人工挖孔灌注桩施工
作业指导书
一、施工准备
1、熟悉施工图纸及场地的水文地质资料，编制切实可行的施工方案，并进行井壁支护的计算和设计；
2、全面开挖之前，有选择地先挖两个试验桩孔，分析土质、水文等有关情况，以此修改原编施工方案；
3、开挖前场地应完成三通一平。地上、地下的电缆、管线、旧建筑物、设备基础等障碍物均已排除处理完毕。各项临时设施，如照明、动力、通风、安全设施准备就绪；
4、按基础平面图，设置桩位轴线、定位点；桩孔四周撒灰线，适当位置设置排水沟。放线工序完成后，进行相关报验程序；
5、开挖前应对施工人员进行全面的安全技术交底，操作前对吊具进行安全可靠的检查和试验，确保施工安全；
6、人工挖孔灌注桩施工用的机具比较简单，主要有：
混凝土搅拌机、三木搭、卷扬机、吊桶、护壁钢模板、扬程水泵、通风及供氧设备、空压机、风镐、镐、锹、土筐、潜孔钻、插捣工具、串筒、应急软爬梯、手推车、安全活动盖板、防水照明灯（低压36V、100W）、电焊机、安全帽、安全带等。
二、 施工工艺
工艺流程：
测量控制 → 锁孔口 → 检查桩位（中心）轴线 → 安装施工机具 → 逐层往下循环作业 → 检查验收 → 吊放钢筋笼 → 浇筑桩身混凝土
1、测量控制
桩位轴线采取在地面设十字控制网、基准点。用十字线将中心桩点引出护壁外80cm，用水泥砂浆打水泥钉固定，并做好保护工作。
2、锁孔口
⑴ 开挖第一节桩孔土方：开挖桩孔应从上到下逐层进行，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；
⑵ 支护壁模板附加钢筋：为防止桩孔壁坍方，确保安全施工，成孔应设置锁口井圈，并放附加钢筋；
⑶ 浇筑第一节护壁混凝土：桩孔挖完一节后立即浇筑护壁混凝土，人工浇筑捣实。
3、检查桩位（中心）轴线
每节桩孔护壁做好后，必须将桩位十字轴线和标高测设在护壁的上口，然后用十字线对中，吊线坠向井底投设，以半径尺杆检查孔壁的垂直平整度，随之进行修整。井深必须以基准点为依据，逐根引测，保证桩孔轴线位置、标高、截面尺寸满足设计要求；
4、安装施工机具
⑴ 架设垂直运输架：第一节桩孔成孔以后，即着手在桩孔上口架设垂直运输支架。支架本工程采到钢管吊架形式，要求搭设稳定、牢固；
⑵ 在垂直运输架上安装电动葫芦或卷扬机；
⑶ 安装吊桶、活动盖板、照明、水泵和通风机
① 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；
② 井底照明必须用低压电源、防水带罩的安全灯具，并安装水泵和通风机；
③ 桩孔口安装水平推移的活动安全盖板，桩口上设围护栏。
5、逐层往下循环作业
⑴ 开挖吊运第二节桩孔土方（修边）：从第二节开始，利用提升设备运土，桩孔内人员应戴好安全帽。吊桶离开孔口上方1.5m时，推动活动安全盖板，掩蔽孔口，防止卸土的土块、石块等杂物坠落孔内伤人；
桩孔挖至规定的深度后，用支杆检查桩孔的直径及井壁垂直平整度，并修整孔壁。
⑵ 护壁模板采用拆上节、支下节重复周转使用。模板之间用卡具、扣件连接固定，也可以在每节模板的上下端各设一道圆弧形的、用槽钢或角钢做成的内钢圈作为内侧支撑，防止内模因受涨力而变形。本工程设水平支撑，但会妨碍操作；
⑶ 浇筑第二节护壁混凝土：混凝土用吊桶运送，人工浇筑插捣密实。混凝土可由试验确定掺入早强剂，以加速混凝土的硬化；
⑷ 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；
⑸ 逐层往下循环作业，将桩孔挖至设计深度，清除虚土或虚碴，桩底应支承在设计所规定的持力层上。
6、检查验收：成孔以后必须对桩身直径、孔底标高、桩位中线、井壁垂直、虚土厚度进行全面测定。做好施工记录，进行隐蔽工程报验程序；
7、吊放钢筋笼：钢筋笼放入前应先绑好砂浆垫块，按设计要求为74mm（φ16定位筋每隔2m沿钢筋笼周边错位90度设置4根，焊于主筋上）；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。遇有两段钢筋笼连接时，应采用焊接（搭接焊或帮条焊），以确保钢筋位置正确；
8、浇筑桩身混凝土：桩身混凝土用溜槽加串筒向桩孔内浇筑混凝土。混凝土的落差大于2m，桩孔深度超过12m时，宜采用混凝土导管浇筑。
三、挖孔工程
采取分段开挖，每段高度决定于孔壁自稳状态的能力，以1.0~1.5m为一施工段，特殊地段0.6~0.8m，遇极硬岩时，须进行针对性爆破设计。开挖面积的范围为设计桩径加护壁厚度。在地下水位以下施工时，要及时用吊桶将泥水吊出，当遇大量渗水时，在孔底一侧挖集水坑，用高扬程潜水泵将水排出。
1、放线定位：按设计图纸放线，定桩位；
2、每个桩孔由一个固定的小组负责施工，开挖前向每个操作小组作地下水文地质分布情况的交底，及可能出现的问题的紧急应对措施。同时，进行安全技术交底，并明确对井下操作人员应负的安全责任，孔上下之间有良好的联络信号；
3、锁孔口 （见图一 锁口护壁示意图 图二 护壁钢筋笼示意图）
图一 锁口护壁示意图
图二 护壁钢筋示意图
4、地质层按规定钻芯取样，强度符合设计要求则可终孔，然后清除残碴，抽干积水，自检验收，通知监理进行桩底验收，验收合格后立即浇筑砼封底；
5、成孔以后必须对桩身直径，孔底标高，桩位中心线，井壁垂直度等进行检测，并做好记录，报监理检验合格方可进入下道工序
四、钢筋工程
1、制作场地：钢筋笼制作场地须硬化平整，在场地上铺设方木进行钢筋笼的制作；
2、钢筋的下料与制作：用卡板成型法控制钢筋笼直径和主筋间距，根据钢筋笼吊装长度用分节法予以下料制作；
3、钢筋笼的运输和吊装：桩基钢筋笼的吊装采用吊车，为防止骨架弯曲变形可采用槽钢或工字钢作成简易扁担梁吊装。吊装过程中，下放钢筋笼应缓慢均匀，根据下笼深度，随时调整钢筋笼入孔的垂直度，应尽量避免钢筋笼倾斜及摆动，避免碰及护壁。
4、安装声测管时，必须将声测管插到底部，且用铁丝或点焊将其牢固固定好，声测管必须竖直且四根间距一致，才能保证声测时的准确性。
五、砼工程
挖孔桩的砼分护壁砼及桩芯砼两部分
1、护壁砼工程
护壁模板采用两块半圆形5mm厚钢板通过螺栓连接而成，为一上大下小的楔形圆环模板。对于模板加固，可以采用ф25的螺纹钢筋焊成的钢支撑架进行加固。（见图三支撑框架示意图 图四 护壁钢筋示意图）
⑴ 桩孔护壁砼每挖完一节，经检查断面尺寸符合设计要求，报监理工程师检验合格后，立即浇筑护壁砼，坍落度控制在100 mm，确保孔壁稳定性；
⑵ 设置操作平台，用来临时放置混凝土拌合料和灌注护壁混凝土用；
⑶ 支设护壁模板：模板高度取决于开挖时施工段的高度，一般为1m。护壁中心线控制，将桩位轴线和高程均标定在第一节护壁上口，每节以十字线对中，吊大垂球控制中心点位置，用尺杆找圆周，然后由基准点测量孔深；
⑷ 浇筑护壁砼：护壁砼要振捣密实，可加早强剂早强，严禁用插入振动器振捣，以免影响模外的土体稳定；护壁砼强度等级为C20，厚度为 20cm，护壁内钢筋放置见图四，钢筋插入下层护壁内，使上下护壁有钢筋拉结，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；第一节砼锁口护壁应比下节护壁厚100～150mm，并高出地面20cm以上，便于挡水和定位；
⑸ 拆除模板继续下一段施工：上下壁搭接50~75mm，浇筑完下节砼后，马上将上下节护壁之间连接处浇筑密实。护壁砼达到一定强度(按承受土的侧压力计算)便可拆模，再开挖下一段，然后继续支模灌注混凝土，如此循环，直到挖至设计要求的深度；
⑹ 每节桩孔护壁做好以后，将桩位轴线，和标高测设在护壁上口。然后，用十字线对中，检查孔壁的垂直度，随之进行修整。
2、桩芯砼工程
当挖孔至距设计要求的标高30cm时，钻芯取样。若为石质基岩，也可在进入弱风化岩层后，检验基底承载力达到设计要求则经监理与设计院同意可提前终孔。在桩底承载力达到设计要求后，进行清底与封底，吊放钢筋笼，进行浇灌桩芯砼。
⑴ 浇灌桩芯砼前的准备工作
① 堵漏和积水的排除：浇砼前及时将砼护壁上的渗漏处堵塞，然后把井内积水抽干，以保证桩芯砼质量。堵漏方法：大面积堵成小面积、小面积堵成点漏而最后堵塞之；
② 溜槽和串筒的准备：砼经过串筒而达到浇筑面，其自由落下的高度不宜大于2m，否则会造成砼的分层和不均匀，影响砼的质量。
⑵ 桩芯砼的施工
① 桩芯砼振捣：由井下操作人员用插入式振动器分层捣实砼，每层厚度不超过50cm，插入形式为垂直式，插点间距约40-50cm，并且做到“快插慢拔”；
② 每个桩的桩芯砼必须一次连续浇捣完毕，不留设施工缝，交接班间隙不超0.5h；
③ 注意控制桩芯砼的浇筑高度，以免造成桩芯砼浇过高（但必须高出设计桩顶标高5cm左右、在上部结构砼施工前把桩顶浮浆凿掉）。如桩顶浮浆过多时，必须将浆刮掉，再用坍落度小的砼浇筑，以不存在浮浆为宜。
六、桩孔质量要求保证
1、开挖前，从桩中心位置向桩四周引出4个桩心控制点，施工过程用桩心点来校正模板位置，有专人严格校核中心位置及护壁厚度。桩孔开挖后，当天一次灌注完毕护壁砼，护壁砼拌和料中掺入早强剂；护壁拆模后，若发现护壁有蜂窝、漏水现象要及时加以堵塞或导流，防止孔外水通过护壁流入孔内。
2、重点保证项目：
⑴ 对桩的垂直度和孔径，应每段检查，发现偏差，随时纠正，保证位置正确；
⑵ 桩底持力层应满足设计承载力要求；
⑶ 浇筑混凝土后的桩顶标高及浮浆的处理，必须符合设计要求和施工规范的规定。
3、允许偏差项目，见表1。
表1 人工成孔灌注桩允许偏差 注：L为桩长
项次 项 目 允许偏差 (mm) 检验方法
1 钢筋笼主筋间距 ±10 尺量检查
2 钢筋笼箍筋间距 ±20 尺量检查
3 钢筋笼直径 ±10 尺量检查
4 钢筋笼长度 ±50 尺量检查
5 桩位中心轴线 ±10 拉线和尺量检查
6 桩孔垂直度 3‰L，且不大于50 吊线和尺量检查
7 桩身直径 ±10 尺量检查
8 桩底标高 ±10 尺量检查
9 护壁混凝土厚度 ±20 尺量检查
七、挖孔安全保证措施
1、各墩位设墩长，实行墩长安全责任制，挖孔时井外作业人员作为该孔安全员，时刻监控井周与井下人员安全；
2、要认真研究钻探资料，分析地质情况，对可能出现流砂、管涌、涌水以及有害气体等情况制定针对性的安全措施；
3、挖出的土方必须及时运走，井孔口周边1m范围内，禁止堆放土石方，且堆土高度不应大于0.8m，未浇注的桩3m范围内严禁过重车；
4、井孔周边必须设置安全防护围栏，高度不低于1.2m，正在开挖的桩孔停止作业或已挖好的成孔，必须设置牢固的安全活动盖板，非工作人员禁止入内；
5、挖孔作业人员、监护人员，必须戴安全帽，严禁穿拖鞋、赤脚、酒后上岗作业；
6、孔深超过挖孔人身高时，在桩孔口或孔内装设靠周壁略低的半圆防护板（网），并随着孔深增加而往作业面下引，吊碴桶上下时，孔下作业人员应避于护板（网）下；
7、井内人员必须乘专用吊笼上下，不得乘坐吊桶或脚踩护壁上下井孔。井孔内必须设置应急时使用的安全绳和软爬梯；
8、当孔深大于10m以上时，应向孔下通风，加强空气对流，必要时输送氧气，防止有毒气体危害。操作时上下人员轮换作业，桩孔上人员密切注意观察桩孔下人员情况，预防安全事故发生；
9、当地下水量不大时，随挖随将泥水用吊桶运出，地下渗水量较大时，吊桶满足不了排水，先在桩孔底挖集水坑，用高扬程水泵抽水。作业人员必须离开井孔，严禁人机同坑作业。随时观察井壁变化，遇到险情，全部人员应立即撤离井孔；
10、孔内实施爆破时，严格按照设计布眼及控制药量。划定安全距离，设置警戒哨，闪电雷鸣时禁止装药、接线，施工操作时严格按安全操作规程办事，爆破后向孔内强制输送清洁空气排除有害气体，待有害气体排完后方可下井；
11、施工现场电源线路，必须按“三相五线”制，TV-S系统要求布置，并按“三级配电”、“二级漏电分级”分段保护，井底照明须用低压电源，防水带罩的安全灯具或安全矿灯；
12、各孔井用电必须分闸，严禁一闸多孔和一闸多用。必须一机一闸一漏一箱进行敷设。孔上电线、电缆必须架空；
13、电箱一律采用铁质电箱，电箱应有严密的防雨措施，安装位置合适，安装牢固，进出线整齐，拉线牢固，熔丝不得用金属代替，箱内不得放其它物品；
14、现场电源线路及电气设备，由持证电工负责安装维护，经验收合格后，方准投入使用；
15、施工现场所有设备和机具必须做好保护接零。所有机械设备的传动部位，必须装设防护罩；
16、垂直起重设备必须经常性检修维护，保证机件能够运转正常，操作灵活，按钮开关、减速器、钢丝绳、绳卡、吊钩、吊桶、吊笼等，不得带病作业；
17、垂直起重设备支架应牢固，应能承受一定的冲击力不至翻倒，垂直起重设备必须经检验合格后，方可投入使用；
18、孔桩开挖应交叉进行，正在开挖或已成孔而尚未浇筑砼的桩孔其10米半径范围内不得同时开挖其它桩孔；
19、当相邻孔桩在浇灌桩芯砼时，原则上要停止掘进，以防竖井在较大侧压力下土体失去稳定而坍塌；
20、桩孔必须每挖深0.4m~0.9m进行护壁，严禁只挖不护壁；大雨天气，不得进入孔下作业。
八、挖孔施工常见问题的预防与处理
1、垂直偏差过大
由于开挖过程未按要求每节核验垂直度，致使挖完以后垂直超偏。每挖完一节，必须根据桩孔口上的轴线吊直、修边、使孔壁圆弧保持上下顺直。
2、孔壁坍塌及流砂事故
在开挖过程中，如遇到特别松软的土层，流动性淤泥或流砂时，为防止土壁坍落及流砂，可减少每节护壁的高度（可取300～500mm）、加强配筋、增加护壁厚度等措施。待穿过松软土层和流砂层后，再按一般的方法边挖边灌注砼护壁，继续开挖桩孔。
当采用上述方法仍无法施工时，讯速用土回填桩孔到能控制坍孔为止，并用高150～200mm孔径略小于砼护壁内径的钢护筒，用小型千斤顶将钢护筒压入土中阻挡流砂或淤泥，压入一段开挖一段，直至穿过流砂层50～100cm。开挖流砂现象严重的桩孔可先将附近无流砂的桩孔挖深，采用井点降水法，集水井选在地下水流的上向。
3、清底和封底止水
成孔经过验收终孔后，清理干净桩底余渣、淤泥、积水。开始浇注前，必须对该桩四周未浇注的桩同时抽水、降水。若桩底无涌水时，只在桩底挖小集水坑排干积水，堵塞护壁涌水后即灌注桩身混凝土。如桩底裂隙涌水，为了保证桩身砼浇灌质量，桩底采用50cm厚与桩身混凝土强度等级的水下不分散砼先封底止水，待封底砼有一定强度再抽干积水后按常规浇灌方法施工。护壁渗水待安装钢筋笼后，利用钢筋笼提供操作条件，采用促凝水泥浆对渗水孔眼进行堵塞，孔隙较大时先塞水泥浆封闭渗水孔。
4、桩身混凝土质量
桩身砼浇注的施工间隙不超过终凝时间，最好连续浇注。浇注过程中，技术人员要下孔检查分析浇注质量，如发现因渗水而造成浮浆过多时，立即浇注干硬性或无水干拌砼均匀，振捣密实加以控制，以确保砼质量。浇注完毕后，在砼初凝前对桩顶砼抹压平整，以避免出现塑性收缩裂缝或环向干缩裂缝。
5、钢筋笼扭曲变形
钢筋笼加工制作时点焊不牢，未采取支撑加强钢筋，运输、吊放时产生变形、扭曲。钢筋笼应在专用平台上加工，主筋与箍筋点焊牢固，支撑加固措施要可靠，吊运要竖直，使其平稳地放入桩孔中，保持骨架完好。
九、 施工中注意事项
1、成品保护
⑴ 已挖好的桩孔必须用木板或脚手板、钢筋网片盖好，防止土块、杂物、人员坠落，严禁用草袋、塑料布虚掩；
⑵ 已挖好的桩孔及时放好钢筋笼，及时浇筑混凝土，以防塌方；
⑶ 保护好已成形的钢筋笼，不得扭曲、松动变形。吊入桩孔时，不要碰坏孔壁。串筒应垂直放置，防止因混凝土斜向冲击孔壁，破坏护壁土层，造成夹土；
⑷ 保证钢筋笼不被污染，浇筑砼时，将钢筋笼顶部固定牢固，限制钢筋笼上浮；
⑸ 桩孔混凝土浇筑完毕，应复核桩位和桩顶标高。将桩顶的主筋扶正，用塑料布或草帘围好，防止混凝土发生收缩、干裂；
⑹ 施工过程妥善保护好场地的轴线桩、水准点。不得碾压桩头，弯折钢筋。
2、冬、雨期施工：
⑴ 冬期当温度低于0℃以下浇筑混凝土时，应采取加热保温措施。浇筑的入模温度应由冬季施工方案确定。在桩顶未达到设计强度50%以前不得受冻。当夏季气温高于30℃，应根据具体情况对混凝土采取缓凝措施；
⑵ 雨天不能进行人工挖桩孔的工作。现场必须有排水的措施，严防地面雨水流入桩孔内，致使桩孔塌方。
中铁十四局集团重庆碚东嘉陵江大桥建设指挥部
工 程 部
二○○五年五月二十日
参考资料：http://codata.163.com/data/paper/download/20069271159297104923.doc