人工挖孔灌注桩

人工挖孔灌注桩(Manual Bored Pile)，是指依靠人工在地基中挖出桩孔，然后与钻孔桩一样灌注混凝土成桩；是桩基础施工方法的其中一种，具有占用场地少、成本较低、工艺简单特点。^[1][2]

人工挖孔灌注桩施工包括测量放线定位、人工开挖成孔、钢筋笼下放-浇注砼等流程。^[3]施工前要准备好设备、人员、材料，制定好相应的成孔措施及护壁方案。^[4]施工完，根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）的要求，工程桩应进行单桩承载力和桩身完整性抽样检测。^[1]如果存在突发事件，要立即组织抢险救援；出现塌方事故后，所有人员都要冷静对待，保护现场，全面开展救援工作。^[5]

人工挖孔灌注桩施工是现代建筑工程中必不可少的施工环节，其具有施工简单和便于质量控制的优点，也正因为如此其在现代的建筑工程中被广泛的应用。^[3]

桩基础通常作为荷载较大的建筑物重要的基础形式，其具有承载力高、稳定性好、沉降小面均匀、先适应性强等特点。桩基础按施工方法可分为预制桩、灌注桩。灌注桩又可分为沉管灌注桩、灌注桩、挖孔灌注桩三类。依靠人工(用部分机械配合)在地基中挖出桩孔，然后与钻(冲)孔桩一样灌注混凝土成桩称为人工挖孔灌注桩(Manual Bored Pile)。^[1][2]

1983年，美国首次提出人工挖孔桩的概念及设计计算理论，由于当时纽约、芝加哥等城市的迅猛发展，使土地紧缺，因此对建筑物层数的要求日益增加。但城市地基土多数为软土层或强度较低的黏土层，无法满足高层建筑对沉降的要求。于是，人工挖孔桩通过借鉴古代掘井技术，最终获得了成功，并解决了当时城市发展带来的难题。^[6]

中国人工挖孔桩的发展始于1950年左右，广泛应用于桥梁基础、高层建筑及其他大型建筑物。自从改革开放以来，随着中国经济的腾飞，基础设施大量建设，桥梁、道路也逐渐增多。实践经验的不断积累，使挖孔桩的设计理论也不断完善，国内诸多专家对于不同土质及外部环境相关的桩基设计形成了一套完整的体系，使挖孔桩的发展迎来难得的机遇，并普遍应用于一些冻土、湿陷性黄土等特殊地基中。在中国人工挖孔桩虽然起步晚于其他部分发达国家，但发展势头快，其在中国应用也后来居上。^[6]

人工挖孔灌注桩的工艺要求为在测量定位后开挖，工人下到桩孔中去，在井壁护围的保护下，直接进行开挖。待挖到设计标高，桩底扩孔后，对基底进行验收。验收合格后下放钢筋笼，浇筑混凝土成桩。其施工流程为：测量放线定位-人工开挖成孔-护壁-人工继续开挖成孔-钢筋笼下放-浇注砼。^[3]

在进行人工挖孔灌注桩施工时，首先应该对孔桩进行放线定位，在放线之前应该对孔桩附近进行清理，从而确保放线的精确。^[3]

在测量放样的基础上进行开挖，孔径要求比设计桩径大150～200mm(不包括护壁厚度)，开挖分层进行，每层开挖厚度控制在1.0m，第一层要求位置准确，开挖可用铲镐进行，部分比较应的硬的土层采用空压机带动的风镐凿除。挖出的土直接送出孔外，采用小型水泵，及时将孔内的积水排山。在做护壁前对桩位重新进行复核，以保证平面位置的准确。^[3]

为防止塌孔，每一层土方开挖后应进行护壁。桩孔不深，土质粘性较好、不易坍tān塌的可采用竹片环形绷护，护壁容易、成本低；但为确保安全，一般采用钢筋砼护壁，安全可靠但成本高。本工程部分桩基主要是岩石构造的桩基不需要护壁，另一部分桩基其土层部分较厚，采用钢筋砼护壁。^[3]具体步骤为：

在进行人工挖孔灌注桩施工时，钢筋笼制作和安装是该施工过程中重要的环节之一，因此在进行钢筋笼制作和安装时，必须严格按照相关规定和设计图纸进行制作安装，并且在制作完成过后还应该对其进行相应的检测，质量合格过后才能投入使用，安装时应注意保护层垫块的设置和控制，确保保护层厚度。^[3]

在人工挖孔灌注桩施工中，混凝土浇筑施工可以说是最重要的环节，其质量的优劣直接决定了灌注桩的质量，甚至影响到整个建筑工程的质量，因此科学合理的进行混凝土浇筑施工就显得尤为重要。在进行混凝土浇筑施工时，首先必须确保混凝土的质量，然后才能进行后续施工。^[3]

设备、人员、材料进场后要详细研究桩位处的地质情况，确定每个桩不同地质层的厚度、性质，再制定相应的成孔措施及护壁方案。^[4]

准备工作内容设备配备绳索、提土捅、扩壁钢模板、潜水泵、鼓风机、空压机和送风管、镐、锹、风镐、土筐、混凝土搅拌机和混凝土运输车、应急软爬梯、照明灯、对讲机等^[4]人员配备孔下作业人员不得超过2人。地面孔周围不得摆放工具、材料等物品。每工作1小时，井下人员和地面人员需进行轮换^[4]

 按施工方法的不同可分为预制桩和灌注桩两大类。^[7]

类别描述摩擦型桩  摩擦桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力承受 ^[7]端承摩擦桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由桩侧阻力承受，部分桩顶荷载由桩端阻力承受^[7]端承型桩端承桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端阻力承受^[7]摩擦端承桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由桩端阻力承受，部分桩顶荷载由桩侧阻力承受^[7]

类别描述挤土桩这类桩在设置过程中，桩周土被挤开，土体受到挠动，使土的工程性质与天然状态相比发生较大变化。这类桩主要包括挤土预制桩（打入或静压）、挤土灌注桩（如振动、锤击沉管灌注桩，爆扩灌注桩）^[7]部分挤土桩这类桩在设置过程中由于挤土作用轻微，故桩周土的工程性质变化不大。主要有打入截面厚度不大的I字型和H型钢桩、冲击成孔灌注桩和开口钢管桩、预钻孔打入式灌注桩等^[7]非挤土桩这类桩在设置过程中将相应于桩身体积的土挖出。这类桩主要是各种形式的钻孔桩、挖孔桩等^[7]

人工挖孔桩施工时，采用人工在井下作业，因此，必须采取有效的措施确保孔壁的稳定，常用的护壁措施有现浇混凝土护圈、钢套管和沉井三种。^[7]

人工挖孔灌注桩的特点是不受施工设备限制，施工简单，作业时无振动，噪声小，更适于受施工场地限制，钻机不易到位的工程，并对邻近建筑物基础有保护作用。^[8]

人工挖孔能避免由机械成孔时产生的振动需跳跃式施工的弊端，可多孔同时作业，可大大提高成孔速度；孔形易于检查，孔底虚土易于清除干净，还可视土层随意改变孔深，并可任意扩大孔底。^[8]

可以直接检验孔壁和孔底土质，桩质量可靠，单桩承载能力高。^[8]

劳动力便宜，造价低廉；适用于无地下水或少量地下水，且较密实的土层或风化岩层，桩的直径(或边长)不宜小于1.4m，孔深一般不宜超过20m。^[8]

人工挖孔桩施工存在各种安全事故，很多只能从管理上控制，不能从本质上得到控制。^[6]

由于人工挖孔桩多是在狭窄、昏暗潮湿、通风条件差的地下空间作业，整天与泥水打交道，施工作业环境较为复杂。^[6]

建筑市场对成孔作业人员的需求逐步提升，而培养成熟的成孔作业人员周期长，成本高，导致市场上成孔作业人员的技能水平、现场的施工管理及对施工标准的把控无法满足工程要求。^[6]

根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）的要求，工程桩应进行单桩承载力和桩身完整性抽样检测。^[1]

检测工作内容单桩承载力检测采用单桩竖向抗压静载试验，抽检数量为不少于总桩数的1%，且不少于3根^[1]桩身完整性检测《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）第3.1.3条要求：桩身完整性检测宜采用两种或多种合适的检测方法进行^[1]《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）第3.3.4条注1要求：对端承型大直径灌注桩，应在上述两款规定的抽检桩数范围内，选用钻芯法或声波透射法对部分受检桩进行桩身完整性检测。抽检数量不应少于总桩数的10%^[1]

序号内容1从事挖孔作业的工人必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，方可到施工现场进行施工2在挖桩基础前，要认真看设计图纸提供钻探资料，分析目前的施工地质状况，对此类地质可能出现的危险情况针对性的制定相应的措施3施工现场所有挖桩的施工设备和每个参与施工的人员的施工用品，必须定期进行检查和更新，以确保使用安全4桩基础直径必须严格按照设计要求。施工过程中，必须定期检查桩孔尺寸、平面位置和竖轴线倾斜情况，如有偏差应随时纠正5应清除现场四周及山坡土悬石、浮土等，排除一切不安全的因素，作好孔口四周临时围护和排水设施。孔口护筒顶高出地面小于30cm，施工人员上方约1m处，放置半圆形安全网或钢筋网，防止人工打风镐土石等掉入孔内，并安排好排土提升设备(卷扬机或木绞车等)，布置好弃土通道，必要时孔口应搭雨棚6挖孔过程中要随时检查桩孔尺寸和平面位置，防止误差。并应注意施工安全，下孔人员必须佩戴安全帽和安全绳，提取土渣的机具必须经常检查。当桩孔开挖深度超过5m时，要时刻注意是否有有毒气体，当孔深超过10m时，应经常检查孔内有毒气体浓度，若孔内产生的空气污染物超过《GB3095-2012环境空气质量标准》有关规定时，施工单位必须采取切实可行的通风措施，达到《GB3095-2012环境空气质量标准》要求后方可组织施工人员进行施工7孔内遇到岩层坚硬采取用人工打风镐又非常缓慢时，必须爆破，应组织懂技术的专业人员进行设计，拿出科学合理的方案，应先进行实验并加强孔口及附近支护，实验没有问题后再大面积进行施工

参考资料：^[2]

按照工程的施工需要进行技术交底，严格执行设计方案；施工人员、材料、设备等要准备充足，如果存在突发事件，立即组织抢险救援；出现塌方事故后，所有人员都要冷静对待，保护现场，并且及时告知生产经理，全面开展救援工作；及时将井下受伤人员转移到地面，然后简单进行医疗包扎处理，并且组织车辆运输到医院进一步救治；及时疏散工作人员，对于塌方部分要采取措施进行抢救处理，如果没有合适的方法，必要时应填砂处理。^[5]

序号内容1施工现场所有电气设备和线路的绝缘必须良好，接头不准裸露；现场的每台用电设备都应该有自己专用的开关箱，箱内刀闸(开关)及漏电保护器只能控制一台设备，不能同时控制两台或两台以上的设备；开关箱应防雨、防尘、加锁，一般安装高度(距地)为不小于1.5m，严禁拖地埋压土中；开关箱内的电器安装与接线，必须由持证电工操作，孔内电缆电线必须有防湿、防潮、防断等保护措施。施工现场使用的手持照明灯(行灯)的电压应采用36V安全电压2挖桩工作休息时，必须对挖孔口采用通风良好的东西进行遮盖和l临时的围护，并在挖孔口附近明显的位置设置醒El的标识牌，避免出现事故3吊运土石使用辘轳吊运时，辘轳支架要安装牢固，绳索要坚固，并经常检查设施和工具是否牢固可靠，下方作业人员必须戴好安全帽，系好帽带。装运土筐起吊时，下方人员必须躲开或上到地面，以免被装运土筐内的土、石块掉下砸伤。吊运时，要听取下方人员指挥，以免砸伤下方人员，运出的泥土应堆放在距坑口1.0m以外，高度不得超过1.5m，以免积土压塌孔口或土石块滚入孔内砸伤下方作业人员4桩孔较深，土质较差时，宜采用就地灌注混凝土护壁，每下挖1m～2m灌注混凝土一次，随挖随支护。并且护壁混凝土强度与桩身混凝土强度要相同5挖孔到达设计深度后，应检查和处理孔底、孔壁。清除孔壁及孔底浮土，孔底表面无松渣、泥、沉淀土，并符合设计条件及尺寸，以保证桩身混凝土与孔壁及孔底密贴，受力均匀6如地质复杂，应钎qiān探了解孔底以下地质情况是否能满足设计要求，并应与监理、设计单位共同研究处理7一定要认真检查孔深，达到设计要求后，必需将孔底水抽净，才能浇筑灌注桩混凝土，否则会使桩端混凝土稀释，降低桩端承载力，造成安全隐患8为保证桩身混凝土质量，浇筑时务必使用导管进行浇筑，混凝土坍落度应稍小于水下混凝土，接近桩顶时浇筑的混凝土应进行振捣，以提高桩顶混凝土质量

参考资料：^[2]

人工挖孔灌注桩施工采用挖孔施工有利于保证工期和质量，节约成本。（文献作者熊海珍 评）^[4]

人工挖孔灌注桩施工是现代建筑工程中必不可少的施工环节，其具有施工简单和便于质量控制的优点，也正因为如此其在现代的建筑工程中被广泛的应用。（文献作者王波 评）^[3]