简述人工挖孔桩施工工艺

     摘要:随着桥梁事业的发展,桩基础的得了广泛应用,而人工挖孔桩以其特有的优势得到许多设计单位、施工单位的认可。就人工挖孔桩的特点、施工工艺、质量控制等进行简要阐述。

  关键词:人工挖孔桩,特点,范围,工艺

  1人工挖孔桩的特点

  1.1施工操作工艺简单,施工方便,占用场地小,不需要大型机械设备,无泥浆派排出,对周围环境及建筑物影响小。

  1.2可直接检查桩外形尺寸和持力层情况,砼浇筑容易,受力性能可靠,抗震能力强。

  1.3可多桩同时进行,施工速度相对较快,节省设备投资,降低工程造价。

  2适用范围

  人工挖孔桩适用于桩直径100cm以上,无地下水或地下水较少的黏土、粉质黏土,含少量砂、砂卵石、姜结石的黏土采用,特别适于黄土层采用,深度一般20m左右,对有流沙,地下水位较高、涌水量大的冲积地带及近代沉积的含水量高的淤泥、淤泥质土层不宜使用。

  3操作工艺

  3.1放线、定桩位及高程:依据建筑物测量控制网资料和桩位平面布置图,测定桩位方格控制网和高程基准点,确定好桩位中心,以桩位中心为圆心,以桩身半径加护壁厚度为半径画出上部圆周,撒石灰线作为桩孔开挖尺寸线,桩位线定好后,经监理复查合格后方可开挖。

  3.2开挖第一节桩孔土方:开挖桩孔应从上到下逐层开挖,先挖中间部分的土方,然后向周边扩挖,有效控制桩孔的截面尺寸,挖掘时不必将孔壁修成光面,要使孔壁稍有凸凹不平,以增加桩的摩阻力,每节的开挖高度应根据土质和设计而定,一般以0.8—1.0m为宜,护壁采用内齿式护壁法,其结构特点为护壁外侧为等直径的圆柱,而内侧面为圆锥台,混凝土护壁厚度至少为15cm,强度等级为C25,水泥采用P.O42.5水泥,采用所批准的配合比现场用台秤进行秤重,人工拌合,拌合必须均匀,上下护壁间搭接5cm—7cm。

  3.3支护壁模板、放附加钢筋:为防止桩孔壁坍塌,确保安全施工成孔应设置护壁,种类有素砼和钢筋砼两种,以现浇钢筋砼护壁为优,与土壁能紧密结合,整体性和稳定性均佳,护壁模板采用拆上节支下节重复周转使用,模板之间用卡具、扣件连接,也可以在每节模板的上下端各设一道圆弧形的,用槽钢或者角钢制作的钢圈作为内支撑,顶紧模板,防止模板应受张力而变形,不设水平支撑,以方便操作,第一节护壁高出地面不小于30cm,防止土、石、杂物滚入孔内伤人。为保证桩的垂直度,要求每浇注完三节护壁须校核桩中心位置及垂直度一次,桩位轴线和高程均应标定第一节护壁上口。

  3.4浇筑砼护壁:护壁模板支好后应立即浇注护壁砼,人工浇筑,人工捣实,砼强度到达2.5MPa即可拆模,护壁砼应根据气候条件,一般情况下浇灌完毕须经24h后可拆模。

  3.5检查桩位(中心)轴线、标高:在地面上设十字控制网、基准点,将桩控制轴线、高程测到第一节护壁上。

  3.6架设垂直运输架:第一节桩孔成孔后,着手在桩孔口上架设垂直运输架,要求搭设稳定、牢固。

  3.7安装提升设备、吊桶、活动盖板、水泵、通风机等:安装提升设备时,尽量使吊桶钢丝绳中心与桩孔中心重合,以便挖土时能直观控制桩位中心和支模中心,桩口上设围护栏,当桩孔深大于10m时,应向井下通风,加强空气对流,必要时输送氧气,防止有毒气体危害。桩孔上人员密切观察桩孔下人员情况互相呼应,桩口安装水平推移的活动盖板。当桩孔内有人挖土时,应掩盖好安全盖板,防止杂物掉下伤人,吊运土时,再打开安全盖板。

  3.8开挖第二节桩孔土方:从第二节开始利用提升设备运土,桩孔内人员应戴好安全帽,吊桶离开孔上方1.5m时,推动活动安全盖板,掩蔽孔口,防止卸的土块、石块等杂物坠落孔内伤人,吊桶卸土后,再打开活动盖板,下放吊桶装土,桩孔挖至规定深度后,用尺竿检查桩孔的直径及井壁圆弧度,修整孔壁,使上下垂直平顺。

  3.9先拆第一节、支第二节护壁模板:护壁模板采用拆上节支下节依次周转使用,模板上口留出高度为10cm的砼浇筑口,砼用吊桶运送,人工浇筑,人工插捣密实。

  3.10检查桩位(中心)轴线、标高:每节桩孔护壁做好以后,必须将桩位十字轴线和标高测设在护壁的上口,然后用十字线对中,吊线锤向井底投设,以半径尺竿检查检查孔壁的垂直平整度,随之进行修整,井深必须以基准点为依据,逐根进行引测,保证桩孔轴线位置、标高、截面尺寸满足设计要求。

  3.11逐层往下循环作业:将桩孔挖至设计深度,检查土质情况,桩底应支承在设计规定的持力层上。

  3.12开挖扩底部分:桩底分为扩底和不扩底两种情况,挖扩底桩应先将扩底部分圆柱体挖好,再按设计扩底部位的尺寸、形状自上而下削土。

  3.13检查验收:成孔后必须对桩身直径、孔底标高、桩位中心线、井壁垂直度等报监理验收,合格后做好施工记录。

  3.14吊放钢筋笼:清孔后安放钢筋笼前要及时用检孔器检孔,钢筋笼提前做好并经监理工程师检验合格后,运输到现场,采用杉篙、滑轮和扁担梁配合将钢筋笼平稳起吊。钢筋笼采用吊车直接吊装入孔。全部安放完毕后,按标高固定好。钢筋骨架根据实际情况设置三角内撑,防止其在运输过程中或者就位时变形。安放时再割掉内撑。钢筋笼就位后,通过4个栓桩对角拉线来确定桩的中心位置,调整钢筋笼中心与桩中心。等钢筋笼中心与桩中心重合后,把四个吊环焊接在护筒上。

  3.15浇筑桩身砼:

  (1)挖孔灌注桩从孔底及附近渗入的地下水的上升速度较小(小于6mm/min)不采用在水中灌筑混凝土桩的方法,混凝土坍落度为70mm-90mm。用导管灌注混凝土时,导管应对准孔中心,混凝土在导管中自由坠落。桩顶2米以下的混凝土可利用其自由坠落捣实,在此线以上的混凝土必须用振捣器振捣。开始灌注时,孔底积水深不宜超过5cm,灌注的速度应尽可能加快,使混凝土对孔壁的压力尽快大于渗水压力,以防水渗入孔内,孔内的混凝土应尽可能一次连续浇筑完毕。当孔底渗入的地下水上升速度较大时(大于6mm/min),应视为有水桩,具体灌注方法应按水中灌注桩灌注施工。

  (2)水中灌注桩灌注施工方法:

  下完钢筋笼后再次检测泥浆沉淀厚度,确保小于5cm,如不合格,进行二次清孔,合格后进行砼灌注。

  灌注时采用直径30cm导管,导管采用螺旋口连接。导管吊装前先进行水密、承压及接头抗拉试验,合格后顺序编号并标注尺寸。导管顶端与储料漏斗相连接处安装活门。灌注首批混凝土时,在漏斗上加一块铁板与胶皮,浇注混凝土时将铁皮抽出。导管在桩孔内要居中摆放。导管底端至孔底空隙为30-40cm,且导管要进行升降试验,保证不碰撞钢筋骨架。砼到场后进行坍落度测定,符合要求后进行灌注。足够罐车到场后开始灌注,以保证桩身砼灌注的连续、完整,砼采用灌车输送。为保证第一次灌注足够数量的混凝土,首辆罐车采用不小于8m3容量的罐车。

  首批混凝土计算公式如下:

  V≥πD2(H1+H2)/4+πd2h1/4

  V—灌注首批砼所需数量(m3);

  D—桩径直径(m);

  H1—桩孔底至导管底间距,一般为0.3~0.4m;

  H2—导管初次埋置深度(m);

  d—导管内径(m);

  h1—导管内混凝土高度(m)

  h1=HwYW/YC

  HW—桩孔内水或泥浆深度(m)

  YW—桩孔内水或泥浆的重度(KN/m3)

  YC—混凝土拌合物的重度,取24KN/m3

  首批砼浇筑量保证导管底口埋入砼中不小于1.0m。灌注过程中始终保持导管埋置深度2~6米。当砼顶面距骨架底1米时,降低浇注速度。当砼顶面上升至骨架底部4米时,宜提升导管,使其底口高于骨架底部2米以上时恢复正常灌注速度,防止钢筋笼上浮。砼浇筑要连续进行,防止断桩。随着孔内砼的上升,逐节快速拆除导管。

  当第一车砼灌注完后,下一车砼要先慢速灌注,再逐步加快灌注速度,防止在导管内造成高压空气囊。浇筑将近结束时,导管内砼柱高度减小,压力降低,而导管外的泥浆及所含渣土的稠度和比重增大,如出现砼上升困难时,可在孔内加水稀释泥浆,也可掏出部分沉淀物,使浇筑快速进行。在最后一次拔管时,缓慢提拔导管,以免孔内上部泥浆压入桩中。标高,以保证在剔除浮浆后,桩顶标高符合设计要求。

  4人工挖孔桩施工过程中易出现的问题

  4.1地下水问题。

  地下水对人工挖孔桩的施工影响最大。当地下水位不大时可进行单桩桩内抽水;当地下水位较大时可采用多桩同时抽水法来降低地下水;如果桩设计深度不大时可考虑在场地四周设置井点排水。

  4.2流沙层问题人工挖孔桩在开挖时,如果遇到细砂、粉砂层地质时,再加上地下水的作用,极易形成流砂,严重时发生井漏,造成质量和安全事故。因此要采取有效可靠的措施。在流砂情况较轻时,可缩短挖孔层深,一段改为0.3~0.5m,并随挖随检随护壁;在流砂情况较严重时,常用下钢护筒的方法,钢护筒同钢模板相似,以孔外径为直径,可分为4-6段圆弧。

  4.3淤泥质土层问题在遇到淤泥质等软弱土层时,一般可用木板模板支档,同时缩短开挖深度,并及时验收浇筑混凝土护壁。

  总之,人工挖孔桩施工时,一旦遇到不利的地质条件,除制定单桩的施工措施外,应该合理安排人工挖孔桩的施工顺序,对减少施工难度起到重要作用,在制定施工方案时要依据实际情况综合分析,统筹安排,在可能的情况下,先施工较浅的桩,后施工深一些的桩,先施工外围(或迎水部位)的桩,后施工中部的桩。

  参考文献

  [1]《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)

  [2]《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004)

  本文选自北大核心级期刊《人民长江》,《人民长江》于1955年创刊,是水利部主管,水利部长江水利委员会主办的水利水电技术综合性科技期刊。国内统一刊号CN:42-1202/TV;国际标准刊号ISSN:1001-4179。主要内容为宣传长江治理与开发战略规划,报道治江工作重大进展与建设成就,总结水资源保护与开发利用实践经验,交流国内外水利水电先进技术。近年来,按照科学发展观的要求,围绕“维护健康长江、促进人水和谐”的治江理念,重点对长江流域的水资源保护与开发利用进行了宣传报道。