人工挖孔灌注桩在高校基建工程中的应用

【摘 要】本文结合工程场地条件和高校基建工程的特殊要求，从设计选型，施工管理和桩基检测等方面，详细介绍了人工挖孔灌注桩在高校基建工程中的应用。

【关键词】人挖桩；基础选型；设计；施工；检测

1 工程概况

某办公楼有主楼和裙楼组成，主楼12层，裙楼1-5层；总占地面积约8745㎡，总建筑面积为30780㎡；建筑层数：地上12层，地下1层；建筑结构形式：框架剪力墙结构。

根据钻探揭示及原位测试、室内土工试验综合分析，；场地岩土层自上而下可划分四大工程地质层，六个亚层。现分述如下：1层：素填土；2层：粉质粘土；3层：粉质粘土；4-1层：强风化粉砂质泥岩；4-2a层：中风化粉砂质泥岩破碎层；4-2层：中风化粉砂质泥岩。场地地下水为孔隙潜水，主要分布于表层素填土下部，为孔隙潜水。该含水层富水性差，透水性较强，水量小。素填土之下各土层及底部风化基岩层含水微弱，基本不透水，可视为相对隔水层。

2 基础选型和设计

根据场地岩土层结构、分布特征及其物理力学性质，结合建筑物结构、层次及荷载要求，基础形式可采用桩基，桩型可选择钻孔灌注桩和人工挖孔桩。钻孔灌注桩单桩承载力较高，桩径、桩长可根据设计需要灵活确定，施工经验成熟，成桩较易实施，但需严格控制泥浆配比、沉渣厚度和混凝土浇筑，施工噪音大，且产生大量泥浆，对环境污染较严重，对施工质量和文明施工带来一定难度；人工挖孔桩施工工艺简单，质量可靠，可大面积同时施工，有利于提高施工质量，缩短工期，桩径、桩长也灵活[1]，但因地层和地下水问题，可造成挖掘和排水困难，遇有松砂层或连续超软土层时、氧气缺乏或有毒气发生时易发生安全事故[2]。

本工程场地地势较平缓开阔，无滑坡、崩塌等不良地质作用，场地稳定性较好；表层为含水层，但富水性差，水量小，且其他土层基本不透水，降水工作简单易行；施工场地附近有教学楼，如采用钻孔灌注桩，噪音大可能影响师生正常教学工作；采用人工挖孔桩对地质情况了解较直观，清底干净，质量容易保证；同时，可以根据该桩实际地质情况调整桩长，为提高桩基承载力也可采用扩大头。

综合对比以上各因素，本工程基础确定采用人工挖孔扩底灌注桩。根据规范[3][4]要求，桩身混凝土标号为C30，采用钢筋混凝土护壁，护壁混凝土为C30；总桩数为137根，其中主楼61根，裙楼76根；桩径（d）为1200㎜、1400㎜、1600㎜三种形式；桩孔的挖掘深度进入4-2层中风化粉砂质泥岩不小于1d，桩长约10-17米。

3 施工管理和质量控制

人工挖孔灌注桩施工是以人工挖掘为主，并配备简单机具运送弃土，边挖掘边护壁，最后安装钢筋笼浇筑桩身混凝土。在桩孔挖至一定深度或穿过淤泥、流砂、孤石段时，特别是进入基岩施工段，在施工要处理好每个细节[5]，特别注意保证施工人员的生命安全。

3.1定位放线

根据复核后的施工放样测量控制网，依据桩位设计图纸有关放样数据，采用经纬仪配合钢尺量距、极坐标法施放各桩桩位，做好桩位标志，并在护圈上作桩位投影标志，注明桩号及标高，以便于施工过程随时检校。桩顶标高由水准测量控制。

3.2安装提升、照明设备

采用角钢挖孔井架作为主要提升设备，手摇辘轳辅之，每孔配备鼓风机，为孔内操作人员输送新鲜空气，排放可能发散的有害气体。凿岩用空压机及风镐，低压照明设施选用防潮开关及灯具等，保证孔下操作人员水中作业安全。

3.3人工挖孔

在测量放线完成并通过复验符合要求后进行井圈砌筑，即在井口护壁外、自然地坪上20cm高砌一砖护圈，以防止杂物坠入孔内并作为桩位投影定位标志用，经复查正确无误后开挖井坑内土石方。井内渣土的提升出井，堆至井圈外50m处。个别人工挖孔灌注桩间距小于2.5d，挖孔时须待一孔挖好，浇灌混凝土后再挖另外一侧孔。

3.4砼护壁

挖孔时应随挖随护壁，施工一段，砼护壁一段，每段按照图纸设计要求0.9米进行控制，采用C30砼护壁。顺序为自上而下，分段制作，在上段护壁达到一定强度后，方可进行下段挖孔作业。经常采用吊线检查桩孔中心，从而保证桩身的垂直度，减小桩心的偏移误差。

3.5挖扩大头

挖孔至4-2层中风化粉砂质泥岩持力层时，及时请勘察工程师进行判岩，并进行桩端持力层检验，验收符合设计要求后，按设计参数挖掘扩大头。

3.6桩孔检查、封底

桩孔挖掘完成后，整平扩大头锅底，将孔底碎渣、松土、泥浆、杂物清理干净，清除孔内积水，检查孔身直径、孔深扩大头尺寸及垂直度，预留集水坑以便抽水。经验收后立即用100mm厚C35混凝土封底，以保证桩端持力层的强度。

3.7钢筋笼制作、安放

钢筋笼采用地面制作，孔内安装的方法。运输和吊装钢筋笼时，吊点应对称，钢筋笼吊起时，呈铅垂状态，缓慢下沉以防碰坏孔壁，且不得强行压入或冲入孔内，以免钢筋笼因受力不均匀而产生变形。焊接及钢筋笼位置均需满足规范要求。

3.8桩身砼灌注

为保证混凝土质量，本工程选用商品砼灌注，振捣采用机械振捣和人工助捣相结合，单桩一次完成砼灌注，不留设施工缝。如遇地下水较大的情况下，首先采用人工降低地下水位，尽可能降到桩底标高以下，其次在安排灌注时应留设最深的一个或几个桩孔最后浇灌，使其它桩孔浇灌时，能在该孔内抽降水，以降低整个场地水位，为其它桩孔浇灌创造条件，最后一个深孔浇注时如地下水及涌水较大，采用水下砼灌注方法浇灌。

3.9砼试块制作、养护

每根桩随机取样，按规范要求制作一组试块。试块上标明日期、桩号、混凝土强度等，试块制作由专人负责，并建立台帐，及时送压。开始施工的几根桩，应相增加1组试块，养护一周后送压检测，以便及时了解混凝土质量，指导后续施工。

4 桩基检测及质量分析

根据设计和规范[6]要求：⑴单桩竖向承载力特征值应采用现场静载荷试验确定，检测桩数不少于3根，桩位视成桩情况而定；⑵全部桩基施工完成后按规范规定用钻孔抽芯法或声波透射法检测，以检测桩身的质量声波透射法应10%检测；⑶根据规范要求比例，采用低应变进行桩身完整性检测。

4.1静载试验

本工程共对六根桩进行单桩竖向抗压静荷载试验，检测竖向抗压极限承载力。试验采用堆载法，加载方式为慢速维持荷载法，最大堆重为26400KN。根据相关规范和试验所测得的Q-S曲线和S-lg（t）曲线，7根工程桩单桩竖向抗压极限承载力均满足设计要求。

4.2声波透射

在桩基施工前，根据桩直径的大小预埋一定数量的声测管，测试时每两根声测管为一组，经过水的耦合，超生脉冲信号从一根声测管中的换能器发射出去，在另一根声测管中的声测管接受信号，超声仪测定有关参数并采集记录存储。换能器由桩底同时往上依次检测，遍及各个界面。本工程采用RS-ST01D智能声波检测仪、Φ30双孔径向换能器等，共检测38根，全部为Ⅰ类桩。

4.1低应变

采用低应变对桩身进行完整性，本工程共检测桩数99根，根据被测桩的实测曲线，结合地质资料、桩型、成桩工艺和施工记录等综合分析意见如下：

（1）桩身波速最大值4309m/s，最小值3754m/s，平均值4201m/s；

（2）完整性类别统计：Ⅰ类桩99根；Ⅱ类桩0根；Ⅲ类桩0根；Ⅳ类桩0根。

5 结语

本工程根据地质情况，结合学校特定条件，选用混凝土护壁人工挖孔灌注桩，从地勘、设计、施工到检测各个阶段，遵照国家相关规范要求，严格管理，对易造成质量、安全隐患的提前制定相关措施，保证了工程质量和施工安全，为上部工程施工创造了良好的条件。施工过程中，对附近建筑物无影响，对周围环境污染基本无污染，对学校广大师生日常教学生活影响较小，取得了很好的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1] 贾文洁.浅谈挖孔桩施工技术在房屋建筑工程中的运用.山西建筑[J]，2008，34（29）：124-125.

[2] 王宏林 高武山.人工挖孔桩施工要点.山西建筑[J]，2004， 30（ 6），36～37.

[3] 建筑地基基础设计规范（GB5007-2002）[s].

[4] 建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）[s].

[5] 隋守义.人工挖孔灌注桩的施工与管理.江苏建筑[J]，1994（2）：31～34.

[6] 《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）[s].

作者简介：

许玉申（1980-），男，硕士，河海大学基建处