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人工挖孔灌注桩施工工艺

第5节人工挖孔灌注桩施工工艺

1.适用范围

人工成孔灌注桩一般用于桩直径800mm以上,无地下水或地下水较少的粘土、粉质粘土,含水量的砂、砂卵石的粘土层采用,深度一般为6—20m 左右,可用于高层建筑、公用建筑、水工结构。对地下水位较高且流砂量大、涌水量大的冲积地带;近代沉积的含水量高的淤泥、淤泥质土层;持力层埋深较高、较深、超过40m的不宜使用人工挖孔桩。

2.施工准备

(1) 材料质量

①水泥:宜用42.5级的普通硅酸盐水泥,有出厂合格证并且经试验合格。

②砂:中砂或粗砂,含泥量不大于3%。石:碎石或卵石粒径10~40mm,含泥量不大于2%。

③钢筋:品种和规格均应符合设计规定,有出厂合格证和经试验合格后方能使用。

④外加剂:外加早强剂应通过试验选用,粉煤灰掺合料按试验室试验报告的规定使用。

(2)技术准备

①施工前应先平整场地,清除障碍物,架设临时设施,如水、电、管线敷设。

②场地做好排水措施,留设临时通道以及时运走孔边堆放过高的堆土。

③施工前制定施工方案,施工组织设计,并经编、审、批程序,各种原材料,应送检合格方能使用,施工中严格按配合比施工。

3. 施工工艺

(1)工艺流程

放线定桩位成孔→支护壁→复核桩位(中心)轴线→架设垂直运输架→

安装吊运设备(如卷场扬机或木辘轱、吊运桶、照明、水泵、通风机等)→

开挖吊运第二节桩孔土方→先拆第一节模板支第二节护壁模板→浇筑第二节护壁砼→复核桩位(中心)轴线→逐层往下循环作业→开挖底部土方→检查验收持力层→钢筋笼制作→清理扩大头锅底浮浆层、抽水→吊放钢筋笼→清理孔底→放混凝土溜筒(导管)→浇筑桩身混凝土(随浇随振)。

(2)操作要点

①成孔

a 桩孔采用人工分节开挖,浇捣完第一节护壁混凝土后再继续下一节的施工。挖土次序为先挖中间部分后挖周边,按设计桩径加护壁厚度控制截面。护壁模板要备用2-3套留上节、支下节循环使用。护壁混凝土注意捣实,上节护壁钢筋伸入下节,与下节钢筋绑扎牢固。护壁混凝土强度达到1MPa后方可拆除护壁模板。第一节护壁应高出地面150到200mm,以防止地面水及杂物落入孔内。

b 第一圈护壁混凝土拆模后,把轴线位置和相对水平标高标定在护壁上,作为控制桩孔位置、垂直度和桩深度的复核标记,在十字交叉中心悬挂吊锤,控制桩孔垂直度。

c 第一节桩孔成孔以后,即着手在桩孔上口架垂直运输支架,安放绞筒。要求支架搭设稳定、牢固。

d 当地下水量不大时,随挖随将泥水用吊桶运出。地下水渗水量较大时,吊桶已满足不了排水要求,先在桩孔底挖集水坑,用水泵沉入抽水,边降水边挖土,水泵的规格按抽水量确定。地下水位较高时,先采用统一降水的措施,再进行开挖。

e 桩孔挖到预定位置后,会同有关人员进行检验,确定持力层后方可进行桩底扩孔。入岩部分采用爆破和风钻相结合的方法开挖。

②安全机具吊桶、照明、活动盖板、水泵和通风机的安装。井底照明必须用低电压电源(<36V)、带罩防水安全灯具。桩口上设围护拦,高0.8m。当桩孔深大于6m时,应向井下通风,加强空气对流。必要时输送氧气,防止有毒气体的危害。操作时人员轮换作业,桩孔上人员密切观察桩孔下人员的情况,互相呼应,切实预防安全事故的发生。桩孔口安装水平推移的活动安全盖板,当桩孔内有人挖土时应盖好安全盖板,防止杂物掉下砸伤人,无关人员不得靠近桩孔口边。吊运土时,再打开安全盖板,泥土堆放离孔近1m以外。

③清孔:分别于成孔时和吊放钢筋笼后进行清孔,清理孔底的浮土、残渣。

④钢筋笼制作和安装。

a 钢筋笼一般在现场制作。绑扎钢筋笼的方法是先将加劲箍按间距排列按划线逐根与主筋点焊好,控制平整度误差小于50mm。螺旋箍筋与主筋按梅花形用电弧焊点焊或绑扎固定。在钢筋笼四侧主筋上每隔3m设一个钢筋耳环作定位垫块,以控制保护层厚度。

b 钢筋笼制作完毕后,可视场地情况用人工结合卷场机或吊机将其扶直、沉放入桩孔内。吊放钢筋时要对准孔位,直吊扶稳、缓慢下沉,避免碰撞孔壁。钢

筋笼放到设计位置时,应立即固定。遇到有两段钢筋笼连接时应采用焊接(搭接焊或帮条焊),双面焊接,接头数按50%错开,以确保钢筋位置正确,保护层厚符合要求。

⑤混凝土浇筑。

a 浇筑前,要先清理护壁污泥和桩底的浮土、积水,将钢筋笼固定好,保证保护层厚度。

b 混凝土严格按配合比搅拌,要求过磅准确、拌和均匀。桩孔深度超过12m 时宜采用混凝土导管浇筑。用混凝土漏斗串筒向下送料,使混凝土自由落下的高度小于2m。混凝土边浇灌边振实,机振与人工插实相结合。2m ~ 6m深度内用机振,6m以下靠混凝土重力砸实。

c 混凝土浇筑到桩顶时,应适当超过桩顶设计标高500mm以上,以保证在剔除浮浆后,桩顶标高符合设计要求。

b 每根桩的混凝土应一次连续浇完。不允许留置施工缝及施工停顿过久导致地下水渗进混凝土中,造成混凝土严重离析。如水量大则应按水下浇灌混凝土的规定施工。

e 每根桩混凝土浇筑时要按规范留置混凝土试块。

⑥施工常遇问题及预防、处理方法。

a 地下水:地下水是人工挖孔桩基础施工中最常见的问题,易发生流砂和井漏现象。处理措施:

○a一般地下水量不大时可选用潜水泵抽水,边抽水边开挖,成孔后及时浇筑相应段的混凝土护壁,然后继续下一段的施工;

○b如水量较大时应从施工顺序考虑,采取对周围桩孔同时抽水,以减少开挖孔内的涌水量,并采取交替循环施工的方法,组织安排合理,能达到很好的效果;

○c除采取上述方法外还在场地四周合理布置统一的轻型管井降水分流,对整体施工效果很好,并且对基坑护坡安全起到很好的作用;

○d如遇到施工周围环境较为特殊,一是抽出的地下水对周围环境和基础设施等有较大的影响,不允许无限制抽水;二是周围有江河、湖泊等不可能进行无限制抽水。因此在抽水前均要采取可靠的措施。处理这类问题有效的方法就是截断水源,封闭水路。桩孔较浅时,可用板桩封闭;桩孔较深时,用钻孔压力灌浆形成帷幕挡水,以保证正常抽水,达到正常开挖。

b 流砂、流泥处理措施:

○a开挖前根据地质报告在接近流砂、流泥层时应严格控制相邻桩的间隔跳挖施工顺序,保证相邻桩进深的高差不少于2m,保证已开挖成孔桩的孔内抽水,

做到24小时不间断值班抽水,保持地下水位上升高度不超过已成孔桩底以上500mm。且在开挖过程中采取水下挖土(抽水或少抽水施工)减少水头差或采用附近桩孔降水,使水位降到孔底0.5m以下;

○b成孔进尺控制在每模300 ~ 500mm,随挖随浇护壁混凝土。在混凝土护壁浇筑口中间将螺纹钢筋(直径大小现场定)向下斜打入土中并形成喇叭状,深度保持在1m~1.5m,@100~200mm,每模300~500mm,在后面安好木板及稻草或纺织袋,使之形成外膜。浇筑护壁砼时在水平方向埋入Ф6钢筋,进一步加强护壁周围土体的稳定性,尽可能缩短开挖时间,为避免土层外露太久,造成大量流砂,同时为增加护壁的抗渗能力,可渗入速凝剂或使用快硬早强水泥;

c对护壁后侧已经冲刷形成空洞的护壁,可直接在护壁上凿洞用相对高一等级混凝土填筑,以加强土体的稳定性。同时采用压浆(喷浆)法也可适用于流砂(泥)处理;

d开挖段通过流塑淤泥层,成孔模板下口加水平木“十”字支模(上口利用已成孔护壁作固定点),把模板与木支撑用铁钉固定牢,防止淤泥侧向流动挤压,避免造成孔位移或变形;

e如因流砂、流泥较为严重且地下水位较高,可采用临时倒挂钢井圈、密集○

插板,强行掘进通过;或采用钢护筒强迫下沉,待桩身混凝土浇过此段后予以拔起回收。为了铺助上述方法的实施,根据现场情况一是直接设降水井,二是利用已成孔的桩孔作为周边孔的降水点。

c 当遇到淤质烂土层等软弱土层等情况时,一般参照流砂(泥)措施基本可以解决。但是如遇到伴有高边坡,土侧压力影响较大的烂泥层开挖时,往往难以成孔或已做好的护壁受压产生位移、挤压变形遭到破坏。除通过设计部门更改设计采用其他基础形式外,也可以考虑与其他类型的桩施工相结合的办法来解决这一问题。处理措施:

a采用静压注浆桩,即用地质钻机沿挖孔桩周边引孔,引孔深度10m,孔径○

1300mm@350—400mm,孔内插入D40钢花管,在钢花管的前端3m范围内错开Ф10孔@500,用以将水泥浆液扩散到周边土体中,通过固结孔桩周边流泥的方法解决土侧压力的影响。

○b采用在人工挖孔桩混凝土护壁外围圆周布设搅拌桩(场地需要有足够的操作空间),搅拌桩桩径为600mm,间距为250—300mm,桩长10m。如挖孔桩桩径较大而相应的桩护壁侧压力也较大时可在第一排搅拌桩外增加第二排搅拌桩,桩位置于第一排桩两桩位之间使第三桩呈“品”字状也能达到抵抗土侧压力的效果。此两种方法必须在水泥浆硬化4~5天后才能开挖孔桩。

d 岩石及溶洞处理措施:

○a当挖孔桩遇到岩石。如岩石层厚度不厚,材质不坚时可用风镐凿除。如岩石层过厚,无法用机械凿除时,需采用爆破方法进行。爆破方法主要分无声爆破及有声爆破两种。为不影响相邻孔桩的成孔质量,多数情况下采用无声爆破。爆破队伍须为专业施工人员,持上岗证。

○b当挖孔桩遇到溶洞时,探察溶洞的大小,有无地下水等情况,必须及时报告地质勘察单位及设计单位,由设计单位作出详细方案,才能施工。对于一般的溶洞采取满灌混凝土方法,待混凝土达到一定强度后才能开挖。

e 桩芯混凝土质量通病及处理措施

桩芯混凝土强度达不到设计强度,断桩,桩身质量检测不合格。处理措施:○a对孔内积水在浇注前要抽干,抽水的潜水泵要装设逆流阀,保证提出水泵时,不致使抽水管中残留水又流入桩孔内。如果孔内的水抽不干,提出水泵后,可用部分干拌混凝土混合料或干水泥铺入孔底,然后再浇注混凝土。如果孔底水量大,确实无法采取抽水的方法解决,桩身混凝土的施工必须按水下浇筑混凝土施工工艺施工;

○b对孔壁渗水问题,不容忽视,因桩身混凝土浇筑时间较长,如果渗水过多,将会影响混凝土质量,降低桩身混凝土强度。如果渗水拌有流砂现象时,对护壁安全极为不利,并且对孔桩的桩身摩擦力和提高桩承载力也影响较大。其解决办法可在桩身混凝土浇筑前采用防水材料封闭渗漏部位。对于出水量较大的孔可采用木楔打入周围再用防水材料封闭,或在集中漏水部分嵌入泄水管,装上阀门,在施工桩孔时打开阀门让水流出,浇筑桩身混凝土时,再关闭。

○c保证桩身混凝土浇筑的密实性,一般采用串流筒下料及分层振捣浇筑的方法,其中的浇筑速度是关键,即力求在最短的时间内完成一个桩身混凝土浇筑,特别是在有地下压力水情况时,要求集中足够的混凝土短时间浇入,以便混凝土自身重量压住水流的渗入。对于深度大于10m的桩身浇捣,可依靠混凝土自身的落差形成的冲击力及混凝土自身的重量的压力使其密实,这部分混凝土可不用振捣。

f 合理安排人工挖孔桩的施工顺序,在施工方案中要认真统筹,根据实际情况合理安排,对减少施工难度起到很重要的作用。

○a一般情况下,先施工比较浅的桩孔,后施工深一些的桩孔。因为桩孔愈深,难度相对愈大,较浅的桩孔施工后,对上部土层的稳定起到加固作用,也减少了深孔施工时的压力。

○b在含水层或有动水压力的土层中施工,应先施工外围(或迎水部位)的桩

孔,这部分桩孔混凝土护壁完成后,可保留少量桩孔先不浇筑桩身混凝土,而做为排水井,以方便其他孔位的施工。保证了桩孔的施工速度和成孔质量。

○c在挖孔桩布置间隔较密处(桩孔中心距离小于扩大底直径1.5倍),挖孔桩应间隔施工,避免间距过密产生塌孔、串孔现象。

4. 质量标准

(1)混凝土灌注桩钢筋笼质量标准见表1.20

表1.20

人工挖孔灌注桩施工工艺

(2)人工挖孔灌注桩质量检验标准见表1.21

人工挖孔灌注桩施工工艺

5. 施工注意事项

(1)已挖好的桩孔必须用木板或脚手板、钢筋网片盖好,防止土块、杂物、

人员坠落。严禁用草袋、塑料布虚掩。

(2)已挖好的桩孔及时放好钢筋笼,及时浇筑砼。有地下水的桩孔应随挖、随检、随放钢筋笼、随时将混凝土浇灌好,避免地下水浸泡,必要时用水泥砂浆或混凝土封底。

当抽取的地下水中含沙量过大时,应考虑对邻近建筑物的影响,必要时,应由设计人员提出处理意见。

(3)桩孔上口外圈应做好挡土台,防止灌水及掉土。

(4)保护好已成形的钢筋笼,不得扭曲、松动变形。吊入桩孔时,不要碰坏孔壁。

(5)浇筑混凝土时,在钢筋笼顶部固定牢固,防止钢筋笼上浮。

(6)桩孔混凝土浇筑完毕,应复核桩位和桩顶标高。将桩顶的主筋或插铁扶正,用塑料布或草帘围好,防止混凝土发生收缩、干裂。

(7)施工过程应妥善保护好场地的轴线桩、水准点。不得碾压桩头,弯折钢筋。

⑻当孔深大于10m时,应设专门向井下送风设备,风量不宜少于25升/秒,每次作业前送风10分钟后,再做动物检验,经确认环境安全后方可下井作业。加强空气对流,必要时输送氧气,防止有毒气体的危害,并注意核实是否存在可燃、易燃气体采取降低气体浓度或换气的措施。操作时人员应轮换作业,桩孔上人员密切注意桩孔下人员的情况,互相呼应,切实预防安全事故的发生。

(9)孔内必须同时设置应急软爬梯及供人员上下井使用的电葫芦、吊笼。电葫芦、吊笼等应安全可靠并配有自动卡紧保险装置,吊点应设在下井人的胸部以上,严禁以人的腿部为吊点。不得使用麻绳和尼龙绳吊挂或脚踏井壁凸缘上下。电动葫芦宜用按钮式开关,使用前必须检验其安全起吊能力。人员下孔5分钟确定安全后方可松开吊绳的吊扣。

(10)施工时挖出的土方不得堆放在桩孔周围1m范围内,机动车辆通行不得对井壁的安全造成影响。土方应定时清理,运至指定的地点堆放,运输途中防止撒落。