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摘要：通过对人工挖孔桩桩长问题、扩大头问题、护臂问题、施工问题参照相关规范进行探讨，得到人工挖孔桩的适用条件及参数。对工程中人工挖孔桩设计和施工具有一定的指导意义。
关键词：人工挖孔桩；桩长；扩大头；护壁；施工
前言
人工挖孔桩工艺落后，安全风险高。但由于福建省山地丘陵分布广泛，且人挖桩具有桩身直径可灵活选择，可以施工扩大头，成孔时不需要大型机械设备，不产生泥浆，现场施工时噪音小，振动小，持力层直观明确，可进行彻底清孔等优点。因此在较长时期内还会得到较多的应用，因此其设计和施工的现状和一些问题值得探讨。
1人工挖孔桩的桩长问题
基于闽建建[2006]38号文规定，人工挖孔桩属于落后施工工艺、安全隐患大，严格限制使用桩长不得超过15m。因此人挖桩桩长为6～15m，多年来已成为我省设计和施工的习惯，即人挖桩长度最长不大于15m，最短要求不小于6m。有的工程项目，硬质风化岩层埋藏深度较浅，例如4m，在无法采用爆破作业的情况下，依靠人工挖掘并要保证有效桩长达6m以上实属困难。人挖桩桩长是否必须大于6m，相关的规范和规程均无明确规定，这也令许多工程技术人员感到困扰，因此值得探讨。
1.1相关的规定
1、浅基础一般是指基础埋深小于基础宽度，或小于5米，用一般施工方法即可修筑的基础，反之即为深基础。桩基础属于深基础的一种，可是对桩基础最小长度的问题，地基基础规范、桩基规范及省标均无明确的规定。而从浅基础的概念进行理解，桩基础的最小长度应当为不少于5m。
2、《大直径扩底灌注桩技术规程》的规定：由机械或人工成孔，桩底部扩大，桩身直径不小于800mm，桩长不小于5m的桩，简称为大直径扩底桩。
3、《全国民用建筑工程设计技术措施》（地基与基础）中附录H挖孔桩基础中的规定：人工挖孔桩的桩长不宜大于30m。桩长少于6m及L/D≤3时按墩基础设计。
1.2思考和探讨
1、人工挖孔桩和人工挖孔墩施工工艺和方法基本相同，不同的主要是长度控制要求，而其根本的区别在于承载力的计算，人挖桩承载力可按桩端极限端阻力标准值计算，而人挖墩承载力应当按地基承载力特征值计算。
2、许多工程实践表明，对于人工挖孔桩（墩），持力层为中风化或块状强风化岩层，长度达5m以上时，其实际承载力可以满足桩基础设计计算的要求。
（1）桩端持力层为中风化炭质泥岩。
（2）试验在地下室土方开挖后进行。
（3）最终进入稳定状态未达到极限荷载。
3、按照浅基础的概念和扩底桩规程的规定，人挖桩的最小桩长应是不少于5m。因此，当基底岩层较坚硬且人工挖掘很困难时，最小桩长在设计和施工的控制上可按5m考虑，一味的坚持6m标准，会较大的增加施工难度和基础造价。
4、人工挖孔桩的最小桩长不少于6m在相关的规范和规程中均没有找到依据。
《全国民用建筑工程设计技术措施》（地基与基础）并非现行的执行规范，其中的人工挖孔桩规定，最大桩长规定30m既不经济也不安全，而最小桩长规定（L≥6m及L/D>3）与工程实践不尽相符，也与浅基础的概念和扩底桩规程中的规定有矛盾。
人挖桩的合理桩长应当是5～15m，最小桩长按不少于6m控制，提高了地基基础的可靠度，也符合多年以来的设计和施工习惯，因此可以参照使用，但不宜作为强制执行的标准。
2人工挖孔桩的扩大头问题
人工挖孔桩之所以可以获得较大的单桩承载力，原因是可以通过施工扩大头，加大樁端受力面积，但桩距和扩大头的规定相关规范的却不尽相同。
2.1相关规范规程的规定
1、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）：
扩底灌注桩的扩底直径，不应大于桩身直径的3倍，中心距不宜小于1.5D，当扩底直径大于2m时，桩端净距不宜小于1m。
2、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）：
1）基桩最小中心距：一般情况1.5D或D+1.5m（当D>2m）。
2）扩底直径不应大于桩身直径的3倍，扩底端侧面的斜率，可取1/4～1/2，砂土可取1/4，粉土、粘性土可取1/3～1/2。
3）抗压桩扩底端底面宜呈锅底形，矢高可取（0.15～0.20）D。
3、《大直径扩底灌注桩技术规程》（JGJ/T225-2010）：
1）桩的中心距小宜小于1.5 D，扩大端的净距不应小于0.5m。
2）扩大端直径不宜大于桩身直径的3倍，扩底端侧面的斜率，对于砂土不宜大于1/4，对于粉土和粘性土不宜大于1/3，对于卵石层、风化岩不宜大于1/2。
3）扩大端的矢高宜取（0.30～0.35）D。基岩面倾斜較大时，桩的底面可做成台阶状。
4、福建省地方标准《建筑地基基础技术规范》（DBJ13-07-2006）的规定：
人工挖孔桩中心距不宜小于2.0d，扩底端净距不宜小于1.0D。
2.2思考和探讨
1、扩底端净距的要求各种规范有所不同，考虑到施工安全以及单桩承载力更好的发挥，省标规定不宜小于1.0D较为合理。
2、对于最大桩径段的高度，规范上没有明确规定，由于扩大端承受较大的地基反力，其高度不宜小于500mm。
3、工程实践表明，不同风化程度的风化岩工程性质差异很大，全风化、土状强风化岩扩孔时孔壁稳定性较差，在渗水时易塌方甚至产生流砂流泥。因此块状强风化或中风化岩层扩孔时侧面斜率可取1/2，而全风化和土状强风化岩扩孔时侧面斜率不宜大于1/3。
4、对于扩大端桩底的矢高，一般情况宜按扩底桩规程取（0.30～0.35）D，当桩底为块状强风化硬质岩时，施工锅底较为困难，可按（0.15～0.20）D取值。 3人工挖孔桩的护壁问题
3.1相关规范规程的规定
（一）对于护壁混凝土的厚度和配筋配置，相关规范基本一致，《大直径扩底灌注桩技术规程》的规定较为详细。
1、当桩身直径不大于1.5m时，混凝土护壁厚度不宜小于100mm，应配置直径不小于8mm的环形和竖向钢筋，间距不宜大于200mm。竖向钢筋应上下搭接或焊接。
2、当桩身直径大于1.5m小于2.5m时，混凝土护壁厚度宜为120～150mm，应在护壁厚度方向配置双层直径不小于8mm的环形和竖向钢筋。
3、当桩身直径大于等于2.5m时，混凝土护壁厚度宜为200mm，应在护壁厚度方向配置双层直径不小于8mm的环形和竖向钢筋。
（二）对于护壁混凝土的强度等级，规范规定却有所不同。
1、《建筑桩基技术规范》：护壁混凝土的强度等级不应低于桩身混凝土的强度等级。
2、《大直径扩底灌注桩技术规程》：护壁混凝土的强度等级不宜低于桩身混凝土的强度等级。
3、福建省地方标准《建筑地基基础技术规范》：护壁混凝土的强度等级不低于C15。
3.2思考和探讨
工程实践证明，当护壁混凝土质量较差时，不仅增大施工安全隐患，还会影响桩侧摩阻力的发挥，甚至会影响桩端阻力的发挥。因此护壁混凝土的强度等级扩桩规程的规定较为合理。
4人工挖孔桩的施工
4.1相关规范的规定和要求
l、当相邻桩净距小于2.5m时，应采用间隔开挖，相邻排桩跳挖的最小施工净距不得小于4.5m。
2、护壁的厚度、钢筋、砼强度等级均应符合设计要求；护壁混凝土必须保证振捣密实，应根据土层渗水情况使用速凝剂；护壁模板应在灌注混凝土24h之后拆除。
3、扩孔段施工应分节进行，应边挖、边扩、边做护壁，严禁将扩大端一次挖至桩底后再进行扩孔施工。
4、当渗水量过大时，应采取截水、降水或水下灌注混凝土等有效措施。严禁在桩孔中边抽水边开挖，同时不得灌注相邻桩。
5、挖至设计标高后，应清除护壁上的泥土和孔底残渣、积水，隐蔽工程验收后应立即封底和灌注混凝土。当桩底岩土因浸水等软化时，应清除干净后方可灌注混凝土。
6、灌注桩身混凝土时，混凝土必须通过溜槽；当落距超过3m时，应采用串筒，串筒末端距孔底高度不宜大于2m；也可采用导管泵送；混凝土宜采用插入式振捣器振实。
4.2人工挖孔桩的施工现状及其对工程质量的影响
我们经常认为人工挖孔桩施工速度较快，施工成本较低，质量稳定可靠，这实际上是一个认识误区。
1、如果严格的按规范规定的工艺和要求进行施工，当桩长超过10m时，人工挖孔桩在施工速度和施工成本上与旋挖灌注桩比较多数处于劣势。因此多年来人工挖孔桩的施工习惯和现状与规范的要求相距甚远。
1）施工时为了提高工效和赶进度，同时减少单孔涌水量，一般采取全面开挖，很少采取间隔开挖。
2）护壁砼因方量少且为零星灌注，难以采用商品砼。一般采用05石子和水泥现场拌制的干浆替代。
3）当施工超过一定深度时，土层一般均会出现渗水，特别是遇到全风化和土状强风化时，降水措施不仅成本大而且效果也往往难以理想，因此多数采用边抽水边开挖的办法施工。
4）扩大头的施工，一般采用直接挖至桩底后再往上进行扩孔施工。
5）灌注砼很少做到挖好一根灌注一根，一般每栋建筑分2～3批采用天泵直接灌注。
2、對工程质量的影响
1）许多工程技术人员对于高水位条件下采用人工挖孔桩的潜在隐患认识不足，有的边挖孔边抽水，地下水的渗流导致桩侧土泡水软化，甚至将桩侧细颗粒淘走，导致桩侧摩阻力较大的降低，也会一定程度的影响桩端阻力的发挥。
2）护壁采用05石子和水泥拌制的干浆，密实度差、强度低，有时甚至导致孔壁塌方，不仅存在安全隐患，也难以保证桩侧摩阻力正常发挥。
3）挖至桩底后往上施工扩大头，难度和安全隐患均很大，扩大头进入持力层的深度、直径和形状常常达不到设计要求。挖孔桩施工因为脏、累、险，40岁以下的农民工已经很少愿意干了，勘察、设计、施工和监理的技术人员，基本上无人敢于下井检查没做护壁的扩大头，因此在质量验收上存在较大隐患。
5结论和建议
通过对相关规范的规定和要求，施工的习惯和现状进行分析和探讨，目的是提高人工挖孔桩设计和施工的合理性及可靠性。
1、人工挖孔桩属于安全隐患大、施工工艺落后的桩型，桩端处于地下水位以下、桩长超过10m时宜慎重采用，如確需使用，应加强试桩工作，通过试桩对人工挖井的可行性、扩大头是否可以施工到位、单桩承载力是否能够达到设计要求进行充分的验证。
2、对于高层建筑物，人工挖孔桩承载力取值较大，宜选择块状强风化以上的风化岩作为桩端持力层。土状强风化岩承载力较低、易泡水软化、扩大头很难全部施工到位，应慎重采用。
3、按照浅基础的概念和扩底桩规程的规定，以及工程实践的证明，人挖桩的最小桩长应是不少于5m。因此，当基底岩层较坚硬且人工挖掘很困难时，最小桩长在设计和施工的控制上可按5m考虑。
4、人工挖孔扩底桩，扩底端净距不宜小于1.0D。
5、为了保证施工安全以及单桩承载力的正常发挥，护壁砼的强度等级不宜低于桩身砼。
6、挖至桩底往上施工扩头的现状一定时期内会继续存在。当桩端位于地下水位以上时，扩底直径不应大于3倍桩身直径；
当桩端位于地下水位以下时，扩底直径不宜大于2倍桩身直径，扩底半径与桩身半径之差不宜大于500mm。若扩头段的岩土层稳定性差、易塌方，应采取降水措施确保干作业开挖，否则不宜进行扩大头施工。
关键词：人工挖孔桩；桩长；扩大头；护壁；施工
前言
人工挖孔桩工艺落后，安全风险高。但由于福建省山地丘陵分布广泛，且人挖桩具有桩身直径可灵活选择，可以施工扩大头，成孔时不需要大型机械设备，不产生泥浆，现场施工时噪音小，振动小，持力层直观明确，可进行彻底清孔等优点。因此在较长时期内还会得到较多的应用，因此其设计和施工的现状和一些问题值得探讨。
1人工挖孔桩的桩长问题
基于闽建建[2006]38号文规定，人工挖孔桩属于落后施工工艺、安全隐患大，严格限制使用桩长不得超过15m。因此人挖桩桩长为6～15m，多年来已成为我省设计和施工的习惯，即人挖桩长度最长不大于15m，最短要求不小于6m。有的工程项目，硬质风化岩层埋藏深度较浅，例如4m，在无法采用爆破作业的情况下，依靠人工挖掘并要保证有效桩长达6m以上实属困难。人挖桩桩长是否必须大于6m，相关的规范和规程均无明确规定，这也令许多工程技术人员感到困扰，因此值得探讨。
1.1相关的规定
1、浅基础一般是指基础埋深小于基础宽度，或小于5米，用一般施工方法即可修筑的基础，反之即为深基础。桩基础属于深基础的一种，可是对桩基础最小长度的问题，地基基础规范、桩基规范及省标均无明确的规定。而从浅基础的概念进行理解，桩基础的最小长度应当为不少于5m。
2、《大直径扩底灌注桩技术规程》的规定：由机械或人工成孔，桩底部扩大，桩身直径不小于800mm，桩长不小于5m的桩，简称为大直径扩底桩。
3、《全国民用建筑工程设计技术措施》（地基与基础）中附录H挖孔桩基础中的规定：人工挖孔桩的桩长不宜大于30m。桩长少于6m及L/D≤3时按墩基础设计。
1.2思考和探讨
1、人工挖孔桩和人工挖孔墩施工工艺和方法基本相同，不同的主要是长度控制要求，而其根本的区别在于承载力的计算，人挖桩承载力可按桩端极限端阻力标准值计算，而人挖墩承载力应当按地基承载力特征值计算。
2、许多工程实践表明，对于人工挖孔桩（墩），持力层为中风化或块状强风化岩层，长度达5m以上时，其实际承载力可以满足桩基础设计计算的要求。
（1）桩端持力层为中风化炭质泥岩。
（2）试验在地下室土方开挖后进行。
（3）最终进入稳定状态未达到极限荷载。
3、按照浅基础的概念和扩底桩规程的规定，人挖桩的最小桩长应是不少于5m。因此，当基底岩层较坚硬且人工挖掘很困难时，最小桩长在设计和施工的控制上可按5m考虑，一味的坚持6m标准，会较大的增加施工难度和基础造价。
4、人工挖孔桩的最小桩长不少于6m在相关的规范和规程中均没有找到依据。
《全国民用建筑工程设计技术措施》（地基与基础）并非现行的执行规范，其中的人工挖孔桩规定，最大桩长规定30m既不经济也不安全，而最小桩长规定（L≥6m及L/D>3）与工程实践不尽相符，也与浅基础的概念和扩底桩规程中的规定有矛盾。
人挖桩的合理桩长应当是5～15m，最小桩长按不少于6m控制，提高了地基基础的可靠度，也符合多年以来的设计和施工习惯，因此可以参照使用，但不宜作为强制执行的标准。
2人工挖孔桩的扩大头问题
人工挖孔桩之所以可以获得较大的单桩承载力，原因是可以通过施工扩大头，加大樁端受力面积，但桩距和扩大头的规定相关规范的却不尽相同。
2.1相关规范规程的规定
1、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）：
扩底灌注桩的扩底直径，不应大于桩身直径的3倍，中心距不宜小于1.5D，当扩底直径大于2m时，桩端净距不宜小于1m。
2、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）：
1）基桩最小中心距：一般情况1.5D或D+1.5m（当D>2m）。
2）扩底直径不应大于桩身直径的3倍，扩底端侧面的斜率，可取1/4～1/2，砂土可取1/4，粉土、粘性土可取1/3～1/2。
3）抗压桩扩底端底面宜呈锅底形，矢高可取（0.15～0.20）D。
3、《大直径扩底灌注桩技术规程》（JGJ/T225-2010）：
1）桩的中心距小宜小于1.5 D，扩大端的净距不应小于0.5m。
2）扩大端直径不宜大于桩身直径的3倍，扩底端侧面的斜率，对于砂土不宜大于1/4，对于粉土和粘性土不宜大于1/3，对于卵石层、风化岩不宜大于1/2。
3）扩大端的矢高宜取（0.30～0.35）D。基岩面倾斜較大时，桩的底面可做成台阶状。
4、福建省地方标准《建筑地基基础技术规范》（DBJ13-07-2006）的规定：
人工挖孔桩中心距不宜小于2.0d，扩底端净距不宜小于1.0D。
2.2思考和探讨
1、扩底端净距的要求各种规范有所不同，考虑到施工安全以及单桩承载力更好的发挥，省标规定不宜小于1.0D较为合理。
2、对于最大桩径段的高度，规范上没有明确规定，由于扩大端承受较大的地基反力，其高度不宜小于500mm。
3、工程实践表明，不同风化程度的风化岩工程性质差异很大，全风化、土状强风化岩扩孔时孔壁稳定性较差，在渗水时易塌方甚至产生流砂流泥。因此块状强风化或中风化岩层扩孔时侧面斜率可取1/2，而全风化和土状强风化岩扩孔时侧面斜率不宜大于1/3。
4、对于扩大端桩底的矢高，一般情况宜按扩底桩规程取（0.30～0.35）D，当桩底为块状强风化硬质岩时，施工锅底较为困难，可按（0.15～0.20）D取值。 3人工挖孔桩的护壁问题
3.1相关规范规程的规定
（一）对于护壁混凝土的厚度和配筋配置，相关规范基本一致，《大直径扩底灌注桩技术规程》的规定较为详细。
1、当桩身直径不大于1.5m时，混凝土护壁厚度不宜小于100mm，应配置直径不小于8mm的环形和竖向钢筋，间距不宜大于200mm。竖向钢筋应上下搭接或焊接。
2、当桩身直径大于1.5m小于2.5m时，混凝土护壁厚度宜为120～150mm，应在护壁厚度方向配置双层直径不小于8mm的环形和竖向钢筋。
3、当桩身直径大于等于2.5m时，混凝土护壁厚度宜为200mm，应在护壁厚度方向配置双层直径不小于8mm的环形和竖向钢筋。
（二）对于护壁混凝土的强度等级，规范规定却有所不同。
1、《建筑桩基技术规范》：护壁混凝土的强度等级不应低于桩身混凝土的强度等级。
2、《大直径扩底灌注桩技术规程》：护壁混凝土的强度等级不宜低于桩身混凝土的强度等级。
3、福建省地方标准《建筑地基基础技术规范》：护壁混凝土的强度等级不低于C15。
3.2思考和探讨
工程实践证明，当护壁混凝土质量较差时，不仅增大施工安全隐患，还会影响桩侧摩阻力的发挥，甚至会影响桩端阻力的发挥。因此护壁混凝土的强度等级扩桩规程的规定较为合理。
4人工挖孔桩的施工
4.1相关规范的规定和要求
l、当相邻桩净距小于2.5m时，应采用间隔开挖，相邻排桩跳挖的最小施工净距不得小于4.5m。
2、护壁的厚度、钢筋、砼强度等级均应符合设计要求；护壁混凝土必须保证振捣密实，应根据土层渗水情况使用速凝剂；护壁模板应在灌注混凝土24h之后拆除。
3、扩孔段施工应分节进行，应边挖、边扩、边做护壁，严禁将扩大端一次挖至桩底后再进行扩孔施工。
4、当渗水量过大时，应采取截水、降水或水下灌注混凝土等有效措施。严禁在桩孔中边抽水边开挖，同时不得灌注相邻桩。
5、挖至设计标高后，应清除护壁上的泥土和孔底残渣、积水，隐蔽工程验收后应立即封底和灌注混凝土。当桩底岩土因浸水等软化时，应清除干净后方可灌注混凝土。
6、灌注桩身混凝土时，混凝土必须通过溜槽；当落距超过3m时，应采用串筒，串筒末端距孔底高度不宜大于2m；也可采用导管泵送；混凝土宜采用插入式振捣器振实。
4.2人工挖孔桩的施工现状及其对工程质量的影响
我们经常认为人工挖孔桩施工速度较快，施工成本较低，质量稳定可靠，这实际上是一个认识误区。
1、如果严格的按规范规定的工艺和要求进行施工，当桩长超过10m时，人工挖孔桩在施工速度和施工成本上与旋挖灌注桩比较多数处于劣势。因此多年来人工挖孔桩的施工习惯和现状与规范的要求相距甚远。
1）施工时为了提高工效和赶进度，同时减少单孔涌水量，一般采取全面开挖，很少采取间隔开挖。
2）护壁砼因方量少且为零星灌注，难以采用商品砼。一般采用05石子和水泥现场拌制的干浆替代。
3）当施工超过一定深度时，土层一般均会出现渗水，特别是遇到全风化和土状强风化时，降水措施不仅成本大而且效果也往往难以理想，因此多数采用边抽水边开挖的办法施工。
4）扩大头的施工，一般采用直接挖至桩底后再往上进行扩孔施工。
5）灌注砼很少做到挖好一根灌注一根，一般每栋建筑分2～3批采用天泵直接灌注。
2、對工程质量的影响
1）许多工程技术人员对于高水位条件下采用人工挖孔桩的潜在隐患认识不足，有的边挖孔边抽水，地下水的渗流导致桩侧土泡水软化，甚至将桩侧细颗粒淘走，导致桩侧摩阻力较大的降低，也会一定程度的影响桩端阻力的发挥。
2）护壁采用05石子和水泥拌制的干浆，密实度差、强度低，有时甚至导致孔壁塌方，不仅存在安全隐患，也难以保证桩侧摩阻力正常发挥。
3）挖至桩底后往上施工扩大头，难度和安全隐患均很大，扩大头进入持力层的深度、直径和形状常常达不到设计要求。挖孔桩施工因为脏、累、险，40岁以下的农民工已经很少愿意干了，勘察、设计、施工和监理的技术人员，基本上无人敢于下井检查没做护壁的扩大头，因此在质量验收上存在较大隐患。
5结论和建议
通过对相关规范的规定和要求，施工的习惯和现状进行分析和探讨，目的是提高人工挖孔桩设计和施工的合理性及可靠性。
1、人工挖孔桩属于安全隐患大、施工工艺落后的桩型，桩端处于地下水位以下、桩长超过10m时宜慎重采用，如確需使用，应加强试桩工作，通过试桩对人工挖井的可行性、扩大头是否可以施工到位、单桩承载力是否能够达到设计要求进行充分的验证。
2、对于高层建筑物，人工挖孔桩承载力取值较大，宜选择块状强风化以上的风化岩作为桩端持力层。土状强风化岩承载力较低、易泡水软化、扩大头很难全部施工到位，应慎重采用。
3、按照浅基础的概念和扩底桩规程的规定，以及工程实践的证明，人挖桩的最小桩长应是不少于5m。因此，当基底岩层较坚硬且人工挖掘很困难时，最小桩长在设计和施工的控制上可按5m考虑。
4、人工挖孔扩底桩，扩底端净距不宜小于1.0D。
5、为了保证施工安全以及单桩承载力的正常发挥，护壁砼的强度等级不宜低于桩身砼。
6、挖至桩底往上施工扩头的现状一定时期内会继续存在。当桩端位于地下水位以上时，扩底直径不应大于3倍桩身直径；
当桩端位于地下水位以下时，扩底直径不宜大于2倍桩身直径，扩底半径与桩身半径之差不宜大于500mm。若扩头段的岩土层稳定性差、易塌方，应采取降水措施确保干作业开挖，否则不宜进行扩大头施工。