摘要：传统施工工艺中，人工挖孔桩混凝土灌注往往根据地下水有无分别采用导管法及串筒法施工。串筒法存在施工速度慢、施工环境恶劣、劳动强度大、安全风险大、质量不稳定等缺点。本文主要介绍了导管法灌注在无水人工挖孔桩中的应用，这样不管人工挖孔桩地下水水量大小，均可以采用导管法进行灌注。导管法灌注无水人工挖孔桩与传统的串筒法相比，施工速度快、施工条件好、劳动强度低、安全风险小、成桩质量好、机械化程度高，符合现代施工技术的发展方向。
关键词：导管法；灌桩；无水条件；人工挖孔桩；
引言
人工挖孔桩是一种非常传统的桩基施工方法，因其具有工艺简单，施工方便、单桩承载力高、成本相对较低的优点，在公路桥梁建设中仍有一定的用武之地，特别是在山岭重丘区、地方交通不变、重型钻孔设备难以就位的地区，人工挖孔桩的应用更为广泛。人工挖孔桩一般采用串筒法灌注混凝土，该方法在实际施工中存在安全隐患多、施工速度慢、质量不易控制等缺点。
1人工挖孔桩混凝土灌注方法及存在问题
1.1人工挖孔桩常用的混凝土灌注方法
人工挖孔桩灌注混凝土一般根据地下水的大小采用两种不同的方法。
1.1.1导管法灌注水下混凝土施工工艺
当桩内地下水渗流较大、水无法抽干或抽干后很快水面又上涨时，这时应停止抽水，待孔内水位保持稳定后采用导管法灌注水下混凝土施工工艺进行施工。这种施工工艺已相当成熟，常用在泥浆护壁钻孔灌注桩施工中。但该工艺用在此处时需考虑桩孔内无泥浆、孔内几乎无沉淀、水质近似于清水的情况。
实际应用中需注意的是：
（1）人工挖孔桩内水的密度取1g/cm3，泥浆护壁灌注桩中泥浆的密度需要实测。
（2）与泥浆护壁条件下灌注混凝土相比，清水条件下桩中的混凝土更容易受到水的稀释作用，首批混凝土更容易离析，堵管现象更容易发生。
1.1.2串筒法干灌混凝土施工工艺
当桩孔内无地下水或地下水渗流量较小时，一般采用串筒法施工。灌注混凝土时要抽干孔内积水，若有少量水不能抽干可采用水泥浆置换。混凝土一般采用串筒下料分层浇筑，插入式振捣棒振捣密实，分层厚度根据振捣设备作用深度而定。
1.2串筒法灌注人工挖孔桩存在问题
在以上两种方法的实际应用中，我们发现如下情况：
随着时代的进步，工程机械化作业水平越来越高，施工人员采用导管法灌注水下混凝土工艺施工人工挖孔桩时的劳动强度较低，能有较好的工作专注度，施工质量普遍较好。而采用串筒法干灌工艺施工的人工挖孔桩，往往出现断桩等质量事故。
深入调查之后，我们发现串筒法灌注施工工艺存在以下缺点：
（1）施工速度慢。串筒法浇筑的混凝土需按照普通混凝土施工工艺进行分层振捣，工人在桩孔内操作不变，振捣耗费时间长，单桩灌注完成时间长。
（2）施工环境恶劣、劳动强度大。桩孔内混凝土水化反应热量集中，散热效果差，温度高；高温蒸发孔内水分形成水蒸气，空气湿度大，空气湿度普遍在。高温高湿条件下的工作强度远远大于正常条件下的施工强度。
（3）安全风险大。灌注混凝土时，孔内工作人员无稳定工作面，工人面临踏空的安全风险，此外还存在井口落石、高温高湿条件下晕倒的风险。
（4）施工人员长时间在的高温高湿作业条件下进行高强度工作，会出现精神状态差、注意力不集中的情况，不能有效执行振捣施工要领，容易出现漏振；如同时出现混凝土离析现象及混凝土中断时间过长等情况，则桩基容易出现断桩等质量事故。
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（5）桩基灌注作业现场视线不良，条件恶劣，现场施工管理人员往往疏于监督，质量控制可能出现失控情况。
由于以上问题，串筒法灌注人工挖孔桩的桩身混凝土质量常出现不稳定状况。
2解决方案及具体步骤
2.1解决方案
调研发现，对于串筒法灌注人工挖孔桩出现的问题，各单位均无特别有效的应对方式。各单位一般采用设置两组振捣人员轮流进入桩孔内施工的方式来施工，以达到缩短孔内工作人员单次工作时间、降低安全风险的目的，同时加强监控来保证桩基质量。
我们在参考其他先进做法的同时对导管法灌注水下混凝土施工工艺进行研究，发现只要对导管法灌注水下混凝土施工工艺进行一定改进，就可以直接用于无水人工挖孔桩混凝土浇筑施工。采用该种工艺能够从根本上解决施工环境恶劣、劳动强度大、安全隐患多等问题，桩基质量也相应提高。
2.2具体做法
（1）设备配备
配备起重设备、导管、储料斗、插入时振捣棒。
与水下灌注桩不同之处在于储料斗尺寸偏小，一般仅需按100cm高桩孔容积配备。原因在于桩孔内无水，不存在水流倒灌进导管的情况，故首批混凝土适当高于导管口即可。
水下灌注桩一般需要超灌，且需要破桩头并接桩，所以不需要配备振动器；无水灌注时，桩内无泥浆，桩下部混凝土由上部混凝土的挤压密实，配备振捣器将桩顶部混凝土振捣密实后清除浮浆即可，可减少超灌数量，节约成本。
（2）导管安装
按水下灌注混凝土工艺安装导管，导管底离孔底30cm为宜。导管直径宜小不宜大，原因在于无水条件下灌桩，因桩孔内无水压，导管内外压力平衡时管内混凝土面距导管口高度较大，导管直径越大，混凝土在管内自由下落时越容易离析，建议采用250mm直径导管。
（3）混凝土配备
混凝土按水下混凝土要求配备，要有良好的和易性及流动性。施工现场塌落度控制在180～220mm。混凝土灌注前提前进行水泥砂浆封底或首批混凝土采用减半石混凝土，以防止混凝土离析。桩顶往下5m范围左右开始，混凝土应降低砂率，并调整混凝土塌落度至120～140mm，防止浮浆过厚。
（4）混凝土灌注
计算首批混凝土数量，进行首批混凝土灌注，有条件时按水下灌桩要求使首批混凝土满足导管埋深1m的要求。首批混凝土灌注完成后，检查孔内混凝土高度，符合要求后继续灌注。
无水条件下灌注混凝土应连续进行，严禁中途停工。
由于孔内无水，导管埋设深度相比水下灌注混凝土的标准2m~6m可以适当加深，以减少拆管次数，提高灌注速度。
（5）桩顶部分处理
当混凝土灌注至桩顶以下5米时调整混凝土砂率及坍落度，直至孔内混凝土超过设计标高30cm为止，即可停止灌注，将导管拔出混凝土面。最后采用插入式振捣器对桩顶2m深范围混凝土振捣密实，并清理浮浆至设计标高以上5cm处。
3实施效果
本人曾经在益将江大桥桩基施工中共施工无水人工挖孔桩32根，最小桩径1.6m，最大桩径2.2m，平均孔深在30m。桩基灌注施工全部采用导管法，在保证混凝土供应的情况下，一个班组曾在5个小时内完成4根桩基的灌注，施工速度远远快于串筒法施工，施工质量也得到了保证，32根桩基全部合格，经声波透射法检测均为I类桩。
4总结与体会
人工挖孔桩灌桩时，不管地下水水量大小，均可以采用导管法进行灌注，仅需要采用不同的技术措施，就可以利用一套设备解决有水、无水两种情况下的灌桩作业。特别是导管法灌注无水人工挖孔桩较传统的串筒法而言，施工速度快、施工条件好、劳动强度相对较低、安全风险小、成桩质量好、机械化程度高，符合现代施工技术的发展方向。
论文作者:郭强
论文发表刊物:《基层建设》2018年第10期
论文发表时间:2018/6/8
标签：混凝土论文; 导管论文; 挖孔论文; 桩基论文; 水下论文; 无水论文; 条件下论文; 《基层建设》2018年第10期论文;