浅谈人工挖孔桩施工技术

浅谈人工挖孔桩施工技术摘要人工挖孔桩具有机具设备简单,施工操作方便,占用场地和空间小,无泥浆排出,对周围环境及建筑物影响小,施工质量可靠,其造价低、单桩承载力大、工期短、不依赖大型机械协助施工和可大面积展开工等优点。关键词浅谈人工挖孔桩施工技术一、工程概况本合同段φ1.2m桩基78根，共计2104m，φ1.5m桩基38根，共计1114m，φ1.8m桩基16根，共计132m，结合人工挖孔桩的特点和本合同段的实际情况全部采用人工挖孔。二、施工方案1.施工工艺及工序1）施工现场清理与测量定位根据工程地质和水文地质条件选择C30砼护壁，清除地面危石、浮土。坡面有裂缝或坍塌迹象者应加设必要的保护，铲除松软土层并夯实。施测墩台十字线、定位桩孔位置，设置护桩并经常检查校核。孔口四周挖排水沟，做好排水系统，及时排除地表水。搭好孔口雨棚，安装提升设备，布置好出渣道路，合理堆放材料和机具，不致增加孔壁压力。2)设置井口防护挖孔桩位四周2m处设立安全防护网，高度不低于1.2m，设置醒目的夜晚能反光的安全警示标志。井口周围砼制成圆圈予以围护，其高度应高于地面30cm，防止土、石杂物坠入孔内伤人，防止地表水流入孔内。护壁厚度不低于10cm，采用不低于C30砼浇筑，围护应和第一层护壁一起浇筑，第一层护壁以80-100cm为宜，围护浇筑后，初凝前应在其上埋四颗50mm的铁钉，铁钉埋置位置在任意两根垂直的直径延长线上。尽量在围护厚度的1/2处以便随时通过其连线交点检查孔壁的垂直度和圆顺度。3）挖掘a、按三班制连续组织作业，电动卷扬机提升，两人一组，一人井下，一人在井口提升。挖掘顺序视土层性质及桩位布置而定。土层紧密地下水不大者，一个基础的所有桩孔可同时开挖，以便缩短工期。桩孔开挖时，先开挖桩孔的中间部分土方，然后在周边挖掘，控制好桩孔截面尺寸，根据土质的不同，确定开挖节段高度。在土质好的情况下，约1m为宜，但土质层坚硬，不致塌陷时可加大到1.5m,当土层松软如细砂土或含水率大的黏土时，开挖节段高度可减少至0.4-0.8m,挖孔直径为：按设计直径，每边加10cm护壁厚度控制截面，桩径为1.2m按1.4m控制，桩径1.5m按1.7m控制，先中间后周边。挖孔过程中，须经常检查桩孔尺寸和平面位置。孔的中线误差不大于3cm,每层必须检查其孔位及孔径复核要求后方可支模板，以保证桩基的护壁厚度、孔径及垂直度。挖孔时应及时支护孔壁，防止造成塌孔。b、从第二节段开始，利用提升设备运土，桩孔内操作人员必须戴安全帽，地面人员应系好安全带。当吊桶在桩孔上方1m时，横移或转动，以便吊桶离开桩孔上方，吊桶在小推车内缷土，用小推车运至孔口以外3m，平整现场后存放，然后统一弃土。若在孔口上方缷土石，吊桶在桩孔上方1m时，推动活动安全盖板，掩蔽孔口，防止缷土石块等坠落孔内。缷土后，移开活动盖板，下放吊桶继续装土，挖孔挖至规定的深度后，用杆孔规检查孔的直径及井壁圆弧度，施工人员修整上下垂直顺直。渗水应及时抽走排除，桩孔挖掘及支撑护壁两个工序，必须连续作业，不宜中途停顿以防塌孔。如孔内的CO2含量超过0.3%或孔深超过10米后，增设机械通风设备，挖孔工作暂停时，孔口必须加盖。c、挖孔时应随挖随护壁，并经常吊线检查孔位，校核孔壁是否有超挖、欠挖现象，直至设计桩底标高。d、孔内爆破①孔内岩石需爆破时，采用浅眼松动爆破法，严禁裸露药包。对于软岩炮眼深度不超过0.8m，对于硬岩炮眼深度不超过0.5m，炮眼数目、位置、斜插方向，应按岩层断面方向来定，中间一组集中掏槽，四周斜插挖边。②严格控制炸药用量，中间炮眼装硝铵炸药1/2节，边眼装药1/3～1/4节，有水炮眼用防水炸药，避免盲炮。③炮眼附近加强支护，防止震塌孔壁。④孔深大于5m采用电雷管引爆，以确保安全。⑤孔内爆破后，应先通风排烟15min，经高压风管或电动鼓风机放入孔底吹风，经有毒气体探测报警器检查无毒气后，施工人员方可下井继续作业。⑥放炮时，孔口应盖有覆盖物，防止飞石伤人。e、孔内地下水地下水对挖孔桩的施工影响最大，当地下水位不大时可以进行单桩抽水，当地下水位较大时可以进行多桩同时抽水法降低地下水。f、孔内流沙层人工挖桩开挖时，如果遇到细沙、粉砂层地质时，流沙较轻时，可以缩短挖孔深度，流沙较重时，常采用钢护筒的方法，钢护筒同钢模板相似，以孔外径为直径，可分4-6段圆弧。g、孔内淤泥当遇到淤泥层时，一般采用模板、木板支撑，同时缩短开挖深度，及时浇筑护壁。挖孔过程做好原始记录，发现地质情况有变化时，应立即汇报。挖孔达到设计深度以后，清除孔底松土、沉渣、杂物，嵌入岩层深度应符合设计要求。如地质复杂或开挖中发现不良地质现象（如溶洞、薄层泥岩、不规则的淤泥分布等）时，必须做好详细记录并及时上报，并用钢钎探明孔底以下地质情况，报经监理工程师复查认可后方可进行下一工序施工。4）护壁a、护壁的形式和厚度进行分段护壁，一般为锯齿状护壁和平直状护壁，对于不同的地质情况，采用不同的分段深度和护壁形式。①对于一般土层，每挖孔深≤1.0m,对于松软的土层，每挖孔深≤0.5m，即应浇注一段护壁。对特殊的地质情况，视护壁的安全情况来确定每段护壁的浇注厚度。护壁的厚度一般为100-150mm。一般情况，可用下式计算确定：B=D/10+50式中：D-桩基的直径，mm;B-砼护壁厚度，mm.②遇有淤泥质粘土性软弱土层，上下两段护壁之间用≥φ8mm，间距≤200mm的竖向钢筋连接，连接钢筋伸入上下护壁内各不少于一半护壁高加250mm，并用φ8mm间距200mm的环形钢筋固定其位置。b、护壁施工①护壁模板通过拆上节支下节的方式重复周转使用，模板采用二到三块钢模板拼装而成，模板必须有足够的刚度，模板用木桩加固支撑，其中轴线与桩中心在同一垂直线上，偏差不大于1cm，以保证桩基的垂直度符合规范要求，桩径不小于设计桩径。模板之间用卡具扣件连接固定，可在多节模板的上下端各设弧形的，用槽钢或角钢做成的内钢圈作为内支撑，以防止模板受力变形。为操作方便不设水平支撑，模板安装牢固后，检测模板的位置，以保证桩孔的平面位置及其垂直度。②为防止塌孔，护壁采用C30砼就地浇筑。③护壁必须保证其同心度和圆顺度及垂直度，检验方法为：在浇筑砼前和拆模板后用一线吊球由围护上的四铁钉的连线的交点吊下，待垂球稳定后用钢尺由该垂线量不同方向的6个点至护壁及模板的距离，保证6个数据点差距不大于1cm。④护壁的浇筑方法：若护壁的高度为30cm时，直接将内模板安到距上层护壁低5-8cm时浇筑护壁砼，并用振捣棒直接振捣（Φ30棒）。若护壁高度为50cm时，先将内模到距上层护壁低25cm时浇筑砼，然后将20cm高的内模安装好后接着浇筑砼，亦用Φ30棒进行振捣。⑤每挖完一段后，应立即放置模板，浇筑护壁砼，采用人工浇筑，塌落度控制在10cm左右，砼护壁要保证砼的强度和厚度，根据气候条件，砼强度不小于1.2MPa，浇筑24h后方可拆模。再开挖下一段土方，然后继续支模板灌注护壁砼，如此循环，直至挖至设计要求的深度。在淤泥质粘土中，就应先支模板浇注护壁，后挖中间土的方法，沿桩外边缘边开挖立模，内模同时进行，约为桩周的四分之一时，浇注护壁砼，严格控制护壁尺寸，保证桩的设计要求。5）安装吊运设备及通风、照明、安全设施①安装挖孔提升设备，拟采用架设门架配0.5T卷扬机，门架采用方钢制作，螺栓连接，门架安装在桩孔的正上方，就位后采取有效措施确保其稳固，使施工中无位移和沉陷。提升设备就绪后及时仔细检查其配套设备有无损坏，钢丝是否完整无损，各设备漏电保护装置是否完好。②安装活底吊桶、活动盖板、照明、水泵及通风机。在安装滑轮组和吊桶时，保持吊桶和孔壁之间留有适当的距离，防止施工过程中吊桶碰撞孔壁发生安全事故。井底照明必须用低于电源（36V）。防破电线，带罩的防水、防爆照明灯。孔口四周设置围护栏，当桩孔的深度大于10m时，应进行井下机械通风，加强空气的流动，必要时井下输送氧气，防止有毒气体对人体的危害。操作时上下人员轮流作业，孔上方人员必须密切观测桩孔下人员的情况，互相呼应，以防安全事故发生。6）终孔检查处理挖孔达到设计标高后，应进行孔底处理，必须做到平整，无松渣、沉淀土等扰动软土层，深度满足设计要求。开挖过程中应经常检查了解地质情况，与设计资料不符时应及时报相关部门提出变更设计。7）钢筋笼的制作和安装a.钢筋笼制作采用电弧焊，焊接时一定要保证主筋的轴线在同一条直线上，其抗拉、抗折强度必须符合规范及设计要求。钢筋骨架设置加强三角形内撑架，与内加强筋焊接在一起，间距不大于3米，并在骨架内顺主筋绑扎钢管或木棒增加骨架强度，以防止钢筋骨架在运输或就位时发生变形。验孔合格后用吊车吊放入孔。钢筋笼制作允许偏差：主筋间距±10mm，箍筋间距±20mm，骨架外径±10mm。b.为防止钢筋笼在砼浇注过程中出现上浮现象，施工中采用4根带吊环的HBR钢筋，一端焊接在钢筋骨架上，另一端用吊环套入钢管中悬挂钢筋笼，吊环的长度要提前计算好。钢筋笼定位控制指标：钢筋骨架上事先焊接控制骨架与孔壁净距的定位筋，自桩顶每隔2m沿圆周等间距焊接4根，以保证桩基的保护层厚度和桩位控制。8）灌注混凝土砼采用水下砼，采用导管灌注混凝土，导管应靠近孔中心，混凝土在导管中自由坠落。灌注速度应尽可能加快，以确保挖孔的安全。桩顶2m以内的混凝土采用振捣棒振捣。比设计桩顶标高超灌50cm，以确保桩顶砼质量。a.安装导管导管采用Φ30cm的钢管，两端用螺丝连接，使用前作好导管水密性和抗拉试验，并把导管内壁和表面粘附的灰浆和泥砂冲洗干净，并且导管使用前做水密试验，试验合格后方可使用。吊放过程中要稳步沉放，要使位置居于孔中央，防止卡挂钢筋骨架和碰撞孔壁。导管底部悬空高度为30～40cm。b.安装漏斗和储料斗导管安装完成后，在导管顶安装漏斗和储料斗，在导管和漏斗之间设置阀门。储料斗内砼数量，必须满足首批砼灌注后导管底端能埋入砼中不小于1.0m的要求,施工前仔细计算储料斗容积。首批所需混凝土数量计算公式：c.砼拌合、运输按设计配合比在拌合站集中拌制。我部安设拌合站两台。混凝土拌合前要根据施工所需方量检查水泥、石子、砂的存量满足2倍要求，如不满足不得开机。拌合站现场设专职实验人员按设计配合比根据砂、石子含水量调整施工配合比，填写配合比通知单报监理工程师签字后开机。混凝土拌合严格按施工配比上料，外加剂用电子称按每盘量称好装V≥3.14D2(H1+H2)+3.14d2h144式中：V—灌注首批混凝土所需数量（m3）;D—桩直径（m）;H1—桩孔底至导管端间距；H2—导管初次埋置深度（m）;d—导管内径（m）;h1—桩孔内混凝土达到埋置深度H2时，导管内混凝土平衡导管外压力所需的高度（m）,h1=Hwγw/γc；Hw孔内泥浆的深度(m)，γw孔内泥浆的重度(KN/m3),γc混凝土的重度（取24KN/m3）袋，逐盘加入。严格控制混凝土拌合时间，确保混合料拌合均匀。专职实验人员要随时抽检混合料的坍落度。砼在运输和灌注过程中要无离析、泌水现象。灌注时要保持砼有足够的流动性，坍落度控制在18-22cm，防止出现卡管现象。d.水下砼灌注储料斗储满首批砼后，为了保证首批砼快速进入，将第一辆砼罐车移走，更换另一辆罐车，在打开导管阀门的同时用罐车直接往储料斗中放料，以增加首批砼下落的冲击力。灌注过程要紧凑、连续地进行。灌注过程中，要逐车检查混凝土的塌落度，控制在18-22cm，安排专人做好混凝土试件，每根桩试件制作2组，拆模后及时送试验室标养室养护。e.提升导管灌注过程中，注意观察导管内砼下降，及时测量砼面高度，正确指挥导管的提升和拆除。f.护筒拔除灌注结束后，要确保混凝土面高于设计桩顶0.5-0.8m，在混凝土初凝前徐徐拔出。灌注水下砼注意事项；1）在灌注过程中要及时测量孔内砼面高度，使导管的埋深控制在2-6m范围内，导管的提升要保证轴线竖直和位置居中，逐步提升。2）灌注过程中，当导管内砼不满含有空气时，后续砼要徐徐落入，以免在管内形成高压气囊，挤压管节间的皮垫，致使导管漏水。3）灌注过程中，注意施工现场与混凝土拌合站的协调