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地基处理选择与桩基选型研究
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人工挖孔桩相关的基本知识
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专利名称新型人孔桩的设计和施工方法
技术领域本发明涉及了一种建筑工程的新型人孔桩的设计和施工方法。
背景技术 对中高层而言，桩基主要是预制管桩和灌注桩。灌注桩又主要用人工挖孔桩和冲孔、钻孔桩(此仅以钻孔桩为例)。现今，因预制管桩大幅降价C80、D500、D600管桩逐步用于高层桩基。管桩以桩长和贯入度为主要控制，如果入土桩长在25m以内一般能入全风化层与强风化界面。有的认为能入强风化0.5m左右。钻孔桩也不用过多考虑上部地质条件，只要端承处地质条件满足各方面要求则行了。过去桩的持力层许多选在中风化微风化上，那钻磨石头的慢劲就不用提了，现因工艺改进，在强风化做扩大头(可扩底一倍左右)，缩短了工期，即使这样，正常工期比打桩、挖桩长是不用争论的。成孔质量怎么样，扩大头只是理论感觉，扩孔满不满足设计要求，塌不塌、钢筋笼偏不偏、桩芯垂直度、芯是否缩径等均是疑问，有的通过相关检测手段能予消除，有的则只能长埋地下了，当然其成本比人孔桩贵不少。正常施工、人孔桩质量有保障是业内公认的，成本也很低，问题一是降水，二是成孔，三是孔径。管桩比其它桩有施工方便、工期短、价格适中，不用考虑地质情况，甚至许多单位地质条件越差，越用此桩。此类桩过去多层用，中高层用人孔桩，现今在中高层上也流行起来了。
万丈高楼从地起，桩基的安全性和耐久性比桩基上部结构主体更重要。因为上部结构主体质量出问题有先兆，易于发现，可加固处理。而桩基质量出问题很隐蔽、很突然，使我们也可能来得及处理，也可能根本就无机会去处理——这是非常可怕的。所以选取桩型时同等承载力综合成本、施工方便、快捷只是主要因素。而安全性和耐久性才是选定桩型的决定因素。回过头来，在中高层选用管桩无可争议吗？下面简要把人孔桩与管桩安全性比较一下。
1.施工上人孔桩质量越上面越容易控制，管桩越上面却越易碎、裂(打、压时力最大)。
2.设计上考虑到各种不利的施工因素，人孔桩设计安全系数较大。而管桩往往取(略低)其最大允许值。有时算不出有那么大的承载力而试压出也用。
3.检测方法人孔桩用动测、超声波、抽芯根根过关。而管桩主要做静载试验，比例通常百分之一，不少于三根，动测有可能做百分之十。
综上三点，管桩与人孔桩相比是有些不利，也只能说其有可能不行。下面再从受力和防腐、耐腐综合分析。
管桩单桩竖向承载力非常强这是大家共知的，但2、3米高的土方滑坡确能把桩冲剪断却不是人人都知的。管桩水平抗剪能力差这是公认的，而人孔桩可以调其直径、筋径、筋量、芯砼等来实现其抗剪。我们祈祷和平安定，但对地震、台风、战争我们也应有所防备。因为现管桩多用上部为软土的地质、地震水平力上部最大，软土无法抵抗，靠管桩显然不现实。对建筑物来讲，楼层越高，上部楼合力重心越高，在水平力(风力等)的影响下偏心距也就越大，对桩基受力影响及其变化也越大。管桩基础是由单根承载力不同的组织构成某个集中合力。合力衡定，不同桩分力就会衡定。而合力不停变化，单桩分力也必须予之配合而变化。因而管桩无论其砼(C80)还是配筋(冷拨钢丝、高强)均是硬脆少塑性的。在桩内应力变来变去的情况下会产生材料疲劳，久之会产生疲劳破坏。尤其是极端的应力会产生极端的疲劳，从而加速疲劳破坏的产生，发生米诺骨牌效应，引发其它桩的破坏，导致上部结构的破坏。
防腐不论人孔桩，还是钻孔桩设计上均有明确设计——那就是钢筋的保护层厚≥5cm，而管桩却没有明说。不同的地质情况，灌注桩径、保护层厚度、所用水泥均可调整变化适应地质情况，而管桩却不能。管桩许多不仅不能，而其管头、焊口均暴露在水土中。其自身又无特殊的防腐措施和防锈功能。其耐腐时间不取决于管桩金属头和焊缝，而取决于其四周水土的锈蚀能力。而桩身呢？更可怕。首先，硅酸盐水泥在硫酸根(SO42-)和氯离子(CL-)中抗腐能力极差，均要回避使用。另外前几年中国科学院公布了砼试块在西安、贵阳等地不同土质不同水泥、不同砼标号的埋深试验。结果硅酸盐水泥试块(相当于C20)在多SO42-和CL-土质中强度减小很快，尤其在SO42-土质中不到40年强度降为零。而今高强管桩水泥除了硅酸盐水泥外我不知还有其它。即使C80的砼密实且耐腐蚀非C20可比，但真有这些讨厌的物质，对管桩将是里外两面的(往往通接头焊缝打裂或本身没焊好)腐蚀，如桩身有裂缝，将对桩身。因为桩身处于受力状态中，所以一旦有这种腐蚀将会加快，甚至成倍增长。一个小部的破坏，会造成一个面的破坏，从而导致单桩破坏。逐步会引起的后果是可以想象的。要回避此类事故发生只有从地质上先弄清。要靠现在的勘探单位弄清是不可能的。而珠江三角洲、沿海一带，土中多腐蚀物，多CL-这些还用讲，用此类桩风险还不大吗？综上所述，在中高层使用管桩不是可能不行而是真的有可能性不行——其桩的安全性和耐久性真的有不确定性。
另从成本上讲，据深圳万科地产成本分析，层高超十八层用管桩综合成本已无优势。
从工期上讲，用管桩可能比其它桩要快，一、二个月，这一、二个月是不短，与商住七十年的使用时间相比，我们有必要急这么一点吗？如果假定商住7000元/m2，而桩分摊70元/m2，相比为100∶1，相当于一条大牛与牛绳的关系。因为牛绳(不是白给的，说不定更贵)的不牢我们丢失了自己的牛，我们值吗？
如果因桩出事，业主不仅有财产安全问题，而且还有生命安全问题，甚至会引起社会动荡。
没有轻质墙体的严重渗漏，就没轻质墙体新的规范。没有虹桥事件，就没有建筑管理条件和质量终身制的出台。面对没有经过足够年限考验的管桩，尤其面对将使用七十年业主的财产与生命，我们的设计、甲方、政府将如何应对？难道真要象一位博士所说中国人如此短视、如此麻木、非大的事故和血的教训不足以惊醒！其实推广管桩的权威们并非不知其隐患，只是不明言罢了。
技术方案本发明的目的在于更新设计观念和施工方法，为中高层(或大承力)建筑桩提供一种新的人工挖孔桩施工法，为建筑物和社会快速生产一种耐久的(建筑物使用年限)、更安全的、够力的、稳定的和低耗(社会和自然资源)、低价的桩基。
本发明的目的是通过如下技术方案来实现的本发明包括挖前准备、挖桩、绑扎钢筋笼、浇砼等施工操作步骤，其特征在于该设计和施工方法是用高标号砼代替桩芯低标号砼，砼标号再低不应低于C35；力主在强风化层以上可靠土层为持力层；桩基端均做新型扩大头，扩大头扩孔角为30℃≤α≤45℃；扩大孔浇砼时抛毛石。
本发明所述的沉降量开挖前通过计算，充分估计因沉降使本建筑物各结构部分受影响的大小，作出相应的设计处理通过不同的方法、措施如沉降缝来分解不同量的沉降，使其基本均衡后再予处理；通过调整桩扩大头的大小，减小或加大扩大头对不同土层的压力以调整其在各持力层中的沉降总量，从而对沉降差实现调控。
本发明的桩护壁及扩大头壁砼均配制速凝早强砼，用快凝水泥或普通水泥加各种不同比例的速凝剂以控制砼初凝、终凝和早强；所述新型扩大头的施工方法包括施工前扩大头成孔部位的支撑稳定设计和具体施工；导井及施工和导井模的设计和使用；支撑——专为新型扩大头施工稳定配制，分为临时和固定两种。在扩孔时，尤其是芯砼浇注时用微型摄象机对现场进行监控，通过对讲机进行整体协调、指挥。
本发明根据设计要求的持力土层和勘探地质资料，计算出各桩持力层的大致深度，另根据最近桩孔土样对照相关地质资料判断土层位置，计算出扩大头高度，反推算扩大头顶的土层深度大致位置，到估算位置后挖导井，导井模及深度由扩大头高度决定。
本发明中毛石可先于砼浇注前放置扩大头底边，砼浇注、振捣时可抛入砼中，也可在砼封底后从桩孔上吊下毛石抛入砼，也可合二为一；所抛毛石必须是硬石，清洁，且潮而不滴水，石子10kg～30kg为宜，早放置的重石除外，抛毛石后必须对毛石周围进行适度振捣，抛毛石应均匀抛掷，高位应以无水砼处抛入。扩大头要求45℃≥α≥30℃，而且尽力使α＝45℃。扩大头顶端设支撑圈梁，配筋根据扩大头大小定。水平环形筋φ6～8@200～300，斜筋φ6～8间距≤@200，长度不宜超过二次扩孔斜边长，顶端与护壁砼筋相连，末端至孔底视情况处理；竖向支撑位间距宜600～800，离桩护壁内侧距离≥15cm；网、网距10×10左右；打入的竹片或钢筋，竹片宽10～20，长600～900，间距@200～300。开扩按扩大头弧长600-800分块处理。例如把某扩孔分成八块，对称开扩，一个面上共扩挖四次，在I区开扩挖时两端先做好临时支撑I，开挖I区深度、宽度快到位时做好测量、修整孔土面到位马上绑筋，挂网，搅拌速凝砼进行浇抹；当砼初凝后≥5min后，开始扩挖II区土，放至I区空处，当I区砼终凝后II区土也差不多到该修整土面了，把土压顶I区砼面、余土移走，再绑筋……III、IV重复后一圈扩完，又重I区开始新的一圈开扩，直至扩孔到位为止。不同扩孔分块相应调整，以利开扩，施工方法同上。
本发明与现有技术相比，具有为建筑物和社会快速生产一种耐久的、更安全的、够力的、稳定的和低耗、低价的桩基等优点。
图1、图1A是本发明人工挖孔灌注桩的结构示意图；图1B是本发明的护壁详图。
图2是C20、C40桩芯孔扩大头示意图。
图3是另一桩芯孔扩大头示意图。
图4是本发明扩大头抛毛石示意图。
图5是本发明扩大头hx-fcx曲线图。
图6是各种类型地下水埋藏示意图。
图7是孔桩水位曲线示意图。
图8是本发明扩大头结构示意图。
图9是本发明另一扩大头结构示意图。
图10是图9扩大头俯透图。
图11是图9扩大头立剖面图。
图12是扩孔分成八大块的示意图。
图13是扩大头开挖时支撑示意图。
图14支撑结构示意图。
图15帆布软模示意图。
图16导井模骨架示意图。
图17是桩底扩大头径D0/桩砼芯径D表。
图18是同等承载力不同砼标号关系表。
图19是不同砼强度与不同砼价关系表。
图20是各持力层对应的砼标号表。
图21是C20速凝砼试验表。
具体实施例方式
对本发明作进一步详细的描述如图17、图18所示，
I.怎样设计没有考虑其它因素，假设桩的承载力与持力层同ωAdfc≤1.2Ad0qpa 取0.65同样承载力不同砼标标号Cx/Cy=&&Adcxfcy=&Adcxfcx=&AdcxAdcy=fcyfcx]]&图18为人孔桩设计标准范图，许多深圳单位照用至今，个别单位只要将其中的砼标号稍稍调整了一下(如强风化砼为C25，中、微风化为C30，极少用C35)。
从D0/D表中可以看出，不论强风化或中风化持力层，C20桩芯均需在持力层做扩大头，换句话说当桩芯砼≥C20时，持力层不做扩大头即是对桩身的浪费。设计人员设计扩大头的目的就是为了避免此种浪费。
当以微风化为持力层时可以看出只要桩芯砼≤C30，理论上则不需要做扩大头。
从这也就不难看出图x重复使用，且持力层强风化时砼为C20，中、微风化为C25的经典与合理了。也可以说现今在人孔桩设计中是以持力层决定桩芯砼(低)标号为主的被动的设计方法。而不是我用高标号砼桩芯持力层必予之相配的主动设计方法。
随着国力提高、经济发展、楼越来越高大，建筑技术随之进步。而运土、堆土越来越远，越来越难、贵，大孔径、低标号的人孔桩显然已不适应社会进步的需要，而如何低耗、低价呢？在此我的人孔桩设计方法是1.允许适量的沉降量(专题)，只要能通过设计与施工有效分解、控制，且不对建筑物造成伤害、影响其使用功能和年限。
2.用高标号砼代替桩芯低标号砼，除非不需要，砼标号再低不应低于C35。
3.不论用何层为可靠土持力层，桩基端均做新型扩大头。即扩大头扩孔角为30℃≤α≤45℃(专题)。
4.扩大孔浇砼时抛毛石设计方法解释第1条是为了控制桩身长度，设计人员必须利用自己的智慧和经验分化、分解，控制沉降量、实现降低桩价目的。第2条从表ADcx/ADcy中可以看出同等承载桩芯砼标号越高，桩径越小。即提高砼标号≥C40，最低也≥C35，来缩小桩径(桩长相同)达到减少桩土方开挖和砼量从而降低成本。第3条新型扩大头之所选用这么大的扩大角是为减少土方开挖和砼量，也是为了用人力来实现自己所需多大就扩多大的扩大头。满足上部桩芯高标号砼在不同持力层的承力平衡需要，从而降低消耗和成本。
为什么敢用高标号砼做桩砼？
A.1.高标号砼在主体结构已多年使用，其安全性、稳定性已基本证实。
2.政府大力推广商品砼(或集中搅拌)，可用砼泵输送，使其半成品质量更有保证。
3.排除或控制水的影响，高标号桩芯砼施工控制上有保证(与主体高标号砼专题比较)。
B.新式扩大头使高标号桩芯砼有了基础保证。
II.如何施工(后面有详述)施工操作步骤现因车位、人防、设备等的需要人孔桩的施工已非仅挖桩的问题。已是基坑(或深基坑)与挖桩要综合考虑的问题。
(一)挖前准备无论打、压管桩，还是钻、冲桩或挖桩在基坑施工好后，才进行是经济上最省、质量更有保证的重要措施。
A.全局观。选定人孔桩后，甲方或监理应为基坑和挖桩做全面准备，并制定严密工作计划，不要因人为的失误影响工期。是先挖桩还是先挖基坑应综合测算且早下决心。无论如何基坑的围护设计应早进行，如地下水位高且丰富要做止水围幕(一般水泥土搅拌桩较可靠)，最好在有保证的情况下将基坑与孔桩施工需要的止水围幕合二为一。有需要要设降水井。
B.开挖之前应根据基坑周围情况确定四周的监测体系。如有必要，在必要部位设水位观测井点，甚至地下水回灌井，确保因挖土方、挖桩时基坑水位降低而不致于影响其大量沉降，造成与原建单位的争执和麻烦。(如回灌也不一不定期能确保，则可边桩在沉降许可的情况下选择适当的土层，缩短桩长，加大桩扩大头；如这样还不行，则相关边桩一排或二排改为钻孔桩)。
C.基坑开挖围护施工应昼利用原土的支护，采取分段放坡法为好，哪怕挖一段空桩，只要成本合算也行。除非施工面的要求不够除外，不管何种方法，必须有一个安全、节省的基坑。
(二)挖桩施工原则在保质、保量、安全的情况下突出一个字“快”。
1.具体挖桩方案，根据设计、基坑场地、地质资料、四周环境，确定挖桩的场地平面布置及实施，放线、复核、确定各桩孔位置，并做好桩开挖口。
2.开挖桩孔。按桩孔设计护壁尺寸，挖桩孔土方，挖好后吊垂线，修壁土，使之满足设计要求，之后马上下护壁筋支模浇砼，砼强度够后准备又进行下一节施工。
3.扩大头。要根据设计要求的持力土层和勘探地质资料，计算出各桩持力层的大致深度，另根据最近桩孔土样对照相馆地质资料判断土层位置，计算出扩大头高度，反推算扩大头顶的土层深度大致位置，到估算位置后挖导井(为减少浪费，及早准确判明持力层位置，导井径同或略小于桩径)，支导井专用模(不浇砼、土模间缝用土填实)。导井模及深度由扩大头高度决定，如果导井深度已超深扩大头高度，则据现场情况撤掉顶导井模一层(或一半)，按正常护壁要求施工，直至设计持力土层，然后按要求做扩大头。
如果持力层为中风化层，则先在强风化层做好扩大头，α≤30℃。如在微风化则视中风化层厚度，确定在哪一层先扩。
(三)按设计制作，绑扎钢筋笼，按超声波导管等。
(四)挂导管浇砼1、性能由于桩芯砼采用高标号砼，桩缩径设计只能就大，不能就小，使桩承载性能比以前提高。砼的耐腐与其水泥品种、砼标号和密实度等有关，在设计同等的耐腐保护层厚度的桩砼中，砼标号越高耐久性越长，所以用高标号砼更具耐久性。总之，无论安全性、耐久性、高标号砼桩优于普通砼桩。
2、成本对比分析根据以往设计经验(如图1)，相同承载力、持力层(桩同长)，不同砼标号、扩大头的桩成本比较，取?＝0.68，一般在强风化为持力层的桩、桩芯砼为C20，扩大头每边扩≤500cm，一般控制α≤200～300cm。如图2所示，(C20、C40桩芯孔扩大头示意图)。
现我们假定Cx＝C20与C40相比C20 DC20＝2.0m，取hoc20＝hoc40＝0.2D＝0.4mHoc20＝Hoc40＝20m扩大头C20两种，一种按原来方法做＝＞h＝3a，另一种同C40，即α≤45℃取α＝45℃，取qpa＝250，D0＝1.475×D＝2.95m，取D0＝3.0m。
Vc20=&4D2(H-h)+12&&4[D2+D02]&h+13&&4D02h0]]&h＝3α时，h=3&D0-D2=3&3.0-2.02=1.5m]]&=&Vc20=&4&22&(20-1.5)+12&&4(22+32)&1.5+13&&4&32&0.4]]&=58.09+7.65+0.94=66.68(m3)]]&V15m=&4D2H=&4&22&15=47.1(m3)]]&V20m＝VC20-V15m＝66.68-47.1＝19.58(m3)α＝45℃时，h=&=D0-D2=3-22=0.5m]]&
V'C20=&4&22&(20-0.5)+12&&4(22+32)&0.5+0.94=64.72(m3)]]&V'15m=V15m=47.1(m3)]]&V20m＝V’C20-V’15m＝64.72-47.1＝17.62(m3)C40D=D02.081=3.02.081=1.44]]&取D＝1.5mh=&=D0-D2=3.0-1.52=0.75m]]&VC40m=&4D2(H-h)+12&&4(D2+D02)h+13&&4D2h0-]]&(不另计)=&4&1.52(2-0.75)+12&&4(1.52+32)&0.75+0.94]]&=34.0+3.31+0.94=38.25(m3)]]&V15m=&4&D2&H=&4&1.52&15=26.49(m3)]]&V20m＝VC40-V15m＝38.25-26.49＝11.76(m3)人孔桩成本＝成孔+砼+钢筋+砼浇注+其它虽然桩径减小，钢筋及其它费用要降低，但此均不计入，另因扩大头α＝45℃施工措施费C40取1000元，C20取700元。
套定额C2015m内
m定＝m成孔+m砼+m砼浇＝246.034+285.85+52.135＝584.02元/m320m内m定＝641.42元/m3成本Mh＝3αMc20＝V15mm定15+V20mm定20＝47.1×584.02+19.58×641.42＝59＝40066.34元α＝45℃M’c20＝V15mm定15+V20mm定20＝47.1×584.02+17.62×641.42+700＝01.82+700＝39509.16元C4015m内m定＝266.825+392.25+52.135＝711.21元/m320m内m定＝321.124+392.25+52.135＝765.51元/m3Mc40＝V15m定+V20m定+×711.21+11.76×765.51+.69+0＝28842.35元对比MC20MC40=2.35=1.389]]&M&c20Mc40=2.35=1.37]]&MC20M&C20=9.16=1.014]]&M4M2=6.34=0.72]]&Mc40M&c20=9.16=0.73]]&如图19所示，注fx、fy为不同砼强度设计值，x价、y价为不同砼价、人孔桩成孔定额取自2000深圳市建筑工程综合价格、砼价为2002年1期深圳信息价。
结论从fx/fy与x价/y价关系表中可以看出，除C35桩改为C40桩，其差值为负的外，其余大于零，fx/fy与x价/y价的差值越大，砼承力价差也越大，砼成本节约省的空间也就越大。如果再综合考虑桩土量减少，桩配筋量减少。高标号砼桩扩大头抛毛石等成本的降低，可以得出这样的结论在不浪费的前提下，桩芯砼标号越高越省，标号提高差越大越省。
B.相同承载力、桩芯不同持力层成本比较为计算省事，我们假定，是前面C40桩以强风化层与以微风化层为持力层的比较，见图3所示。
其中D＝1.5m，D0＝3.0m，D微＝1.70m，由 D微＝1.677取D微＝1.70m，假定中风化、微风化(入微风化0.5)共1.0m则V15m=&4D2H=&4&1.52&15=26.49m3]]&V20m=&4D2H=&4&1.52&5=8.83m3]]&假定桩长25m内终孔V25m=&4D2(x-1)=&4&1.52(x-1)=1.776(x-1)]]& V砼＝V15m+V20m+V25m+V爆岩＝26.49+8.83+1.766(x-1)+2.02＝37.34+1.766(x-1)M微＝M砼成+M微砼M微砼＝V砼m砼定＝[37.34+1.766(x-1)]×(392.25+52.135)＝.78x
M微砼＝V15mm成孔+V20mm成孔+V25mm成孔+V爆岩m爆岩m为相应深度的成孔定额V15mm15m＝26.49×266.825＝7068.19(元)V20mm20＝8.83×321.124＝2835.52(元)V20mm20＝1.766(x-1)×402.053＝710x-710V爆岩m爆岩＝2.02×447.271＝903.48元M微成＝5.52+710x-710+903.48＝xM微＝4.78x+x＝4.78x成本M强＝28842.35元(A中算得)假定M强＝M微则905.75+1494.78x＝＞x＝1.96
取x＝2.0m上面假定中风化0.5m，入微风化0.5m是极少遇见的，对入岩是最有利最经济的，微风化扩大头是不能抛毛石的。也就是说其实当x≥2.0时，M强≤M微。
综合结论由于爆破入岩由政府控制，专业队施工，手续协调不易，实施时因裂隙水抽排量大，对成本、对环境、对工期均不利，且强风化厚极少薄于x-1＝1m的，因而终孔持力层选在强风人无论从施工成工、工期、方便还是对环境的影响均比在中、微风化要好。故本人力主强风化上终孔。
如果一定要选中、微风化为持力层，原则上选在强风层先扩孔(做法按强风化扩大头施工法，但扩孔角α≤30℃，防爆岩时塌方)，为爆岩空出空间，方便爆破。
C.同承载力、同芯、同砼标号、人孔桩与钻孔桩相比，同上假定V强＝V钻＝VC40＝38.25(m3)则强风化人孔桩成本MC40＝28842.35(元)强风化钻孔桩成本MC40钻＝V钻m成孔+V钻m砼空＝38.25(2.5)/10＝35152.17(元)比较
结论止水围幕均不考虑，钻孔桩一般入强风化之后要加钻1m以上以确认持力层为强风化，其扩孔h≥3α，不可能同人孔桩α≤45℃，桩芯砼标号极少敢做到C40(即使砼为C40，设计也未必敢按此算)，所以同承载力的钻孔桩、体积比人孔桩要大得多，成本要远高于上面的计算，上面的数字是确认钻孔桩贵过人孔桩，如果以中、微风化岩层为持力层，钻孔桩就更贵了。
D.人孔桩与管桩比由于管村与人孔桩难以直接对比。故简单以元/T-即每提供1T的承载力要多少元钱，同时只考虑承压。高层现用桩大多是D500×125(250T)D600×(110～130)(300T)，由于D500×125桩最经济，现假设承台底距强风化20米，按贯例桩保险量1.0m，入强风化0.5m，L＝H+1.0+0.5＝21.5m则单桩价M管＝L管×m管定＝21.5×(68)/100＝5桩元/T＝6375元/250T＝25.5元/T人孔桩C40D1.5m 如果再考虑布桩损失管桩1.2，人孔桩1.1人孔桩13.61元/T×1.1＝14.97≈15元/T结论尽管管桩降价，人孔桩的钢筋与管桩封口筋均没有考虑，而因用管桩承台与底板加大，厚、强是必须的，不论是元/T对比分析，还是综合成本分析，管桩在过十八层的中高层不具备价格竞争优势。
3.效率由于砼Cx有较大提高，Cx≥C40(最低Cx≥C35)，人孔桩径及总土方同砼等工程量减少，扩孔措施一般不会再为塌方和二次清孔烦恼。若不入中、微风化，少去了爆破申请及施工的时间，故比同种桩入岩时节省了大量时间。现因护壁砼采用速凝砼，一天在安全情况下可两节(过去一天最多一节)以上。新扩孔护壁砼用米石速凝砼，只要扩孔较大，可以不停的挖扩，总的挖扩时间大大缩短。人孔桩土方量的减少和挖掘时间大大缩短，加上高标号砼需集中拌制或用商品砼，这又为砼泵的使用提供了可能，如果泵用上砼的浇灌时间也缩短了。总工期将以前缩短三分之一以上。这是钻孔桩无法比的。如果总体调控合理，挖孔桩工期不比打桩长。
4.安全人孔桩的开挖新的设计与施工方法与旧法比1.因桩芯砼为高标号砼，桩径减小，土方开挖时与壁土接触减小，开挖时间缩短，孔土塌方会比旧法少，且护壁砼为速凝砼，要求浇注时间短、早强，因而护壁更安全。2.扩大头采用新法，边挖边浇抹，且配筋网支撑等安全措施，这比以前无论挖扩还是浇注都有安全保证。
至于和其它桩型，缺少可比性。
关于沉降量分析与控制沉降量及其控制一直困惑着我们的设计人员，尤其当中高层建筑持力层不在中、微风化岩层时。
1.沉降的主要构成a.建筑自身沉降；b.基础下各层总沉降；前者(a)在此不讨论，算无此沉降。
2.如果桩在中、微风化，沉降量极小在此也不谈，主要谈强风化层及其以上的沉降问题。大家都知道，影响、决定沉降量的主要因素是建筑物及其基础形式，持力层以下各层地质情况、地下水和时间，由于建筑物功能各不相同，建成后使用荷载出入太大。但商住楼建成后其主要荷载(自重)基本上了，故再沉降量是不会太多的。灌孔桩比预制桩要小得多，有地下室比无地下室要小得多。同比下，持力层越上沉降越大，越深越小。涨水时沉降可能减少，枯水时沉降可能增加。尤其是有地下水的人孔桩基，因挖桩时周围水被抽排，使上部各土层自动压缩(失水)，当建筑物修建时，地下水不断补充，从而使此类建筑物沉降相当低。一般沉降都要二、三年后才能稳定，除非周围另有因素影响。
3.设计沉降与实际沉降。由于我们对土地质与土力学的研究与自然现状有较大的出入，因而有的设计计算沉降与实际沉降量相差太大而闹笑话。总而言之，绝大多数的计算沉降量(深圳区)远比实际要大得多。有近三十层高楼、钻孔桩基、沉降总量不足1cm，而持力层强风化厚过20米，使设计人员无法想象。其实这是我们太低估大自然土层的承载能力和稳定性了。
4.设计若不按现在理论则无依据，按又与实物出入较大，因而对沉降量(低成本)的控制是对设计院人员经验和智慧的考验。我的设计控降建议是a.通过计算，充分估计因沉降本建筑受四周影响的大小，作出相应的设计处理。b.通过不同的方法、措施如沉降缝来分解不同量的沉降，使其基本均衡后再予处理。c.这点与众不同，通过调整桩扩大头的大小，减小或加大扩大头对不同土层的压力以调整其在各持力层中的沉降总量，从而对沉降差实现调控。
关于主体结构与人孔桩用高标号砼质量控制比较为破除人们对桩芯用高标号砼的忧虑，特作如下比较。
从设计上主体结构受使用空间限制而人孔桩则无，因而安全系数的调控后者优于前者。
从外观尺寸人孔桩比主体结构放得宽多了。
从承力上主体竖向结构是越下端相对承力越大，而桩是越上端承力越大(桩内应力通过桩壁逐步分解)，主体竖向结构有的因净高太高而又必须一次浇捣、钢筋密度等影响，同桩一样越上边砼质量越容易控制。但对承力安全来讲却相反。
从砼浇捣上对人孔桩砼而言，对其质量影响最大的是地下渗水，最不利浇筑部位是扩大头底部。从抛毛石专题知扩大头底部的砼在持力层强风化中＞C9～C11，在中风化中＞C19即可，只是随扩大头不段上升砼强度要相应提高，达到扩大头顶端时砼强度要提高至桩芯砼设计强度值。因为配砼时不可能按扩大头砼底部至顶端强度变化来配，只能就高不就低(这也是扩大头不抛毛石太浪费的原因)。就拿桩砼C40来讲，对持力层在强(C9～C11)风化、中(C19)风化来讲，即使抛毛石(适量毛石对砼强度影响不大)，只要施工方法正确，还保证不了桩的安全使用要求吗？！就是微风化(C31)、C40的砼安全系数还不大吗？！所以对低标号砼而言，高标号砼在扩大头部分更安全。水的影响是现实的，但也是可以控制的，最不利的情况下只要能保证砼能有不带明水的着孔底处就可。通过振动棒把落下的没有粘水的砼振动流淌挤排积水，抽排积水使之不影响正常浇筑，逐步扩大浇筑面。若新落砼面上孔壁漏水，则可用伞或挡水板暂挡漏水，确保所落砼不粘水。由于抽排积水时会带走水泥、砂子，则需合理有效补充。浇砼越往上水越小，如果在扩大头做在强风化(透水性差)，正常情况水不会太多，落料串筒可灵活移动。所落砼操作正常，基本可均布孔芯中，一般以1.5米左右为一节浇筑，砼振捣正常应无问题—而主体竖向结构中有的柱、剪力墙净空太高，钢筋太密。浇筑时砼都不好下，下面也看不清楚，振动棒有时不够长等诸多不利情况都进行了成功浇筑，我们又有什么理由怀疑高标号砼能在人孔桩成功使用呢？！哪怕是C60。另外人孔桩的养护条件是主体结构无法比的。
关于扩大头抛毛石的理论依据、设计和施工方法a.理论依据便于推算，不计桩芯砼自重，扩大头(直径)零线，如图4所示，为持力层允许设计承载力与桩芯砼承载力平衡线?Q0＝Qx?1.2RqAD0＝ApfC·?c桩芯砼各水平截面关系?ApfC·?＝Apxfcx?&DoubleRightAfcx=ApfCApx=&4D2fc&4D2=D2DX2fc]]&Dx=fcfcxD]]&从式中可以看出扩大头某一截面砼的强度设计值fcx与其截面直径的平方成反比，即Dx越大，fcx越小。
当Dx＝D0时，Qx≥1.2RqAd0?Apx·fcx·?c＝1.2RqAd0Apx＝Ad0
如图20所示的表，是不同持力层对应的扩大头零线位桩砼强度最低值。从中也看出，对高标号≥C40的桩芯砼，如果扩大头与芯砼同，不论其持力层为强、中、微风化层，其砼强度均有不同程度的浪费，持力层强度越低，浪费越大，适量抛毛石对砼强度降低不大，而对降低成本和桩砼水化热很有帮助。这就是抛毛石的依据。
b.设计，从hx-fcx曲线图中可以得出，扩大头hx截面砼强度≥fcx则满足设计和安全需要。
设计上控制抛毛石，假定Cx＝C40?fcx＝19.1，h＝a?Dx＝D0-(D0-D)hx/h，?Dx＝2D-Dhx/h＝(2-hx/h)Dfcx=D2DX2&CenterDfx&DoubleRightADx=fcfcxD&DoubleRightA2-hxh=fcfcx]]&fc＝19.1若Cx＝C20?fcx＝9.6?hx＝0.59hCx＝C25?fcx＝11.9?hx＝0.73h
Cx＝C30?fcx＝14.3?hx＝0.84hCx＝C35?fcx＝16.7?hx＝0.93h如图20对比可知在微风化的扩孔抛毛石对成本节约不大，在中风化、尤其强风化中经济价值特明显，从抛毛石高度hx的合理安全范围来讲0.6≤hx≤0.7h为宜，毛石应是越大越好，总量应控制在1/4～1/3V为宜。
C.抛毛石的施工1.应以施工安全、砼质量有保障为原则前提，若没有，宁可经济上受损也不为。
2.毛石可先于砼浇注前放置扩大头底边，砼浇注、振捣时可抛入砼中，也可在砼封底后从桩孔上吊下毛石抛入砼，也可合二为一。
3.所抛毛石必须是硬石，清洁，且潮而不滴水，石子10kg～30kg为宜，早放置的重石除外，抛毛石后必须对毛石周围进行适度振捣，抛毛石应均匀抛掷，高位应以无水砼处抛入，严禁把毛石抛向上部有水的砼中。
4.根据不同的桩径和抛石的难易确定抛毛石的方法和量，量由设计定。
关于“快”“快”字，挖桩孔穿过各土层时，必受外土层地质情况影响，不管南方、北方，有水无水，穿过时间越短，受土层负面影响越小。孔土塌方也越少，抽排地下水也大量减少。从而减小了对地下水资源的浪费。当做扩大头时也必须快挖土修土快，配筋挂网快，细石砼浇抹也快，支撑也快，验孔后封孔也快。验孔合格后马上快速绑扎钢筋，合格后马上准备浇捣砼，浇砼也要快。挖人孔桩做扩大头尤如过险境，“快”字可避免许多意想不到的事故发生，从根本上减少成本，确保质量。
关于人工挖孔桩的降水分析和砼浇筑要点一、降水分析开挖前的功课是否作足对开挖影响很大。如果勘探地质资料不详细，不准确，或者主要施工决策人员理解体会不到位，均会对开挖造成负面影响。降水措施是人工挖孔桩施工的重点之一，它直接影响施工的安全，工期的长短，造价的高低。
人孔桩降水无非就是打井降水，孔桩自身降水或二合一的方式而已，其中孔桩自身降水是最经济的。因为地下地质条件非常复杂，勘探资料未必详细、准确，人们的经验、理解认识各不相同，因而有时很难统一意见，有时说不定错误的意见还占上风。
挖桩只要能挖下去，那么降水塌点孔也没关系。只有在塌孔非常厉害，施工人员工作安全受到威胁时才考虑这就晚了。其实开挖前大致也能分析出来，塌也是有原因的。外因就是水即水压、水量、水流量、水渗速度，内因就是桩孔穿过的地层土质及周围土质。如果桩孔地质条件很好如土质固结很好，不透水或透水性较差出现塌孔的可能性较小。问题的出现就是地质条件很复杂，孔土质层中特殊层有不稳定层。如软土层、砂土层。砂土层中尤其是粉细砂的土层。因为这些土层在特定条件下，在水的作用下容易产生涌砂、泥砂等情况，为什么这样呢？先从地下水的存因谈起。
从图1所示中可以看出，地下水大致分为上层滞水、潜水和承压水。当(桩1)在滞水层中挖孔时，不大会有多少困难，当在潜水层中挖桩(桩2)时，变数就要多些，如果潜水层不是很深，量不是很大，透水层补给速度不是很快，且透水层自身较稳定，这样一般桩身孔内降水施工就可以，反之是否桩外降水就要十分慎重考虑。挖桩3时，不管是否采取了降水措施，当挖至隔水层附近时就相当危险了。隔水层离桩入口越深，承压水压力越大，产生涌泥涌砂的可能性就越大，如果还挖隔水层，危险就更大了。况且地质条件十分复杂，地下水有可能是桩1、2的组合，在桩孔开挖前，不管土层中有无何类水土层，土层中内力是平衡的，土层不可能产生移动。桩孔开挖后，桩孔壁土挖一节做一节砼护壁，桩孔壁土因孔内侧土被挖，壁土原孔壁土沿其壁园弧线上产生内压力(似石拱桥之拱承力)，以补偿孔土被挖后失去的侧压力，如果孔壁土非常密实，自身抗压能力很强，这种平衡很容易实现，桩孔内也很少有塌土的现象。
如果土质很差，不能有效抗住壁压、产生壁破坏而塌方，挖孔时得采取有效措施方能开挖成功。
再谈不同水对不同土质成孔的影响上层滞水一般对挖孔桩孔开挖影响不大，但是当上层滞水积水面特别大、厚度又很大、上下形成的水压较大，如果穿过的土层自身又不太好，上层滞水的作用效果已和潜水作用相似，甚至超过了它。上面多次谈到土质问题，有的土质挖几十米都不用外降水，而有的才挖几米就不行了，关键就在土的形成、土质本身和土周围环境条件及水的影响。一般来讲，残积、坡积、洪积土层，全风化、强风化层挖桩孔较安全容易。而冲积、沉积土层则有可能要外降水才行，象流泥、流砂层等大都由这两种成因形成的。当挖桩孔穿过大量滞水或潜水的砂层时，如果砂层较密实，颗料较粗大，只要桩内抽水能实现降水就可以不外打井降水，因为这种砂层自身强度高且稳定，透水性强、快，很难形成较大的水位压差，足以抵抗这种水压差所形成的侧压力而保持自身稳定，问题就是水怎样排。如果砂层不太密实，颗粒较细小且多粉质时，不外降水是很难穿过的。大家知道，江河上游水流急，河中多卵石、巨石，下游水平缓则多细、粉砂，尘土可以空中飞扬而土块则不行，这都是因为砂粒、尘土细小，同等重量或体积下与外界(如水分子、空气分子)接触面积相比太大，自身又没有彼此固结的话在同等作用下很容易产生漂移和飞扬。这种砂层透水性较中、粗砂层差很多，往下挖时很容易形成水位差，而且挖得越深没有外排水时水位差则会越大，在水的作用下，这种砂、粉粒的内聚力，摩阻力均会降低，自身稳定性会降低，当水位压差达到破坏其侧向平衡内力时流砂将会连续产生，对孔壁和挖掘人员安全造成直接影响，且影响挖桩孔的正常进行，甚至无法再继续施工下去。
当挖孔穿过土层或砂土层时道理是相似的，即土质自身强度和稳定性，土层透水性较差，往往成为上层滞水层或潜水层的隔水层。土质好不用说，如土为软土等，自身含水量很大又不透水，又没有固化，一直还承受着周围的压力，如挖土至此类土附近，内力平衡被破坏，容易液化流淌。比如高层打砼快完时砼泵管中的砼放泻。层高越大，放泻阀打开后砼冲击速度、能量也越大。软土、流泥被挤压流淌之力受周围约束不可能象泵放砼那么大，但道理是相似的。象会遇到这些软土层、软土砂层、流泥层等均慎重考虑桩外降排水问题。打井降水，实质上是提前降低了这类土层中自身的内压力，使挖桩侧压力也相应减小，且这类土层中的水分也会相应减小，压少，而自身承载力和稳定性也相应提高，而液化和流淌的可能性大为减小，即使流淌也是局部、暂时的，不会象打开的水阀流个不停，采取一定的方法是可以穿过的(除非极特殊情况)。
世上没有全导电的物质，也有安全的电压、电流，上面讲的砂层尤如导线，水尤如电流、水位差尤如电位差(电压)。
而其它土层尤如导线外的绝缘层，这样比方的话，打井降水尤如拉闸、停电，渗漏水于桩孔中尤如漏电，土层抗水稳定性的好坏尤如绝缘体击穿强度Eb＝Ub/h的高低，Ub为击穿电压(流泥、流砂产生的水位差)，h为击穿处电介质的厚度(产生流泥、砂处的土层厚度)，土质越好，“Eb”、“Ub”值就越大，象软土、粉砂层之类的土质本身就象半绝缘体或半导体，它们又能抗多大的水位差(“Ub”)呢？如果对不同土质的上述指标有定量的研究数据，对地质报告进行详尽的分析，就可避免盲目性，提高科学性和准确性，挖桩时不用再瞎搏了。
象桩III之类的人孔桩开挖应尽量避免，除非采取特殊措施，否则涌泥、涌砂将因压差而大量冒出，威胁施工人员的人身安全，并影响桩基质量和进度。
如果不考虑地下水挖桩时抽排对四周的影响，则桩I、桩II可随自然情况而挖。如果考虑，则需做止水围幕，根据需要截流透水层上层滞水、潜水，甚至承压水，使挖桩抽排水时对这些水层没有多大影响。如果有影响，则视情况设置回灌井，保证四周水位，减少控制四层土层沉降。
二、砼浇筑(一)事前准备1.从全局考虑以每桩质量最易保证为原则，以最小总降水量，最低施工成本、最方便及最快施工为前提进行优化。a.以中、微风化岩为持力层的桩砼浇注，以先易后难、先浅后深、先中后边为依据，彼此掩护进行连续间隔时间不要太久，不然会无形中增加降水量浇注，综合多方面因素(比如绑验筋)制定全面细致的浇注方案。
b.以强风化(或以上)为持力层，则需先深桩做扩大头、绑筋。浇注砼整个桩扩大头、砼的施工要综合考虑。如果扩大头边离其它桩身水平距太近，则需谨慎考虑做扩大头或浇砼时彼此的负面影响，同时采取措施，确保施工安全。
2.降水确定方案a.选好将浇砼桩后进行降水(极少干孔桩)是不可避免的，对孔桩中的水抽排速度、时间对其砼浇注质量是有影响的。如图2所示，如果急速降水，水位可能很快降至桩孔底，但桩孔外水位曲线可能还很高，但陡(说不定还会把护壁击穿造成塌孔)，此时就急于绑筋一定要注意安全，绑筋好后验收过后一定要把桩孔水位降到桩底，相应保持一定时间(视现场情况)，尽量把桩外水曲线的坡度降下来，以利砼的浇注b.以强风化层(或以上)为持力层，从安全的角度不允许成孔后空放，水位曲线底超过扩大头底水平线则必须抽排。
(二)砼浇注要根据实际情况分析，从砼浇注量，渗水量的大小确定，原则不要浇注水下砼。
1.砼浇注前准备a.振捣手的选拨与培训。砼浇注成败一是地下水的影响，二是振捣手的操作，而决定因素在振捣手，对这种高标号砼桩浇捣是绝不允许失败的，因而振捣手的选拨与培训、经验与操作非常重要。
b.砼如果泵送，意味着浇注时间大大缩短，而浇注速度会提高较大。因而桩孔内外的通讯组织、人员、器材等的协调尤为重要。浇前不演验好是不行的。
c.砼的配制措施。桩砼浇注与地面相比有其特殊性一有水、竖向局部大体积砼，因而砼的配制要因现场情况进行特殊调配。一般要视桩中涌渗水量的大小，增加水泥和砂量，因为桩底砼浇时有水必须边浇边用泵抽降水，不可避免会把砼中水泥和砂子抽走，且水本因振捣也会使砼中水泥，砂部分离析，生成浮浆，影响砼的密实度和强度。当桩中无水影响时可按地上砼正常配比、当桩中有水时视水大小。理论上讲补充上抽掉尤其水泥和生成浮浆的水泥、砂即可。但实际操作应适当加大用量，以备不利因素，再说究竟抽掉多少水泥，砂子谁又能准确计算估计呢？另外桩身砼量少则几十立方，多则上百立方。在较短时间内完成砼浇注，桩身砼水泥热较集中较大，较易产生桩身裂缝，如果其地下水对砼有腐蚀性，则影响桩身砼使用寿命和承载力，因而对水泥一定要注意选择，如尽量避免用硅酸盐水泥，怕SO4(水化热大)；通过提高石子粒径、级配、减少水泥用量并控制、降低砼中搅制用水量，在安全、条件许可的情况下放置完整，高强、清洁的毛石，尽量减少桩身砼的生成裂缝，以利桩的长久安全使用。
d.封底砼量一定要准备充分、足够、使之能在较短时间内封浇完桩底。扩大头底应备相当量的毛石。
2.砼浇注应注意a.注意浇砼原则上避免导管太高，下沉的砼直接入水，以免砼离析。为此终孔时桩底降水井必须设置在水量最大处，并预留砼首浇下底点。
b.振捣桩中砼振捣应按地面有关要求进行。但对有水时应注意，一要注意封底砼一定要靠振动棒振捣，使砼流动挤排孔底水，使之集中一处以利抽排。二是要注意振捣棒抽、插时不要粘水，以免带放水入砼中，尽量减少因振动而产生的浮浆。三要注意不能漏振和过振，漏振会使砼疏松不密实，过振会使砼中石子过分下沉，产生局部砂浆层(强度会降低)，这些都不利于桩身的承载。四要注意振动棒捣深度，太深会使已振捣好的砼再次复振，而太浅又会使新的砼欠振或漏振，所以振捣手一定要头脑清醒，在停捣前要注意，现场浇砼的厚度和振捣棒的位置，振捣新下砼时振动棒尖入原砼10～20cm为宜，防止脱层、断桩等现象。五要注意通过砼导管和振动棒使桩中水和砼浇注按顺时或逆时针转动，原则上使下的砼基本均布在桩孔面中(砼一振动，石子下沉而浆流淌，如果总往一处则该处砼石子多而它处少，对桩施工质量不利)。
c.砼浇注速度原则上越下面要越快，灌注的砼在桩中的上升面只要高于渗水回升面就可以。
d.桩底砼浇注时可适当增加抽水泵数量，一定要把水压下来保证砼正常(不粘水)下落，只要砼能正常下落，抽水前应停振，尽量使水浆中的水泥、砂多沉淀一些。
e.如果抛毛石则要注意安全和抛毛石后毛石砼质量的控制。
(三)监控除振捣手精心选择，培养训练外，可安装小型摄像机对桩芯砼浇筑同步指挥、监控。
关于护壁及扩大头壁砼一般挖桩孔壁砼均是普通砼，正常一天一节就不错，为了确保“快”字施工法，各地方可根据情况，配制速凝、早强砼，主要是用速凝水泥或普通水泥中加(各种)不同比例的速凝剂以达控制砼初凝、终凝、早强的目的。各工地可根据当地情况与实验室合作，配制各自所需的砼。这样挖孔时可一天两节或更多，扩孔也不塌方了。而护壁模使用周转大增，极大的缩短了成孔时间，减少了成本。此法越干越好，如果有水(或水多)、土质不稳定(或不安全)则注意施工进度节奏。
如图21所示的C20速凝砼试验表表中，1#、2#试件除水量外，其它相同，1#水量大，无论初凝、终凝还是早期强度均比2#晚或低。2#、3#试件是骨料不同其它们同，初凝、终凝时间相差不大而强度相差大。2#、4#试件是速凝剂比例不同其它同。4#无论初、终凝还是早期强度均强于2#、3#、5#试件是米石速凝剂比例不同其它同，与2#、4#相似。
综上所述，水多会推迟初、终凝及使早强低。速凝剂比例大则初、终凝会提前、早强高。石子越大强度越高，速凝剂比例用量及配合比应根据各地各工期的情况现场试配对比、使用。
关于新型扩大头施工方法规范要求，扩大角宜α≤30℃，a/h设计时一般取值1/3～1/2，多为1/3，见图1。
这种新型扩大头要求45℃≥α≥30℃，而且尽力使α＝45℃(即按此角施工)，因为扩大头不可能象护壁砼那样支模浇注，坡度多大都有塌方的可能，所以采用特殊技术措施，解决土方塌方问题，使扩底可根据上部受力大小，决定扩底孔的大小；且土方与砼总量最小，为什么扩大角一定要向α≤45℃≈45℃呢？下面简单分析一下扩大头扩大处体积和成本对比。
D0＝D+2ah＝actgα 扩大头扩大部分体积
在此α由Cx决定取Cx＝C40时，D0=2D&DoubleRightAa=D2]]& a/h=13&DoubleRightActg&=3,]]&α＝30℃＝＞ctgα＝1.732，α＝45℃＝＞ctgα＝1a/h=13]]& α＝30℃ α＝45℃ V′扩Δ＝V扩Δ1-V扩Δ2＝0.764D3V″扩Δ＝V扩Δ1-V扩Δ3＝1.177D3V?扩Δ＝V扩Δ2-V扩Δ3＝0.431D3从V″扩Δ＞V′扩Δ＞V?扩Δ3中可以看出α角度越大(尤其α≤45℃≈45℃时)，D越大(桩径越大)，则V扩Δ越小，越省。加之扩大头底可放或抛毛石以减少成本，所以在强风化持力层中做扩大头时α角越大越好，哪怕花点大角度的措施费也值。注意因砼受力时最省原因也必须使α≤45℃。
施工法A.施工前扩大头成孔部的支撑稳定设计。
影响设计的因素扩大头大小、土质、地下水的多少、施工的成本快慢等。根据以上各因素的变化，组合需要无数个设计方案。所以这里无法一一列举，只能是设计原则一确保扩大头孔安全、支撑稳定。方案上要充分利用原土抗压能力，经济最省，施工时方便、快捷。
受力分析见图8、9所示，从图中扩大头成孔后原土简单受力看出由于孔壁有沉降的趋势或沉降量，孔壁内力调整平衡后假定形成了原土压、拉力AB分界线。原土受压是安全、稳定的。而不稳定、不安全的部位则在受拉区，最不稳定的就是桩孔与其扩大头相交处。如果桩径护壁下沉量过大，会影响原土的内聚力，甚至破坏原土的稳定，轻则原土塌方，重则塌孔。而扩大头原土壁因孔壁沉降和护壁砼的支撑局部形成Z’G’B’压拉、拱弧分界线。如果不处理，在水和原土塑性的影响下，受拉区的土会逐步塌方，从而改变压、拉弧拱分界线，使此线往压土内移，最终会造成更大的塌方和破坏。
所以控制桩孔护壁的下移，扩大头土的稳定是扩大头设计施工方案的核心。
如图10、11所示，(方案由设计人员定)(1)水平环形筋φ6～8@200～300。
(2)斜筋φ6～8间距≤@200，长度不宜超过二次扩孔斜边长，顶端与护壁砼筋相连，末端至孔底视情况处理。
(3)竖向支撑位，其设置位置、数量、大小视扩大头定，其间距宜600～800，离桩护壁内侧距离≥15cm，防止影响竖向交通。
(4)网、网距10×10左右(可用钢丝、麻、线等网)作用，浇抹速凝细(米)石砼时防止砼塌落，控制因砼太薄产生的裂缝，加强砼与筋的整体性。
(5)打入的竹片或钢筋，竹片宽10～20，长600～900，间距@200～300，作用分解、传递土重，以利支撑。
(6)竹钉或钢筋钉。作用通过此钉使水平和斜筋与原土整体性更强。
(7)泻水孔，根据水多少及其位置定，作用排泻扩孔土渗漏水，确保其孔壁安全。
(8)支撑加强小圈梁，其数量、圈梁中配筋多少、大小根据扩孔大小、土质来定。
(9)扩大头底端圈梁，视情况定。
B.具体施工1.扩孔a.准备，扩孔前孔底的降水要充，孔近周重物不用的要转移，扩孔的安全措施要到位，扩孔人员的操作、安全培训要合格，根据桩径的大小，扩孔量作好人员、工具、器材物资的准备，孔内外的组织协调一定要严密。一旦开扩，原则上一扩到底，换人也不停工。
b.开扩，根据图12所示，把例桩扩孔分成八块(根据桩大小，桩内孔弧长约0.6～0.8米来控制对称分)，对称开扩。一个面上共扩挖四次，在I区开扩挖时两端先做好临时支撑I，如图13。开挖I区深度、宽度快到位时做好测量、修整孔土面到位马上绑筋挂网，搅拌速凝砼进行浇抹。当砼初凝后≥5min后，开始扩挖II区土(不扰动I区砼)，放至I区空处，当I区砼终凝(h≤10min)后II区土也差不多到该修整土面了，把土压顶I区砼面、余土移走，再绑筋……III、IV重复后一圈扩完，又重I区开始新的一圈开扩，直至扩孔到位为止。
c.扩大头开挖时的临时支撑I，防止开挖原土时震扰，控制原土变形。中间过渡支撑II(可变节)，控制已成孔原土变形。最终支撑III，确保扩大头安全。
2.速凝砼的操作。由实验室提供的资料进行配制，操作在扩大孔处，每次只搅制浇抹一处(同理对称开扩则需要两次)。先把配料、盆具等放于扩大头处，两人(孔小一人)戴胶手套配合。速凝水泥、普通水泥加速凝剂是速凝砼的两种选择。前者贵、后者便宜且可调整速凝剂量来调整速凝砼的初、终凝时间。在此以后者为例先把干砂、米石在水泥和速凝剂按比例干拌好后，分批量密封桶中和水一起吊放至扩大头相应处，准备好后将测定配比水加入桶中，两人用手迅速搅拌，务必于30秒内将砼干料与水拌匀，之后立即将速凝米石砼抓起向扩大头孔壁处浇抹、挤压，最后用手压平砼面。处理完后立即清洗工具，准备进行下一次砼的浇抹。如果砂石含水量太高，则先在桩外拌匀砂、石，在扩大头底加水泥与速凝剂，此速凝砼初凝≤5min，终凝≤10min。
3.扩大头四周渗水，只排不堵。如有壁土渗水，浇抹砼后立即做泻水孔，如做扩大头前桩孔有渗水，则在最后一节护壁上做泻水孔泻水，原则上不许桩孔渗水破坏扩大头稳定。
关于导井导井是其它人孔桩施工没有的，有没有意义？不仅有意义，而且较大，a.首先经济上，有了导井，使我们在做桩扩大头前就知道持力层的深度，避免我们到了持力层才想到做扩大头。由于导孔的开挖后不浇砼护壁，正常情况下挖完一节安装好一节后又可继续往下挖，如此重复，因而挖掘速度是非常快的，同时也使我们在总时间分时间的安排上能合理安排调节。c.由于有了导井，我们能把扩孔上的一节护壁按我们扩孔的需要进行综合处理，为扩孔保驾护航。
d.可充分利用导井，在扩孔前把桩水位(尤其水多时)降下来，减少水对扩孔的破坏。
e.因为有导井，扩孔前原土内应力已调整，利于扩孔的实施，扩孔时土方量已减少，工人可根据自己的情况在导井中调整自己的位置，相当方便扩孔施工，而且安全。
导井是一个临时的操作手段，如果计算的导井深度已过而仍未到持力层，则上端导井模要拆，重新按护壁标准做，这就是说合理的导井模应比护壁小些。由于导井模是临时，又不成形砼，故其形状不必象护壁模要求高，但其强度和刚度要求相当高，以利导井继续深掘和以后做扩大头施工人员及物资、器具的安全。
设计制作导井模，根据此模的特殊性，如图16所示，这里简单设计一种模，这里导井模为模骨架，连接件组成，按示意图尺寸组模，D下模＝D上模+200。
骨架模(水平连接口)用的(或不锈钢)管(外径20，壁厚2～4)为材料，水平骨架弧度根据现场桩径优化选定，一片骨架分上、下两部分。
如图15所示，模为软模，由优质帆布制作图，帆布模四周缝制均相同，其长度由扩孔需要定，用绳将两片模边扣洞一穿连，您就会得到您需要的软模。
连接件竖向用金属插销，也可通过此销调整模高度，模骨架间连接也可用软模与软模(或骨架)用软绳连接，也可用金属销。
因为骨架与软模分离，可先支好骨架模，拼模可叠拼、侧拼(不在一线上，相似前者)和远拼(中间有一定距离)既可刚接，又可软接，所以这种模不必太多考虑其弧度，非常方便拼装成形和使用。
关于支撑此专为扩大头扩孔时和扩孔后稳定而专设，分临时和固定支撑两种。
临时支撑从高度上分可变与不可变，从材质上又可分金属和非金属，金属一般用钢管，非金属用砼或铪，临时不可变支撑一般是由砼或铪制作。临时可变支撑一般用钢管制作如钢管支柱图，此图为香港一家一顶撑系列范围，但不是很适合我们的扩大头施工。
为此，将此管的外螺纹管以上部分全部采用，只是将两外螺纹管下截头部分对焊，使之变成长约70cm，上、下两端均为外螺纹管。从而使上下均用内管，无论上、下管可调整支撑高度，再配上不同高度的上、下内管，就可使此支撑与扩大头的各种需要相配，如图14所示。
固定支撑是扩大头施工完好后，去替换临时支撑，此支撑将长埋扩大头砼中，因此此支撑应为砼或铪制作。强度≥扩大头砼强度(或+5mPa)。固定支撑又由撑帽和支撑两部分组成，撑帽要根据支撑面积大小、疏密来定可有可无、可大可小，可强可弱。支撑截面大小由其承力和高度，根据设计和施工现场定，无论撑帽或支撑都要提前15天以上预制。
人孔桩的难点、要点除不利地质成孔外，主要是其扩大头的扩孔施工和桩芯砼的浇筑施工。由于扩孔的工序较复杂，光靠扩大孔中工人单独施工是不可能做到又快、又省、又好的，而砼浇筑务必确保，否则后果十分严重。无论是对桩孔中操作手的监控或支持，采用微型摄象机现场监控均有必要。泵送砼的大量使用，为便于全局指挥协调，建立适当的通讯网(如对讲机等)是应该的，也只有指挥、监控网的有效建立，才能有效地确保新型人孔桩的实施。
1.一种新型人孔桩的设计和施工方法，包括挖前准备、挖桩、绑扎钢筋笼、浇砼等施工操作步骤
其特征在于该设计和施工方法是用高标号砼代替桩芯低标号砼，砼标号再低不应低于C35；力主在强风化层以上可靠土层为持力层；桩基端均做新型扩大头，扩大头扩孔角为30℃≤α≤45℃；扩大孔浇砼时抛毛石。
2.根据权利要求1所述的新型人孔桩的设计和施工方法，其特征在于所述的沉降量开挖前通过计算，充分估计因沉降使本建筑物各结构部分受影响的大小，作出相应的设计处理；通过不同的方法、措施如沉降缝来分解不同量的沉降，使其基本均衡后再予处理；通过调整桩扩大头的大小，减小或加大扩大头对不同土层的压力以调整其在各持力层中的沉降总量，从而对沉降差实现调控。
3.根据权利要求2所述的新型人孔桩的设计和施工方法，其特征在于所述施工方法包括桩护壁及扩大头壁砼均配制速凝早强砼，用快凝水泥或普通水泥加各种不同比例的速凝剂以控制砼初凝、终凝和早强；所述新型扩大头的施工方法包括施工前扩大头成孔部位的支撑稳定设计和具体施工；导井及施工和导井模的设计和使用；支撑——专为新型扩大头施工稳定配制，分为临时和固定两种。
4.根据权利要求3所述的新型人孔桩的设计和施工方法，其特征在于所述施工方法还包括在扩孔时，尤其是芯砼浇注时用微型摄象机对现场进行监控，通过对讲机进行整体协调、指挥。
5.根据权利要求1所述的新型人孔桩的设计和施工方法，其特征在于根据设计要求的持力土层和勘探地质资料，计算出各桩持力层的大致深度，另根据最近桩孔土样对照相关地质资料判断土层位置，计算出扩大头高度，反推算扩大头顶的土层深度大致位置，到估算位置后挖导井，导井模及深度由扩大头高度决定。
6.根据权利要求1所述的新型人孔桩的设计和施工方法，其特征在于毛石可先于砼浇注前放置扩大头底边，砼浇注、振捣时可抛入砼中，也可在砼封底后从桩孔上吊下毛石抛入砼，也可合二为一；所抛毛石必须是硬石，清洁，且潮而不滴水，石子10kg～30kg为宜，早放置的重石除外，抛毛石后必须对毛石周围进行适度振捣，抛毛石应均匀抛掷，高位应以无水砼处抛入。
7.根据权利要求6所述的新型人孔桩的设计和施工方法，其特征在于扩大头要求45℃≥α≥30℃，而且尽力使α＝45℃；扩大头顶设支撑圈梁，水平环形筋φ6～8@200～300，斜筋φ6～8间距≤@200，长度不宜超过二次扩孔斜边长，顶端与护壁砼筋相连，末端至孔底视情况处理；竖向支撑位间距宜600～800，离桩护壁内侧距离≥15cm；网、网距10×10左右；打入的竹片或钢筋，竹片宽10～20，长600～900，间距@200～300；根据扩大头大小变化，配筋予以相应调整。
8.根据权利要求7所述的新型人孔桩的设计和施工方法，其特征在于按扩大头弧长600-800分块处理，把扩孔分成八块，对称开扩，一个面上共扩挖四次，在I区开扩挖时两端先做好临时支撑I，开挖I区深度、宽度快到位时做好测量、修整孔土面到位马上绑筋，挂网，搅拌速凝砼进行浇抹；当砼初凝后≥5min后，开始扩挖II区土，放至I区空处，当I区砼终凝后II区土也差不多到该修整土面了，把土压顶I区砼面、余土移走，再绑筋III、IV重复后一圈扩完，又重I区开始新的一圈开扩，直至扩孔到位为止，分区数量根据扩大头大小增减，施工方法同上。
本发明涉及了一种建筑工程的新型人孔桩的设计和施工方法。它包括挖前准备、挖桩、绑扎钢筋笼、浇砼等施工操作步骤，其特征在于该设计和施工方法是用高标号砼代替桩芯低标号砼，砼标号再低不应低于C35；力主在强风化层以上可靠土层为持力层；桩基端均做新型扩大头，扩大头扩孔角为30℃≤α≤45℃；扩大孔浇砼时抛毛石。本发明所述的沉降量开挖前通过计算，充分估计因沉降使本建筑物各结构部分受影响的大小，作出相应的设计处理；通过不同的方法、措施如沉降缝来分解不同量的沉降，使其基本均衡后再予处理；通过调整桩扩大头的大小，减小或加大扩大头对不同土层的压力以调整其在各持力层中的沉降总量，从而对沉降差实现调控。本发明与现有技术相比，具有为建筑物和社会快速生产一种耐久的、更安全的、够力的、稳定的和低耗、低价的桩基等优点。
文档编号E02D5/34GK13474
公开日日 申请日期日 优先权日日
发明者郑鸿彰 申请人:郑鸿彰}