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摘 要：在本文中，笔者重点结合工程实例，对人工挖孔桩的施工过程，就人工挖孔桩的施工质量控制进行了详细的阐述。
关键词：人工挖孔桩；施工技术；要点探讨；质量控制
一、工程概况
某建筑工程总面积40267m2，地下4层，地上5层。结构形式为框架结构，建筑长约109m，宽约45m，基坑底部相对标高-18.67m，局部深至-20.05m，基坑开挖深度18.47～20.05m。基坑支护采用土钉墙与护坡桩联合支护的形式，上部6.45m（局部9.5m）为土钉墙支护形式，下部为桩锚支护结构形式。基坑周圈共设197根护坡桩，共设置二道锚杆，均为一桩一锚。桩长16m，桩径800mm，嵌固深度3.8m，局部4.6m。本工程所处场区土质较好，主要为含水量较少的粘土和粉土层，下部为持力层砂卵石层。
根据勘察报告，在勘察深度范围内实测到两层地下水，地下水类型分别为潜水和层间水。潜水层水位埋深16.90～18.00m，水位标高30.20～31.44m，含水层为卵石⑤层；层间水：水位埋深26.10～26.70m，水位标高21.60～22.58m，含水层为卵石⑦层。
二、施工前期准备
（1）本工程属深基坑施工，因此，基坑支护施工方案必须经过专家论证。专家论证前，护坡桩施工设计为机械成孔。但一方面考虑到本工程施工场地地层砂卵石含量较大，机械成孔难度较大且易塌孔，另一方面本工程距离居民区较近，为不影响居民的正常生活，决定采用成桩可靠且施工噪音较小的人工挖孔桩施工。
（2）人工挖孔桩护壁设计。由于本工程人工挖孔桩较深，为保证施工安全，采用护壁挖孔形式，挖孔桩受土体侧压力最大的部位在护壁最深处，最大桩深为22.6m，取25m，该部位护壁厚度计算如下：
p=γhtg2（45°-φ/2）+（γ-γw）（H-h）tg2（45°-φ/2）+（H-h）γw=0.147MPa （式1）
t≥k×p×=0.97cm （式2）
根据计算，护壁混凝土理论计算厚度9.7mm。为保证施工安全，取厚度100mm，拆模强度不小于1MPa，或护壁混凝土养护时间不小于24h。上式中符号含义如表1所示。
三、人工挖孔灌注桩施工过程中的控制
（一）人工挖孔桩施工工艺流程（见图1）
（二）挖孔施工控制要点
⑴开挖前，从桩中心位置向桩四周引出四个桩心控制点，第一节桩孔挖好支护壁模板时，用桩心点来校正模板位置。第一节护壁施工完毕，将四个桩心控制点引到护壁上，以便于保护。
⑵每2人组成一个挖孔班组，覆盖层土方由人工从上到下逐节用镐、锹进行挖掘，挖土次序为先挖中心部分后挖周边。每个孔口安装辘轳一台，弃土装入吊桶内垂直运输至孔口，暂时堆放在孔口2m以外，集中使用反铲清运出场外。每节挖孔深度为0.9～1.0m。
⑶第一节护壁模板的中心与桩轴线点要重合，其余轴线的偏差不得大于20mm；第一节护壁厚度比下面的护壁厚100～150mm，且要高出地面100～150mm。
⑷每节桩孔均须利用十字交叉法校正桩芯，在安装提升设备时，使吊桶的钢丝绳中心与桩孔中心一致，以作挖土时粗略中心线用。
⑸挖桩时为了避免相互间扰动影响，挖桩顺序采取隔一挖一的方式以确保挖孔安全。主孔灌注前，副孔开挖深度不大于6m。挖孔桩护壁采用C20混凝土护壁，厚度不小于100mm。
⑹灌注护壁混凝土时，采用组合钢模板支护，4块合并为一个整圆，模板外侧灌注护壁混凝土。
⑺采用敲击模板或用钢筋插捣的方法使护壁混凝土密实并与土紧密接触，保证土摩阻力的发挥。
⑻上下节护壁的搭接长度不小于50mm。同一水平面上的井圈任意直径的极差不大于50mm。
⑼每节护壁均应在当日连续施工完毕，护壁模板的拆除必须在施工24小时之后进行。
⑽每节桩孔的挖土、护壁质量均作检查，以自检为主，监理、业主抽检为辅，检验内容包括桩心定位、桩孔垂直度、孔径大小、护壁稳定性等，发现偏差及时纠正。
⑾遇大量渗水的地层，在孔底一侧挖集水坑，用高扬程潜水泵排出桩孔外。
⑿开挖流砂严重的桩孔时，先将附近无流砂的桩孔挖深，使其起集水井作用。集水井选在地下水流的上方。
（三）质量控制标准
⑴人工挖孔桩的成孔质量（护坡桩）验收标准如表2所示。
⑵钢筋笼制作允许偏差如表3所示。
四、挖孔桩成孔常见问题及处理措施
（一）塌孔原因及防治处理方法
1.塌孔原因
⑴地下水渗漏比较严重。
⑵混凝土护壁养护期内孔底积水，抽干后孔壁周围土层内产生较大水压差，从而易于使孔壁土体失稳。
⑶土层变化部位挖孔深度大于土体稳定极限高度。
⑷孔体偏位或超挖，孔壁原状土体结构受到扰动、破坏。
（二）塌孔的防治
⑴有选择地先挖几个桩孔进行连续降水，使孔底不积水，周围桩土体粘聚力增强，并保持稳定。
⑵尽可能避免桩孔内产生较大水压差。
⑶控制挖孔深度不大于稳定极限高度，并防止偏位或超挖。
⑷对塌方严重孔壁，用砂石子填塞，并在护壁的相应部位设泻水孔，用以排除孔洞内积水。
（三）护壁裂缝
1.护壁裂缝产生的原因
⑴护壁过厚，其自重大于土体的极限摩阻力，因而导致下滑，引起裂缝。
⑵过度抽水后在桩孔周围造成地下水位大幅度下降，在护壁产生负摩阻力。
⑶由于塌方使护壁失去部分支撑的土体下滑，使护壁某一部分受拉，而产生环向水平裂缝，同时由于下滑不均匀和护壁四周压力不均，造成较大的弯矩和剪力作用，而导致垂直和斜向裂缝。
2.防治处理方法
⑴护壁厚度不宜太大，尽量减轻自重。
⑵桩孔口的护壁导槽要有良好的土体支撑，以保证其强度和稳固。
⑶裂缝一般可不处理，但要加强施工监视观测，发现问题及时处理。
（四）截面大小不一或扭曲
1.产生原因
⑴挖孔时未每节对中量测桩中心轴线及半径。
⑵土质松软或遇粉细砂层难以控制半径。
⑶孔壁支护未严格控制尺寸。
2.防治处理方法
挖孔时应按每节支护量测桩中心轴线及半径，遇松软土层或粉细砂层加强支护，严格认真控制支护尺寸。
（四）混凝土超量
1.产生原因
⑴挖孔时未每层控制截面，出现超挖。
⑵遇有地下土洞、落水洞、下水道或古墓、坑穴。
⑶孔壁塌落或成孔后间歇时间过长，孔壁风干或浸水剥落。
2.防治处理办法
⑴挖孔时每层每节严格控制截面尺寸，不能超挖；遇地下洞穴，用3：7灰土填补、拍夯实。
⑵防孔壁塌落。
⑶成孔后在48h内浇筑桩混凝土，避免长期搁置。
（五）人工挖孔预流砂层护壁处理所采取的措施
⑴对存在流砂现象的护坡桩桩孔在人工挖孔时采取钢护筒进行护壁，每个（地下水丰富的）桩孔采用一个钢护筒。
⑵钢护筒内径尺寸为770mm，长为1～1.5m，厚3mm；钢护筒护壁时钢护筒底部插入重粉质粘土⑥1层约20cm，并与下一节桩孔护壁形成搭接，其搭接长度不小于100mm，具体做法如图2所示。
图2流砂层部位钢护筒护壁示意图
五、结语
在上述施工工艺及相应措施的严格控制下，该工程深基坑护坡桩分项工程顺利完成，施工质量完全达到了设计和验收规范要求，未有任何质量事故发生。
（1）工挖孔桩是一种行之有效的深基坑支护形式。
（2）对人工挖孔桩的质量控制应从施工前期准备阶段入手，包括方案审核、原材料质量控制、过程控制等几个环节。
（3）人工挖孔桩施工必须做好应急预案，对一些常见问题预先做好技术和物质准备，防患于未然。
关键词：人工挖孔桩；施工技术；要点探讨；质量控制
一、工程概况
某建筑工程总面积40267m2，地下4层，地上5层。结构形式为框架结构，建筑长约109m，宽约45m，基坑底部相对标高-18.67m，局部深至-20.05m，基坑开挖深度18.47～20.05m。基坑支护采用土钉墙与护坡桩联合支护的形式，上部6.45m（局部9.5m）为土钉墙支护形式，下部为桩锚支护结构形式。基坑周圈共设197根护坡桩，共设置二道锚杆，均为一桩一锚。桩长16m，桩径800mm，嵌固深度3.8m，局部4.6m。本工程所处场区土质较好，主要为含水量较少的粘土和粉土层，下部为持力层砂卵石层。
根据勘察报告，在勘察深度范围内实测到两层地下水，地下水类型分别为潜水和层间水。潜水层水位埋深16.90～18.00m，水位标高30.20～31.44m，含水层为卵石⑤层；层间水：水位埋深26.10～26.70m，水位标高21.60～22.58m，含水层为卵石⑦层。
二、施工前期准备
（1）本工程属深基坑施工，因此，基坑支护施工方案必须经过专家论证。专家论证前，护坡桩施工设计为机械成孔。但一方面考虑到本工程施工场地地层砂卵石含量较大，机械成孔难度较大且易塌孔，另一方面本工程距离居民区较近，为不影响居民的正常生活，决定采用成桩可靠且施工噪音较小的人工挖孔桩施工。
（2）人工挖孔桩护壁设计。由于本工程人工挖孔桩较深，为保证施工安全，采用护壁挖孔形式，挖孔桩受土体侧压力最大的部位在护壁最深处，最大桩深为22.6m，取25m，该部位护壁厚度计算如下：
p=γhtg2（45°-φ/2）+（γ-γw）（H-h）tg2（45°-φ/2）+（H-h）γw=0.147MPa （式1）
t≥k×p×=0.97cm （式2）
根据计算，护壁混凝土理论计算厚度9.7mm。为保证施工安全，取厚度100mm，拆模强度不小于1MPa，或护壁混凝土养护时间不小于24h。上式中符号含义如表1所示。
三、人工挖孔灌注桩施工过程中的控制
（一）人工挖孔桩施工工艺流程（见图1）
（二）挖孔施工控制要点
⑴开挖前，从桩中心位置向桩四周引出四个桩心控制点，第一节桩孔挖好支护壁模板时，用桩心点来校正模板位置。第一节护壁施工完毕，将四个桩心控制点引到护壁上，以便于保护。
⑵每2人组成一个挖孔班组，覆盖层土方由人工从上到下逐节用镐、锹进行挖掘，挖土次序为先挖中心部分后挖周边。每个孔口安装辘轳一台，弃土装入吊桶内垂直运输至孔口，暂时堆放在孔口2m以外，集中使用反铲清运出场外。每节挖孔深度为0.9～1.0m。
⑶第一节护壁模板的中心与桩轴线点要重合，其余轴线的偏差不得大于20mm；第一节护壁厚度比下面的护壁厚100～150mm，且要高出地面100～150mm。
⑷每节桩孔均须利用十字交叉法校正桩芯，在安装提升设备时，使吊桶的钢丝绳中心与桩孔中心一致，以作挖土时粗略中心线用。
⑸挖桩时为了避免相互间扰动影响，挖桩顺序采取隔一挖一的方式以确保挖孔安全。主孔灌注前，副孔开挖深度不大于6m。挖孔桩护壁采用C20混凝土护壁，厚度不小于100mm。
⑹灌注护壁混凝土时，采用组合钢模板支护，4块合并为一个整圆，模板外侧灌注护壁混凝土。
⑺采用敲击模板或用钢筋插捣的方法使护壁混凝土密实并与土紧密接触，保证土摩阻力的发挥。
⑻上下节护壁的搭接长度不小于50mm。同一水平面上的井圈任意直径的极差不大于50mm。
⑼每节护壁均应在当日连续施工完毕，护壁模板的拆除必须在施工24小时之后进行。
⑽每节桩孔的挖土、护壁质量均作检查，以自检为主，监理、业主抽检为辅，检验内容包括桩心定位、桩孔垂直度、孔径大小、护壁稳定性等，发现偏差及时纠正。
⑾遇大量渗水的地层，在孔底一侧挖集水坑，用高扬程潜水泵排出桩孔外。
⑿开挖流砂严重的桩孔时，先将附近无流砂的桩孔挖深，使其起集水井作用。集水井选在地下水流的上方。
（三）质量控制标准
⑴人工挖孔桩的成孔质量（护坡桩）验收标准如表2所示。
⑵钢筋笼制作允许偏差如表3所示。
四、挖孔桩成孔常见问题及处理措施
（一）塌孔原因及防治处理方法
1.塌孔原因
⑴地下水渗漏比较严重。
⑵混凝土护壁养护期内孔底积水，抽干后孔壁周围土层内产生较大水压差，从而易于使孔壁土体失稳。
⑶土层变化部位挖孔深度大于土体稳定极限高度。
⑷孔体偏位或超挖，孔壁原状土体结构受到扰动、破坏。
（二）塌孔的防治
⑴有选择地先挖几个桩孔进行连续降水，使孔底不积水，周围桩土体粘聚力增强，并保持稳定。
⑵尽可能避免桩孔内产生较大水压差。
⑶控制挖孔深度不大于稳定极限高度，并防止偏位或超挖。
⑷对塌方严重孔壁，用砂石子填塞，并在护壁的相应部位设泻水孔，用以排除孔洞内积水。
（三）护壁裂缝
1.护壁裂缝产生的原因
⑴护壁过厚，其自重大于土体的极限摩阻力，因而导致下滑，引起裂缝。
⑵过度抽水后在桩孔周围造成地下水位大幅度下降，在护壁产生负摩阻力。
⑶由于塌方使护壁失去部分支撑的土体下滑，使护壁某一部分受拉，而产生环向水平裂缝，同时由于下滑不均匀和护壁四周压力不均，造成较大的弯矩和剪力作用，而导致垂直和斜向裂缝。
2.防治处理方法
⑴护壁厚度不宜太大，尽量减轻自重。
⑵桩孔口的护壁导槽要有良好的土体支撑，以保证其强度和稳固。
⑶裂缝一般可不处理，但要加强施工监视观测，发现问题及时处理。
（四）截面大小不一或扭曲
1.产生原因
⑴挖孔时未每节对中量测桩中心轴线及半径。
⑵土质松软或遇粉细砂层难以控制半径。
⑶孔壁支护未严格控制尺寸。
2.防治处理方法
挖孔时应按每节支护量测桩中心轴线及半径，遇松软土层或粉细砂层加强支护，严格认真控制支护尺寸。
（四）混凝土超量
1.产生原因
⑴挖孔时未每层控制截面，出现超挖。
⑵遇有地下土洞、落水洞、下水道或古墓、坑穴。
⑶孔壁塌落或成孔后间歇时间过长，孔壁风干或浸水剥落。
2.防治处理办法
⑴挖孔时每层每节严格控制截面尺寸，不能超挖；遇地下洞穴，用3：7灰土填补、拍夯实。
⑵防孔壁塌落。
⑶成孔后在48h内浇筑桩混凝土，避免长期搁置。
（五）人工挖孔预流砂层护壁处理所采取的措施
⑴对存在流砂现象的护坡桩桩孔在人工挖孔时采取钢护筒进行护壁，每个（地下水丰富的）桩孔采用一个钢护筒。
⑵钢护筒内径尺寸为770mm，长为1～1.5m，厚3mm；钢护筒护壁时钢护筒底部插入重粉质粘土⑥1层约20cm，并与下一节桩孔护壁形成搭接，其搭接长度不小于100mm，具体做法如图2所示。
图2流砂层部位钢护筒护壁示意图
五、结语
在上述施工工艺及相应措施的严格控制下，该工程深基坑护坡桩分项工程顺利完成，施工质量完全达到了设计和验收规范要求，未有任何质量事故发生。
（1）工挖孔桩是一种行之有效的深基坑支护形式。
（2）对人工挖孔桩的质量控制应从施工前期准备阶段入手，包括方案审核、原材料质量控制、过程控制等几个环节。
（3）人工挖孔桩施工必须做好应急预案，对一些常见问题预先做好技术和物质准备，防患于未然。