人工挖孔桩适用于桩直径800㎜以上，无地下水或地下水较少的粘土、粉质粘土，含少量砂、砂卵石、砾石的粘土采用。适用于多层建筑、高层建筑、公共建筑以及支挡结构等。对有流沙，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、淤泥质土层不宜使用。桩孔深度按《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-94）6.2.10的规定，不宜超过40米，人工挖孔桩深度一般6～20米左右。挖孔桩井下作业条件差，劳动强度大，安全和质量显得尤为重要。桩径较大、扩大头较大、桩孔较深等易出事故的孔桩，采用人工挖孔桩应慎重。，施工前应进行人工挖孔桩施工方案的评审工作，并作好应对准备。
（二）人工挖孔桩的施工工艺
人工挖孔桩是利用人工挖孔，在孔内放置钢筋笼、灌注混凝土的一种桩型，施工工序为：场地平整→测量放线→桩位布点→人工成孔(包括孔桩护圈、护壁、挖土、控制垂直度、深度、直径、扩大头等)→浇灌护壁砼→检查成孔质量，会同各相关单位验桩孔→绑扎、吊放钢筋笼→清除虚土、排除孔底积水→放入串筒，浇筑混凝土至设计顶标高并按规范要求超灌500mm→养护→整桩测试。
1.施工前的准备工作
施工前，应具备以下工程资料：建筑物场地的工程地质和地下水位资料；桩基施工图纸会审纪要；建筑场地地下管线（管道）资料；施工机械及其配套设备的技术性能资料；桩基的施工组织设计或施工方案以及桩基钢筋混凝土所用建材（水泥、砂石、钢筋）的质
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检报告；按设计要求做砼配合比试验；制定周详的质量管理措施。在施工平面图上标明桩位、编号、施工顺序、水电线路和临时设施位置；指定施工工序检查程序；制定不良天气（雨季）施工的技术措施。
2.场地的平整，放线、定桩位及高程
基础施工前，应将场地进行平整，对影响施工的障碍要清理干净。设备进场后，临时设施、施工用水、用电均应按要求施工到位。根据业主提供的水准点、控制点进行桩位测量放线。施工机具应正常的保养，使之保持良好的工作状态。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，用十字交叉法定出孔桩中心。桩位应定位放样准确，在桩位外设置定位龙门桩，并派专人负责。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，撒石灰线作为桩孔开挖尺寸线，桩位线定好后，经监理复查合格后方可开挖。
3.人工成孔
（1）根据设计桩径及护壁厚度在地面上放出开挖线，向下挖深一节护壁的深度，浇筑混凝土井圈。井圈应高出地面150～200mm，且应加厚100～150mm。而后将桩位纵横中心线测放到井圈上，并测出孔口控制高程，第一井圈的中心线与设计轴线的偏差不得大于2cm。井圈高出地面还有利于防止地表水在施工过程中进入井内。
（2）第二节井孔土方开挖时，用垂球吊线找出井孔中心点，在井孔底部打一短木桩，将桩中心投影到木桩顶上，以此为据进行第二节护壁的土方开挖。在开挖过程中应该密切注意地质状况的变化。
修筑钢筋混凝土井圈应保证护壁的配筋和混凝土浇筑强度。上下节护壁的搭接长度不得小于50mm，每节护壁在施工完后养护24h后拆除；发现护壁有蜂窝、漏水现象时，应及时补强以防造成事故。护壁应采用早强的细石混凝土，施工时严禁用插入振动器振捣，以免影响模外的土体稳定。上下护壁间预埋纵向钢筋应加以联结，使之成为整体，确保各段联接处不漏水。
正常情况下，每节护壁的高度在600～1000mm之间，如遇到软弱土层等特殊情况，可将高度减小到300～500mm。按照《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-94）6.2.11条文，护壁的混凝土强度等级不得低于桩身的混凝土强度等级。在实际工程操作中，应按实际情况区分对待。护壁的作用为防止塌方以保证施工的安全进行，另一个作用是降低桩芯混凝土在浇捣过程中水灰比受地下水的影响（因桩芯混凝土壁板来讲标号较高，如地下水渗入混凝土，成桩后抽芯检测容易出现强度达不到设计要求的情况）每节桩孔挖完后立即支护壁模板，浇筑护壁砼，一般情况下24H后方可拆除护壁砼，护壁可加配适量钢筋，上下护壁要有钢筋拉结，避免某段护壁出现流砂、淤泥而造成护壁因自重而沉裂的现象，上下护壁间搭接长度不小于50㎜。桩底如果设计要求扩底，若扩底高度超过2米，扩底部分应分段做护壁，防止扩底部分坍塌。
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按照规范，护壁的厚度已把桩身厚度计算在内，并将土体的摩擦力传递至桩身，与桩身一起承担竖向荷载，从这个角度出发，设计中护壁厚度已考虑了桩身的抗压强度的情况下，护壁的砼强度等级不低于桩身的砼强度等级是符合实际的。但是，在以软质岩层作为桩端持力层时，对桩端承载力起控制作用的，往往是持力层的承载能力，而不是桩自身的抗压强度，在这样的情况下，护壁的砼强度，只满足支挡需要就已经足够了；而在以硬质岩为桩端持力层，桩的承载力由桩身的抗压强度控制的情况下，如果设计中未将护壁的抗
压强度计算进桩的承载力，也不必要将护壁的混凝土强度提高。
（3）挖到持力层时，按扩底尺寸从上至下修成扩底形，并用中心线检查测量找圆，测孔深度，保证桩的垂直和断面尺寸合格后，砼封底。
施工过程中，以每一节护壁为验收步骤，合格后方可进行下节的开挖施工。每节桩孔护壁做好以后，将桩位十字轴线和标高测设在护壁的上口，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。成孔的允许偏差：桩径 ±50mm，垂直度 0.5%，桩位 ±50mm，底部扩大段要按设计挖成圆台状，保证尺寸。井深应以基准点为依据，逐根进行引测，桩孔轴线位置、标高、截面尺寸应达到设计要求。挖至设计标高时，孔底不应有积水，终孔后应清理好护壁上和孔底的渣物，验收合格后方可进行下步混凝土的浇筑。
桩扩大头部位的开挖要特别注意开挖的进度和施工安全。桩下部扩大头部位孔壁成倒坡，且没有混凝土护壁。按照《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-94）4.1.5条文，扩底端侧面的斜率一般取1/3～1/2，砂土取约1/3，粉土、粘性土取约1/2。在实际中，粉土、粘性土取到1/2，如扩底直径较大，容易坍塌造成事故（建议在设计中，坡度按1/3取为宜）。安全方面的考虑，扩头的扩大尺寸a不宜大于500mm。扩出500mm，则扩大头的高度应在1500mm左右，在孔底出现异常的时候，挖孔的工人能够及时的撤出。在地下水丰富，持力层为粘土或圆砾层情况下，扩大头的扩出尺寸应适当减小。扩大头完成后，清渣、验收和浇筑混凝土的工序紧凑，减少土层坍塌的机率。施工中安排专职技术人员监督开挖土层的地质状况，备有人员应急上爬梯，遇见异常情况应及时处理，确保施工安全。
人工挖孔桩施工中出现的安全事故，绝大部分都出在这一阶段，在这一阶段的施工，应充分重视安全工作。
4.钢筋笼的制做、吊装及混凝土的浇捣
钢筋笼按设计加工，主筋位置用钢筋定位支架控制等分距离。主筋间距允许偏差±10mm；箍筋或螺旋筋螺距允许偏差±20mm；钢筋笼直径允许偏差±10mm；钢筋笼长度允许偏差±50mm。钢筋笼的运输、吊装，应防止扭转变形，根据规定加焊内固定筋。钢筋笼放入前，应绑好砂浆垫块，吊放钢筋笼时，要对准孔位，直吊扶稳，缓慢下沉，避免碰撞孔壁。钢筋笼放到设计位置时，应立即固定，避免钢筋笼下沉或受混凝土浮力的影响而上浮。钢筋保护层用水泥砂浆块制作，当无砼护壁时严禁用粘土砖或短钢筋头代替（砖吸水、短钢筋头锈蚀后会引起钢筋笼锈蚀的连锁反应）。垫块每1.5～2m一组，每组3个，圆周上相距120°，每组之间呈梅花形布置。保护层的允许偏差为±10mm。
桩身砼前须清除孔底积水，浇捣时连续灌注，分层浇捣密实，每层灌注的高度不得超过1.5m。砼经过溜槽、串筒而达到浇筑面，其自由落下的高度不宜大于2M，否则会造成砼的分层不均匀，影响砼的质量。砼浇筑应超过桩顶设计标高500mm，保证在剔除浮浆后，桩顶标高符合设计要求。砼浇捣后12h应进行养护。
5.桩质量的检测
低应变及高应变动力检测是最常用的桩质量检测手段，所需设备相对简单，检测快捷方便，是最常用的检测手段。
钻芯法检测采集桩芯混凝土及桩下持力岩层的标本，通过标本混凝土的浇捣状况及岩层土样对照实验结果，推断出桩的受力状况，该法仅针对大直径桩的检测，其结论是间接对照得出的结果。钻芯需要专门的施工机械，会对已施工完毕的桩造成损伤，实际工程中较少采用，一般作为其它检测手段出现异常后的一种补充复核的检测。
静载实验是直接给桩施加荷载的一种检测方式，检测结果直观准确，从设计的角度出发是一种比较理想的检测手段。静载实验成本高、周期长，建设单位、施工单位都不愿意采用。按照《建筑地基基础设计规范》条文解释，设计等级为丙级以上的建筑（不包括丙级），单桩竖向承载力特征值应采用竖向静载试验确定。按照《建筑桩基技术规范》工程桩施工前未进行单桩静载试验的一级建筑桩基应进行静载试验；一般的民用高层建筑，其层数超过20层或高度超过60m，其桩基础的设计等级也应按一级考虑；一般民用建筑的柱下单桩，在考虑桩的承载力的时候，建筑桩基重要性系数需要提高一级，也就是按照一级采用，其它的构造并无提高一级的规定，检测方式也可按二级桩基的相关要求选择检测方式，不需要采用静载试验。
（三）人工挖孔桩施工中常遇到的问题
要减少施工中的问题，首先要合理安排好施工的工序。当地质情况复杂时，应选具有代表性的桩进行试挖，取得该地的桩施工经验后再全面施工；先行试挖的桩还能充当降水井使用；在可能的情况下，先施工较浅的桩，后施工深一些的桩，先施工外围（或迎水部位）的桩，后施工中部的桩；当桩净距小于2倍桩径且小于2.5m时，应采用间隔开挖，后施工桩开挖前，先施工的桩应已浇筑混凝土且满足强度要求。
1.软弱土层
遇到淤泥质等软弱土层时，可用木板模板支档，缩短单段护壁的高度，及时验收浇筑混凝土护壁。软弱土层较厚时，在顶层护壁用大直径圆钢加设吊耳，用钢丝绳固定在地面木桩上，以此来承担护壁自身的重量，防止塌孔。此外，遇到较密实的土层，可在护壁上预留孔洞，打入短木桩或钢筋段，用以加强护壁与土体的拉结。
2.地下水
地下水对人工挖孔桩的施工影响最大，是南方多雨地区人工挖孔桩施工最常见的问题之一。当地下水不大，单桩边抽水边开挖，并及时浇捣护壁；当地下水较大时，可采用在开挖桩的周边多桩同时抽水法来降低地下水位；如果桩设计深度较浅时可考虑在场地四周设置井点排水，排水时不可间断，防止水位高低反复，造成孔壁浸泡而坍塌。
桩混凝土的浇筑应从距临时降水桩较远处开始施工，由远及近，最后浇筑临时降水桩；准备进行某一桩混凝土浇筑时，临时降水桩及周围桩孔排水不得停止。
如果周围临近江河湖泊，则抽水无法解决地下水位的问题，而截断水源的止水帷幕等方法成本较高，在此情况下，应考虑改换成钻孔灌注桩等其它能够有效适应实际地质情况的基础形式。
3.流沙
遇到细砂、粉砂层地质时，加上地下水的作用，极易形成流砂，严重时发生井漏、塌孔，造成事故，因此要采取有效可靠的措施。
流砂较轻时，可以缩短单段护壁的高度，并随挖随检随做护壁；在流砂较严重时，用下钢护筒的方法施工。钢护筒同钢模板相似，以孔外径为直径，可分为4～6段圆弧，再加上适当的筋条，用螺栓或钢筋扣连接。若放入套筒后流沙仍上涌，可采取突击挖出流沙后即用混凝土封闭孔底的方法，待混凝土凝结后，将孔心部位的混凝土清凿以形成桩孔。此方法也可应用到混凝土护壁最下段的护底段施工，使孔壁倾斜至下层护壁以外，打入注浆管，浇筑水泥浆，使下部土壤硬化，减小周围及底部砂土的透水性，阻止流沙现象的发
生。
4.桩端承载力不足
（1）桩端的持力层承载力与地质报告不符。桩孔验收、封闭前应经地质部门确认；如地质报告与实际不符，应由地质勘探部门承担责任。持力层与设计不符的情况，应进行基础的加固或加桩。
（2）地下水及桩端土层施工时扰动的原因，在桩端下部可能会存在一个承载力偏低的扰动土薄层，该薄层的存在，会使实验显示的沉降值偏大，承载力偏低，但该薄层在上部加荷后会被压实，影响建筑变形，但不影响桩的实际承载力。该薄层是否存在，可用钻芯法检测复核。
（3）桩端持力层下存在软弱夹层。按照《建筑桩基技术规范》桩基以下硬持力层厚度不宜≤4d（d为桩身直径）。在南宁市，地下的泥岩层与泥煤层互生，存在软弱夹层的情况较普遍。一般桩孔应挖穿泥煤层，并以超前钻探明下部是否存在软弱夹层。
5.桩开挖中遇到泥洞、溶洞
广西都是岩溶充分发育的地区，地下溶洞、泥洞分布十分广泛。挖孔中遇到泥洞，应以水泥浆压入泥洞中进行硬化处理；如有溶洞，应以毛石混凝土填实再继续开挖；桩底宜进行超前钻以确实是否有泥洞、溶洞存在。扩大头底的岩面，不应有罅隙的发育。
（四）结束语
通过对多个工程的设计及工地处理，人工挖孔桩的优点是显而易见的。人工挖孔桩不
仅在良好的地质条件可以广泛应用，而且随着施工技术的改进，在有地下水、流砂层和淤泥质土质的地质条件下也能得到应用。但是，人工挖孔桩毕竟是一种工人井下作业的桩基形式，在不良地基中运用时，应该慎重。在做桩基设计时，一定要重视地质勘探资料，作出周详的考虑；施工单位在进行人工挖孔桩施工之前，应针对现场工程地质、水文状况和设计要求编制切实可行安全合理的施工方案，在施工过程中严格按方案、按现场管理制度执行，确保监控、防护到位，保证人工挖孔桩的安全施工的
2011/10/20。
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