施工技巧：进行干作业成孔灌注桩施工

干作业成孔灌注桩是指在不用泥浆和套管护壁情况下，用机械钻孔或人工挖孔，吊放钢筋笼、浇筑混凝土成桩。

干作业成孔灌注桩包括人工挖孔灌注桩、钻孔（扩底）灌注桩和长螺旋钻孔压灌桩等类型。

1）人工挖孔灌注桩

人工挖孔灌注桩是指在井圈护壁保护下，采用人工挖掘方法成孔，放置钢筋笼，浇筑混凝土而成的桩基础（图5.34）。它由承台、桩身和扩大头组成，穿过深厚的软弱土层而直接坐落在坚硬的岩石层上。人工挖孔灌注桩单桩承载力大、受力性能好、质量可靠、沉降量小，无需大型机械设备，无振动、无噪声、无环境污染，可在孔内直接检查成孔质量，观察地质土质变化情况；桩底清孔彻底、干净，易保证混凝土质量。人工挖孔灌注桩在各地应用普遍，已成为一种大直径灌注桩施工的主要方式，其直径一般为0.8～3 m，特殊情况下可达4 m，深度一般在20 m左右。

图5.34　人工挖孔灌注桩施工

（1）人工挖孔灌注桩施工要点

①人工挖孔桩的孔径（不含护壁）不得小于0.8 m，且不宜大于2.5 m，孔深不宜大于30 m。当桩净距小于2.5 m时，应采用间隔开挖。相邻排桩跳挖的最小施工净距不得小于4.5 m。

②人工挖孔桩混凝土护壁的厚度不应小于100 mm，混凝土强度等级不应低于桩身混凝土强度等级，并应振捣密实；护壁应配置直径不小于8 mm的构造钢筋，竖向筋应上下搭接或拉结。

③开孔前，桩位应准确定位放样，在桩位外设置定位基准桩。安装护壁模板必须用桩中心点校正模板位置，并应由专人负责。

④挖至设计标高，终孔后应清除护壁上的泥土和孔底残渣、积水，并应进行隐蔽工程验收。验收合格后，应立即封底和灌注桩身混凝土。

（2）人工挖孔桩施工安全措施

①孔内必须设置应急软爬梯供人员上下（图5.35）。使用的电葫芦、吊笼等应安全可靠，并配有自动卡紧保险装置，不得使用麻绳和尼龙绳吊挂或脚踏井壁凸缘上下。电葫芦宜用按钮式开关，使用前必须检验其安全起吊能力。

图5.35　应急软爬梯

②每日开工前，必须检测井下的有毒有害气体，并应有足够的安全防范措施。

③挖出的土石方应及时运离孔口，不得堆放在孔口周边1 m范围内，机动车辆的通行不得对井壁安全造成影响。

④在孔口应设水平移动式活动安全盖板，当吊桶提升到离地面约1.8 m处时，推活动盖板关闭孔口，手推车推至盖板上。卸土后，再开盖板，下吊桶装土，以防土块、操作人员掉入桩孔内伤人或受伤。采用电葫芦提升吊桶时，桩孔四周应设安全栏杆。

⑤直径较大（1.2 m以上）的桩孔开挖时，井口应设护筒，下部应设护壁，挖一节随即浇筑一节混凝土护壁，以防塌孔或孔壁掉下，保证操作安全。

⑥吊桶装土不应太满，以免在提升时掉落伤入；同时每挖完一节，应清理桩孔顶部周围松动土方、石块，防止其落下伤人。

⑦在桩孔10 m深以下作业，应在井下设100 W防水带罩灯泡照明，并用36 V安全电压。井内所有设备必须接零或接地，绝缘良好。在20 m以下作业时，采取向井内通风的方式供给氧气，以防有毒有害气体伤人。

⑧井口作业人员应系安全带，井下作业戴安全帽和绝缘手套，穿绝缘胶鞋。提土时应设安全区，防掉土块或石块伤人。在井内必须设有可靠的上下安全联系信号装置。

⑨加强对孔壁土层涌水情况的观察，如发现流砂、大量涌水等异常情况，应及时采取处理措施。

⑩向井内吊放钢筋等材料及施工工具时，必须绑紧牢固，防止其溜脱发生坠落事故。

⑪桩孔挖好后，如不能及时浇筑混凝土，或中途停止挖孔时，孔口应予以覆盖。

⑫护壁混凝土浇筑完后应进行检查，如发现有蜂窝、漏水等现象，应及时补强，以免造成事故。

⑬施工用电开关必须集中于井口，并应装设漏电保护器，防止漏电导致触电事故。值班电工必须经常检查所有电气设备及线路，加强维护，及时发现问题并进行妥善处理。

⑭井内抽水管线、通风管、电线等必须妥善处理，并临时固定在护壁上，以防被吊桶或吊篮上下时挂住拉断或撞断。

⑮人工挖孔桩必须采用间桩开挖。

⑯人工挖孔桩护壁混凝土强度等级应满足设计要求，桩井开挖要求分节开挖，每节开挖长度不宜大于2.0 m，并不得在土石变化处和滑动面处分节，开挖一节立即支护一节。

⑰从事挖孔桩作业的工人需经健康检查和井下、高空、用电、吊装及简单机械操作等安全作业培训且考核合格后，方可进入施工现场。

⑱施工现场所有设备、设施、安全装置、工具、配件以及个人劳保用品等必须经常进行检查，确保完好和安全使用。

⑲使用的电动葫芦、吊笼等必须是合格的机械设备，同时应配备自动卡紧保险装置，以防突然停电。电动葫芦宜用按钮式开关，上班前、下班后应均有专人严格检查且每天加足润滑剂，保证开关灵活、准确，铁链无损、有保险扣不打死结，钢丝绳无断丝。支撑架应牢固稳定，使用前必须检查其安全起吊能力。

⑳工作人员上下桩井必须使用钢爬梯或活动爬梯，不得用人工拉绳运送工作人员和脚踩护壁凸缘上下桩井。桩井内壁设置尼龙保险绳，并随挖孔深度放长至工作面，作为救急备用。

㉑每天开工前，应将孔内水抽干，并用鼓风机或大风扇向孔内送风5 min，将孔内混浊空气排出后方可安排工作人员进入。孔深超过10 m时，地面应配备向孔内送风的专门设备，风量不宜少于25 L/s。孔底凿岩时尚应加送大风量。鼓风机示意图如图5.36所示。

图5.36　鼓风机示意图

㉒为防止地面人员和物体堕入桩孔内，孔口四周必须设置护栏。护壁应高出地面55 cm左右，以防杂物滚入孔内。

㉓孔口配合人员应集中精力，密切监视孔内情况，并积极配合孔内作业人员进行工作，不得擅离岗位。在孔内上下递送工具物品时，严禁抛掷。严防孔口的物件落入桩孔内。

㉔施工现场所有电源、电路的安装和拆除，必须由持证电工专管。电器必须严格接地、接零和使用漏电保护器，电器安装后经验收合格后方可准接通电源使用。

㉕各桩孔用电必须分闸，严禁一闸多孔和一闸多用（图5.37）。孔上电线、电缆必须保护架空，严禁拖地和埋入土中（图5.38）。孔内电缆、电线必须绝缘，并有防磨损、防潮、防断等保护措施。孔内作业照明应采用安全矿灯或12 V以下的安全灯。

图5.37　电闸

图5.38　架空电缆

㉖在灌注桩身混凝土时，应停止相邻10 m范围内的作业，且不得在孔底留人。

㉗对于暂停施工的桩孔，应加盖板封闭孔口，并加0.8～1 m高的围栏围蔽（图5.39）。

㉘现场应设专职安全检查员，在施工前和施工中应进行认真检查，发现问题及时处理，待消除隐患后再行作业。

图5.39　防护措施

（3）人工挖孔桩施工工艺标准

①第一节孔圈护壁应比下一节护壁厚100～150 mm，并应高出现场地面200～250 mm，上下护壁间的搭接长度不得小于50 mm（图5.40）。

②浇灌护壁混凝土时，用敲击模板及用竹和木棒插实的方法，不得在桩孔水淹没模板的情况下灌注混凝土。根据土质情况，尽量使用速凝剂，尽快达到设计强度要求。发现护壁有蜂窝、漏水现象，应及时加以堵塞和导流，防止孔外水通过护壁流入孔内，保证护壁混凝土强度及安全（图5.41）。

图5.40　护壁高出场地200～250 cm

图5.41　护壁施工

③根据气温等情况而定，一般可在24 h以后进行护壁混凝土的内模拆除，使混凝土有一定强度，能够挡土。

④第一节护壁混凝土拆模后，即把轴线位置标定在护壁上，并用水准仪把相对水平标高标记在第一圈护壁内，作为控制桩孔位置和垂直度及确定桩的深度和桩顶标高的依据。

⑤施工人员必须熟悉所挖孔的地质情况，并要勤检查，注意土层的变化。当遇到流砂、大量地下水等影响挖土安全时，要立即采取有效防护措施后，才能继续施工。

⑥如遇流动性淤泥或流砂时，孔壁应采用钢护筒施工。对较易塌方施工段应即挖、即校对、即验收。灌注护壁混凝土，要保证混凝土密实度，避免渗漏。

⑦对有少量流砂的桩位，先将附近无流砂的桩孔挖深，使其起集水井作用，集水井应选在地下水流上方。用水泵抽水时，将桩孔和附近的地下水位降至井底，使井底部免除水淹状态下施工（图5.42）。

图5.42　抽水

⑧对于桩端入岩，手风钻难于作业时，可采用无声破碎方法进行。若用炸药小爆破形式，要制订爆破方案，经有关部门批准。孔内爆破时，现场其他孔内作业人员必须全部撤离，严格按爆破规定进行操作。

⑨做桩端放大脚时，应及时通知建设、设计单位和质监部门对孔底岩样进行鉴定，经鉴定符合要求后，才进行扩底工作。终孔时，必须清理好护壁污泥和桩底的残渣杂物浮土，清除积水，经验收合格，并办理好签认手续。应迅速组织浇灌桩心混凝土，以免浸泡使土层软化。(www.xing528.com)

（4）人工控挖孔桩施工工艺流程

放线定桩位及高程→开挖第1节桩孔土方→支护壁模板→检查桩位中心线→浇筑护壁混凝土→检查桩位中心线→架设垂直运输架→安装辘轳→开挖第2节桩孔土方（修边）→支护壁模板→浇筑第2节护壁混凝土→检查桩位中心轴线→逐层向下循环作业至孔底→验收桩孔→吊放钢筋笼→验收钢筋笼→灌注混凝土→桩基础检测→子分部验收。

①放线定桩位。依据建筑物测量控制网及基础平面开挖布置示意图，测定桩位中心线及高程控制点。确定桩位中心点，以桩中心为圆心，以桩身半径加护壁厚度为半径画出上部（及第1节护壁）的圆周，确定开挖尺寸线。上口经预检合格后开挖。

②挖第1节桩孔土方，支模浇筑第1节护壁：

a.开挖第1节桩孔土方。开挖桩孔应从上到下逐层进行，黏土、细砂、砂砾用短柄铁镐，挖强风化岩层用锄头、钢钎，入岩（中微风化）或遇顽石用风压机带动风镐。先挖中间部分的土方，然后扩及周边，有效地控制开挖孔的截面尺寸。土层开挖视土质好坏和操作难易程度，每步挖深可定为0.5～1 m，每步挖后立即清除，并对周围进行清壁处理，校核垂直度和孔径，检查无误后方可进行下一步挖土。

b.支护壁模板附加钢筋。为防止桩孔壁塌方，确保安全施工，成孔时每进尺1 m要设置钢筋混凝土护壁一次，使其与土壁紧密结合。护壁模板采用拆上节、支下节的方式重复周转使用。模板之间用卡具、扣件连接固定，不设水平支撑，以便于操作。第1节护壁要高出地坪150～200 mm，便于挡土、挡水。桩位轴线和高程均应标定在第1节护壁上口，护壁厚度按设计图确定。

c.浇筑第1节护壁混凝土。桩孔护壁混凝土每挖完一节以后应立即浇筑混凝土，人工浇筑、人工捣实，混凝土强度等级为C20，坍落度控制在100 mm，确保孔壁的稳定性。

③二次投测标高及定位轴线。当第1节护壁混凝土拆模后，立即把轴线位置标定在护壁上，并用水准仪把相对水平标高标记在第1圈护壁内，作为控制桩孔位置和垂直度及确定桩的深度和桩顶标高的依据。根据第1节护壁所做标记测量确定第2节护壁的位置。每节以十字线对中，吊大线锤作中心控制用，用杆找圆周，以基准点测量孔深，以保证桩位、孔深和截面尺寸的正确。二次投测标高如图5.43所示。

图5.43　二次投测标高

④架设垂直运输支架。第1节桩孔成孔以后，即着手在桩孔上口架设垂直运输支架。支架可采用木吊架，搭设应稳定、牢固。在垂直运输支架上安装滑轮组和电动葫芦，选择适当位置安装卷扬机。地面运土用手推车或翻斗车。安装吊桶、照明、活动盖板、水泵和通风机。在安装滑轮组及吊桶时，注意使吊桶与桩孔中心位置重合，作为挖土时直观控制桩位中心和护壁支模的中心线。

⑤挖第2节桩孔土方清理桩孔四壁，校核垂直度及直径。从第2节开始，利用提升设备运土，桩孔内人员应戴好安全帽，地面人员应系好安全带。吊桶离开孔口上方1.5 m时，推动活动安全盖板，掩蔽孔口，防止卸土的土块、石块等杂物坠入孔内伤人。吊桶在小推车内卸土后，再打开活动盖板，下放吊桶装土。桩孔挖至规定的深度后，用支杆检查桩孔的直径及井壁圆弧度，修整孔壁。井壁内部上下应垂直平顺。

⑥拆上节模板、支第2节模板、浇筑第2节混凝土。开挖第2节桩孔土方后，先拆除第1节护壁模板再支第2节护壁模板，安放附加钢筋，并与上节预留的竖向钢筋连接，护壁模板采用拆上节、支下节的方式依次周转使用。支护第2节护壁模板，要求上节护壁的下部嵌入下节护壁的上部混凝土中，上下搭接50～75 mm。护壁钢筋的连接方式采用绑扎连接，搭接长度为250 mm。模板上口留出高度为100 mm的混凝土浇筑口，接口处应捣固密实。拆模后用混凝土或砌砖堵严，水泥砂浆抹平，拆模强度达到1 MPa。混凝土用串筒输送，人工浇筑，人工插捣密实。混凝土可由试验确定掺入早强剂，以加速混凝土硬化。

⑦检查桩位中心轴线及标高。以桩孔口的定位线为依据，逐节校测桩位中心轴线及标高。

⑧逐层向下循环作业至孔底。将桩孔挖至设计深度，清除虚土，检查土质情况。桩底应支承在持力层上。

⑨检查持力层后进行扩底。扩底部分采取先挖桩身圆柱体，再按扩底尺寸从上到下修土形成扩底形状。为防止扩底时扩大处的土方坍塌，宜采取间隔挖土措施，留一定数量土肋条作为支撑，待浇筑混凝土前再挖除。

⑩验收桩孔清理虚土、排除积水、检查尺寸和持力层。成孔以后必须对桩身直径、扩头尺寸、孔底标高、桩位中线、井壁垂直度、虚土厚度进行全面测定。做好施工记录，办理隐蔽验收手续。验收合格后，应立即封底和浇筑桩身混凝土。

⑪吊放钢筋笼、浇筑混凝土：

a.钢筋笼安装（图5.44）。由吊车安装钢筋笼时，采用两点起吊。第一吊点设在钢筋笼骨架的下部，第二吊点设在骨架长度的中点到上部1/3处之间，并采取措施对起吊点予以加强，以保证钢筋笼在起吊时不变形。吊放钢筋笼入孔时对准桩孔中心，保持垂直、轻放、慢放入孔，入孔后应徐徐下放，不宜左右旋转。严禁高提猛落和强制下放，严禁摆动碰撞孔壁。若遇阻碍应停止下放，查明原因并处理。

b.浇筑混凝土（图5.45）。混凝土用粒径小于50 mm的石子，水泥用42.5级普通水泥或矿渣水泥，坍落度为4～8 cm，用机械拌制。用翻斗汽车、机动车、手推车将混凝土向桩孔内灌筑。浇筑桩身混凝土时，混凝土必须通过溜槽；当高度超过3 m时，应用串筒，串筒末端离孔底高度不宜大于2 m，混凝土宜采用插入式振捣器振实。如地下水位上升速度快（孔中水位上升速度大于6 mm/ min），应采用混凝土导管水中灌注混凝土工艺。浇筑混凝土如遇渗水量过大时，应采取有效措施保证混凝土质量。

图5.44　钢筋笼安装

图5.45　浇筑完成后的桩　

混凝土须垂直灌入桩孔内，并应连续分层灌注，每层厚度不超过2 m。桩孔为小直径时，孔内6 m以下利用混凝土的大坍落度和下冲力使之密实；6 m以内分层捣实。桩孔为大直径时应分层捣实，或用卷扬机吊导管上下插捣。对直径小、深度大的桩，下井人工振捣有困难时，可在混凝土中掺水泥用量0.25%的木钙减水剂，使混凝土坍落度增至13～18 cm。利用混凝土大坍落度和下冲力使之密实，但在桩上部有钢筋部位仍应使用振捣器振捣密实。

（5）施工质量验收

挖孔桩成孔后，技术负责人和质检员对每个桩孔逐个检查验收，合格后填写人工挖孔桩成孔检验记录表。每批桩孔检查合格后填写隐蔽工程检查记录表，请建设、监理等单位各有关人员共同办理验收签字手续。

人工挖孔灌注桩施工完成后，需按要求填写检验批质量验收记录表。施工验收主要内容如下。

①主控项目：

a.混凝土的原材料和混凝土强度必须符合设计要求和施工规范的规定。

b.桩芯灌注混凝土量不得小于计算体积。

c.灌注混凝土的桩顶标高及浮浆处理必须符合设计要求和施工规范的规定。

d.成孔深度和终孔基岩必须符合设计要求。

e.钢筋的品种和质量、焊条型号必须符合设计要求和有关标准的规定。

f.钢筋焊接接头必须符合钢筋焊接及验收的专门规定。

②一般项目：

a.混凝土制作必须按照混凝土配合比下料，严格控制用水量。

b.灌注混凝土时，必须随灌随振，每次灌注高度不得大于800 mm。

c.钢筋笼的主筋搭接和焊接长度必须符合规范的规定。焊接应互相错开，35d（d为钢筋直径）区段范围内的接头数不得超过钢筋总数的1/2。

d.钢筋笼加劲箍和箍筋、焊点必须密实牢固，漏焊点数不得超出规范的规定要求。

e.孔圈中心线和桩中心线应重合，轴线的偏差不得大于20 mm，同一水平面上的井圈任意直径的偏差不得大于50 mm。

f.护壁混凝土厚度及配筋应按设计规定要求，连接钢筋插入上下护壁内不小于护壁高的1/2。护壁直径（外、内）误差不大于5 cm。

2）长螺旋钻孔压灌桩

长螺旋钻孔压灌桩技术是采用长螺旋钻机钻孔至设计标高，至设计深度后进行孔底清理，利用混凝土泵将混凝土从钻头底压出，边压灌混凝土边提升钻头直至成桩，然后利用专门振动装置将钢筋笼一次插入混凝土桩体，形成钢筋混凝土灌注桩。其特点是：成孔不用泥浆或套管护壁，施工无噪声、无振动，对环境无泥浆污染；机具设备简单，装卸移动快速，施工准备工作少，工效高，降低施工成本等。

（1）主要机具设备

采用LZ型或KL600型长螺旋钻机，带硬质合金钻头。另配钢筋加工、混凝土拌制、浇筑系统设备。

（2）施工操作工艺

①钻机就位。钻机就位时应校正，要求保持平整、稳固，使其在钻进时不发生倾斜或移动。在钻架上应有控制深度标尺，以便在施工中进行观测、记录。

②钻孔。先调直桩架、钻杆，对好桩位；启动钻机钻入0.5～1 m深，检查一切正常后，再继续钻进，土块随螺栓叶片上升排出孔口，达到设计深度后停钻、提钻，检查成孔质量；检查合格后即可移动钻机至下一桩位。

③清土。钻进过程中，排出孔口的土应随时清除、运走，钻到预定深度后，应在原深处空转清土，然后停止回转，提钻杆，但不转动。孔底虚土厚度超过标准时，应分析原因，采取措施处理。

④钻进各种情况处理。钻进时如严重塌孔、有大量的泥土，需回填砂或黏土重新钻孔或向孔内倒少量土粉或石灰粉。如遇有含石块较多的土层，或含水量较大的软塑黏土层时，应注意避免钻杆晃动引起孔径扩大，致使孔壁附着振动土和孔底增加回落土。

⑤虚土厚度控制。清孔后应用测绳（锤）或手提灯测量孔深及虚土厚度。虚土厚度等于钻深与孔深之差值，一般不应大于100 mm。如清孔时少量浮土泥浆不易清除，可投入25～60 mm厚的卵石或碎石，以挤密土体。

⑥钢筋笼吊放。钢筋笼骨架应一次绑扎好，并绑好砂浆块，以保证孔位吊直扶稳或用导向钢筋缓慢送入孔内，注意勿碰孔壁。钢筋笼下放到设计位置后，应立即固定。钢筋笼保护层厚度应符合要求。钢筋笼过长时，可分两段吊放，采用电焊连接。

⑦灌注混凝土。钢筋笼定位后，立即灌注混凝土，以防塌孔。混凝土的坍落度一般为8～10 cm。为保证其和易性及坍落度，应适当调整含砂率、掺减水剂和粉煤灰等。

⑧桩混凝土浇筑。桩混凝土浇筑应连续进行，分层振实，分层高度一般不得大于1.5 m，用接长软轴的插入式振捣器，配以钢钎捣实。浇筑至桩顶时，应适当超过桩顶设计标高，以便在凿除桩顶浮浆层后，标高符合设计要求。

⑨桩顶插筋。桩顶有插筋时，应使插筋垂直插入，防止插斜或插偏，并应保持有足够的保护层。

（3）质量检查

①桩体质量检查：采用动力法检测时，设计为甲级地基或地质条件复杂、成桩质量可靠性低的灌注桩，抽检数量为总数的30%，且不少于20根；其他桩不少于总数的20%，且不少于10根；对地下水位以上且终孔后经过核查的灌注桩，检查不少于总数的10%，且不少于10根；每个柱子承台下不少于1根。

②混凝土强度：每50 m3 必须有一组试件，小于50 mm3 的桩取一组试块；每根桩必须有一组试件。

③承载力：对于地基基础设计等级为甲级或地质条件复杂、成桩质量可靠性低的灌注桩，应采用静载荷试验的方法进行检验。检验桩数不应少于总数的1%，且不少于3根，当总桩数少于50根时，不应少于2根；其他桩应采用高应变动力法检测，对地质条件、桩型、成桩机具和工艺相同、同一单位施工的桩基，检验桩数不少于总桩数的2%，且不少于5根。

（4）施工注意事项

①钻孔时，应注意地层土质变化，遇有砂砾石、卵石或流塑淤泥、上层滞水，应立即采取措施处理，防止塌方。出现钻杆跳动、机架摇晃、钻不进尺等异常情况，应立即停机检查。

②操作中要及时清理虚土，必要时应进行二次施钻清理；钻孔完毕，孔口应用盖板盖好，防止土掉入孔内，禁止盖板上行车。

③钢筋在堆放、运输、起吊和就位过程中，应严格按操作规程和保证质量技术措施执行，以防钢筋笼变形或损坏孔壁。

④混凝土浇筑应严格按操作工艺边浇筑混凝土边振捣；严禁把土层杂物与混凝土一起灌入桩孔内，防止出现缩颈、空洞、夹土等质量通病。

⑤混凝土浇筑到桩顶时，应随时测量桩顶标高，以免桩顶过高造成截桩。