淺析人工挖孔灌注樁施工技術(shù)
2017-06-19 
   0.工程概述

   某項(xiàng)目工程建筑面積為9820m2,6層均為框架結(jié)構(gòu),其中地下為1層,地上5層,地下室層高3.5m,1、2層層高均為4.6m,3-5層層高均為3.5m。該工程地基基礎(chǔ)原為靜壓樁基礎(chǔ),因施工場地狹小,平面呈矩形,考慮到靜壓樁施工機(jī)械較大,進(jìn)退場困難,且施工中對于矩形場地的四個(gè)周邊的樁基施工作業(yè)半徑不夠,無法施工等問題,經(jīng)設(shè)計(jì)、建設(shè)、監(jiān)理及施工等單位研究商議,把靜壓樁基礎(chǔ)改為獨(dú)立樁基礎(chǔ)。在土方開挖過程中,進(jìn)行兩級放坡,第一級放坡系數(shù)為1:0.33挖至-3.8m,第二級為1:0.5挖至-7.6m。當(dāng)局部開挖至-7.6m時(shí),建設(shè)單位提出此基礎(chǔ)開挖為深基坑開挖,場地狹小,放坡系數(shù)不能滿足設(shè)計(jì)要求,開挖起來相當(dāng)危險(xiǎn),且造價(jià)高,要求改變樁基形式。經(jīng)建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工等單位研究后,認(rèn)為人工挖灌注樁單樁承載力高,結(jié)構(gòu)受力明確,沉降量小,其受力性能可靠,不需要大型機(jī)具設(shè)備,施工操作工藝簡單,占用場地小,對周圍環(huán)境及建筑物影響小,可節(jié)省施工機(jī)械費(fèi)用,降低工程造價(jià),綜合考慮后決定改為人工挖孔灌注樁。

   按設(shè)計(jì)要求,本工程大樓共有樁64根,樁徑1000~1400mm,共4種規(guī)格;樁端持力層為粘土層,樁端土極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值不小于q =1160kPa。樁身長度根據(jù)現(xiàn)場具體施工情況確定,樁端進(jìn)入持力層深度不得小于樁身直徑,擴(kuò)底高度1400~2600mm。

   1.工程地質(zhì)水文條件

   根據(jù)地質(zhì)資料反映,基坑范圍內(nèi),地面至-6.8m(絕對標(biāo)高85.70m)范圍為存積雜填土,地下水較為豐富,水位埋深5.7~6.2m,正常情況在豐水期地下水位埋深約4m,地下水位年變幅約1.5m。地下水對混凝土及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋均無腐蝕性;-6.8m(絕對標(biāo)高85.70m)以下(地基持力層)為粘土層。

   2.施工工藝及質(zhì)量控制措施

   2.1施工方法

   表層雜填土部分,人工直接用鐵鍬或風(fēng)鎬開挖,采用內(nèi)撐式標(biāo)準(zhǔn)組合鋼模澆注混凝土護(hù)壁,鋼筋籠現(xiàn)場制作,吊車吊放,混凝土由混凝土攪拌站統(tǒng)一拌制(商品混凝土),混凝土運(yùn)輸車運(yùn)輸,減速串筒灌注,插入式振搗器振搗。

   2.2施工工藝流程

   放線定樁位及高程→開挖第一節(jié)樁孔土方→第一節(jié)護(hù)壁鋼筋綁扎、模板安裝及復(fù)核驗(yàn)收→澆搗第一節(jié)護(hù)壁混凝土→檢查樁位(中心)軸線→架設(shè)垂直運(yùn)輸架→安裝卷揚(yáng)機(jī)→安裝吊桶、照明、活動蓋板、水泵、通風(fēng)機(jī)等→開挖吊運(yùn)第二節(jié)樁孔土方(修邊)→檢查樁(中心)軸線→拆第一節(jié)護(hù)壁模板→綁扎第二節(jié)護(hù)壁鋼筋、模板安裝及復(fù)核驗(yàn)收→澆搗第二節(jié)護(hù)壁混凝土→逐層往下循環(huán)作業(yè)→拆除上節(jié)護(hù)壁模板后開挖擴(kuò)底部分→檢查樁(中心)軸線并對持力層土檢查驗(yàn)收→吊放鋼筋籠→放混凝土串簡(導(dǎo)管)→澆筑樁身混凝土(隨澆隨振)→插樁項(xiàng)鋼筋。

   2.2.1測量放線

   放線定樁位及高程:在-3.8m基坑平面,依據(jù)建筑物測量控制網(wǎng)資料和基樁平面布置圖,測定樁位軸線方格控制網(wǎng)和高程基準(zhǔn)點(diǎn)。確定好樁位中心,以中心為圓心,以樁護(hù)壁外半徑為半徑畫出上部的圓周。撒石灰線作為樁孔開挖尺寸線。樁位線定好之后,必須經(jīng)有關(guān)部門進(jìn)行復(fù)查,辦好預(yù)檢手續(xù)后開挖。采用經(jīng)緯儀按設(shè)計(jì)樁位進(jìn)行放樣,保證樁位準(zhǔn)確。確??灼矫嫖恢门c設(shè)計(jì)樁位偏差不大于5cm。

   2.2.2土方開挖

   采取分段開挖,每段高度決定于土壁保持直立狀態(tài)的能力,一般以一節(jié)模板高度1.0m為一施工段。挖土由人工從上到下逐段用鎬、鍬進(jìn)行,遇堅(jiān)硬土層用風(fēng)鎬破碎。同一段內(nèi)挖土次序?yàn)橄戎虚g后周邊。擴(kuò)底部分采取先挖樁身圓柱體,再按擴(kuò)底尺寸從上到下削土修成擴(kuò)底形。棄土裝入活底吊桶內(nèi)。垂直運(yùn)輸采用卷揚(yáng)機(jī)提升。

   在地下水以下施工應(yīng)及時(shí)用吊桶將泥水吊出。如遇大量滲水,則在孔底一側(cè)挖集水坑,用污水泵排出樁孔外。

   2.2.3護(hù)壁施工

   該工程護(hù)壁采用內(nèi)撐式標(biāo)準(zhǔn)組合鋼模,護(hù)壁混凝土現(xiàn)場拌合機(jī)拌合,機(jī)動翻斗車運(yùn)輸,鋼制串筒入模,插入式振搗棒搗固。鋼筋采用機(jī)械切割、彎制,現(xiàn)場綁扎成鋼筋籠半成品,吊車整體吊裝入孔。

   根據(jù)地質(zhì)情況,采用外齒式混凝土護(hù)壁,砂土層護(hù)壁時(shí)加直徑為8mm鋼筋,縱橫間距均為200mm。護(hù)壁混凝土厚度最薄處150mm,上下護(hù)壁間搭接50mm,用C20細(xì)石混凝土澆注。

   護(hù)壁混凝土模板由標(biāo)準(zhǔn)組合鋼模板拼裝而成,拆上節(jié)支下節(jié),循環(huán)周轉(zhuǎn)使用。模板用“u”型卡連接,上下用兩個(gè)半圓組成鋼圈,頂緊模板,不另設(shè)支撐。護(hù)壁混凝土圈中心線應(yīng)與樁軸線重合,其與樁軸心偏差小于20mm。人工掘進(jìn)lm深后,支立第一節(jié)孔圈護(hù)壁模板,現(xiàn)澆護(hù)壁混凝土。安裝護(hù)壁模板時(shí),必須用四個(gè)樁心控制點(diǎn)來校正模板位置,并設(shè)專人嚴(yán)格校核中心位置及孔壁厚度。第一節(jié)混凝土護(hù)壁應(yīng)比下面的護(hù)壁厚150mm,并高出現(xiàn)場地面20omm。第一節(jié)護(hù)壁完成后,要復(fù)核孔中心定位,挖土、支模、現(xiàn)澆護(hù)壁混凝土。如此循環(huán),一直至擴(kuò)底上部設(shè)計(jì)標(biāo)高,然后再挖擴(kuò)底部分土方到持力滿足要求。

   2.2.4鋼筋籠制作與安裝

   鋼筋籠采用施工現(xiàn)場加工成半成品,吊車整體一次吊裝入孔就位。主筋外面設(shè)直徑12加強(qiáng)箍筋。鋼筋籠在運(yùn)輸、起吊和安裝過程中輕起、輕放,保證骨架的整體性,防止變形。起吊點(diǎn)設(shè)在加強(qiáng)箍筋部位,吊直扶穩(wěn),對準(zhǔn)樁孔緩慢下沉,避免碰撞孔壁,吊裝就位偏差不大于5cm。

   鋼筋骨架的保護(hù)層,通過在箍筋上穿入中心開孔、厚5cm的圓形C30細(xì)石混凝土墊塊來保證,墊塊按豎向每隔2m設(shè)一道,每一道沿圓周穿入6個(gè)布置。  2.2.5樁身混凝土制備、灌筑

   混凝土使用商品混凝土,混凝土運(yùn)輸車運(yùn)輸,用減速串筒灌注,串筒底部與孔內(nèi)底部或混凝土面高度不大于2m。

   成孔及持力層驗(yàn)收合格后,立即灌筑樁身混凝土。當(dāng)孔內(nèi)設(shè)置鋼筋骨架時(shí),混凝土坍落度控制在5~8cm?;炷敛扇∵B續(xù)分層灌注、分層振搗的方法灌注成樁,每層振搗厚度不得超過0.5m。在距孔口6m以下,人工井下振搗較困難,采用在混凝土中摻入水泥用量0.25%的木鈣減水劑,使混凝土坍落度增至15~18cm,利用混凝土下落時(shí)的沖擊力使混凝土自身密實(shí)。在距孔口6m以內(nèi)時(shí),混凝土分層灌注,使用插入式振搗器分層振搗密實(shí),直至樁頂?;炷敛捎貌迦胧秸駬v棒邊灌注邊插實(shí),以保證混凝土的密實(shí)度。樁頂混凝土在初凝前抹壓平整,表面如有浮漿層要鑿除以保證與上部承臺連接良好。

   2.3成孔質(zhì)量控制

   2.3.1開孔前根據(jù)建設(shè)單位的測量基準(zhǔn)點(diǎn)和測量基線放樣定位

   開孔前,根據(jù)建設(shè)單位的測量基準(zhǔn)點(diǎn)和測量基線放樣定位,經(jīng)監(jiān)理復(fù)核,用十字交叉法定出樁孔中心。樁位應(yīng)定位放樣準(zhǔn)確,在樁位外設(shè)置定位龍門樁,并由專人負(fù)責(zé)。

   2.3.2樁成孔中要有專人把好樁底標(biāo)高控制關(guān)

   樁成孔中要有專人把好樁底標(biāo)高控制關(guān),防止超挖。垂直度、吲整度、樁徑、樁深等尺寸要滿足設(shè)計(jì)和《規(guī)范》要求。為保證測量的準(zhǔn)確性,必須進(jìn)行復(fù)核檢查。杜絕因操作相對困難而馬虎擴(kuò)孔,甚至假擴(kuò)、不擴(kuò)而極大削弱樁端承載力,使承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,造成工程事故隱患。

   2.3.3護(hù)壁質(zhì)量控制

   采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土護(hù)壁,護(hù)壁厚度和混凝土強(qiáng)度必須滿足設(shè)計(jì)要求,本工程護(hù)壁混凝土強(qiáng)度等級為C20。護(hù)壁模板采用拆上節(jié)支下節(jié)重復(fù)周轉(zhuǎn)使用。模板之間用卡u形連接,也可以在每節(jié)模板的上下端各設(shè)一道圓弧形的,用槽鋼或者角鋼制作的鋼圈作為內(nèi)支撐,頂緊模板,防止模板受張力而變形。第一節(jié)護(hù)壁應(yīng)高出地面150~200mm,護(hù)壁厚度比卜面護(hù)壁厚度增加100~150mm,便于擋土、擋水。樁位軸線和高程均應(yīng)標(biāo)第一節(jié)護(hù)壁上口。

   2.3.4澆筑第一節(jié)護(hù)壁混凝土

   護(hù)壁模板支好后應(yīng)立即澆注護(hù)壁混凝土,搗實(shí),混凝土強(qiáng)度達(dá)到1.2MPa即可拆模。同時(shí)要根據(jù)氣候條件,一般情況下澆灌完畢須經(jīng)24h后方可拆模。

   2.3.5先拆第一節(jié)、支第二節(jié)護(hù)壁模板

   護(hù)壁模板采用拆上節(jié)支下節(jié)依次周轉(zhuǎn)使用,模板上口留出高度為l00mm的混凝土澆筑口。澆筑第二節(jié)護(hù)壁混凝土:混凝土用吊桶運(yùn)送,插搗密實(shí)。逐層往下循環(huán)作業(yè):將樁孔挖至設(shè)計(jì)深度,檢查土質(zhì)情況,樁底應(yīng)在設(shè)計(jì)規(guī)定的持力層上,并滿足進(jìn)入持力層的深度。

   2.3.6開挖擴(kuò)底部分

   挖擴(kuò)底樁應(yīng)先將擴(kuò)底部分圓柱體挖好,再按設(shè)計(jì)擴(kuò)底部位的尺寸、形狀自上而下削土。

   2.4成樁質(zhì)量控制

   挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí),孔底不應(yīng)積水,終孔后應(yīng)清理好護(hù)壁上的淤泥和孔底殘?jiān)?、積水,然后進(jìn)行隱蔽工程驗(yàn)收。鋼筋籠制安質(zhì)量控制;①鋼筋進(jìn)場要驗(yàn)收,要有質(zhì)保單,并要求作力學(xué)性能試驗(yàn)和焊接試驗(yàn),監(jiān)理單位作平行試驗(yàn),合格后才能啟用。②焊條要有質(zhì)保單,型號要與鋼筋的性能相適應(yīng)。③鋼筋籠制作嚴(yán)格按設(shè)計(jì)加工,主筋位置用鋼筋定位支架控制等分距離。④ 鋼筋籠子保護(hù)層用C30細(xì)石混凝土墊塊制作,隔2m設(shè)一道,每一道沿圓周穿入6個(gè)布置。

   混凝土澆灌質(zhì)量控制:①堅(jiān)持按配合比投料,坍落度損失大于5cm/h時(shí),要調(diào)整配比。②混凝土拌合料質(zhì)量控制,每盤混凝土的拌和時(shí)間不得少于90s,開始攪拌時(shí)必須做一次坍落度檢測,調(diào)整好流動性,且具有較好的粘聚性,灌筑時(shí)作坍落度損失的觀察,以指導(dǎo)混凝土配合比的調(diào)整。拌好的混凝土應(yīng)立即使用,有離析現(xiàn)象的混凝土嚴(yán)禁灌入樁孔。③混凝土導(dǎo)管離孔底距離不大于0.5m;每50cm為一層及時(shí)振搗,混凝土灌注要保持連續(xù)。

   3.結(jié)束語

   人工挖孔灌注樁因施工過程中對周圍環(huán)境影響較小,并可在孔內(nèi)直接觀測到孔壁和孔底的巖土狀,且易于進(jìn)行擴(kuò)大樁頭施工以提高樁的承載力,同時(shí)該種施工工藝具有施工機(jī)具簡單,對周圍建筑物影響較小及造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)而成為難以采用機(jī)械施工時(shí)的施工工藝,但施工中若遇到土質(zhì)變化復(fù)雜或地下水位較高、含水層透水系數(shù)大等情況則宜發(fā)生危險(xiǎn),因而在施工中應(yīng)嚴(yán)格按照施工技術(shù)施工,方可確保施工安全和質(zhì)量。

   【參考文獻(xiàn)】

   [1]王壽華,等.建筑旋工手冊(第四版)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003.
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