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摘要：某热电厂冷却塔工程桩基础由于地质情况复杂，在施工过程中采用了人工挖孔、爆破成孔、护壁施工、混凝土泵送等技术，在保证工程质量和提高效益，积累了一批技术成果。
关键词：人工挖孔灌注桩；混凝土护壁；岩石爆破
１、工程概况
某热电厂冷却塔工程桩基础采用人工挖孔桩基础，共900根桩，桩径分别为0.9ｍ、1.0ｍ、1.2ｍ。设计桩深最深为13.5ｍ，最浅10.0ｍ，桩端作扩大头，持力层为岩石层。桩基砼强度等级为C25。基坑开挖深度约为3.60ｍ，土方开挖量约9100ｍ3。地下水位埋深在－16.3ｍ以下，施工时不用考虑降水问题。
2、基坑土方开挖及人工挖孔桩施工顺序
2.1施工季节是春季，雨水较少，基坑边坡防护少。现场水位较低，经认真分析现场施工条件，决定采用"先开挖基坑，再挖桩"的施工方法。
2.2人工挖孔桩施工期间，有较宽阔的土方堆积场地，较好的土质现场堆积，碎石杂土运出基坑堆放。
2.3人工挖孔桩，由120轴线开始向相反方向同时开挖，随挖孔随验收。群桩承台处的桩孔，采用"隔桩跳挖"的方法施工。待砼浇完后再进行跳挖桩的施工。
3、桩基施工
3.1护壁施工
根据地质勘察报告，本工程地基不存在流砂层，按设计要求，护壁每节高度为1m，厚度为175cm，护壁砼强度等级Ｃ25。施工前对施工班组进行施工技术、安全交底和安全教育。
开挖前，先砌筑500mm高的砖圈，顶面用1：2水泥砂浆找平。从桩中心位置向四周引出四个桩心控制点。当第一节桩孔挖好后安装护壁模板，护壁模板采用木制圆弧模板，用三块圆弧拼成一个整圆。用桩心点来校正模板位置，并保证护壁比下面的护壁厚175mm，高出现场地面200mm。每节护壁砼浇完后，设专人校核桩中心位置和护壁厚度及垂直度。
桩孔开挖后应尽快安装护壁模板，当天完成护壁砼的灌注；上下护壁间的搭接长度不少于50mm。浇筑护壁砼时，用钢筋反复插捣并敲击模板，直至不冒气泡为止。砼浇筑24h后拆除护壁模板。
挖出的土方及时运走，孔口四周2m范围内不堆放余土。每天施工前用鼓风机向桩孔内送风15分钟。施工人员下桩孔作业，必须佩戴安全帽、安全带，照明采用安全矿灯照明。施工人员使用电动葫芦上下桩孔，人在下边工作，桩孔下边必须有人保护。
3.2桩孔岩石爆破
根据地质报告，桩孔内有卵砾岩层（ＶⅡ类岩石），为地质勘探中的最高类岩土，须进行爆破施工。
岩石爆破采用机械打孔，根据岩石的硬度，计算好需要装的药量及埋药的孔数，防止桩孔直径过大或不够设计径直。
为确保爆破安全和已浇筑砼护壁不受到破坏，采取分段松动爆破，每段深度0.8～1.0ｍ，爆破时每段的掏槽孔和辅助孔同时起爆，以达到松动岩石的效果。
爆破孔每段深度1000ｍｍ，爆破效果η＝0.7，有效进尺700ｍｍ，每孔装药量0.1KG，每段总用药量0.9KG。每段爆破孔布置图如下，有关爆破参数见下表。
在桩孔内爆破时，所有人员全部撤离至安全地带后才引爆，爆破前用铁板盖住桩孔，并在上边堆放砂包，防止石头飞出。爆破后，向桩孔内送风、抽气、淋水，将孔内废气、炮烟排出，然后人工清除孔内岩石碎块。桩孔暂停施工时，用盖板封闭。
桩孔开挖至岩石持力层时，通知建设单位、设计单位、地质部门和质监部门到现场对孔内岩石进行鉴定，符合设计要求后，开始进行扩大端施工。桩入岩深度为1.5倍桩径，桩端扩大头直径为1.5m、2.2m、2.6m。桩孔入岩挖掘至－14.8m、－16.8m、－18.3m时终止，清除护壁污泥及孔底的残渣、浮土和积水后，立即通知建设单位、设计单位、地质和质监部门，到现场对桩底形状、尺寸、岩性、入岩深度等进行检验，经检验合格并办理好鉴定手后，迅速用Ｃ25砼进行封底，设计要求封底砼厚度200mm。浇封底砼时，用内径200mm的串筒下料，出料口与筒浇筑面距离不大于2.0m。砼浇筑至设计高度后，将砼振捣密实。
3.3钢筋笼的制作和安装
所有进场钢筋均进行力学性能检测，合格后方可使用。需要焊接的钢筋，抽取焊接试样送检测中心进行焊接试验，进检验合格后才进行钢筋笼制作。
桩身从向受力筋采用20mm的螺纹钢筋，加筋箍采用14mm的螺纹钢筋，螺旋钢筋采用8mm的光圆钢筋。柱钢筋笼保护层厚度为50mm。纵向受力筋长度根据每根桩除封底砼厚度以外剩余的未浇筑砼高度，以及深入桩帽中的钢筋锚固长度之和来确定。
钢筋笼每隔2m布置一个加劲箍，在距桩顶2.0m范围内每隔100mm布置一个螺旋箍筋，其余部分每隔200mm布置一个螺旋箍筋。纵向受力筋采用闪光对焊，纵、横筋交接处采用电弧焊焊接牢固，焊接接头位置错开，在距任意一个焊接接头中心700mm的范围内不得有两个焊接接头的钢筋，在该区段内有接头的受力筋截面面积小于受力钢筋总截面面积的50％。
钢筋笼长度分别为14.5ｍ、11.0ｍ。采用两台卷扬机起吊安装。将两台卷扬机分别固定在高低两座小井架上，高井架位于桩孔上方，底井架位于桩孔旁边。两台卷扬机同时将钢筋笼吊离地面（钢筋笼两端用水平筋与竖向筋焊接牢固，加固成"米"字形分布的加固筋，以防钢筋笼变形。）然后用位于桩孔上方的卷扬机将钢筋笼慢慢吊起，低位置的卷扬机慢慢松绳，使钢筋笼直立于桩孔上方，对准桩孔后慢慢放入桩孔。
安放钢筋笼时，在钢筋笼外侧绑扎厚度为50mm的水泥砂浆垫块，将钢筋笼轻轻放入桩径内，尽量避免碰撞孔壁。并分三个支点加设￠48钢筋，用以保证钢筋笼保护层厚度和钢筋笼位置偏移。安放完毕后，检查钢筋笼标高，确保桩顶钢筋－3.60m。
因为桩径内岩层进行爆破施工，桩孔直径和入岩深度及扩大头尺寸与图纸设计有偏差，以建设单位、设计单位、地质勘探、质监部门、监理单位共同验收为准。
3.4浇筑桩芯砼
浇筑砼前，将准备使用的水泥、砂和石子送检合格后再进行砼配比。桩基砼强度等级C25。
桩芯砼浇筑采用砼输送泵，砼配比为水泥：砂：石子：水＝1：1.74：2.61：0.5，坍落度130～160mm，每立方砼水泥用量410kg，砂用量714kg，石子用量1071kg，水用量205kg；水泥为同力牌普通425＃水泥，砂为邢台中砂，石子为10～31.5mm的级配碎石。配料采用电子配料机电子计量。砼采用500Ｌ强制式搅拌机，搅拌时间不少于1.5min，使砼充分搅拌均匀。
浇筑砼时，砼通过直径200mm的串筒下料，串筒用0.5mm的薄鋼板卷成，下料口距离灌注面不大于2.0m。桩身砼应分层浇筑，每层砼厚度800～1000mm，在井下设置低压安全灯用于井下照明。振捣用插入式振捣棒分层振捣，振捣顺序以串筒为中心向外振动密实，并用肉眼观察振动至无气泡冒出，砼表面呈现浮浆和不再沉落为止；振捣上层砼时振动棒应插入下层砼中不少于200mm。
在施工过程中，每根桩留置一组砼试块，经检验，全部符合设计强度要求。对桩基进行动测试验（高应变和低应变测试），全部900根桩，其中856根桩达到一类桩，44根桩达到二类桩，达到优良标准。
4、施工中应注意的问题
4.1施工中的质量控制
桩孔成孔时，注意孔径的偏差，应每施工一节护壁校核一次垂直度和孔半径；将孔壁的松动土清除干净。
根据地质和设计部门的现场验收，确定桩孔挖深，按设计要求的尺寸进行扩大头施工，要保证扩大头的设计尺寸。
桩孔砾岩爆破施工时，应控制装药量，宜少装药多次爆破，避免因爆破造成孔径过大、孔壁土松动而影响桩基质量。
成孔后的验收，必须将孔壁和孔底的浮土和碎渣清理干净，以免影响混凝土浇筑质量。
钢筋笼按放时应对主筋用钢筋加固成"米"字形，避免钢筋笼变形。
混凝土浇筑时应使用串筒，且串筒出灰口距混凝土浇注面不应大于两米，避免混凝土下落时产生离析现象。
桩基施工中，应注意孔内的通风，避免施工人员因缺氧或灰尘过大造成安全事故；做好施工人员的安全防护措施，挂好安全带、安全帽，桩孔内出、进东西要事先通话并系上绳子，避免落物伤人。
4.2二类桩的技术分析
根据桩基检测报告，900根桩承载力全部满足设计要求，共有一类桩856根，二类桩44根。
其中856根一类桩桩身完整，44根桩桩身有轻度离析。出现离析的深度在桩身3.5ｍ～6.0ｍ之间，经查阅现场施工记录，分析结果如下：离析现象不是振捣不密实，而是因为串筒出灰口距混凝土浇注面距离过大，造成混凝土轻度离析。这是以后施工桩基时要加强控制的重点。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：人工挖孔灌注桩；混凝土护壁；岩石爆破
１、工程概况
某热电厂冷却塔工程桩基础采用人工挖孔桩基础，共900根桩，桩径分别为0.9ｍ、1.0ｍ、1.2ｍ。设计桩深最深为13.5ｍ，最浅10.0ｍ，桩端作扩大头，持力层为岩石层。桩基砼强度等级为C25。基坑开挖深度约为3.60ｍ，土方开挖量约9100ｍ3。地下水位埋深在－16.3ｍ以下，施工时不用考虑降水问题。
2、基坑土方开挖及人工挖孔桩施工顺序
2.1施工季节是春季，雨水较少，基坑边坡防护少。现场水位较低，经认真分析现场施工条件，决定采用"先开挖基坑，再挖桩"的施工方法。
2.2人工挖孔桩施工期间，有较宽阔的土方堆积场地，较好的土质现场堆积，碎石杂土运出基坑堆放。
2.3人工挖孔桩，由120轴线开始向相反方向同时开挖，随挖孔随验收。群桩承台处的桩孔，采用"隔桩跳挖"的方法施工。待砼浇完后再进行跳挖桩的施工。
3、桩基施工
3.1护壁施工
根据地质勘察报告，本工程地基不存在流砂层，按设计要求，护壁每节高度为1m，厚度为175cm，护壁砼强度等级Ｃ25。施工前对施工班组进行施工技术、安全交底和安全教育。
开挖前，先砌筑500mm高的砖圈，顶面用1：2水泥砂浆找平。从桩中心位置向四周引出四个桩心控制点。当第一节桩孔挖好后安装护壁模板，护壁模板采用木制圆弧模板，用三块圆弧拼成一个整圆。用桩心点来校正模板位置，并保证护壁比下面的护壁厚175mm，高出现场地面200mm。每节护壁砼浇完后，设专人校核桩中心位置和护壁厚度及垂直度。
桩孔开挖后应尽快安装护壁模板，当天完成护壁砼的灌注；上下护壁间的搭接长度不少于50mm。浇筑护壁砼时，用钢筋反复插捣并敲击模板，直至不冒气泡为止。砼浇筑24h后拆除护壁模板。
挖出的土方及时运走，孔口四周2m范围内不堆放余土。每天施工前用鼓风机向桩孔内送风15分钟。施工人员下桩孔作业，必须佩戴安全帽、安全带，照明采用安全矿灯照明。施工人员使用电动葫芦上下桩孔，人在下边工作，桩孔下边必须有人保护。
3.2桩孔岩石爆破
根据地质报告，桩孔内有卵砾岩层（ＶⅡ类岩石），为地质勘探中的最高类岩土，须进行爆破施工。
岩石爆破采用机械打孔，根据岩石的硬度，计算好需要装的药量及埋药的孔数，防止桩孔直径过大或不够设计径直。
为确保爆破安全和已浇筑砼护壁不受到破坏，采取分段松动爆破，每段深度0.8～1.0ｍ，爆破时每段的掏槽孔和辅助孔同时起爆，以达到松动岩石的效果。
爆破孔每段深度1000ｍｍ，爆破效果η＝0.7，有效进尺700ｍｍ，每孔装药量0.1KG，每段总用药量0.9KG。每段爆破孔布置图如下，有关爆破参数见下表。
在桩孔内爆破时，所有人员全部撤离至安全地带后才引爆，爆破前用铁板盖住桩孔，并在上边堆放砂包，防止石头飞出。爆破后，向桩孔内送风、抽气、淋水，将孔内废气、炮烟排出，然后人工清除孔内岩石碎块。桩孔暂停施工时，用盖板封闭。
桩孔开挖至岩石持力层时，通知建设单位、设计单位、地质部门和质监部门到现场对孔内岩石进行鉴定，符合设计要求后，开始进行扩大端施工。桩入岩深度为1.5倍桩径，桩端扩大头直径为1.5m、2.2m、2.6m。桩孔入岩挖掘至－14.8m、－16.8m、－18.3m时终止，清除护壁污泥及孔底的残渣、浮土和积水后，立即通知建设单位、设计单位、地质和质监部门，到现场对桩底形状、尺寸、岩性、入岩深度等进行检验，经检验合格并办理好鉴定手后，迅速用Ｃ25砼进行封底，设计要求封底砼厚度200mm。浇封底砼时，用内径200mm的串筒下料，出料口与筒浇筑面距离不大于2.0m。砼浇筑至设计高度后，将砼振捣密实。
3.3钢筋笼的制作和安装
所有进场钢筋均进行力学性能检测，合格后方可使用。需要焊接的钢筋，抽取焊接试样送检测中心进行焊接试验，进检验合格后才进行钢筋笼制作。
桩身从向受力筋采用20mm的螺纹钢筋，加筋箍采用14mm的螺纹钢筋，螺旋钢筋采用8mm的光圆钢筋。柱钢筋笼保护层厚度为50mm。纵向受力筋长度根据每根桩除封底砼厚度以外剩余的未浇筑砼高度，以及深入桩帽中的钢筋锚固长度之和来确定。
钢筋笼每隔2m布置一个加劲箍，在距桩顶2.0m范围内每隔100mm布置一个螺旋箍筋，其余部分每隔200mm布置一个螺旋箍筋。纵向受力筋采用闪光对焊，纵、横筋交接处采用电弧焊焊接牢固，焊接接头位置错开，在距任意一个焊接接头中心700mm的范围内不得有两个焊接接头的钢筋，在该区段内有接头的受力筋截面面积小于受力钢筋总截面面积的50％。
钢筋笼长度分别为14.5ｍ、11.0ｍ。采用两台卷扬机起吊安装。将两台卷扬机分别固定在高低两座小井架上，高井架位于桩孔上方，底井架位于桩孔旁边。两台卷扬机同时将钢筋笼吊离地面（钢筋笼两端用水平筋与竖向筋焊接牢固，加固成"米"字形分布的加固筋，以防钢筋笼变形。）然后用位于桩孔上方的卷扬机将钢筋笼慢慢吊起，低位置的卷扬机慢慢松绳，使钢筋笼直立于桩孔上方，对准桩孔后慢慢放入桩孔。
安放钢筋笼时，在钢筋笼外侧绑扎厚度为50mm的水泥砂浆垫块，将钢筋笼轻轻放入桩径内，尽量避免碰撞孔壁。并分三个支点加设￠48钢筋，用以保证钢筋笼保护层厚度和钢筋笼位置偏移。安放完毕后，检查钢筋笼标高，确保桩顶钢筋－3.60m。
因为桩径内岩层进行爆破施工，桩孔直径和入岩深度及扩大头尺寸与图纸设计有偏差，以建设单位、设计单位、地质勘探、质监部门、监理单位共同验收为准。
3.4浇筑桩芯砼
浇筑砼前，将准备使用的水泥、砂和石子送检合格后再进行砼配比。桩基砼强度等级C25。
桩芯砼浇筑采用砼输送泵，砼配比为水泥：砂：石子：水＝1：1.74：2.61：0.5，坍落度130～160mm，每立方砼水泥用量410kg，砂用量714kg，石子用量1071kg，水用量205kg；水泥为同力牌普通425＃水泥，砂为邢台中砂，石子为10～31.5mm的级配碎石。配料采用电子配料机电子计量。砼采用500Ｌ强制式搅拌机，搅拌时间不少于1.5min，使砼充分搅拌均匀。
浇筑砼时，砼通过直径200mm的串筒下料，串筒用0.5mm的薄鋼板卷成，下料口距离灌注面不大于2.0m。桩身砼应分层浇筑，每层砼厚度800～1000mm，在井下设置低压安全灯用于井下照明。振捣用插入式振捣棒分层振捣，振捣顺序以串筒为中心向外振动密实，并用肉眼观察振动至无气泡冒出，砼表面呈现浮浆和不再沉落为止；振捣上层砼时振动棒应插入下层砼中不少于200mm。
在施工过程中，每根桩留置一组砼试块，经检验，全部符合设计强度要求。对桩基进行动测试验（高应变和低应变测试），全部900根桩，其中856根桩达到一类桩，44根桩达到二类桩，达到优良标准。
4、施工中应注意的问题
4.1施工中的质量控制
桩孔成孔时，注意孔径的偏差，应每施工一节护壁校核一次垂直度和孔半径；将孔壁的松动土清除干净。
根据地质和设计部门的现场验收，确定桩孔挖深，按设计要求的尺寸进行扩大头施工，要保证扩大头的设计尺寸。
桩孔砾岩爆破施工时，应控制装药量，宜少装药多次爆破，避免因爆破造成孔径过大、孔壁土松动而影响桩基质量。
成孔后的验收，必须将孔壁和孔底的浮土和碎渣清理干净，以免影响混凝土浇筑质量。
钢筋笼按放时应对主筋用钢筋加固成"米"字形，避免钢筋笼变形。
混凝土浇筑时应使用串筒，且串筒出灰口距混凝土浇注面不应大于两米，避免混凝土下落时产生离析现象。
桩基施工中，应注意孔内的通风，避免施工人员因缺氧或灰尘过大造成安全事故；做好施工人员的安全防护措施，挂好安全带、安全帽，桩孔内出、进东西要事先通话并系上绳子，避免落物伤人。
4.2二类桩的技术分析
根据桩基检测报告，900根桩承载力全部满足设计要求，共有一类桩856根，二类桩44根。
其中856根一类桩桩身完整，44根桩桩身有轻度离析。出现离析的深度在桩身3.5ｍ～6.0ｍ之间，经查阅现场施工记录，分析结果如下：离析现象不是振捣不密实，而是因为串筒出灰口距混凝土浇注面距离过大，造成混凝土轻度离析。这是以后施工桩基时要加强控制的重点。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。