人工挖孔灌注桩施工质量安全问题的分析及对策
人工挖孔灌注桩由于容易发生安全事故，而被建设部列为限制使用工艺。不得用于软土或易发生流沙的场地，地下水位高的场地，应先降水后施工。人工挖孔桩桩长不得超过当地建设行政部门的规定(如福建省规定：全省设区市、县级市城市规划区内新建、改建、扩建的建筑工程，自2007年4月1日起人工挖孔桩桩长不得超过15m。)
但是，人工成孔灌注桩工程，其造价低、噪音小，尤其适用于场地狭小的场所。在粘土、粉质粘土、含少量砂石粘土层，且地下水位低的工业、民用建筑及市政工程中，使用人工挖孔桩工艺，具有明显的优势。
本文以厦门世界贸易工地B栋为例说明人工挖孔灌注桩施工中若干质量与安全问题的对策措施。
厦门世界贸易工地B栋位于厦门火车站前广场院西侧,场地北侧为厦禾路,距红线3m～20m,西侧距红线5m。地下室3层、建筑面积为8733m2,地上4层、建筑面积99523m2, 框架-剪力墙结构,桩基共计94根,桩径为1m～2.3m, 基坑开挖深度约14.5m。
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一、施工中孔壁坍塌及对策
施工过程中由于土壤的持力层发生变化及地下水影响等原因，将会出现因漏水、流砂等导致的孔壁坍塌的安全、质量事故。根据对此类问题的分析，发现造成施工事故的原因主要在于：
①因桩位土质不好,或地下水渗出而使孔壁坍塌；②已挖好的桩孔未及时放好钢筋笼, 未及时浇筑混凝土,间隔时间超过4小时；③地下水位有较高的承压力；④淤泥质土层。
针对这些问题，采取以下处理措施：
掌握现场土质,错开桩位开挖，缩短每节高度,随时观察土体松动情况,必要时可在坍孔处用砌砖,封堵；操作进程要紧凑,施工现场开挖和护壁两个工序必须连续作业，以确保孔壁不坍；地质较差,出水量较大,遇流动性淤泥或流沙时,孔壁应采用钢护筒施工；对较易塌方施工段要即挖，即校对，即验收，即灌注护壁混凝土，要保证混凝土密实度，避免渗漏；对少量流沙的桩位，先将附近无流沙的桩孔挖深，使其起集水井作用，集水井应选在地下水流的上方，用水泵抽水，将流沙桩孔和附近的地下水位降至桩底以下，使流沙桩免除在水淹状态下施工。
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二、孔内的有害气体处理
由于地质构造或其他特殊原因，在灌注桩的成孔过程中，桩孔中可能产生沼气、天然气、硫化氢等有害气体。桩孔开挖深度超过5m时，每日开工前必须检测井下是否有有毒有害气体，应有专门的通风设备，保证有足够的风量。桩孔较深时,应采用电引爆,爆破后应通风排烟,经检查孔内毒害气体浓度符合规定后施工人员方可下孔,无关人员严禁靠近施工现场。
三、地下水处理
地下水是深基础施工中最常见的问题，它给人工挖孔桩施工带来许多困难。开挖破坏了含水层中水的平衡状态，使周围的静态水充入桩孔内，从而影响了人工挖孔桩的正常施工，如果遇到动态水压，土层施工，不仅开挖困难，连护壁混凝土也易被水压冲刷穿透，发生桩身质量问题。如遇到了细砂、粉砂土层，在压力水的作用下，也极易发生流砂和井漏现象。
1、地下水量不大的桩孔
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选用潜水泵抽水，边抽水边开挖，成孔后及时浇筑相应段的混凝土护壁，然后继续下一段的施工。
2、地下水量较大的桩孔
当用施工孔自身水泵抽水，也不易开挖时，我们从施工顺序考虑，采取对周围桩孔同时抽水，以减少开挖孔内的涌水量，并采取交替循环施工的方法，组织安排合理，达到了很好的效果。
3、对不太深的挖孔桩
可在场地四周合理布置统一的轻型管井降水分流，对基础平面占地较大时，也可增加降水管井的排数，一般即可解决。
4、抽水对周边环境影响
有时施工周围环境特殊，不能无限制抽水。一是抽出地下水，地下水位降低，可能引起周边地层不均匀下降，不允许无限制抽水；二是周围有江河、湖泊、沼泽等，不可能无限制抽水。因此在抽水前均要采取可靠的措施。处理这类问题最有效的方法是截断水源，封闭水路。桩孔较浅时，可用板桩封闭；桩孔较深时，用钻孔压力灌浆形成帷幕挡水，以保证在正常抽水时，能够正常开挖。
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四、流砂
人工挖孔在开挖时，如遇细砂，粉砂层地质时，再加上地下水的作用，极易形成流砂，严重时会发生井漏，造成质量、安全事故，因此要采取有效可靠的措施。
1、流砂情况较轻至一般时
先将附近无流砂的桩孔先挖深,使其起集水井作用,采用水泵抽水时,把桩孔和附近的地下水位降到井底下,力争枯期处理完流砂桩位,避开地下水上升而增加施工难度。发现流沙层,有效的方法是缩短这一循环的开挖深度，将正常的0.9m～1.2m高度缩短为0.5m，混凝土应加速凝剂，加快凝固速度,以减少挖层孔壁的暴露时间，每段护壁内的竖向钢筋应互相钩连20cm,并安装好护壁钢筋,及时进行护壁混凝土灌注。当孔壁塌落，有泥砂流入而不能形成桩孔时，可用草袋等阻泥，形成桩孔的外壁，保证内壁满足设计要求。
2、流砂情况较严重时
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常用的办法是下钢套筒，钢套筒与护壁用的钢膜板相似，以孔外径为直径，可分成4～6段圆弧，再加上适当的肋条，相互用螺栓或钢筋环扣连接，在开挖0.5m左右，即可分片将套筒装入，深入孔底不少于0.2m，插入上部混凝土护壁外侧不小于0.5m，装后即支模浇注护壁混凝土，若放入套筒后流砂仍上涌，可采取突击挖出后即用混凝土封闭孔底的方法，待混凝土凝结后，将孔心部位的混凝土清凿以形成桩孔。
五、桩身混凝土的浇筑
1、孔底积水
浇筑桩身混凝土主要应保证其强度符合设计要求，要保证混凝土的均匀性、密实性，因此要防止孔内积水而影响混凝土的配合比和密实性。浇筑前要抽干孔内积水，抽水的潜水泵要装设逆流阀，保证提出水泵时，不致使抽水管中残留水又流入桩孔内。如果孔内的水抽不干，提出水泵后，可用部分干拌混凝土混合料或干水泥铺入孔底，然后再浇注混凝土,孔底不得有超过50cm深的积水；如果孔底水量大，确实无法采取抽水的方法解决，应按水下混凝土规程施工。
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2、孔壁渗水
对孔壁渗水，不容忽视，因桩身混凝土浇筑时间较长，如果渗水过多，将会影响混凝土质量，降低桩身混凝土强度。可在桩身混凝土浇筑前采用防水材料封闭渗漏部位。对于出水量较大的孔可用木楔打入，周围再用防水材料封闭，或在集中漏水部分嵌入泄水管，装上阀门，在施工桩孔时打开阀门让水流出，浇筑桩身混凝土时，再关闭，这样也可解决其影响桩身混凝土质量的孔壁渗水。
混凝土桩身浇注混凝土的注意事项：
①在灌注桩身混凝土时，相邻10m范围内的挖孔作业应停止，并不得在孔底留人。②桩体混凝土要从桩底到桩顶标高一次完成。如遇停电等特殊原因，必须留施工缝时，可在混凝土面周围加插适量的短钢筋。在灌注新的混凝土前，缝面必须清理干净，不得有积水和隔离物质。③灌注桩身混凝土，当混凝土浇筑深度大于3m,必须用溜槽及串筒(离混凝土面2m以内)，不准在井口抛铲或倒车斜料，以免混凝土离析，影响混凝土整体强度。④灌注混凝土时，必须随灌随振，每次灌注高度不得大于800mm。
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六`、深孔作业人员防护与提升安全防范措施
1、当桩孔开挖深度较大时，应在孔底面以上3m左右处的护壁凸缘上设置半圆形的密眼钢筋做成的安全防护网。在吊桶上下运行时，作业人员必须站在防护网下面，停止挖土，注意安全。严禁乘坐吊桶上下。
2、须配备通讯设备(如对讲机)保证上下通讯畅顺，施工中应有可靠通风措施，同时应配备有毒气检验测试仪器，定时进行气体检测。
3、孔内必须设置应急软爬梯，供人员上下井使用的电葫芦、吊笼等，应安全可靠，并配有自动卡紧保险装置，不得使用麻绳和尼龙绳吊挂或脚踏井壁凸壁上下，电葫芦宜用按钮式开关，使用前必须检查其安全提吊能力。
4、挖出的土石方应及时运离孔口，不得在孔口四周1m的范围内放土，机动车通行不得对井壁安全造成影响。
5、对运土吊筐吊绳经常检查其质量，是否牢靠，每天应进行检查。防止掉土、掉石砸伤井下施工人员，井下施工人员必须配备必要的防落石砸击的个人劳动防护用品并在吊桶上下运行时，作业人员必须站在防护网下面，停止挖土，注意安全。
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6、成孔过程，余土应每一工作班清运一次，余土外运应按标书要求组织外运和堆放。
7、砼浇注时井内振捣人员应有安全隔栅。
8、提升设备安全装置必须符合现行有关规范、标准的规定，与所使用的工程特性相匹配。
9、提升设备安装完成后，应作载荷试验，物料提升机载荷试验合格后，经有关审批、备案后方可使用，使用过程，应督促承包商加强检查与维护，遇大风、大雨、大雾等恶劣气候，应停止作业，并在大风、大雨来临前做好设备安全预防，大风、大雨过后做好检查工作。严禁违章作业。
厦门世界贸易工地B栋的人工挖孔灌注桩工程采取上述安全技术措施，取得了良好的效果。对94根成桩进行的静载试验证明，各项指标均满足设计要求，动测试验多数为Ⅰ类桩,其余Ⅱ类桩。这些安全技术措施，可为建筑工程及公用市政工程同类桩基施工提供有益的借鉴。, 百拇医药(周金鹏)
但是，人工成孔灌注桩工程，其造价低、噪音小，尤其适用于场地狭小的场所。在粘土、粉质粘土、含少量砂石粘土层，且地下水位低的工业、民用建筑及市政工程中，使用人工挖孔桩工艺，具有明显的优势。
本文以厦门世界贸易工地B栋为例说明人工挖孔灌注桩施工中若干质量与安全问题的对策措施。
厦门世界贸易工地B栋位于厦门火车站前广场院西侧,场地北侧为厦禾路,距红线3m～20m,西侧距红线5m。地下室3层、建筑面积为8733m2,地上4层、建筑面积99523m2, 框架-剪力墙结构,桩基共计94根,桩径为1m～2.3m, 基坑开挖深度约14.5m。
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一、施工中孔壁坍塌及对策
施工过程中由于土壤的持力层发生变化及地下水影响等原因，将会出现因漏水、流砂等导致的孔壁坍塌的安全、质量事故。根据对此类问题的分析，发现造成施工事故的原因主要在于：
①因桩位土质不好,或地下水渗出而使孔壁坍塌；②已挖好的桩孔未及时放好钢筋笼, 未及时浇筑混凝土,间隔时间超过4小时；③地下水位有较高的承压力；④淤泥质土层。
针对这些问题，采取以下处理措施：
掌握现场土质,错开桩位开挖，缩短每节高度,随时观察土体松动情况,必要时可在坍孔处用砌砖,封堵；操作进程要紧凑,施工现场开挖和护壁两个工序必须连续作业，以确保孔壁不坍；地质较差,出水量较大,遇流动性淤泥或流沙时,孔壁应采用钢护筒施工；对较易塌方施工段要即挖，即校对，即验收，即灌注护壁混凝土，要保证混凝土密实度，避免渗漏；对少量流沙的桩位，先将附近无流沙的桩孔挖深，使其起集水井作用，集水井应选在地下水流的上方，用水泵抽水，将流沙桩孔和附近的地下水位降至桩底以下，使流沙桩免除在水淹状态下施工。
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二、孔内的有害气体处理
由于地质构造或其他特殊原因，在灌注桩的成孔过程中，桩孔中可能产生沼气、天然气、硫化氢等有害气体。桩孔开挖深度超过5m时，每日开工前必须检测井下是否有有毒有害气体，应有专门的通风设备，保证有足够的风量。桩孔较深时,应采用电引爆,爆破后应通风排烟,经检查孔内毒害气体浓度符合规定后施工人员方可下孔,无关人员严禁靠近施工现场。
三、地下水处理
地下水是深基础施工中最常见的问题，它给人工挖孔桩施工带来许多困难。开挖破坏了含水层中水的平衡状态，使周围的静态水充入桩孔内，从而影响了人工挖孔桩的正常施工，如果遇到动态水压，土层施工，不仅开挖困难，连护壁混凝土也易被水压冲刷穿透，发生桩身质量问题。如遇到了细砂、粉砂土层，在压力水的作用下，也极易发生流砂和井漏现象。
1、地下水量不大的桩孔
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选用潜水泵抽水，边抽水边开挖，成孔后及时浇筑相应段的混凝土护壁，然后继续下一段的施工。
2、地下水量较大的桩孔
当用施工孔自身水泵抽水，也不易开挖时，我们从施工顺序考虑，采取对周围桩孔同时抽水，以减少开挖孔内的涌水量，并采取交替循环施工的方法，组织安排合理，达到了很好的效果。
3、对不太深的挖孔桩
可在场地四周合理布置统一的轻型管井降水分流，对基础平面占地较大时，也可增加降水管井的排数，一般即可解决。
4、抽水对周边环境影响
有时施工周围环境特殊，不能无限制抽水。一是抽出地下水，地下水位降低，可能引起周边地层不均匀下降，不允许无限制抽水；二是周围有江河、湖泊、沼泽等，不可能无限制抽水。因此在抽水前均要采取可靠的措施。处理这类问题最有效的方法是截断水源，封闭水路。桩孔较浅时，可用板桩封闭；桩孔较深时，用钻孔压力灌浆形成帷幕挡水，以保证在正常抽水时，能够正常开挖。
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四、流砂
人工挖孔在开挖时，如遇细砂，粉砂层地质时，再加上地下水的作用，极易形成流砂，严重时会发生井漏，造成质量、安全事故，因此要采取有效可靠的措施。
1、流砂情况较轻至一般时
先将附近无流砂的桩孔先挖深,使其起集水井作用,采用水泵抽水时,把桩孔和附近的地下水位降到井底下,力争枯期处理完流砂桩位,避开地下水上升而增加施工难度。发现流沙层,有效的方法是缩短这一循环的开挖深度，将正常的0.9m～1.2m高度缩短为0.5m，混凝土应加速凝剂，加快凝固速度,以减少挖层孔壁的暴露时间，每段护壁内的竖向钢筋应互相钩连20cm,并安装好护壁钢筋,及时进行护壁混凝土灌注。当孔壁塌落，有泥砂流入而不能形成桩孔时，可用草袋等阻泥，形成桩孔的外壁，保证内壁满足设计要求。
2、流砂情况较严重时
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常用的办法是下钢套筒，钢套筒与护壁用的钢膜板相似，以孔外径为直径，可分成4～6段圆弧，再加上适当的肋条，相互用螺栓或钢筋环扣连接，在开挖0.5m左右，即可分片将套筒装入，深入孔底不少于0.2m，插入上部混凝土护壁外侧不小于0.5m，装后即支模浇注护壁混凝土，若放入套筒后流砂仍上涌，可采取突击挖出后即用混凝土封闭孔底的方法，待混凝土凝结后，将孔心部位的混凝土清凿以形成桩孔。
五、桩身混凝土的浇筑
1、孔底积水
浇筑桩身混凝土主要应保证其强度符合设计要求，要保证混凝土的均匀性、密实性，因此要防止孔内积水而影响混凝土的配合比和密实性。浇筑前要抽干孔内积水，抽水的潜水泵要装设逆流阀，保证提出水泵时，不致使抽水管中残留水又流入桩孔内。如果孔内的水抽不干，提出水泵后，可用部分干拌混凝土混合料或干水泥铺入孔底，然后再浇注混凝土,孔底不得有超过50cm深的积水；如果孔底水量大，确实无法采取抽水的方法解决，应按水下混凝土规程施工。
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2、孔壁渗水
对孔壁渗水，不容忽视，因桩身混凝土浇筑时间较长，如果渗水过多，将会影响混凝土质量，降低桩身混凝土强度。可在桩身混凝土浇筑前采用防水材料封闭渗漏部位。对于出水量较大的孔可用木楔打入，周围再用防水材料封闭，或在集中漏水部分嵌入泄水管，装上阀门，在施工桩孔时打开阀门让水流出，浇筑桩身混凝土时，再关闭，这样也可解决其影响桩身混凝土质量的孔壁渗水。
混凝土桩身浇注混凝土的注意事项：
①在灌注桩身混凝土时，相邻10m范围内的挖孔作业应停止，并不得在孔底留人。②桩体混凝土要从桩底到桩顶标高一次完成。如遇停电等特殊原因，必须留施工缝时，可在混凝土面周围加插适量的短钢筋。在灌注新的混凝土前，缝面必须清理干净，不得有积水和隔离物质。③灌注桩身混凝土，当混凝土浇筑深度大于3m,必须用溜槽及串筒(离混凝土面2m以内)，不准在井口抛铲或倒车斜料，以免混凝土离析，影响混凝土整体强度。④灌注混凝土时，必须随灌随振，每次灌注高度不得大于800mm。
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六`、深孔作业人员防护与提升安全防范措施
1、当桩孔开挖深度较大时，应在孔底面以上3m左右处的护壁凸缘上设置半圆形的密眼钢筋做成的安全防护网。在吊桶上下运行时，作业人员必须站在防护网下面，停止挖土，注意安全。严禁乘坐吊桶上下。
2、须配备通讯设备(如对讲机)保证上下通讯畅顺，施工中应有可靠通风措施，同时应配备有毒气检验测试仪器，定时进行气体检测。
3、孔内必须设置应急软爬梯，供人员上下井使用的电葫芦、吊笼等，应安全可靠，并配有自动卡紧保险装置，不得使用麻绳和尼龙绳吊挂或脚踏井壁凸壁上下，电葫芦宜用按钮式开关，使用前必须检查其安全提吊能力。
4、挖出的土石方应及时运离孔口，不得在孔口四周1m的范围内放土，机动车通行不得对井壁安全造成影响。
5、对运土吊筐吊绳经常检查其质量，是否牢靠，每天应进行检查。防止掉土、掉石砸伤井下施工人员，井下施工人员必须配备必要的防落石砸击的个人劳动防护用品并在吊桶上下运行时，作业人员必须站在防护网下面，停止挖土，注意安全。
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6、成孔过程，余土应每一工作班清运一次，余土外运应按标书要求组织外运和堆放。
7、砼浇注时井内振捣人员应有安全隔栅。
8、提升设备安全装置必须符合现行有关规范、标准的规定，与所使用的工程特性相匹配。
9、提升设备安装完成后，应作载荷试验，物料提升机载荷试验合格后，经有关审批、备案后方可使用，使用过程，应督促承包商加强检查与维护，遇大风、大雨、大雾等恶劣气候，应停止作业，并在大风、大雨来临前做好设备安全预防，大风、大雨过后做好检查工作。严禁违章作业。
厦门世界贸易工地B栋的人工挖孔灌注桩工程采取上述安全技术措施，取得了良好的效果。对94根成桩进行的静载试验证明，各项指标均满足设计要求，动测试验多数为Ⅰ类桩,其余Ⅱ类桩。这些安全技术措施，可为建筑工程及公用市政工程同类桩基施工提供有益的借鉴。, 百拇医药(周金鹏)