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人工挖孔桩施工工艺指引

一、适用范围 人工挖孔灌注桩适用于工业及民用建筑中桩直径800㎜以上无地下水或地下水较少的粘土、粉质粘土、含水率低淤泥或淤泥质粘土及含少量砂、石粘土层,特别适于黄土层采用,深度一般…

一、适用范围

人工挖孔灌注桩适用于工业及民用建筑中桩直径800㎜以上无地下水或地下水较少的粘土、粉质粘土、含水率低淤泥或淤泥质粘土及含少量砂、石粘土层,特别适于黄土层采用,深度一般20米左右。对有流砂、地下水位较高、涌水量大的冲积地及近代沉积含水量高的淤泥或淤泥质土层不宜使用。

二、工艺流程

三、施工工艺

1、放线定桩位及高程

在场地三通一平的基础上,依据建筑物测量控制网的资料和基础平面布置图,测定桩位轴线方格控制网和高程基准点。确定好桩位中心,以中点为圆心,以桩身半径加护壁厚度为半径画出上部的圆周。撒石灰线作为桩孔开挖尺寸线,桩位线定好之后,必须经有关部门进行复查,办好预验手续后开挖。

2、开挖第一节桩孔土方

开挖桩孔应从上到下逐层进行,先挖中间部分的土方,然后扩及周边,有效地控制开挖桩孔的截面尺寸。每节的高度应根据土质好坏、操作条件而定,一般以0.9-1.2m为宜。

3、支护壁钢筋绑扎、模版安装

3.1为防止桩孔壁塌方,确保安全施工,成孔应设置护壁,其种类有长钢套管和现浇混凝土两种。现浇钢筋混凝土护壁与土壁能紧密结合,稳定性和整体性能均佳,且受力均匀,可以优先选用。当桩孔直径不大,深度较浅而土质又好,地下水位以上的土层,也可以采用喷射混凝土护壁。

3.2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、扣件连接固定,也可以在每节模板的上下端各设一道圆弧形的、用槽钢或角钢做成的内钢圈作为内侧支撑,防止内模因受涨力而变形。不设水平支撑,以方便操作。

3.3第一节井圈护壁中心线与设计轴线的偏差不得大于20mm;井圈顶面应比场地高出100-150mm,便于挡土、挡水,壁厚应比下面井壁厚度增加100-150mm。

3.4桩位轴线和高程均应标定在第一节护壁上口。施工现场必须挖排水沟,下雨时派专人疏导排水,防止雨水漫过护壁进入孔内。

4、浇筑护壁混凝土

4.1桩孔护壁混凝土每挖完一节以后应立即浇筑混凝土。混凝土坍落度控制在100mm。

4.2每节护壁均应在当日连续施工完毕;护壁混凝土必须保证振捣密实,应根据土层渗水情况使用速凝剂。

4.3护壁模板的拆除应在灌注混凝土24h之后;发现护壁有蜂窝、漏水现象时,应及时补强。

4.4同一水平面上的井圈任意直径的极差不得大于50mm。

5、检查桩位(中心)轴线及标高

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,吊线坠向孔底投设,以半径尺杆检查孔壁的垂直平整度。随之进行修整,孔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。


6、架设垂直运输架

第一节桩孔成孔以后,即着手在桩孔上口架设垂直运输支架。支架有:木搭、钢管吊架、木吊架或工字钢导轨支架几种形式,要求搭设稳定、牢固。


7、安装电动葫芦或卷扬机

在垂直运输架上安装滑轮组和电动葫芦或穿卷扬机的钢丝绳,选择适当位置安装卷扬机。孔内必须设置应急软爬梯供人员上下;使用的电葫芦、吊笼等应安全可靠,并配有自动卡紧保险装置,不得使用麻绳和尼龙绳吊挂或脚踏井壁凸缘上下。电葫芦宜用按钮式开关,使用前必须检验其安全起吊能力。


8、安装吊桶、照明、活动盖板、水泵或通风机

8.1在安装滑轮组及吊桶时,注意使吊桶与桩孔中心位置重合,作为挖土时直观上控制桩位中心和护壁支模的中心线。

8.2孔底照明必须用符合安全施工规定的低压电源、防水带罩的安全灯具,孔口四周必须设置护栏,护栏高度宜为0.8m,无人作业井孔内,要加设井盖,设置警示标志,防止人员掉入井孔内。

8.3每日开工前必须检测井下的有毒、有害气体,并应有足够的安全防范措施。当桩孔开挖深度超过10m时,应有专门向井下送风的设备,风量不宜少于25L/s。

8.4当地下水量不大时,随挖随将泥水用吊桶运出。地下渗水量较大时,吊桶已满足不了排水,先在桩孔底挖集水坑,用高程水泵沉入抽水,边降水边挖土,水泵的规格按抽水量确定。应日夜三班抽水,使水位保持稳定。地下水位较高时,应先采用统一降水的措施,再进行开挖。


9、开挖第二节桩孔土方(修边)

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,地面人员应拴好安全带。桩孔挖至规定的深度后,用支杆检查桩孔的直径及井壁圆弧度,上下应垂直平顺,修整孔壁。挖出的土石方应及时运离孔口,不得堆放在孔口周边1m范围内,机动车辆的通行不得对井壁的安全造成影响。


10、第二节护壁钢筋绑扎、模板安装

先拆除第一节支第二节护壁模板,放附加钢筋,护壁模板采用拆上节支下节依次周转使用,护壁一般为上大下小的楔形圆环,上节护壁的下部应嵌在下节护壁的上部混凝土中,上下节护壁的搭接长度不得小于50mm。

11、浇筑第二节护壁混凝土

混凝土用串桶送来,人工浇筑,人工插捣密实。混凝土根据土层渗水情况使用速凝剂,以加速混凝土的硬化。当遇有局部厚度不大于1.5m的流动性淤泥和可能出现涌土涌砂的土层时,护壁施工按下列方法处理。

11.1每节护壁的高度可减少到300-500mm,并随挖随验,随浇注混凝土。

11.2采用下沉钢护筒混凝土小沉井作护壁以堵截淤泥或砂粒流动,钢护筒一般为1-2m高左右,厚为4mm,直径略小于混凝土护壁内径。

11.3采用Φ16-Φ25长1.5m左右的钢筋间距100-150mm沿护壁周边打入土中,挖去孔内20-30cm沙土后,用Φ25水平环向钢筋将竖面筋固定,将上部钢筋头弯到上节护壁外侧,然后在钢筋外侧塞麻布袋、草包或纤维板条,以阻挡沙砾流入桩孔,待挖至400-500mm深时立即浇注护壁混凝土。


12、检查桩位中心轴线及标高:以桩孔口的定位线为依据,逐节校测。


13、逐层往下循环作业,将桩孔挖至设计深度,清除虚土,检查土质情况,桩底应支承在设计所规定的持力层上。

14、开挖扩底部份

桩底可分为扩底和不扩底两种情况。挖扩底桩应先将扩底部位桩身的圆柱体挖好,再按扩底部位的尺寸、形状自上而下削土扩充成设计图纸的要求。为防止扩底时扩大头处的土方坍塌,采取间隔开挖措施,留4-6个土肋条作为支撑,待浇筑混凝土前再挖除。


15、检查验收

挖至设计标高,终孔后应清除护壁上的泥土和孔底残渣、积水并对桩身直径、扩大头尺寸、孔底标高、桩位中线、井壁垂直、虚土厚度进行全面测定,做好施工记录,办理隐蔽验收手续。当挖至设计标高时,应及时通知相关部门对孔底土质进行鉴定,孔底不应有积水,终孔后应及时清理孔壁上的淤泥和孔底残渣积水,进行隐蔽工程验收合格后,应立即封底浇注混凝土。


16、吊放钢筋笼

钢筋笼放入前应先绑好砂浆垫块,按设计要求一般为70mm(钢筋笼四周在主筋上每隔3-4m左右设一个Φ20耳环作为定位垫块);吊放钢筋笼时,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,保护层厚度符合要求。

17、浇筑桩身混凝土

桩身混凝土可使用粒径不大于50mm的石子,坍落度80-100mm。混凝土必须通过溜槽,当落距超过3m时,应采用串筒,串筒末端距孔底高度不宜大于2m;也可采用导管泵送。浇筑混凝土时应连续进行,分层振捣密实,一般第一步宜浇筑到扩底部位的顶面,然后浇筑上部混凝土,分层高度以振捣的工具而定,但不宜大于1.5m。

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

四、质量控制要点

1、人工挖孔桩的孔径(不含护壁)不得小于0.8m,且不宜大于2.5m;孔深不宜大于30m。当桩净距小于2.5m时,应采用间隔开挖。相邻排桩跳挖的最小施工净距不得小于4.5m。

2、开孔前,桩位应准确定位放样,在桩位外设置定位基准桩,安装护壁模板必须用桩中心点校正模板位置,并应由专人负责。

3、严格控制桩孔垂直度、中心位置,每节桩孔护壁做好后,必须将桩位轴线和标高测设在护壁上口然后用十字线对中,吊线锤向孔底投设,以半径尺杆检查孔壁垂直平整度,孔深以基准点为依据逐根引测,使孔壁圆弧保持上下顺直。

4、护壁的厚度、拉接钢筋、配筋、混凝土强度等级均应符合设计要求;一般护壁的厚度不应小于100mm,混凝土强度等级不应低于桩身混凝土强度等级,并应振捣密实;护壁应配置直径不小于8mm的构造钢筋,竖向筋应上下搭接或拉接。

5、当土质较差时,为防止塌孔,开挖前应掌握现场土质错开桩位开挖,缩短每节高度随时观察土体松动情况,必要时可在坍孔处用砌砖,钢板桩、木板桩封堵;操作进程要紧凑,不留间隔空隙。

6、桩终孔要保证设计桩长、入岩深度及扩大头尺寸,桩孔挖至设计深度后,必须检查土质情况,桩底必须支承在设计规定的持力层上。

7、在放钢筋笼前后均应认真检查孔底,清除虚土杂物,必要时用水泥砂浆或混凝土封底。

8、开挖过程中孔底要挖集水坑,及时下泵抽水。如有少量积水,浇筑混凝土时可对桩端及时采用低水混凝土封底;当渗水量过大时,应采取场地截水、降水或水下灌注混凝土等有效措施,严禁在桩孔中边抽水边开挖边灌注。

9、在浇筑混凝土前一定要做好操作技术交底,坚持分层浇筑、分层振捣、连续作业。

10、钢筋笼应在专用平台上加工,主筋与箍筋点焊牢固,支撑加固措施要可靠,吊运要竖直,使其平稳地放入桩孔中,保持骨架完好。钢筋骨架在存放、起吊过程中应采取措施防止变形;在安放入孔时,位置要居中;安放至设计标高后,应采取措施固定,确保混凝土浇灌过程中不移动。

11、人工挖孔桩桩顶标高至少要比设计标高高出0.5m。直径大于1m或单桩混凝土量超过25m3的桩,每根桩桩身混凝土应留有1组试件;直径不大于1m的桩或单桩混凝土量不超过25m3的桩,每个灌注台班不得少于1组试件;每组试件应留3件。

五、质量标准

表1、灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差

表2、混凝土灌注桩钢筋笼质量检验标准(mm)

表3、 混凝土灌注桩质量检验标准

六、常见质量问题及处理

1、地下水

地下水是深基础施工中最常见的问题,它给人工挖孔桩施工带来许多困难。含水层中的水在开挖时破坏了其平衡状态,使周围的静态水充入桩孔内,从而影响了人工挖孔桩的正常施工,如果遇到动态水压土层施工,不仅开挖困难,连护壁混凝土也易被水压冲刷穿透,发生桩身质量问题。如遇到了细砂、粉砂土层,在压力水的作用下,也极易发生流砂和井漏现象。

1.1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。

1.2水量较大时

当用施工孔自身水泵抽水,也不易开挖时,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。

1.3对不太深的挖孔桩

可在场地四周合理布置统一的轻型管井降水分流,对基础平面占地较大时,也可增加降水管井的排数,一般即可解决。

1.4抽水时环境影响

有时施工周围环境特殊,一是抽出地下水进出时周围环境、基础设施等影响较多,不允许无限制抽水;二是周围有江河、湖泊、沼泽等,不可能无限制达到抽水目的。因此在抽水前均要采取可靠的措施。处理这类问题最有效的方法是截断水源,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,以保证在正常抽水时,达到正常开挖。

2、流砂

人工挖孔在开挖时,如遇细砂,粉砂层地质时,再加上地下水的作用,极易形成流砂,严重时会发生井漏,造成质量事故,因此要采取有效可靠的措施。

2.1流砂情况较轻时

有效的方法是缩短这一循环的开挖深度,将正常的1m左右一段,缩短为0.5m,以减少挖层孔壁的暴露时间,及时进行护壁混凝土灌注。当孔壁塌落,有泥砂流入而不能形成桩孔时,可用纺织袋土逐渐堆堵,形成桩孔的外壁,并控制保证内壁满足设计要求。

2.2流砂情况较严重时

常用的办法是下钢套筒,钢套筒与护壁用的钢膜板相似,以孔外径为直径,可分成4-6段圆弧,再加上适当的肋条,相互用螺栓或钢筋环扣连接,在开挖0.5m左右,即可分片将套筒装入,深入孔底不少于0.2m,插入上部混凝土护壁外侧不小于0.5m,装后即支模浇注护壁混凝土。若放入套筒后流砂仍上涌,可采取突击挖出后即用混凝土封闭孔底的方法,待混凝土凝结后,将孔心部位的混凝土清凿以形成桩孔。也可将完成的混凝土护壁的最下段钻大,使孔位倾斜至下层护壁以外,打入浆管,压力浇注水泥浆,使下部土壤硬些,提高周围及底部土壤的不透水性,以解决流砂现象。

3、淤泥质土层

在遇到淤泥质土层等软弱土层时,一般可用木方、木板模板等支挡,并要缩短这一段的开挖深度,并及时浇注混凝土护壁,支挡的木方模板要沿周边打入底部不少于0.2m深,上部嵌入上段已浇好的混凝土护壁后面,可斜向放置,双排布置互相反向交叉,能达到很好的支挡效果。

4、护壁质量问题

当人工挖孔灌注桩设计采用摩擦桩或端承摩擦桩时,主要承载力依靠土体与桩身之间的摩擦力提供。如果护壁的强度不足,导致护壁被桩身混凝土挤裂等质量问题,会引起桩身与护壁的咬合粘结力不足而降低桩基础的承载能力。因此,护壁采用混凝土强度等级不得低于桩身混凝土强度等级,在浇筑护壁时保证混凝土充分振捣均匀,施工时严格按照“上大下小”和上节护壁养护到达要求强度再施工下节护壁。

5、桩身混凝土的浇筑

5.1孔底积水

浇筑桩身混凝土主要应保证其符合设计强度,要保证混凝土的均匀性、密实性,应防止孔内积水影响混凝土的配合比和密实性。

(1)浇筑前要抽干孔内积水,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,可用部分低水混凝土封底,然后再浇注混凝土。

(2)如果孔底水量大,确实无法采取抽水的方法解决,桩身混凝土的施工就应当采取水下浇筑施工工艺。

5.2孔壁渗水

对孔壁渗水,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。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,以利于接管排水,并在浇注混凝土前予以堵塞,这样也可解决其影响桩身混凝土质量的问题。

5.3保证桩身混凝土的密实性

桩身混凝土的密实性,是保证混凝土达到设计强度的必要条件。为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,以便以混凝土自身重量压住水流的渗入。

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作者: ADIEU

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