摘要 該文探討了人工挖孔樁施工技術(shù)及質(zhì)量控制要點(diǎn)，結(jié)合項目實(shí)際，總結(jié)了施工工藝流程，重點(diǎn)分析了各階段的質(zhì)量控制措施。研究表明：通過精確的施工準(zhǔn)備、嚴(yán)格的開挖控制、合理的孔壁支護(hù)、規(guī)范的鋼筋籠制作與安裝、高質(zhì)量的混凝土澆筑等措施，可以顯著提高人工挖孔樁的施工質(zhì)量。該研究成果可為類似工程施工提供參考和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞 人工挖孔樁；混凝土澆筑；質(zhì)量控制；施工技術(shù)

中圖分類號 U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）14-0062-03

0 引言

現(xiàn)代建筑技術(shù)發(fā)展，使得人工挖孔樁這一傳統(tǒng)樁基施工方法在橋梁、高層建筑、港口碼頭等工程中被廣泛應(yīng)用。其適應(yīng)強(qiáng)、施工便捷性和成本可控等優(yōu)勢，使其在現(xiàn)代土木工程中仍占重要地位。但實(shí)際施工中，地質(zhì)條件復(fù)雜、環(huán)境多變，人工挖孔樁的施工質(zhì)量面臨挑戰(zhàn)。因此，如何確保其質(zhì)量成為土木工程領(lǐng)域的重要問題。該研究深入探討人工挖孔樁施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施，以期為實(shí)際工程提供參考和指導(dǎo)。

1 人工挖孔樁施工技術(shù)概述

1.1 人工挖孔樁的定義與特點(diǎn)

人工挖孔樁，作為一種基礎(chǔ)的施工工藝，主要指的是在預(yù)先確定的樁位上，采用人工挖掘的方式形成樁孔，隨后在孔內(nèi)安裝鋼筋籠并澆筑混凝土，從而形成樁基礎(chǔ)的施工方法。人工挖孔樁具有以下特點(diǎn)[1]：

（1）適應(yīng)性強(qiáng)：人工挖孔樁適用于多種地質(zhì)條件，包括軟土、黏土、砂土以及巖石等，能夠靈活應(yīng)對復(fù)雜的工程環(huán)境。

（2）施工簡便：相比其他樁基施工方法，人工挖孔樁無需復(fù)雜的施工機(jī)械，主要依靠人工挖掘，因此施工操作相對簡便，對現(xiàn)場設(shè)備要求較低。

（3）成本可控：由于人工挖孔樁主要依賴人力施工，因此在一些機(jī)械成本較高的地區(qū)或環(huán)境下，該技術(shù)的施工成本相對較低，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

（4）質(zhì)量控制直觀：在挖掘過程中，施工人員可以直觀地觀察并控制樁孔的質(zhì)量，如孔徑、孔深、垂直度等，從而確保樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量。

（5）環(huán)境影響?。喝斯ね诳讟妒┕み^程中產(chǎn)生的噪聲和振動較小，對周圍環(huán)境的影響較小，適用于對環(huán)境保護(hù)要求較高的工程。

1.2 人工挖孔樁的應(yīng)用范圍

人工挖孔樁作為一種傳統(tǒng)的樁基施工方法，在現(xiàn)代土木工程中仍具有廣泛的應(yīng)用范圍。它主要適用于以下工程場景：

（1）橋梁工程：在橋梁建設(shè)中，人工挖孔樁常用于橋墩基礎(chǔ)的施工，特別是在河流、湖泊等水域環(huán)境中，其適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)使其成為一種有效的施工方法。

（2）高層建筑：對于高層建筑，特別是地基條件較為復(fù)雜的情況下，人工挖孔樁能夠提供可靠的承載能力，保證建筑物的穩(wěn)定性和安全性。

（3）港口碼頭：在港口和碼頭的建設(shè)中，由于需要承受較大的水平和豎向荷載，人工挖孔樁的應(yīng)用也較為普遍。

（4）地質(zhì)條件復(fù)雜區(qū)域：對于軟土、黏土、砂土以及巖石等多種地質(zhì)條件，人工挖孔樁能夠靈活應(yīng)對，因此在地質(zhì)條件復(fù)雜的區(qū)域也得到了廣泛應(yīng)用。

2 大型橋梁拱座施工關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 項目概況

新家灣大橋位于寧南縣新家灣境內(nèi)，起于黑水河隧道出口（ZK268+005、K268+020），止于花山1號隧道進(jìn)口（ZK268+219、K268+204），全線長214 m。該橋?yàn)榭鐪瞎榷O(shè)。橋位上覆碎石土，覆土厚度1～7 m，下伏白云巖。全橋共2聯(lián)：4×40 m+1×16 m。橋梁的上部結(jié)構(gòu)采用了預(yù)應(yīng)力混凝土（后張）簡支T梁以及鋼筋混凝土現(xiàn)澆實(shí)心板，使得橋面連續(xù)。在下部結(jié)構(gòu)設(shè)計中，0號橋臺采用了柱式臺，而5號橋臺則選用了重力式臺。此外，橋墩采用了柱式墩，而5號橋臺則采用了擴(kuò)大基礎(chǔ)，其余墩臺則采用了樁基礎(chǔ)。最大橋高35.2 m，最大墩高30.6 m。其中人工挖孔樁為新家灣右線大橋0#橋臺0-0#、0-1#樁基，樁長20 m，樁徑2 m，樁基按端承灌注樁設(shè)計。

2.2 人工挖孔施工工藝流程

人工挖孔施工工藝流程如圖1所示[2]：

2.3 人工挖孔施工方法

2.3.1 場地平整

采用挖掘機(jī)及裝載機(jī)清除坡面危石、浮土。抗滑樁若在陡坡上，施工前要先確定面層的土體是否穩(wěn)定，若不穩(wěn)定，對有可能危及施工安全的土體進(jìn)行卸載。

設(shè)置好渣土堆放區(qū)、道路和料堆區(qū)；在作業(yè)區(qū)周圍挖掘排水溝，并建立完善的排水系統(tǒng)。

2.3.2 測量定位

利用全站儀和水準(zhǔn)儀進(jìn)行測量放樣，確認(rèn)孔樁中心點(diǎn)的具體位置，標(biāo)記樁孔的確切位置并測量現(xiàn)場地面高程。放樣完成后，進(jìn)行拉距測量以確定相鄰孔樁的位置，核對樁的準(zhǔn)確性，確認(rèn)無誤后根據(jù)需要整平場地并開始鎖口施工。

2.3.3 孔口防護(hù)及布置

在樁位挖掘區(qū)域，孔口護(hù)壁混凝土高出地面30 cm，周圍混凝土硬化，不得堆積土渣、機(jī)械或雜物；設(shè)置鋼管扣件圍欄圍繞孔口，確保穩(wěn)固。作業(yè)結(jié)束時，指派人員進(jìn)行監(jiān)測并覆蓋孔口，同時放置圍欄和標(biāo)志，并在夜間提供照明，以防人員墜入挖掘孔內(nèi)。挖掘區(qū)域應(yīng)設(shè)置排水溝，及時排除地表積水，搭建孔口防護(hù)棚，并在吊裝設(shè)備上配置限位器。

2.3.4 孔樁開挖

（1）第一節(jié)開挖

采用鎬和鍬逐層自頂向下進(jìn)行開挖，當(dāng)遇到堅硬土壤或大塊石塊時，可考慮使用風(fēng)鎬進(jìn)行破碎。挖掘的順序宜先挖中間部分，再進(jìn)行周邊部分的開挖，并嚴(yán)格控制截面尺寸為設(shè)計樁徑增加30 cm。將被挖出的土壤裝入密封吊桶，通過卷揚(yáng)機(jī)提升至地面，然后運(yùn)送至指定堆放地點(diǎn)，以確保環(huán)境不受污染。在挖孔過程中，無須將孔壁修整得非常光滑，而是保留稍微凹凸不平的表面，以增加樁與土壤之間的摩擦力[3]。

（2）護(hù)壁鋼筋制作及安裝

鋼筋調(diào)直：對于各種鋼筋應(yīng)采用相應(yīng)的措施進(jìn)行調(diào)直，其垂直度不大于1%；加工后的鋼筋，表面不允許有削弱鋼筋截面的傷痕。鋼筋的彎曲宜在常溫狀態(tài)下加工，彎制鋼筋宜從中部開始，逐步彎向兩端，彎鉤應(yīng)一次性彎成。鋼筋的間距按構(gòu)造布置25 cm控制；鋼筋在樁基內(nèi)進(jìn)行綁扎形成鋼筋骨架。

（3）安裝第一節(jié)護(hù)壁模板

在挖掘孔樁過程中，需設(shè)置護(hù)壁以確?？妆诜€(wěn)定和安全。首要步驟是進(jìn)行混凝土護(hù)壁施工，其徑向厚度為25 cm，超出地面30 cm，構(gòu)成井口的鎖口圈，以避免土石和其他物體進(jìn)入井內(nèi)造成危害，同時有助于防水和定位。護(hù)壁模板選用組合式鋼模，鋼模板面板厚度不得少于4 mm，高度可根據(jù)施工需要在0.5～1 m間調(diào)整?；炷磷o(hù)壁采用下喇叭口形內(nèi)齒設(shè)計，成形幾何尺寸為：上口壁厚25 cm，下口壁厚25 cm。

（4）澆筑第一節(jié)護(hù)壁混凝土

一旦護(hù)壁的鋼筋模板通過驗(yàn)收，即可進(jìn)行混凝土澆筑。施工過程中使用小型滾筒攪拌機(jī)，在現(xiàn)場設(shè)置料場和分料倉，按照比例進(jìn)行施工，并使用人力小斗車進(jìn)行運(yùn)輸?；炷帘谎b入吊桶，通過卷揚(yáng)機(jī)吊入孔中，然后由工人鏟入模板內(nèi)。在澆灌過程中，需要敲擊模板并插入實(shí)心鋼筋以加固，所采用的混凝土等級為C20，坍落度在14～18 cm之間。在灌注之前，需要通過吊線檢查模板，獲得監(jiān)理的合格報告后才能進(jìn)行灌注，以確保壁厚符合要求，如有不足應(yīng)及時修整?；炷僚淞闲鑷?yán)格按照試驗(yàn)配比執(zhí)行，不得隨意增減原材料。下一節(jié)護(hù)壁應(yīng)嵌入上一節(jié)的5 cm，以確保節(jié)段接縫緊密銜接。每下挖1 m澆筑護(hù)壁一次，地質(zhì)不佳時減小高度，但結(jié)構(gòu)尺寸須符合圖紙要求。

（5）第二節(jié)開挖

待第一節(jié)段護(hù)壁混凝土達(dá)到85%的設(shè)計強(qiáng)度，便可取消模板和支撐結(jié)構(gòu)，開始進(jìn)行第二節(jié)段樁孔的挖掘工作。廢棄材料經(jīng)過垂直提升設(shè)備運(yùn)送至孔口，然后使用手推車將其移至遠(yuǎn)處進(jìn)行處理。

（6）安裝第二節(jié)護(hù)壁模板

完成第二節(jié)段樁基的挖掘并經(jīng)過質(zhì)量檢驗(yàn)確認(rèn)后，即可著手安裝第二節(jié)段的護(hù)壁模板。該護(hù)壁的徑向尺寸為25 cm，其安裝和建造要求與前一節(jié)段的護(hù)壁相同。

（7）澆筑第二節(jié)護(hù)壁混凝土

所有建筑材料，包括混凝土，均使用吊桶進(jìn)行輸送，護(hù)墻混凝土的施工方式與之前的步驟相同。重復(fù)以上的流程，直至挖掘達(dá)到規(guī)定的高程?，F(xiàn)場施工人員必須對挖孔的地質(zhì)條件有充分了解，并定期核對施工圖紙。一旦發(fā)現(xiàn)實(shí)際情況與設(shè)計不一致，應(yīng)立即向監(jiān)理和設(shè)計部門作出匯報。

（8）孔內(nèi)通風(fēng)

在挖掘人工孔樁深度超過6 m時，為避免洞內(nèi)缺氧和確保通風(fēng)降溫，項目部會配備專用通風(fēng)設(shè)備（通風(fēng)機(jī)），其風(fēng)量為704 m3/h，可滿足相關(guān)需求。當(dāng)在孔底進(jìn)行鑿巖作業(yè)時，需要增加通風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量。

（9）棄渣處理

孔里的棄渣放入臨時棄渣池，由于施工場地靠近1#棄土場，每日根據(jù)堆渣情況直接用裝載機(jī)和小型拖拉機(jī)將渣土倒入棄土場指定位置。

（10）終孔檢查處理

完成挖掘孔樁至設(shè)計標(biāo)高后，需要對孔底進(jìn)行處理，以確保其表面平整，不含任何松散物、污泥或軟質(zhì)沉積物。經(jīng)過自查合格，并報告監(jiān)理工程師審核通過后，方可進(jìn)行最終孔處理，進(jìn)入下一道工序。

2.4 特殊地質(zhì)處理

發(fā)現(xiàn)特殊地質(zhì)，可按以下方式進(jìn)行處理[4]：

（1）孔內(nèi)涌水處理

如果地下水量較少，通常使用潛水泵進(jìn)行抽水，同時開展挖掘工作，以確?？變?nèi)基本無積水。

當(dāng)?shù)叵滤枯^大時，如果潛水泵無法將孔內(nèi)水抽干，影響挖掘和混凝土護(hù)壁施工時，會同時對周圍的孔進(jìn)行抽水，暫時降低施工區(qū)域的地下水位，減少孔內(nèi)涌水量，并采用輪流施工的方式，合理組織和安排挖孔工作。

（2）淤泥地質(zhì)的處理

遇到淤泥土層時，應(yīng)減少該段孔的挖掘深度，同時利用模板、鋼筋棍等臨時支撐，及時進(jìn)行混凝土護(hù)壁澆筑。支撐的鋼筋棍和模板會插入土質(zhì)底部不少于0.3 m深，上部與上段護(hù)壁的預(yù)留鋼筋連接。鋼筋棍和模板的布置不一定垂直，也可以斜向或雙排布置，以達(dá)到更好的支撐效果。

（3）流砂層施工的處理

在流砂情況較不嚴(yán)重的情況下，可以減少挖掘深度的循環(huán)，將標(biāo)準(zhǔn)的1 m段縮減至0.5 m或0.3 m，以減少挖掘土壁暴露的時間，并及時進(jìn)行護(hù)壁混凝土灌注。

當(dāng)流砂情況較嚴(yán)重時，應(yīng)在井孔內(nèi)設(shè)置略大于混凝土護(hù)壁孔徑的鋼套護(hù)筒，利用混凝土支撐作為支點(diǎn)，通過小型油壓千斤頂逐漸將鋼套護(hù)筒壓入土中，阻止流砂。鋼套護(hù)筒可以逐個下沉，開展挖掘，直至穿過流砂層0.5～1 m，然后轉(zhuǎn)入正常挖土和混凝土護(hù)壁支撐。

3 人工挖孔樁施工中的質(zhì)量控制措施

人工挖孔樁作為一種常見的基礎(chǔ)加固手段，其施工質(zhì)量直接關(guān)系到整個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。因此，在人工挖孔樁的施工過程中，采取一系列質(zhì)量控制措施是至關(guān)重要的[5]。

（1）施工前準(zhǔn)備：在施工前，應(yīng)進(jìn)行充分的地質(zhì)勘察，以獲取土層結(jié)構(gòu)、地下水位、土壤物理力學(xué)性質(zhì)等關(guān)鍵信息?；诳辈旖Y(jié)果，制定詳細(xì)的施工方案，包括樁的設(shè)計參數(shù)、施工方法、安全措施等。

（2）施工定位與放樣：精確的樁位放樣是確保樁基質(zhì)量的前提。使用專業(yè)的測量設(shè)備，按照設(shè)計圖紙和施工方案進(jìn)行樁位的定位，確保樁位的準(zhǔn)確性。

（3）開挖控制：在開挖過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制開挖尺寸、垂直度和深度。采用適當(dāng)?shù)拈_挖工具和技術(shù)，避免對土體的過度擾動，保持孔壁的穩(wěn)定性。

（4）孔壁支護(hù)：為了防止孔壁塌陷，根據(jù)土層條件選擇合適的支護(hù)方式，如鋼筋籠、預(yù)制混凝土環(huán)或臨時支撐等，確保孔壁在施工過程中的穩(wěn)定性。

（5）鋼筋籠制作與安裝：鋼筋籠應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求制作，保證其尺寸、形狀和鋼筋間距符合規(guī)范。在安裝過程中，應(yīng)確保鋼筋籠居中，并采取有效措施防止其在安裝過程中發(fā)生變形。

（6）混凝土澆筑：混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，避免出現(xiàn)冷縫。采用適當(dāng)?shù)恼駬v方法，確?；炷脸浞置軐?shí)，無空洞和蜂窩現(xiàn)象。同時，應(yīng)對混凝土進(jìn)行試塊取樣，以檢驗(yàn)其強(qiáng)度等級。

（7）質(zhì)量控制檢測：在施工過程中，應(yīng)定期進(jìn)行樁身質(zhì)量檢測，如超聲波檢測、靜載試驗(yàn)等，以評估樁基的質(zhì)量是否符合設(shè)計要求。

（8）環(huán)境與安全管理：在整個施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵守環(huán)境保護(hù)和職業(yè)安全健康的相關(guān)規(guī)定，采取有效措施減少施工對環(huán)境的影響，并保障施工人員的安全。

（9）施工記錄與文檔管理：詳細(xì)記錄施工過程中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)和事件，包括材料使用、施工條件、檢測結(jié)果等，以便于后續(xù)的質(zhì)量追溯和管理。

4 結(jié)語

人工挖孔樁施工技術(shù)的質(zhì)量控制是一個多方面、多層次的綜合過程。該文通過分析人工挖孔樁施工的關(guān)鍵步驟和質(zhì)量控制點(diǎn)，提出了一系列切實(shí)可行的質(zhì)量控制措施，旨在為工程實(shí)踐提供指導(dǎo)和參考。通過實(shí)施此類措施，可有效地提升人工挖孔樁的施工質(zhì)量，從而保障基礎(chǔ)工程的穩(wěn)定性和安全性。人工挖孔樁施工技術(shù)及質(zhì)量控制是土木工程領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容之一，其不斷發(fā)展和完善將為現(xiàn)代土木工程的安全、穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展提供有力支撐。

參考文獻(xiàn)

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[5]徐磊，于健偉，黃源.人工挖孔樁施工技術(shù)要點(diǎn)與質(zhì)量控制[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，2022（3）：142-143.

收稿日期：2024-02-29

作者簡介：隆騰（1989—），男，本科，工程師，主要從事工程施工及工程檢測工作。