人工挖孔桩施工

人工挖孔桩施工第二分公司王文军施工背景：福银高速公路福州南连接线工程FLA1合同段祥谦互通工程位于闽侯县祥谦镇祥谦镇琯前村、虎山村、岐尾村、澜澄村，起至桩号K0+000～YK2+121.732和K0+000～ZK2+121.885，右线全长2.115701公里，左线全长2.115700公里。互通内路线穿越闽东南地区，互通中部位于一小山上，地形起伏较大，为剥蚀丘陵地貌。互通区内基岩完整性较好，未见有滑坡、泥石流、崩塌、岩溶、采空区等不良地质作用，有利于工程建设。A匝道2#桥1～3#墩原地面地势起伏较大，处于山坡上，岩层自上至下依次为砂土状强风化凝灰熔岩、碎块状强风化凝灰熔岩、中风化凝灰熔岩，无软弱岩层，岩层完整性较好，稳定水位深度2.1～3.5米。设计桩长为12～15m，桩基类型为端承桩，每个墩位2根桩基，共计6根桩基。N2#桥左桥0～2#墩、右桥0～1#墩地面地势起伏较大，处于半山坡上，原地面标高在12米以上，岩层自上至下依次为砂土状强风化凝灰熔岩、碎块状强风化凝灰熔岩、中风化凝灰熔岩，无软弱岩层，岩层完整性较好，稳定水位深度0～1.2米。设计桩长为15～24m，桩基类型为端承桩。左桥0#台8根、1#墩4根、2#墩3根桩基，右桥0#台6根、1#墩3根桩基，共计24根桩基。在省委“大干150天，打好五大战役”的部署下，围绕2011年10月1日通车目标，为加快施工进度，因地制宜的选择施工工艺和施工方法。经查阅设计图纸和现场勘查，A2#桥1#～3#墩、N2#桥左桥1#～2#墩和N2#桥右桥0#～1#墩地段地质和设计桩长等均能满足人工挖孔的有关技术规范要求。采用人工挖孔有以下几个有利点：1、提前进入N2#桥施工。在保通路还未转换的时候就可以提前进行N2#桥的桩基施工，由于场地限制，采用钻孔灌注桩就无法提前施工N2#桥。2、减小用电负荷。如果待保通路转换后再进行N2#桥施工，造成用电集中，负荷太大，影响施工进度。3、减小受空间场地限制，不至于钻孔桩机过多而发生相互干扰展不开工作面。因此A2#桥和N2#桥的部分桩基采用人工挖孔施工。施工方法简介：1、人工挖孔(1)、桩基施工工艺流程(2)、施工准备①组织施工人员、修建便道、准备技术资料和交底、材料检验和进场等。②平整场地，清除坡面危石浮土，铲出松软土层并夯实。③孔口四周挖排水沟形成排水系统及时排除地表水。④采用全站仪准确地测出孔桩中心，打木桩确定桩孔准确位置，设置保护桩并经常校核。⑤搭设孔口雨棚，安装提升设备，布置好出碴道路及护壁浇筑砼运输道路，合理堆放材料及机具。⑥按“三相五线制”要求拉设专用电线，为空压机、卷扬机、焊机等供电。(3)、挖掘①为了确保工期，集中力量进行连续作业，组织4班制作业，施工前提条件孔口护壁挖土出渣护壁支护终孔检查确定灌注方法灌注混凝土桩基检测下一工序测量复核桩位做好钻孔记录钢筋笼加工制作、检查、运输下钢筋笼混凝土运输车运输混凝土或泵送混凝土每班3~4人开挖，每4组配备一名电工，井上井下人员应每2小时交替更换。投入3m3/min空压机2台，风镐8台。挖掘工具采用空压机作动力带动风镐掘土（一台空压机可带动4个风镐，供2个井孔同时作业）。②锁口护壁高于地面30cm，孔口四周1.0m范围内用砂浆硬化，并在井口向外设置反坡，起拦水和防止掉物伤人的作用，锁口用C25混凝土装模浇筑，壁厚比孔内护壁厚10cm。位于斜坡地段上的桩孔，高的一边应削坡。孔口不得堆积土渣、机具及杂物。孔口四周必须搭设防护围栏，围栏采用钢筋牢固焊制。停止作业时，孔口设置围栏和警示标志牌。孔口设置钢筋防护网，网格间距不得大于20cm。③作业人员必须规范佩戴安全防护用品。孔内应设半圆形防护板，并随挖掘深度逐层下移。井孔内必须搭设应急时使用的安全绳和软爬梯，并随桩孔深放长至作业面。不得用人工拉绳子运送作业人员和脚踩护壁凸缘上下桩孔。④挖孔时应经常检查孔内有害气体浓度，当CO2或其他有害气体浓度超过允许值或孔深超过10m、腐殖土层较厚时，应在底部加装通风设施，即采用φ20排风管道，对流通风，确保底部有新鲜空气，并统一信号联络，确保底部工作安全，此项工作由专人在孔口监视。⑤出碴在孔口设立固定井字架，制作吊桶，用牵引力为2kN左右的卷扬机提取土碴，孔口设置安全钢筋井盖。碴提至地面后用手推车运出5m外弃碴倾倒。交接班时，必须验收本班开挖质量，合格后，方可进行交接或进行下道工序。⑥孔内采光：每孔内设置一只安全灯，采用行灯变压器，其输出电压12V，功率100W。挖掘工作暂停时孔口必须加盖并树立警示牌。(4)、护壁护壁视地质情况而定。如岩层坚硬密实，且不渗水，可仅设临时支撑。其余情况均应设置C25素砼护壁或C25钢筋砼护壁。护壁厚度根据计算确定为10～15cm，遇到土质较差（软硬岩层分界处）时，应加厚护壁和在护壁砼内设置纵横钢筋等综合措施，钢筋采用φ６＠250双向布置。护壁计算过程如下：根据《工程地质勘察报告》，A2#桥1~3号墩、N2#桥左桥0～2#墩、右桥0～1#墩位置地质钻孔分别为ZK437、ZK493、ZK494、ZK497，以最不利地质条件N2#桥左桥2号墩地质钻探ZK494，该位置地质条件如下：深度0~5.9m为残积粘性土，天然容重γ1=18.2kN/m3,内摩擦角ф1=27°；深度5.9~8.5m为砂土状强风化凝灰熔岩，天然容重γ2=25.9kN/m3（图纸未查到，为安全起见按中风化凝灰熔岩）,内摩擦角ф2=27°（图纸未查到，为安全起见按残积粘性土）；深度8.5~28m为碎块状强风化凝灰熔岩，天然容重γ3=25.9kN/m3（图纸未查到，为安全起见按中风化凝灰熔岩）,内摩擦角ф3=27°（图纸未查到，为安全起见按残积粘性土）；深度28以下为中风化凝灰熔岩，天然容重γ4=25.9kN/m3,内摩擦角ф4=50°；地下水位深度0.5米。桩基直径D=1.5m，深度H=26.17m。护壁结构图第一层土产生的压力为p1=γ1htg2(45°-ф1/2)+（γ1-γw）（H1-h）tg2(45°-ф1/2)+γw（H1-h）=18.2×0.5×tg2(45-27/2)+（18.2-10）×（5.9-0.5）×tg2(45-27/2)+10×（5.9-0.5）=3.4+16.6+54=74.0kN第二层土产生的压力为p2=（γ2-γw）H2tg2(45°-ф2/2)+γw*H2=（25.9-10）×2.6×tg2(45-27/2)+10×2.6=15.5+26=41.5kN第三层土产生的压力为p3=（γ3-γw）H3tg2(45°-ф3/2)+γw*H3=（25.9-10）×17.67×tg2(45-27/2)+10×17.67=105.5+176.7=282.2kN第四层土产生的压力为p3=0(由于内摩擦角为ф4=50°≥45°)总压力p=∑p=74.0+41.5+282.2=397.7kN采用C25混凝土，fc=10MPa，D=1.5m，则有：t≥KpD/(2fc)=1.65×397.7×103×1.5/(2×10×106)=0.049m=4.9cm施工中，安全起见，护壁厚度采用15cm。护壁每开挖0.4～0.8m浇注一次，如此循环至基础满足设计要求为止。内齿护壁上下圈搭接不小于5cm。每次护壁浇筑后，都要拉线检查内径，若有砼侵占桩内空，必须用人工凿打突出砼部分。孔桩挖掘及支撑护壁两道工序必须连续作业，期间不应停顿，以防塌孔。挖孔时，如有水渗出，应及时支护孔壁，防止水在孔壁流淌浸泡，造成塌孔。如孔内水量较大时，应及时抽水。若土层松软、地下水较大时，应对角线开挖，避免空间隔层太薄造成塌孔。(5)、排水在地表墩台位置四周挖截水沟、排水沟，引流孔内水远离桩孔，每孔配置1～2台潜水泵抽水，及时把孔内的渗水排出，以防水位上升护壁层遭受破坏，泡水变软的现象。(6)、清孔挖孔达到设计深度后，应进行孔底检查，嵌入岩面深度应符合设计要求。孔底无松碴，杂物等。孔径必须不小于设计要求，中线垂直度必须符合规范要求。2、钢筋的制作与安装(1)、钢筋笼应在钢筋加工场或在设置水泥台座及顶棚的硬化场地上进行制作，制好后的钢筋骨架不想平整垫放，钢筋笼加工应采用模具标准化制作。钢筋笼应每隔1～2m设置临时十字加劲撑，以防变形，加强箍筋必须设在主筋的内侧，环形筋在主筋的外侧，并同主筋进行点焊而不是绑扎。每节骨架均应有半成品标志牌，表明墩号、桩号、节号、质量情况。(2)、钢筋笼制作完成后，骨架安装采用汽车吊。采用两点吊装时，第一吊点设在骨架的下部，第二点设在骨架长度的中点到上三分点之间。起吊时，先提第一点，使骨架稍提起，再与第二吊同时起吊。待骨架离开地面后，第一吊点停吊，继续提升第二吊点。随着第二吊点不断上升，慢慢放松第一吊点，直到骨架同地面垂直，停止起吊。解除第一吊点，检查骨架是否顺直，如有弯曲应整直。第一节钢筋笼放入孔内，取出临时十字加劲撑，在护壁顶用工字钢穿过加劲箍下挂住钢筋笼，并保证工字钢水平和钢筋笼垂直。吊放第二节钢筋笼与第一节对准后进行机械套管连接或焊接，然后再下放钢筋笼，如此循环。下放钢筋笼时，要缓慢匀速下降，根据下笼深度，随时调整钢筋笼入孔的垂直度，尽量避免其倾斜及摆动，垂直度偏差不得大于1%。钢筋笼安放到孔底后，在孔口牢固定位，以免在灌注混凝土过程中发生浮笼现象。骨架最上端定位，必须由测定的孔口标高来计算定位筋的长度，并反复核对无误后再焊接定位。在钢筋笼上拉上十字线，找出钢筋笼中心，根据保护桩找出桩位中心，钢筋笼定位时使钢筋笼中心与桩位中心重合，平面偏位应小于5cm。(3)、钢筋骨架保护层必须满足设计图纸和规范的要求。钢筋保护层垫块推荐采用绑扎混凝土圆饼形垫块，混凝土垫块半径应大于保护层厚度，中心穿钢筋焊在主筋上，每隔2m左右设一道，每道沿圆周对称设置不小于4块。(4)、Ⅱ级钢筋直径超过25mm以上的连接宜采用镦粗直螺纹钢筋接头机械连接，接头必须按照有关试验规范进行试验和验收。每一截面上接头数量不超过50%，加强箍筋与主筋连接全部焊接。(5)、骨架的运输无论采取何种方法运输骨架，都不得使骨架变形，当骨架长度在6m以内时可用两部平板车直接运输。当长度超过6米时，应在平板车上加托架。如用钢管焊成一个或几个托架用翻斗车牵引，可运输各种长度的钢筋笼，或用炮架车采用翻斗车牵引或人工推，也可运输一般长度的钢筋笼。3、灌注砼混凝土的浇筑应在成孔后及时施工。在灌注混凝土前应对孔径、孔深、孔型全部检查并报监理工程师，经检验合格后方可灌注混凝土。混凝土采用集中拌合，自动计量，罐车运输，利用混凝土输送泵运送混凝土或吊车配料斗起吊喂料。灌注方案有两种，一种是空气灌注法，另一种是水下灌注法，根据地下水的上升速度决定。当孔内无水或从孔底及附近孔壁渗入的地下水的上升速度较小（小于6mm/min）时，可直接采用串筒浇筑，对于大直径桩应设置两道串筒，以减少灌注时间和地下水的影响，同时应振捣密实，分层振捣高度不得超过1.0m，在孔口2m内混凝土分层浇筑，分层厚度控制在30～45cm，混凝土灌注应连续进行。混凝土的塌落度控制在7cm-9cm左右，灌注时导管对准孔中心，灌注速度应尽可能加快，使砼对孔壁的侧压力尽快大于渗水压力，以防止孔内渗水。当孔底及孔壁渗入的地下水上升速度较大（大于6mm/min）时，应视水量，按水下混凝土灌注法灌注。灌注混凝土之前，孔内水位至少应与孔外地下水位相同；若孔壁土质易坍塌，应使孔内水位高于地下水位1-1.5m。水下砼采用Φ30cm导管灌注，导管使用前进行水密试验，灌注时采用砼罐车运送砼至孔口直接灌注，部分砼罐车不能到达的孔利用砼输送泵送砼，首批砼采用拔球灌注，其容量应保证导管埋深不小于1.0m，砼灌注应连续进行，导管埋深控制在2-6m。桩基质量检测：桩身龄期达14天后，逐根采用无破损小应变检测或超声波检测。