失去部分支撑的主体下滑，使护壁某一部分受拉而产生环向水平裂缝，同时由于下滑不均匀和护壁四周压力不均，造成较大的弯矩和剪力作用，而导致垂直和斜向裂缝
护壁厚度不宜太大，尽量减轻自重，在护壁内适当配Ф10@200㎜竖向钢筋，上下节竖钢筋要连接牢靠，以减少环向拉力；桩孔口的护壁导槽要有良好的土体支撑，以保证其强度和稳固；裂缝一般可不处理，但要加强施工监视、观测，发现问题，及时处理
淹井
1、井孔内遇较大泉眼或土渗透系数大的砂砾层
2、附近地下水在井孔集中
可在群桩孔中间钻孔，设置深井，用潜水泵降低水位，至桩孔挖完成，再停止抽水，填砂砾封堵深井
截面大小不一或扭
曲
1、挖孔时未每节对中量测桩中心轴线及半径
2、土纸松软或粉细砂层难以控制半径
挖孔时应按每节支护量测桩中心轴线及半径；遇松软或粉细砂层加强支护，严格认真控制支护尺寸
超量
1、挖孔时未每层控制截面，出现超挖
2、遇有地下土洞、落水洞、下水道或古墓、坑穴
3、孔壁坍落，或成孔后间歇时间过长，孔壁风干或浸水剥落
挖孔时每层每节严格控制截面尺寸，不使超挖；遇地下洞穴，用3：7灰土填补、拍夯实；按坍孔一项防止孔壁坍落；成孔后在48h内浇筑桩混凝土，避免长期搁置

九、质量验收及规范
1、灌筑桩在沉桩后的桩位偏差应符合规定，桩顶标高至少要比设计标高高出0.5m

灌筑桩的平面位置和垂直度的允许偏差 表2

序
号

成孔方法

桩径允许偏差（㎜）

垂直度也许偏差（%）
桩位允许偏差（㎜）
1～3根、单排桩基垂直于中心线方向和群柱桩基础的边桩
条形桩基沿中心线方向和全桩基础的中间桩

1
泥浆护壁钻孔桩
D≤1000㎜
±50

<1
D/6且不大于100
D/4且不大于150
D>1000㎜
±50
100+0.01H
150+0.01H

2
套管成孔灌筑桩
D≤500㎜

-20

<1
>0
150
D>500㎜
100
150
3
干成孔灌筑桩
-20
<1
70
150
4
人工挖孔桩
混凝土护壁
+50
<0.5
50
150
钢套管护壁
+50
<1
100
200
注：1.桩径也许偏差的负值是指个别断面
2.采用复打、反插法施工的桩径允许偏差不受上表限制
3.H为施工现场地面标高与桩顶设计标高的距离，D为设计桩径
2、灌筑桩的沉渣厚度：当以摩擦桩为主时，不得大于150㎜；当以端承力为主时，不得大于50㎜；套管成孔的灌筑桩不得有沉渣。
3、灌筑桩每灌筑50m3应有一组试块，小于50 m3的桩应每根桩有一组试块。
4、桩的静荷载试验根数应不少于总桩数的1%，且不少于3根，当总桩数少于50根时，应不少于2根。
5、桩身质量应进行检验，检验数不应少于总数的20%，且每个柱子承台下不得少于1根。
6、对砂子、石子、钢材、水泥等原材料的质量，检验项目、批量和检验方法，应符合国家现行有关标准的规定。
7、施工中应对成孔、清渣、放置钢筋笼，灌筑混凝土等全过程检查，人工挖孔桩尚应复验孔底持力层土（岩）性。嵌岩桩必须有桩端持力层的岩性报告。
8、施工结束后，应检查混凝土强度，并应做桩体质量及承载力检验。
9、混凝土灌筑桩的质量检验标准见表3和表4

混凝土灌筑桩钢筋笼质量检验标准 表3

项 目
序
检查项目
允许偏差或允许值
检查方法
单位
数值
主控
项目
1
主筋间距
㎜
±10
用钢尺量
2
长度
㎜
±100
用钢尺量
一
般
项
目
1
钢筋材质检验
设计要求
抽样送检
2
箍筋间距
㎜
±20
用钢尺量
3
直径
㎜
±10
用钢尺量

混凝土灌筑桩质量检验标准 表4

项目
序
号
检查项目
允许偏差或允许值
检查方法
单位
数值

主控项目
1
桩位
见表2
基坑开挖前量护筒，开挖后量桩心
2
孔深
㎜
+300
只深不浅，用重锤测，或测钻杆、套管长度，嵌岩桩应确保进入设计要求的嵌岩深度
3
桩体质量检验
按基桩检测技术规范。如岩芯取样，大直径嵌岩桩应钻至桩尖下50㎝
按基桩检测技术规范
4
混凝土强度
设计要求
试块报告或钻芯取样送检
5
承载力
按基桩检测技术规范
按基桩检测技术规范

一般项目
1
垂直度
见表2
测套管或钻杆，或用超声波探测。干施工时吊垂球
2
桩径
见表2
井径仪或超声波检测，干施工时用尺量，人工挖孔桩不包括内衬厚度
3
泥浆相对密度（粘土或砂性土中）

1.15～1.20
用比重计测，清孔后在距孔底50㎝处取样
4
泥浆面标高（高于地下水位）
m
0.5～1.0
目测
5
混凝土坍落度（水下灌筑）（干施工）
㎜
160～220
坍落度仪
㎜
70～100
6
钢筋笼安装深度
㎜
±100
用钢尺量
7
混凝土充盈系数
>1
检查每根桩的实际灌筑量
8
桩顶标高
㎜
+30
-50
水准仪，需扣除桩顶浮浆层及劣质桩体
9
沉渣厚度：
端承桩
摩擦桩

㎜
㎜

≤50
≤150

用沉渣仪或重锤测量

10、桩基工程桩位验收应按下列规定进行：
（1）当桩顶设计标高与施工场地标高相同时，或桩基施工结束后，有可能对桩位进行检查时，桩基工程的验收应在施工结束后进行。
（2）当桩顶设计标高低于施工场地标高时，可对护筒位置作中间验收，待承台或底板开挖到设计标高后，再作最终验收。

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