人工挖孔桩工程安全施工方案

人工挖孔桩工程安全施工方案编制要点杨一伟2005年6月28日一、工程概况工程概况应最少包括以下内容：桩基上部工程的整体结构概况。如：结构形式、层数、层高、总高、建筑面积、建筑功能等。桩基工程本身的工程概况。如：数量、承重方式、断面形状、桩下持力层以及所处地理位置的相应地质资料（土质、埋深、地下水位高低、有无淤泥、流砂等特殊土层）等。3．施工现场周围环境情况。如：所处地段状况、桩孔离周边建（构）筑物的距离、挖桩施工时降低地下水位会否对建（构）筑物产生不利影响、建议采取什么保障措施等。4．按合同要求施工中需要采取的措施。如：工期要求、施工程序要求与其他分部分项工程的交叉作业状况等。二、施工准备场地平整，做好现场排水，并做到水通、电通、道路通。查阅有关档案资料，调查了解施工现场地上、地下的障碍物。如：地下电缆、上下水管道、旧墙基、

旧人防工程等及其分布情况，并针

对情况提出预防事故的方案。熟悉桩基础工程设计图纸、说明及施工要求，以及完整的地质勘察报告书，以掌握施工区域各层土质的物理力学性质，桩持力层的岩土特征及埋深、地下水位及分布情况。在熟悉了现场情况，设计图纸及承包合同的要求之后，编制人工挖孔桩施工方案，其施工方案首先要保证安全施工，要有全面、切实可行的安全技术措施。5．按施工方案要求备齐挖孔施工机具、气体检测仪、模板、通风机、水泵、照明及动力电器以及土建钢筋混凝土工程的施工机具等。并明确各种机具的安全使用规程。6．绘制桩基施工及安全设施平面布置图，挖孔桩施工工期控制计划。三、施工组织与管理1．人工挖孔桩应由具有相应资质的专业队伍施工。明确项目技术负责人和专职安全员。挖孔桩工程的现场负责人，必须熟练掌握人工挖孔的施工方法、法规、操作规程、安全生产技术知识。

2．按施工方案中制订的安全技术措施，以及有关的安全技术规范、规程的要求开工前由项目经理部向全体管理人员和操作人员进行安全技术交底。并做好书面的交底工作。参加挖孔作业的工人应是18～35岁男性青年，事先必须进行身体检查，凡患有精神病、高血压、心脏病、癫痫病、聋哑及其他不宜井下作业的人等不能参与施工。现场设专人做好挖孔桩施工记录，并负责对安全施工实施跟踪监督，做好监督记录。四、孔桩施工安全技术要点多孔同时开挖施工时，应采取间隔开挖的方法。相邻的桩不能同时挖孔，必须待相邻桩孔浇灌完混凝土之后才能开挖，以保证土壁稳定。桩孔下挖过程中，必须按照挖一节土（每挖深50～80cm），做一节护壁或安放一次工具式钢筋防护笼。桩孔垂直度和直径尺寸应每挖一节检查一次，发现偏差及时纠正，以免误差积累过大，造成倾斜或塌方。m左右（超过人高）时推活动盖板关闭孔口，手推车推至盖板上，卸土后再开盖板下吊桶吊土，以防土块和工具掉入孔内伤人。最上一节混凝土护壁在井口处高出地面25cm（厚度与护壁相同），以防地面水流入井孔内或脚踢杂物入孔内。孔井口边1m

m以外。桩底扩孔应间隔削土，留一部分土作支撑，待浇筑混凝土前再挖，此时宜加钢支架支护，浇筑混凝土前再拆除。挖孔桩施工一般不得在孔内放炮破石，若遇特殊情况，非在孔内放炮不可时，需制定专项安全技术措施，并报请主管部门审批，经批准后方可实施。6．挖孔、成桩必须严格按图施工，若发现问题需要变更，应及时与设计负责人联系，孔桩护壁后在无可靠的安全技术措施条件下，严禁破石修孔。挖孔、扩孔完成后，应及时组织验收并浇筑混凝土，特别是孔壁为砂土、松散填土、软土等不良土壤时不得隔夜浇筑混凝土，以免塌孔。护壁混凝土拆模，须经现场技术负责人批准。7．正在开挖的井孔，每天上班前应随时注意检查卷扬机、支腿、钢丝绳、挂钩（保险钩）、提桶超高限位装置等，应对井壁、混凝土护壁的状况进行检查，发现问题及时采取措施。

8．挖孔人员上下孔井，必须使用安全爬梯；井下需要工具，应该用提升设备递送，禁止向井内抛掷。井孔上、下应有可靠的通话联络，如对讲机等。挖孔桩作业人员下班休息时，必须盖好孔口，或用高于80cm的护身栏将井口封闭围挡。夜间一般禁止挖孔作业，如遇特殊情况需夜间挖孔作业时，须经现场负责人同意，并有安全员在场。

11．井下操作人员连续工作时间，不宜超过4h，应及时轮换。12．现场施工人员必须佩带安全帽、安全带，安全带接绳由孔上人员负责随作业而加长，井下有人操作时，井上配合作业人员必须坚守岗位，不得擅离职守。

13．孔底如需抽水时，必须在全部井下作业人员上地面后进行。14．井孔内一律采用12V

安全电压和防水带罩灯照明，井上现场可用24V

低压照明。现场用电均须安装漏电保护装置。15．挖井至4m 以下时，下井之前，应用气体检测仪对井内空气进行抽样检测并做好记录，发现有害气体含量超过允许值，应用鼓风机向孔底通风（必要时送氧气），然后方能下井作业。在医院或其他有毒物质存放区施工，应先检查有毒物质对人体的伤害程度，再确定是否采用人工挖孔的施工方法。五、成孔验收及桩身钢筋混凝土工程桩挖至设计标高时，由建设单位、设计单位、勘察单位、施工单位及挖

孔桩专业施工队共同按设计要求进行

验收。参加验收的各方人员，应认真作好记录，按检验报告要求签字后方可进行下道工序的施工。桩孔验收合格后，立即进行桩身钢筋笼吊装就位，钢筋笼入孔吊装时要防止碰撞破坏孔壁。浇筑桩身的混凝土塌落度以10cm

左右为宜。浇筑第一步混凝土时待下料高出扩孔部分顶标高30cm

m 高，随浇随振捣密实。在浇筑混凝土过程中（对无护壁桩面言）如发现孔壁土有塌落现象，须及时采取措施后再继续浇筑。5．一根桩的混凝土，必须当天连续浇筑完。当孔壁有砂土层时，应将混凝土浇注超过砂土层再振捣。孔内振捣混凝土应该用绳系牢振捣器，放到孔内振捣，禁止人下到孔内振捣。6．正在浇筑混凝土的桩孔周围10m半径内，其他桩内不能有人作业。1.《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008常用桩型及有关疑难解析a.目录一、人工挖孔嵌岩桩1、概述2、竖向受压承载力性状3、工程桩检测4、某工程案例解析二、预应力混凝土管桩三、后注浆灌注桩四、地下水与抗浮设计五、两类共同作用与变刚度调平设计六、桩基础的抗震设计（液化土中的桩基设计）七、常见问题释疑a.1、概述b.（1）.人工挖孔嵌岩桩适用及不适用范围c.

每种桩型都有其适用条件，没有一种万能的桩型可以供工程师使用。

d.判断人工挖孔嵌岩桩是否合适，可以参考以下几个方面：e.1）地质土层分布：上覆土层较浅；有完整性较好及强度较高的基岩；回填土最好应压实以避免施工中护壁脱落；岩溶发育地区应谨慎嵌岩；

g.2）水文地质条件：如果是粉、砂类土，地下水埋藏应较深以保证施工安全；

h.3）上部结构荷载：单桩承载力高，适合于荷载大的高层，以达到较高的经济性；如果荷载较小，那么会造成浪费；j.4）施工设备条件：没有水源的山区，制备泥浆困难；k.

落后地区或国家（非洲），没有先进设备……l.5）在地下水位较高，有承压水的砂土层、滞水层、厚度较大的流塑状淤泥、

m.淤泥质土层中，不得选用。a.一、人工挖孔嵌岩桩如何理解执行“倾斜度大于30%的中风化岩，宜根据倾斜度及岩石完整性适当加大嵌岩深度”？

地面附近基岩由于风化情况复杂，常常在一栋建筑物范围内形成坡度急剧变化的岩面，如图，当桩基础必须嵌岩时，应合理设置嵌岩深度，并注意以下要点：（1）嵌岩深度应从岩面下端起算。（2）嵌入平整、完整的坚硬岩和较硬岩的深度不宜小于，且不应小于。（3）对于嵌入倾斜度不大于30%的完整和较完整岩的全断面深度不宜小于且不小于。a.2、竖向受压承载力性状a.（1）竖向受压的极限破坏模式；b.上覆土层段的破坏可能在两个界面上，1）桩芯与护壁界面；2）护壁与土体界面。实际总是在第2）界面破坏。a.实测桩侧阻力分布模式（1）如图，为美国等在1969年发表的一根埋设测量元件的嵌岩桩的桩顶荷载随深度传递的实测曲线。上覆坚硬黏土层，嵌入黏土

c.页岩，d，l/d，l/h。d.端阻比例系数15%~25%。嵌岩段阻力系数约80%。a.实测桩侧阻力分布模式（2）不管桩端是强风化还是微风化，桩端阻力都很小。嵌岩段提供了主要的侧阻力和总阻力，上覆土层提供的阻力约20%。a.嵌岩长桩和非嵌岩长桩的实测比较：上覆土层为黏性土和砂土二者竖向荷载下的桩身应力一致，说明长桩承载力性状与桩端持力层关系不大。上覆土层提供了主要的侧摩阻力。A3嵌入中风化

c.泥岩d.60mA1未嵌岩

c.55ma.端阻比例系数5%~20%。a.<地基规范，当桩端嵌入完整及较完整的硬质岩中，可按下式估算

b.单桩竖向承载力特征值：完整岩较完整岩较破碎岩0.50.2~0.50.1~0.2a.为桩端岩石承载力特征值。a.折减系数a.此公式基于天然地基破坏模式，未考虑桩阻力传递机理，故仅适用于b.埋藏极浅，置于岩体表面的（qpa试验即是置于岩体表面）情况。多数c.工程中采用的浅层扩底基础属于这类情况。d.一般的，有一定埋深、嵌入岩体一定深度的桩基础，均不宜用此公式。

e.否则计算承载力极低，将导致桩端直径增大或者桩数增多。释疑：（1）人工挖孔嵌岩桩≠端承（型）桩从上述表格中的数据来看，当桩稍长一些，则嵌岩桩也是摩擦型桩。

c.因此不应当作端承桩仅计算端阻力。但配筋时宜全长配筋。d.（2）基桩有没有最短长度或最小长径比的要求？e.

有人认为基桩长径比很小的情况下，桩侧阻力就可以不用考虑。下图是

f.美国费城自由广场一号塔楼下的一根嵌岩桩的长期观测资料。桩长，桩身g.上段直径，嵌岩段直径。观测数据表明始终有60%以上的荷载由桩侧

h.承担。可见用最小长径比的概念来控制桩长并无意义。a.右图为某工程中长度为3m的桩，嵌岩段长2m，此桩按嵌岩桩设计而非端承桩，计入嵌岩段侧阻力是必要的。a.（3）计算公式a.令a.则a.为嵌岩段侧阻和端阻综合系数。a.释疑：（1）嵌岩米的桩按端承还是按嵌岩桩考虑？应按嵌岩桩考虑。从试验来看，嵌岩段桩侧阻力占比较大，不宜忽略。桩端进入较破碎岩时能否按嵌岩桩计算单桩竖向极限承载力？答：宜按碎石类土提供参数并计算。利用frk计算的单桩竖向极限承载力极高以至当地没有条件进行静载荷试验时，能否用检测frk来代替单桩静载荷试验？答：不能。嵌岩桩通过直径为岩基平板载荷试验确定极限端阻力标准值Quk，与采用饱和单轴抗压强度标准值frk计算的结果差异较大时，用哪个结果更为合理？宜以岩基平板载荷试验数据为主（计算桩承载力安全系数取2，计算地基承载力安全系数取3）。但此时承载力极高，故可参考frk进行综合经验选取。从工程经验

来看取用任何一个参数，结果均是以桩身强度控制。岩石单轴饱和抗压强度frk与混凝土强度标准值有何对应关系？岩样为圆柱体Φ50X100mm，混凝土立方体为150mm3，一般的圆柱体Φ150X300mm的fcu1=0.8fcuΦ50X100mm的frk对Φ150X300mmfrk1，尺寸效应系数约为1.15那么frkcu=fcua.载荷板试验，等同于在半无限空间中的测试，有类似局压的效果，因此可以

b.推测的是，其承载力要提高。这大概是载荷板试验数据偏高的原因。a.frk与fcu，不同的工程意义，这是因为：frk要根据结构面开展情况（即完整程度），折减一定的系数（~）才能使用；而混凝土是不开裂的，故没有折减系数。当前frk仅用于抗压，并且要除以2后使用，其对应的荷载效应是标准值。混凝土强度则有多项指标。岩石受压后，同时是三向巨大侧限（围压）下工作；而混凝土的侧限是有限的。钢筋混凝土试件的抗压试验表明，围压能极大提高混凝土强度；而基岩应当同样如此，但目前的设计方法中还没有考虑此有利因素。当前的试验成果发现：基岩受压很难破坏，总是以变形控制为主。因此桩身强度常常成为控制因素。混凝土局压强度a.完整岩试验

a.岩体结构面a.

吴其芳等通过孔底载荷板（）试验得到增大系数～，相应的岩石frk～，载荷板在岩石中埋深～4m。a.与《94规范》的比较a.第i层土的侧阻力发挥系数，当桩的长径比不大(l/d<30)，桩端置于b.新鲜或微风化硬质岩中且桩底无沉渣时，对于黏性土、粉土取；c.对于砂类土及碎石类土取；其他情况取。a.08规范取消此参数，主要是考虑到基岩刚度愈大，侧摩阻力应发挥愈高，b.故侧阻力发挥系数应，偏于保守的取。a.（1）取消侧阻力发挥系数a.（2）调高嵌岩承载力综合系数，尤其是极软岩、软岩frk<15MPahr/d00.51234≥5侧阻修正系数0.0000.0250.0550.0700.0650.0620.050端阻修正系数0.5000.5000.4000.3000.2000.1000.000综合修正系数0.5000.5500.6200.8600.9801.0921.000hr/d00.51.02.03.04.05.06.07.08.0极软岩软岩0.00.0520.0560.0560.0540.0510.0480.0450.0420.040.600.700.730.730.700.660.610.550.480.420.600.800.951.181.351.481.571.631.661.70较硬岩坚硬岩0.00.0500.0520.0500.0450.0400.450.550.600.500.460.400.450.650.810.901.001.04a.综合系数：a.清底干净的人工挖孔嵌岩桩，还应乘以增大系数。hr/d00.51234≥594规范综合修正系数0.5000.5500.6200.8600.9801.0921.000《港口工程灌注桩基础设计与施工规程》综合修正系数1.0001.3081.4761.5081.52008规范极软岩、软岩0.600.800.951.181.351.481.57较硬岩、坚硬岩0.450.650.810.901.001.04《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG

D63-2007完整、较完整较破碎破碎、极破碎0.100.080.061.201.00.8《地基规范》GB50007-2002完整较完整较破碎1.00.4~1.00.2~0.4a.嵌岩承载力综合系数比较a.08规范的嵌岩段综合系数较94规范有所提高，但总体相对偏于安全。a.（3）对于泥岩，不能用饱和单轴抗压强度，应取用天然湿度下的单轴抗压强度。

b.（4）《94规范》以微风化、中风化对岩体分类；《08规范》以完整、较完整对岩石分类。结构面愈密，强度愈低。（实际应为“微风化、中风化”的完整岩、较完整岩）e.（5）《08规范》：清底干净的人工挖孔嵌岩桩，还应乘以增大系数。f.

《94规范》：无。g.（6）《94规范》：当嵌岩段为中风化岩时，表中数字乘以折减。h.

《08规范》：无。a.人工挖孔大直径桩（d≥800mm）极限侧阻和端阻的尺寸效应（1）人工挖孔桩上覆土层端，在桩成孔后产生应力释放，孔壁出现松弛变形，导致侧阻力有所降低，侧阻力随桩径增大呈双曲线型减小（）。本规范建议采用如下表达式进行侧阻尺寸效应计算。式中d—桩身直径；m—经验指数，对于粘性土、粉土，m=1/5；c.对于砂土、碎石土，m=1/3。d.对于嵌岩段侧阻，不需要考虑折减。e.（2）端阻在基岩上，也不需考虑端阻的f.尺寸效应系数。a.人工挖孔嵌岩桩扩大头a.

扩底桩变截面以上2d长度范围内不计侧阻力。原因有二：b.（1）施工中土壁应力松弛；c.（2）受荷后扩大头下沉导致与斜壁托空，d.使得斜壁附近土体应力松弛。e.

实测结果表明，按94规范计算的扩底桩承载力偏高。人工挖孔嵌岩扩底桩承载力，几乎不会在桩端土发生整体剪切破坏。

c.总是以变形控制。a.人工挖孔桩的桩身强度：b.1）因假定护壁不连续，故不考虑护壁强度，仅计算桩芯面积。c.2）因护壁施工可见，桩基质量能有效控制，故成桩工艺系数较d.其他桩型高，取。e.3）人工挖孔嵌岩桩通常全长配筋，当桩较短且粗时，箍筋加密区未设置5d，故就不利用纵筋强度；a.箍筋加密区5d时：

a.释疑：b.（1）JGJ94-2008第条护壁配筋直径不应小于Φ8，是否可据

c.土质情况好坏酌减？d.可以。比如北京地区一般土质较好，最小直径取6mm。《北京地标》a.（2）护壁砼标号与桩填心同一标号，护壁施工每段进行振捣密度变

困难，且形成大量施工缝，按施工缝处理达不到要求，不能整体起共同作用，是否不考虑护壁参加计算，即可降低护壁砼标号?b.

桩身承载力计算取内径而不包括护壁厚度，那么设计可要求护壁混凝土按C30~C40配料，施工后护壁混凝土取芯强度达到C15也是允

许

的

。

（

供参考）c.（3）为何竖向承载力计算时有时用桩身直径，有时用护壁外直径？d.计算桩身强度用桩芯直径；计算土对桩的支撑力用护壁外直径。e.（4）《地基基础设计规范》中桩身强度计算，工作条件系数灌注桩

取，是强规；《桩基》中条，灌注桩取，应按哪条取值？f.按《桩基》取值。a.人工挖孔嵌岩桩的检测b.（1）工程桩应进行承载力和桩身质量检验。c.

当竖向承载力过大时，并不适合做静载荷试验（堆载平衡或锚桩平衡）。

d.（2）单桩竖向极限承载力标准值、极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值

应按下列规定确定：e.1）对于大直径端承型桩（桩端为非基岩时，如卵石层），也可通过深层平板（平板直径应与孔径一致）载荷试验确定极限端阻力；f.

某些情况下，平板直径可能不与孔径一致，其实测值较实际值偏低，等于说偏于安全。g.2）对于嵌岩桩，当桩端置于基岩顶面时，可通过直径为岩基平板载荷试验确定极限端阻力标准值（qpk）；当桩端进入岩层一定深度时，宜通过直径为嵌岩短墩载荷试验确定嵌岩段极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值；（见《地基规范》附录H），对应的设计方法应为：h.3）用其他方法（如自平衡法）测得桩侧摩阻力。1、工程概况贵州某住宅楼，26981m2，为1+30~1+32层，采用框支剪力墙结构，柱网间距，主楼单柱最大轴力为30000KN/柱（设计值），裙楼单柱最大轴力为4500KN/柱（设计值）。注：如果该设计值取自SETWE“底层柱墙内力”，则应，作为与桩

基承载力特征值Ra对应的荷载参数。2、场地特性该项目场地由于受附近断层活动影响，岩体差异变化较大，所在地块同时存在中风化泥岩（fak=1200Kpa）、强风化泥岩(fak=500Kpa)和中风化灰岩(fak=5000Kpa)几种承载力差异较大的岩体。通过自平衡法在泥质单元进行基桩静荷载试验，得出各项力学指标：强风化泥岩端阻力特征值795Kpa,侧阻力特征值335Kpa，变形模量43.2Mpa;中风化泥岩端阻力特征值1650Kpa,侧阻力特征值225Kpa，变形模量。f.a.工程案例贵州某住宅楼挖孔桩设计剖析3、承载力计算（剖析）对桩芯直径2m和的桩（护壁150mm）进行计算。a.2m单桩承载力特征值，按非嵌岩桩公式计算：a.说明（1）上述方法为按护壁外侧计算桩侧摩阻力，应改为a.（2）是按干作业钻孔工艺提供的参数（有沉渣）实际宜按“预制桩”提供参数或者通过载荷板试验确定。a.如果a.计算承载力至少应提高50%。土名称状态黏性土0.25<IL≤0.750<IL≤0.25IL

≤0800～18001800～24002400～3000粉土0.75≤e≤0.9e<0.751000～15001500～2000砂土碎石类土稍密中密密实粉砂500～700800～11001200～2000细砂700～11001200～18002000～2500中砂1000～20002200～32003500～5000粗砂1200～22002500～35004000～5500砾砂1400～24002600～40005000～7000圆砾、角砾1600～30003200～50006000～9000卵石、碎石2000～30003300～50007000～11000a.干作业挖孔桩（清底干净，D=800mm）极限端阻力标准值a.缺软质岩参数，可参考表5.3.5-2“混凝土预制桩”参数。a.单桩承载力特征值，按非嵌岩桩公式计算：a.说明（1）上述方法为按护壁外侧计算桩侧摩阻力，应改为计算承载力至少应提高15%。因不是按嵌岩桩公式计算，故不能乘以清底系数。a.如果a.计算承载力至少应提高46%。a.（2）是按干作业钻孔工艺提供的参数（有沉渣）实际宜按“预制桩”提供参数或者通过载荷板试验确定。a.4、桩基布置b.（1）见桩基平面布置图c.（2）见基础结构平面图d.优化建议：鉴于嵌岩桩承载力潜力较高，变形极小，建议提高桩基承载力，e.使得桩基在柱下、墙下布置，那么承台高度可以降低，或者承台取消。f.理论上讲，人工挖孔嵌岩桩，总是可以做到柱下、墙下布桩。g.这是因为：上部结构柱截面由轴压比控制，

h.Ns传递到桩顶，作