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岩土研究院

人工挖孔灌注桩的施工

364 2022-06-14 09:30:40

人工挖孔灌注桩是用人土挖土成孔,然后安放钢筋笼,浇注混凝土成为支承上部结构的桩基。挖孔扩底灌注桩是在挖孔灌注桩的基础上,扩大桩端尺寸而成。这类桩由于其受力性能可靠,不需要大型机具设备,施1. 操作工艺简单,在各地应用较为普遍,已成为大直径灌注桩施工的-种主要工艺方式。人工挖孔扩底灌注桩的结构示意图见图3-31。


人工挖孔扩底灌注桩适用于持力层埋藏较浅、单桩承载力要求较高的工程,一般被设计成端承桩,以中风化岩或微风化岩作持力层。当挖孔扩底灌注桩被设计成摩擦桩或端承摩擦桩时,桩身强度不能充分发挥,因此有时也被设计成空心桩或竹节空心桩。


构造要求

挖孔桩直径(d)一般为800--2000mm,最大直径可达3500mm;桩理置深度(桩长)一般在20m左右,最深可达 40m。当要求增大承载、底部需扩底时,桩底直径 d;一般为(1.3-3.0)d,最大可达4.5d,扩底直径大小按(d1d)/h =1∶4,h1≥(d1-d)/4 进行控制(见图 3-32),一般采用一柱—桩。如采用一柱两桩时,两桩中心距应不小于 3d,两桩扩大头净距不小于1m;不在同 -标高时,应不小于0.5(图 3-32)。桩底宜挖成锅底形,,锅底中心比四周低 200mm。根据试验,它比平底桩可提高承载力 20%以上。桩底应支承在可靠的持力层上,支承桩大多采用构造配筋,配筋率以0.4%为宜,配筋长度一般为1/2桩长,且不小于10m;用于抗滑、锚固。挡土桩的配筋按全长或2/3 桩长配置,由计算确定。箍筋采用螺旋箍筋或封闭单箍,并不小于φ8@200mm,在桩顶1.0m 范围内间距加密一倍,以提高桩抗剪强度。当钢筋笼长度超过 4m 时,为加强其刚度和整体性,可每隔 2.0m 设一道 φ16~20mm焊接加强筋。钢筋笼长度超过10m时需分段拼接,拼接


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处应用焊接。桩混凝土强度等级不应低于C20。


3.7.2施工机具设备

提升机具包括∶lt 卷扬机配三木搭或1t以上单轨电动葫芦(链条式)配提升金属架与轨道、活底吊桶挖孔工具包括∶短柄铁锹、镐、锤、钎、水平运输工具包括∶双轮手推车或1t机动翻斗车混凝土浇注机具包括∶混凝土搅拌机(含计量设备)、小直径插入式振捣器、插钎、串筒等。如在水下浇注混凝土,还应配置金属导管、吊斗、混凝土储料斗、提升装置(卷扬机或起重机等)、浇注架、测锤以及钢筋笼吊放机械等。


其他机具设备包括∶钢筋加工机具、支护模板、支撑架、电焊机、吊挂式软爬梯;36V低压变压器及内外照明设施;桩孔深超过20m,另配鼓风机、送风管;有地下水应配潜水泵及橡胶软管,


挖孔桩的施工

1.施工准备

(1)认真阅读设计施工图和地质勘察资料 首先,应对挖孔作业的整体可行性做出正确判断,然后对穿越砂层、淤泥层的挖孔作业可能会出现的诸如流砂、涌水、涌泥等现象,以及抽水可能引起的环境影响作一次经验性评估,并且钊对性地制定有效的技术和安全防范措施。若遇溶洞或持力层中有软夹层的地质现象,勘察资料应按每桩位或每柱位处设一勘察孔,且孔深一般应达到挖孔桩孔底以下3倍桩径的要求。提供各种勘察数据,以便能有力的指导施工。如果勘察资料不足以满足施工要求,施工方可提请甲方补钻。


(2)平整场地、设置排水沟、集水井和沉淀池。挖孔桩对现场地耐力的要求没有象锤击桩、静压桩对场地的要求那样高,但场地应排水畅通。从桩孔抽出的水,要经过处理才允许外排。在基坑内施工时,在场地平整后宜铺一层 10cn 左右的混凝土垫层,以保持场地清洁,并便于行走和运土。


(3)调查场地四周环境,对场地四周建筑物,尤其是危房、天然地基上的楼房及地下管线进行详细调查,并采取防范措施。


(4)编制施工组织设计,组织施工图会审。


(5)测量放线与开孔 挖孔桩工程基线、高程、坐标控制点及桩轴线的测放方法和要求,一般与其他桩型施工相同,但挖孔桩桩径较大,桩数较少,一项工程的桩位放样一般是一次性完成,而且往往与开孔相结合。


所谓开孔,是指在现场地面上修筑第一节孔圈护壁,或称为护肩。开孔前,应从桩巾心位置向桩外引出四个桩中轴线控制点,用牢固的木桩固定。当现场地面浇注混凝土垫层时,应将控制点引到垫层上,经复核无误后,在桩径圆圈内开始挖土;安装护壁模板;复核护壁模板直径、中心点位置无误后,浇注护壁混凝土。

第一节孔圈护壁的中心点与设计轴线的偏差不得大于20mm;二正交直径的差异不大于50mm;并圈顶面应比场地高出150~200mm,壁厚比下面井壁厚100~150mm,以阻挡地面水流入孔内,防止地面上的泥土、石块和杂物进入孔内,并增人孔壁抵抗下沉的能力。第一节护壁筑成后,再将桩孔中轴线控制点引回至护壁上,并进一步复核无误后,作为确定地下各节护壁中心的测量基准点。同时用水准仪把相对水准标高标定在第一节孔圈护壁上,作为确定桩孔深度和桩顶标高的依据。一般说来,整个工地的开孔宜一次完成,开孔工作完成后,还应做一次全面的测量校核工作。


(6)检查施工设备,进行安全技术交底施工单位技术负责人员应带领机械,电气技术人员和安全入员逐孔全面检查各项施工准备,确保机电设备完好,符合安全使用标准。向现场施工.操作人员进行详细的安全和技术交底,使安全管理在思想、组织和措施上全部得到落实。


2.成孔作业

(1)分节挖土和出土 出工人用镐挖土,用铲将土装入铁桶,铁桶容量一般为0.1~0.2m3³。遇坚硬上层,用锤钎破碎。土装人桶中后,用1c电动葫芦或 5kN起重能力的卷扬机,通过孔口上安装的支架提升出土,对直径1.2m 以下的挖孔桩,也可采用简单的手摇绞车出土。


挖土次序是先挖中间部分,后挖周边,允许尺寸误差不超过 30mm。扩底部分采取先挖桩身圆柱体,再按扩底尺寸从上到下削土修成扩底形。为防止扩底时扩大头处的土方坍塌,宜采取间隔挖土措施,留 4 ~6个土肋条作为支撑,待浇注混凝土前再挖除。通常对开挖桩径1.4m以内的孔,每孔配备两个,一人在孔内挖土,一个负责在孔口出土和传递工具;对直径大于1.4m 的桩,孔内挖土可根据需要多配1~2 名工人。我国大多数挖桩,采用外壁为直立式的护壁形式,护壁内侧沿桩长为锯齿形,而护壁外侧的直径上下一样。在土质较好的条件下,一节桩孔的高度通常为 90cm左右。一节桩孔的土方挖完后,应用长度为桩径加二倍护壁厚的竹杆在桩孔上下作水平转动,保证桩孔质量。桩孔开挖包括浇注护壁混凝土,一般是一天一节。开挖工作应连续进行,中途不得停歇,否则孔底及四周土体经水浸泡易发生坍塌。控出的土应及时运走,不可在孔口附近堆放。挖孔桩成孔示意见图3-33所示。


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(3)灌注护壁混凝土 外壁为直立式的护壁,其形状是上部厚下部薄,上节护壁的下部应嵌在下节护壁的上部混凝土中。灌注混凝土前,可在模板顶部放置钢脚手架或半圆形的钢平台作临时性操作平台。灌注混凝上时宜在桩孔内抽干水的情况下进行,并宜使用早强剂。振捣不宜用振捣器,可用手锤敲击模板和用棍棒反复插捣来捣实混凝土。


(4)修筑半圆护壁应遵守下列规定


1)护壁的厚度、拉结钢筋、配筋及混凝土的强度等级应符合设计要求。

2)上、下节护壁的搭接长度不得小于50mm。3)桩孔开挖后应尽快灌注护壁混凝土,宜当天连续施工完毕。

4)护壁混凝土应保证密实,根据土层渗水情况使用速凝剂。

5)护壁模板一般应在 24h 之后拆除,正常情况是在第二天下节桩孔土方挖完后进行。

6)拆模板后若发现护壁有蜂窝、漏水现象,应马上加以堵塞或导流,并及时补强,防止桩孔外侧之水夹带泥砂流入孔内造成事故。

7)同一水平上的井圈任意直径的极差不得大于50mm。


(5)桩孔抽水 挖孔桩成孔作业过程,最理想的是不抽水或少抽水。但有些挖孔桩工地,地下水位较高,在成孔作业中需要不断地抽水,而大量抽水又容易发生流砂和坍塌,还会引起附近地面下沉、房屋开裂,所以成孔作业时抽水,需要有丰富经验的施工人员和操作工人来进行把握。一般经验,当地下水较丰富时,应把整个工程的挖孔桩分成若干批进行开挖,每批数量不可太少,也不可太多,且孔位分布宜均匀分散。在第一批桩孔开挖时,应选一、二根桩挖得深一些,使其起集水井作用。第二批桩孔开挖时,可利用第一批未灌混凝土的桩孔进行抽水,以后抽水可依次类推。桩孔内抽水宜连续进行,以避免地下水位频繁涨落而引起桩孔四周土体颗粒流失加速,造成护壁外面出现空洞,引起护壁下沉脱节。在连续抽水时,一定要十分留意和观察孔内和地面上的变化,以避免孔内发生流砂和坍孔,孔外房屋开裂下沉。当抽水影响邻近建(构)筑物基础及发生地面下沉时,应立即在建筑物附近设立灌水管,或利用已经开挖但未完成的桩孔进行灌水,以保持水压平衡与土体稳定。


当大量抽水仍未能顺利进行挖孔作业时,应采取以下有效措施,如灌浆、做止水围护墙等,以减少地下水的渗透,降低因抽水造成的影响等。


(6)当遇有局部或厚度不大于1.5m的流动性淤泥和可能出现涌土漏砂的土层时,护壁施工宜按下列

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