人工挖孔灌注樁施工技術(shù)
2017-06-19
1人工挖孔灌注樁的優(yōu)點(diǎn)及適用條件
1.1樁基質(zhì)量易于保證樁基為隱蔽工程，質(zhì)量好壞直接影響建筑物整體質(zhì)量及使用年限，挖孔樁一般情況下無(wú)需灌注水下混凝土，消除了鉆孔與灌注水下混凝土的許多質(zhì)量隱患，如擴(kuò)樁、塌孔、卡鉆、斷樁、鋼筋籠上浮、保護(hù)層厚度不均、沉淀層過(guò)厚等問(wèn)題，從而保證樁的完整性和質(zhì)量。同時(shí)，因清孔徹底，樁底無(wú)淤泥，易于擴(kuò)大樁底孔徑，增加樁底面積，提高樁基承載力。
1.2施工進(jìn)度快由于挖孔樁所需設(shè)備簡(jiǎn)單而易于獲得，勞動(dòng)力也不存在問(wèn)題，制約挖孔樁施工進(jìn)度的客觀因素少，施工中可以多孔平行施工，每孔可連續(xù)作業(yè)，加快進(jìn)度。
1.3施工成本低挖孔灌注樁的施工機(jī)械由簡(jiǎn)單的起重設(shè)備代替鉆機(jī)，節(jié)省了許多鉆孔重型設(shè)備和原材料，其成孔造價(jià)比沖抓錐沖孔、沖擊錐沖孔、沖擊鉆機(jī)鉆孔、回旋鉆鉆孔和沉井基礎(chǔ)低30%～40%，大量節(jié)省成孔成本；同時(shí)，由于挖孔樁質(zhì)量易于保證無(wú)需進(jìn)行超聲波檢測(cè)，可以節(jié)約高昂的檢測(cè)費(fèi)用。
1.4適用條件①地下水位較低；②地質(zhì)條件良好，地層土體密實(shí)；流砂淤泥層不太嚴(yán)重；③工期較緊，而缺乏鉆機(jī)；④樁長(zhǎng)度較短而孔徑較大。
2施工技術(shù)與質(zhì)量控制
2.1施工準(zhǔn)備
2.1.1開工前，要結(jié)合鉆探資料，認(rèn)真分析水文地質(zhì)條件，尤其是地下水滲流情況，據(jù)此提出可能出現(xiàn)的問(wèn)題，并制定相應(yīng)的應(yīng)急措施，制定出切實(shí)可行的施工方案，準(zhǔn)備充足的人力、材料和設(shè)備。
2.1.2平整場(chǎng)地，鏟除軟土層并壓實(shí)，測(cè)量十字線準(zhǔn)確控制樁位，搭好孔口雨棚，安裝卷?yè)P(yáng)機(jī)和照明設(shè)備，修整出渣道路，孔口半徑15m內(nèi)不宜堆料，以減輕孔壁壓力；若孔口地層松軟，宜用混凝土護(hù)壁2.0m，以防塌孔。
2.2挖孔
2.2.1各孔開挖順序應(yīng)視地層松緊，樁孔布置而定，地層緊密，地下水不大的孔位可同時(shí)開挖以縮短工期。但滲水量較大的孔，應(yīng)超前開挖，集中抽水，降低其它孔的水位。地下水較大者，宜對(duì)角開挖，若樁孔為梅花式布置宜先挖中孔。
2.2.2挖孔時(shí)一般多班連續(xù)作業(yè)，人工挖土、小型卷?yè)P(yáng)機(jī)升降吊斗垂直運(yùn)土，人力架子車孔外轉(zhuǎn)運(yùn)。成孔后應(yīng)立即澆筑混凝土，以防塌孔。
2.2.3挖掘時(shí)，要有意識(shí)地將孔壁修成凸凹不平，以增加樁的摩擦力。
2.2.4開挖時(shí)不得隨意擴(kuò)大工作面，不要擾動(dòng)周圍土層。
2.2.5挖掘深度每延伸2.0m要檢測(cè)一次孔徑和井中心平面位置，嚴(yán)防軸線偏移及超挖或欠挖。
2.2.6 孔內(nèi)遇到巖層需爆破時(shí)要采用淺眼松動(dòng)爆破法，嚴(yán)格控制炸藥用量，并在炮眼附近加強(qiáng)支護(hù)?？咨畲笥?m時(shí)采用電雷管，孔內(nèi)爆破后先通風(fēng)15min，并檢查無(wú)有害氣體后，方可下井作業(yè)。
2.3護(hù)壁
2.3.1巖層較堅(jiān)硬密實(shí)土層，開挖后短期不會(huì)塌孔者，可不護(hù)壁。
2.3.2支撐護(hù)壁要因土質(zhì)、滲水、工期、工地等條件因地制宜選擇孔壁支護(hù)類型。一般可選用木框架、柳條、現(xiàn)澆混凝土等支護(hù)形式。以混凝土護(hù)壁作為樁身的一部分時(shí)，只能用于樁身截面不出現(xiàn)拉應(yīng)力的樁（摩擦樁或柱樁），混凝土標(biāo)號(hào)不低于樁身標(biāo)號(hào)。
2.3.3孔內(nèi)遇水滲入應(yīng)及時(shí)支撐孔壁，防止水在孔壁侵流造成塌孔。同時(shí)應(yīng)挖集水坑排水或用輕型井點(diǎn)降水。遇到砂性土層、流砂層、淤泥層很容易發(fā)生護(hù)壁外圍泥砂塌落。如果地下水涌水量不大，塌落不嚴(yán)重，可用擋土板支撐，同時(shí)用25mm圓鋼加固或鋼板套筒突擊成孔澆筑混凝土護(hù)壁。如果地下水涌水量大，隨著護(hù)壁外圍泥砂大量塌落，混凝土護(hù)壁成為懸空狀態(tài)，失去支撐，進(jìn)而產(chǎn)生斷裂、脫落，此時(shí)宜采取以下措施：①頂層護(hù)壁用直徑20mm圓鋼加設(shè)2～4個(gè)吊耳，用鋼絲繩固定在地面木樁上。②加密護(hù)壁豎向鋼筋，并讓鋼筋伸出20cm以上，與下一節(jié)護(hù)壁的豎向筋及箍筋連成整體，然后再澆筑成型。如果有必要，可在挖孔樁中部護(hù)壁上預(yù)留直徑200mm左右的孔洞，但該部位的地質(zhì)要選擇比較堅(jiān)硬的土壤，然后再將護(hù)壁與護(hù)壁外周的工錨在一起，用混凝土樁、木樁都可以。這樣護(hù)壁就不會(huì)斷裂脫落。③在已成型的護(hù)壁上，鉆孔至砂土薄壁層，以充填，滲透和擠密的形式把灌漿材料充填到土體的孔隙中，以固結(jié)護(hù)壁外圍土體，保護(hù)壁周泥砂不塌落，從而增強(qiáng)樁周摩擦力。壓力灌漿材料，可選擇粉煤灰、旱強(qiáng)型水泥混凝土、石灰粘土混合料等。
2.3.4在水中灌注的摩擦樁，伴隨灌注混凝土的升高，孔內(nèi)水位相應(yīng)上升，應(yīng)逐層拆除支護(hù)，利用水頭護(hù)壁；在空氣中灌注的摩擦樁，當(dāng)?shù)貙虞^緊密、短期無(wú)支護(hù)，孔壁不致坍塌時(shí)宜在灌注過(guò)程中逐步由下至上拆除支護(hù)。
2.4封底混凝土澆筑
2.4.1澆筑前，應(yīng)檢查孔底高程和孔徑是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并把孔底渣土清理干凈，同時(shí)把積水盡可能排干并探明地質(zhì)情況，如與設(shè)計(jì)不符，應(yīng)提出變更設(shè)計(jì)。
2.4.2為了減少地下水的積聚，任何一根挖孔樁封底時(shí)都要把鄰近孔位的積水同時(shí)抽出，以減少鄰孔的積水對(duì)工作孔的影響。
2.4.3孔深超過(guò)6.0m時(shí)，還要注意防止混凝土離析，一般把攪拌好的混凝土裝在容量為1～2m3左右堅(jiān)固的帆布袋內(nèi)，并用繩子打成活扣，將帆布袋送到孔底時(shí)拉開活扣，就可將混凝土送到孔底，連續(xù)作業(yè)就能迅速封好孔底，堵住孔底大部分甚至全部的地下水。
2.4.4如果地下水很多，而且挖孔較深，剛提起水泵底部滲水就接近或超過(guò)20cm，這時(shí)用以上幾種辦法封底都會(huì)造成混凝土用量太大，清理完孔底渣土后，讓水位繼續(xù)上升，或向井內(nèi)送水，等到孔中水位與孔外地下水位等高時(shí)（若孔壁土質(zhì)易坍塌應(yīng)使孔內(nèi)水位高出孔外地下水位1.50～1m），用導(dǎo)管伸入孔底，向?qū)Ч軆?nèi)輸送早強(qiáng)混凝土，混凝土量超過(guò)原注水水面高度時(shí)，再慢慢拔除導(dǎo)管。由于水壓力的作用，封底混凝土基本密實(shí)，混凝土終凝后再抽水，由于封底混凝土已超過(guò)底節(jié)護(hù)壁，已經(jīng)沒(méi)有地下涌水，待水抽干，將表面混凝土松散部分清除后，再繼續(xù)下一道工序。
2.5鋼筋骨架的制作與安裝
根據(jù)施工條件，鋼筋骨架可在孔外制作完畢，用吊車吊入孔內(nèi)安裝，也可在孔內(nèi)綁扎安裝。鋼筋骨架制作必須符合有關(guān)施工規(guī)范和設(shè)計(jì)圖紙，為使鋼筋骨架正確牢固定位，除主筋上設(shè)置吊環(huán)或混凝土墊塊外，也可在孔壁上打入鋼釬，用鉛絲與主筋綁扎，使其牢固定位。
2.6灌注混凝土
在完成封底混凝土和鋼筋骨架制作安裝后，孔壁滲入的地下水上升速度較小時(shí)，一般采用在空氣中灌注混凝土的方法，但應(yīng)注意以下事項(xiàng)：①混凝土塌落度。當(dāng)孔內(nèi)無(wú)鋼筋骨架時(shí)宜小于6.50cm；當(dāng)孔內(nèi)設(shè)置鋼筋骨架時(shí)宜為7～9cm。如用導(dǎo)管灌注混凝土，可在導(dǎo)管中自由墜落，導(dǎo)管應(yīng)對(duì)準(zhǔn)孔中心；②灌注樁的混凝土要震搗密實(shí)；③孔內(nèi)混凝土應(yīng)一次澆筑完畢，避免出現(xiàn)施工縫；④盡量減少灌注混凝土與拆除支護(hù)之間的干擾，以加快灌注速度；⑤孔深超過(guò)6m時(shí)，可用前述封底混凝土澆筑孔深達(dá)到6m時(shí)的辦法施工；⑥混凝土灌注至樁頂后，應(yīng)將離析的混合物及水泥漿等清除干凈。
3安全保證措施
3.1孔下作業(yè)不得超過(guò)2人，作業(yè)時(shí)應(yīng)戴安全帽、穿雨衣、雨褲及長(zhǎng)筒靴?？紫伦鳂I(yè)人員和孔上人員要有聯(lián)絡(luò)信號(hào)。地面孔周圍不得擺放鐵錘等易墜落物品，每工作2h，井下人員和地面人員進(jìn)行交換。
3.2井下人員應(yīng)注意觀察孔壁變化情況，如發(fā)現(xiàn)塌落或孔壁裂紋現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)采取支撐措施。如有險(xiǎn)情應(yīng)及時(shí)發(fā)出信號(hào)，并盡快采取有效措施排除險(xiǎn)情。
3.3地面人員應(yīng)注意孔下發(fā)出的聯(lián)絡(luò)信號(hào)，反應(yīng)要靈敏快捷；經(jīng)常檢查支架，滑輪繩索是否牢固；下吊時(shí)要扶牢，提上來(lái)的土要倒干凈，卸在孔口3.0m以外并用架子車轉(zhuǎn)運(yùn)。
3.4施工中抽水、照明、通風(fēng)等電器設(shè)備應(yīng)一機(jī)一閘一漏電保護(hù)器，供電線路要用三蕊電纜，電線要架空，不得拖拽地上。并經(jīng)常檢查電線及漏電保護(hù)器是否完好。①?gòu)目字谐樗畷r(shí)排水口應(yīng)距孔口5m以上，并保證施工現(xiàn)場(chǎng)排水暢通；②當(dāng)天挖孔，當(dāng)天澆筑護(hù)壁，若坍塌嚴(yán)重時(shí)應(yīng)邊挖邊支護(hù)。人離開現(xiàn)場(chǎng)要把孔口蓋好。必要時(shí)設(shè)置明顯警戒標(biāo)志，或?qū)Ｈ酥蛋?；③由于土層中可能有腐殖物質(zhì)或腐殖物質(zhì)產(chǎn)生的氣體散到孔中，因此要預(yù)防孔內(nèi)有害氣體的侵害。施工人員和檢查人員下孔前10min把孔蓋打開，如有異常氣體，應(yīng)及時(shí)報(bào)告有關(guān)部門，排除有害氣體后方可下井作業(yè)；④挖孔6～8m深，每天至少向孔內(nèi)通風(fēng)一次；超過(guò)10m，每天至少通風(fēng)2次，孔下作業(yè)人員如果感到呼吸不暢也要及時(shí)通風(fēng)。
4人工挖孔灌注樁的應(yīng)用
莊浪地處黃土地區(qū)，氣候干旱，地下水位低，很多地方為黃土、砂礫土，直立性好，地質(zhì)不復(fù)雜，很適合挖孔灌注樁施工，只要作好孔口和孔壁的支護(hù)、防滲工作，充分利用豐富的人力資源，使用簡(jiǎn)單的器重設(shè)備，并做好安全措施，用挖孔法施工是十分快速有效的。許多施工單位在施工中根據(jù)地質(zhì)條件，充分利用黃土地區(qū)特有的特點(diǎn)，用挖孔代替鉆孔施工，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，如固海擴(kuò)灌工程中的渡槽、石中高速公路、中郝高速公路、鹽興公路等一些大中型橋梁都成功采用挖孔灌注樁技術(shù)。
