一、基本概念

 

　　人工开挖成孔混凝土灌注桩是指用人力或小型电动工具开挖桩基坑土石方，现场浇筑的钢筋混凝土端承桩。

 

　　旋挖钻机成孔灌注桩首先是通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内，然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至钻至设计深度。

 

　　二、设计要点

 

　　人工开挖成孔灌注桩设计一般用于桩直径800mm以上，无地下水或地下水较少的粘土、粉质粘土，含水量较低的砂、砂卵石的粘土层采用，深度一般为6-20m左右，可用于高层建筑、公用建筑、水工结构。对于地下水位较高且流砂量大、涌水量大的冲积地带；近代沉积的含水量高的淤泥、淤泥质土层；持力层埋深较高、较深、超过40m的不宜使用人工挖孔桩。

 

　　旋挖钻机成孔灌注桩设计对粘结性好的岩土层，可采用干式或清水钻进工艺，无需泥浆护壁。而对于松散易坍塌地层，或有地下水分布，孔壁不稳定，必须采用静态泥浆护壁钻进工艺，向孔内投入护壁泥浆或稳定液进行护壁。旋挖钻机导管使用前，必须对导管进行外观检查、对接检查。外观检查主要是检查导管有无变形、坑凹、弯曲，以及有无破损或裂缝等，并应检查其内壁是否平滑，对于新导管应检查其内壁是否光滑及有无焊渣，对于旧导管应检查其内壁是否有混凝土粘附固结。对接检查主要是检查导管接头丝扣应保持良好，导管连接后应平直，同心度要好。导管经检验合格后方可投入使用，对于不合格导管严禁使用。导管长度应根据孔深进行配备，满足清孔及水下混凝土浇筑的需要，即清孔时能下至孔底；水下浇筑时，导管底端距孔底0.5m左右，混凝土应能顺利从导管内灌至孔底。

 

　　三、施工工艺

 

　　人工开挖成孔混凝土灌注桩主要施工工艺流程包括：放线定桩位——支护壁——架设垂直运输架——开挖吊运第二节桩孔土方——浇筑第二节护壁砼——逐层往下循环作业——钢筋笼制作与安装——抽水——浇筑混凝土

 

　　旋挖钻机成孔灌注桩主要施工工艺流程包括：放样定位——旋挖机就位——埋设护筒——旋挖机成孔——清孔——钢筋笼制作与安放——下导管——混凝土浇筑——起拔护筒——回填桩孔

 

　　人工开挖成孔混凝土灌注桩具有施工操作工艺简单、施工方便、不需要大型机械设备等优势，能同时进行多桩施工、单桩承载力高、可直接检查桩外形尺寸和直观确认地质情况、受力性能可靠、抗震能力强、施工质量容易保证等优势，应用较为普遍。但是人工挖孔桩施工的特点是作业人员须下井，挖孔过程劳动强度大、单桩施工速度较慢，在桩孔内作业，孔内人员作业时的人身安全问题较为严峻，施工中的安全隐患非常突出，存在许多不安全的因素和隐患，且施工作业因流沙、渗水塌方、有害气体、高处坠物、触电而造成的人员伤亡重大安全事故时有发生，施工安全管理的难度大。

 

　　与人工挖孔灌注桩相比，旋挖钻机具有自动化程度高、适用范围广、成孔效率及安全性高等优势。旋挖钻机采用液压履带式伸缩底盘，自行起落可折叠钻桅、伸缩式钻杆、带有垂直度自动检测、调整、孔深数码显示等，是新型全液压钻孔机械。在适宜的地质条件下，一台旋挖钻机的钻进效率可达100～150m3/d，且旋挖钻机成孔受常规天气变化等外界因素的影响也较小，一般只要不出现中雨及以上或7级及以上的大风天气，施工基本不受影响。而传统的人工挖孔工艺一般挖孔工人2人为一组配合作业.通常的施工效率为1～3m3/d，远远低于旋挖钻机成孔的效率，且受天气、护壁混凝土养护条件等因素的影响很大。

 

　　四、施工成本分析

 

　　目前.人工挖孔桩施工效率的提高主要靠增加工人数量，多开工作面来实现。但随着工人的增多，施工成本增加，也增加了施工现场的安全隐患，这使得安全管理难度加大。

 

　　旋挖钻机以柴油作为燃料，不需要用电，因此在电不足的地方照样可施工，这就大大提高了它的适用性。采用动力头形式，具有装机功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵活、施工效率高、环保等特点，配合不同钻具，适应多种地质条件。其工作原理是用短螺旋钻头，利用强大的扭矩直接将土或沙砾等钻渣旋转挖掘，然后快速提出孔外，利用钻机的动力下井口护筒，钻杆自动伸缩，钻进过程中也不用装、拆钻杆，自动化程度高，缩短了桩基成孔施工的辅助工作时间，在不要泥浆支护的情况下可实现干法施工，即使在特殊地层需要泥浆护壁的情况下泥浆也只起支护作用，这使污染源大大减少，工作效率明显提高，进而降低了施工成本，尤其在城市中施工，这一优势非常明显。

 

　　通过以上几点可以看出人工挖孔与旋挖钻机的优缺点：

 

　　1、设计方面，以端承桩为例，对于人工挖孔桩可以通过人工扩底方式，在满足桩身强度前提下，提高桩身竖向承载力；对于旋挖钻机成孔灌注桩，目前，限于旋挖桩机机械的自身条件，机械扩底难度较大。因此，桩身直径相同的人工挖孔桩通过扩底以后竖向承载力会远大于旋挖钻机成孔灌注桩。

 

　　2、施工方面，人工挖孔灌注桩施工工艺简单，但人工挖孔速度慢，要求工期较长，且人工挖孔也存在一定的安全问题，而旋挖钻机成孔灌注桩，施工速度快，能大大缩短施工工期。

 

　　综上所述，人工开挖成孔混凝土灌注桩施工具有施工操作工艺简单、施工方便、不需要大型机械设备，在一段时间内、在某些施工条件困难的地方还将继续得到广泛应用。旋挖钻机成孔灌注桩具有成孔效率及安全性高，施工速度快、环境污染小、操作灵活方便及适用性强等诸多优势。在“以人为本、科技进步”原则的引导下，采用先进的机械成孔工艺，逐步淘汰人工挖孔工艺，进一步改善施工安全环境，了解和掌握各种施工工艺的优势和缺点并充分发挥其所长，根据不同环境条件选择最适用、最经济的施工方式，这是土建桩基施工技术发展的必然趋势。