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人工挖孔樁施工工藝指引

一、適用范圍

人工挖孔灌注樁適用于工業(yè)及民用建筑中樁直徑800㎜以上無地下水或地下水較少的粘土、粉質(zhì)粘土、含水率低淤泥或淤泥質(zhì)粘土及含少量砂、石粘土層,特別適于黃土層采用,深度一般20米左右。對有流砂、地下水位較高、涌水量大的沖積地及近代沉積含水量高的淤泥或淤泥質(zhì)土層不宜使用。


二、工藝流程


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三、施工工藝


1、放線定樁位及高程

在場地三通一平的基礎上,依據(jù)建筑物測量控制網(wǎng)的資料和基礎平面布置圖,測定樁位軸線方格控制網(wǎng)和高程基準點。確定好樁位中心,以中點為圓心,以樁身半徑加護壁厚度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)有關部門進行復查,辦好預驗手續(xù)后開挖。

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2、開挖第一節(jié)樁孔土方

開挖樁孔應從上到下逐層進行,先挖中間部分的土方,然后擴及周邊,有效地控制開挖樁孔的截面尺寸。每節(jié)的高度應根據(jù)土質(zhì)好壞、操作條件而定,一般以0.9-1.2m為宜。


3、支護壁鋼筋綁扎、模版安裝

3.1為防止樁孔壁塌方,確保安全施工,成孔應設置護壁,其種類有長鋼套管和現(xiàn)澆混凝土兩種?,F(xiàn)澆鋼筋混凝土護壁與土壁能緊密結(jié)合,穩(wěn)定性和整體性能均佳,且受力均勻,可以優(yōu)先選用。當樁孔直徑不大,深度較淺而土質(zhì)又好,地下水位以上的土層,也可以采用噴射混凝土護壁。

3.2護壁模板采用拆上節(jié)、支下節(jié)重復周轉(zhuǎn)使用。模板之間用卡具、扣件連接固定,也可以在每節(jié)模板的上下端各設一道圓弧形的、用槽鋼或角鋼做成的內(nèi)鋼圈作為內(nèi)側(cè)支撐,防止內(nèi)模因受漲力而變形。不設水平支撐,以方便操作。

3.3第一節(jié)井圈護壁中心線與設計軸線的偏差不得大于20mm;井圈頂面應比場地高出100-150mm,便于擋土、擋水,壁厚應比下面井壁厚度增加100-150mm。

3.4樁位軸線和高程均應標定在第一節(jié)護壁上口。施工現(xiàn)場必須挖排水溝,下雨時派專人疏導排水,防止雨水漫過護壁進入孔內(nèi)。

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4、澆筑護壁混凝土

4.1樁孔護壁混凝土每挖完一節(jié)以后應立即澆筑混凝土?;炷撂涠瓤刂圃?00mm。

4.2每節(jié)護壁均應在當日連續(xù)施工完畢;護壁混凝土必須保證振搗密實,應根據(jù)土層滲水情況使用速凝劑。

4.3護壁模板的拆除應在灌注混凝土24h之后;發(fā)現(xiàn)護壁有蜂窩、漏水現(xiàn)象時,應及時補強。

4.4同一水平面上的井圈任意直徑的極差不得大于50mm。

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5、檢查樁位(中心)軸線及標高

每節(jié)樁孔護壁做好以后,必須將樁位十字軸線和標高測設在護壁的上口然后用十字線對中,吊線墜向孔底投設,以半徑尺桿檢查孔壁的垂直平整度。隨之進行修整,孔深必須以基準點為依據(jù),逐根進行引測。保證樁孔軸線位置、標高、截面尺寸滿足設計要求。


6、架設垂直運輸架

第一節(jié)樁孔成孔以后,即著手在樁孔上口架設垂直運輸支架。支架有:木搭、鋼管吊架、木吊架或工字鋼導軌支架幾種形式,要求搭設穩(wěn)定、牢固。


7、安裝電動葫蘆或卷揚機

在垂直運輸架上安裝滑輪組和電動葫蘆或穿卷揚機的鋼絲繩,選擇適當位置安裝卷揚機??變?nèi)必須設置應急軟爬梯供人員上下;使用的電葫蘆、吊籠等應安全可靠,并配有自動卡緊保險裝置,不得使用麻繩和尼龍繩吊掛或腳踏井壁凸緣上下。電葫蘆宜用按鈕式開關,使用前必須檢驗其安全起吊能力。


8、安裝吊桶、照明、活動蓋板、水泵或通風機

8.1在安裝滑輪組及吊桶時,注意使吊桶與樁孔中心位置重合,作為挖土時直觀上控制樁位中心和護壁支模的中心線。

8.2孔底照明必須用符合安全施工規(guī)定的低壓電源、防水帶罩的安全燈具,孔口四周必須設置護欄,護欄高度宜為0.8m,無人作業(yè)井孔內(nèi),要加設井蓋,設置警示標志,防止人員掉入井孔內(nèi)。

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8.3每日開工前必須檢測井下的有毒、有害氣體,并應有足夠的安全防范措施。當樁孔開挖深度超過10m時,應有專門向井下送風的設備,風量不宜少于25L/s。

8.4當?shù)叵滤坎淮髸r,隨挖隨將泥水用吊桶運出。地下滲水量較大時,吊桶已滿足不了排水,先在樁孔底挖集水坑,用高程水泵沉入抽水,邊降水邊挖土,水泵的規(guī)格按抽水量確定。應日夜三班抽水,使水位保持穩(wěn)定。地下水位較高時,應先采用統(tǒng)一降水的措施,再進行開挖。


9、開挖第二節(jié)樁孔土方(修邊)

從第二節(jié)開始,利用提升設備運土,樁孔內(nèi)人員應戴好安全帽,地面人員應拴好安全帶。樁孔挖至規(guī)定的深度后,用支桿檢查樁孔的直徑及井壁圓弧度,上下應垂直平順,修整孔壁。挖出的土石方應及時運離孔口,不得堆放在孔口周邊1m范圍內(nèi),機動車輛的通行不得對井壁的安全造成影響。


10、第二節(jié)護壁鋼筋綁扎、模板安裝

先拆除第一節(jié)支第二節(jié)護壁模板,放附加鋼筋,護壁模板采用拆上節(jié)支下節(jié)依次周轉(zhuǎn)使用,護壁一般為上大下小的楔形圓環(huán),上節(jié)護壁的下部應嵌在下節(jié)護壁的上部混凝土中,上下節(jié)護壁的搭接長度不得小于50mm。

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11、澆筑第二節(jié)護壁混凝土

混凝土用串桶送來,人工澆筑,人工插搗密實?;炷粮鶕?jù)土層滲水情況使用速凝劑,以加速混凝土的硬化。當遇有局部厚度不大于1.5m的流動性淤泥和可能出現(xiàn)涌土涌砂的土層時,護壁施工按下列方法處理。

11.1每節(jié)護壁的高度可減少到300-500mm,并隨挖隨驗,隨澆注混凝土。

11.2采用下沉鋼護筒混凝土小沉井作護壁以堵截淤泥或砂粒流動,鋼護筒一般為1-2m高左右,厚為4mm,直徑略小于混凝土護壁內(nèi)徑。

11.3采用Φ16-Φ25長1.5m左右的鋼筋間距100-150mm沿護壁周邊打入土中,挖去孔內(nèi)20-30cm沙土后,用Φ25水平環(huán)向鋼筋將豎面筋固定,將上部鋼筋頭彎到上節(jié)護壁外側(cè),然后在鋼筋外側(cè)塞麻布袋、草包或纖維板條,以阻擋沙礫流入樁孔,待挖至400-500mm深時立即澆注護壁混凝土。


12、檢查樁位中心軸線及標高:以樁孔口的定位線為依據(jù),逐節(jié)校測。


13、逐層往下循環(huán)作業(yè),將樁孔挖至設計深度,清除虛土,檢查土質(zhì)情況,樁底應支承在設計所規(guī)定的持力層上。

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14、開挖擴底部份

樁底可分為擴底和不擴底兩種情況。挖擴底樁應先將擴底部位樁身的圓柱體挖好,再按擴底部位的尺寸、形狀自上而下削土擴充成設計圖紙的要求。為防止擴底時擴大頭處的土方坍塌,采取間隔開挖措施,留4-6個土肋條作為支撐,待澆筑混凝土前再挖除。


15、檢查驗收

挖至設計標高,終孔后應清除護壁上的泥土和孔底殘渣、積水并對樁身直徑、擴大頭尺寸、孔底標高、樁位中線、井壁垂直、虛土厚度進行全面測定,做好施工記錄,辦理隱蔽驗收手續(xù)。當挖至設計標高時,應及時通知相關部門對孔底土質(zhì)進行鑒定,孔底不應有積水,終孔后應及時清理孔壁上的淤泥和孔底殘渣積水,進行隱蔽工程驗收合格后,應立即封底澆注混凝土。


16、吊放鋼筋籠

鋼筋籠放入前應先綁好砂漿墊塊,按設計要求一般為70mm(鋼筋籠四周在主筋上每隔3-4m左右設一個Φ20耳環(huán)作為定位墊塊);吊放鋼筋籠時,要對準孔位,直吊扶穩(wěn)、緩慢下沉,避免碰撞孔壁。鋼筋籠放到設計位置時,應立即固定。遇有兩段鋼筋籠連接時,應采用焊接(搭接焊或幫條焊),雙面焊接,接頭數(shù)按50%錯開,以確保鋼筋位置正確,保護層厚度符合要求。

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17、澆筑樁身混凝土

樁身混凝土可使用粒徑不大于50mm的石子,坍落度80-100mm?;炷帘仨毻ㄟ^溜槽,當落距超過3m時,應采用串筒,串筒末端距孔底高度不宜大于2m;也可采用導管泵送。澆筑混凝土時應連續(xù)進行,分層振搗密實,一般第一步宜澆筑到擴底部位的頂面,然后澆筑上部混凝土,分層高度以振搗的工具而定,但不宜大于1.5m。

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18、混凝土澆筑到樁頂時,應適當超過樁頂設計標高,以保證在剔除浮漿后,樁頂標高符合設計要求。


四、質(zhì)量控制要點

1、人工挖孔樁的孔徑(不含護壁)不得小于0.8m,且不宜大于2.5m;孔深不宜大于30m。當樁凈距小于2.5m時,應采用間隔開挖。相鄰排樁跳挖的最小施工凈距不得小于4.5m。

2、開孔前,樁位應準確定位放樣,在樁位外設置定位基準樁,安裝護壁模板必須用樁中心點校正模板位置,并應由專人負責。

3、嚴格控制樁孔垂直度、中心位置,每節(jié)樁孔護壁做好后,必須將樁位軸線和標高測設在護壁上口然后用十字線對中,吊線錘向孔底投設,以半徑尺桿檢查孔壁垂直平整度,孔深以基準點為依據(jù)逐根引測,使孔壁圓弧保持上下順直。

4、護壁的厚度、拉接鋼筋、配筋、混凝土強度等級均應符合設計要求;一般護壁的厚度不應小于100mm,混凝土強度等級不應低于樁身混凝土強度等級,并應振搗密實;護壁應配置直徑不小于8mm的構(gòu)造鋼筋,豎向筋應上下搭接或拉接。

5、當土質(zhì)較差時,為防止塌孔,開挖前應掌握現(xiàn)場土質(zhì)錯開樁位開挖,縮短每節(jié)高度隨時觀察土體松動情況,必要時可在坍孔處用砌磚,鋼板樁、木板樁封堵;操作進程要緊湊,不留間隔空隙。

6、樁終孔要保證設計樁長、入巖深度及擴大頭尺寸,樁孔挖至設計深度后,必須檢查土質(zhì)情況,樁底必須支承在設計規(guī)定的持力層上。

7、在放鋼筋籠前后均應認真檢查孔底,清除虛土雜物,必要時用水泥砂漿或混凝土封底。

8、開挖過程中孔底要挖集水坑,及時下泵抽水。如有少量積水,澆筑混凝土時可對樁端及時采用低水混凝土封底;當滲水量過大時,應采取場地截水、降水或水下灌注混凝土等有效措施,嚴禁在樁孔中邊抽水邊開挖邊灌注。

9、在澆筑混凝土前一定要做好操作技術(shù)交底,堅持分層澆筑、分層振搗、連續(xù)作業(yè)。

10、鋼筋籠應在專用平臺上加工,主筋與箍筋點焊牢固,支撐加固措施要可靠,吊運要豎直,使其平穩(wěn)地放入樁孔中,保持骨架完好。鋼筋骨架在存放、起吊過程中應采取措施防止變形;在安放入孔時,位置要居中;安放至設計標高后,應采取措施固定,確?;炷翝补噙^程中不移動。

11、人工挖孔樁樁頂標高至少要比設計標高高出0.5m。直徑大于1m或單樁混凝土量超過25m3的樁,每根樁樁身混凝土應留有1組試件;直徑不大于1m的樁或單樁混凝土量不超過25m3的樁,每個灌注臺班不得少于1組試件;每組試件應留3件。


五、質(zhì)量標準

表1、灌注樁的平面位置和垂直度的允許偏差

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表2、混凝土灌注樁鋼筋籠質(zhì)量檢驗標準(mm)

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表3、 混凝土灌注樁質(zhì)量檢驗標準

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六、常見質(zhì)量問題及處理


1、地下水

地下水是深基礎施工中最常見的問題,它給人工挖孔樁施工帶來許多困難。含水層中的水在開挖時破壞了其平衡狀態(tài),使周圍的靜態(tài)水充入樁孔內(nèi),從而影響了人工挖孔樁的正常施工,如果遇到動態(tài)水壓土層施工,不僅開挖困難,連護壁混凝土也易被水壓沖刷穿透,發(fā)生樁身質(zhì)量問題。如遇到了細砂、粉砂土層,在壓力水的作用下,也極易發(fā)生流砂和井漏現(xiàn)象。

1.1地下水量不大時

可選用潛水泵抽水,邊抽水邊開挖,成孔后及時澆筑相應段的混凝土護壁,然后繼續(xù)下一段的施工。

1.2水量較大時

當用施工孔自身水泵抽水,也不易開挖時,應從施工順序考慮,采取對周圍樁孔同時抽水,以減少開挖孔內(nèi)的涌水量,并采取交替循環(huán)施工的方法,組織安排合理,能達到很好的效果。

1.3對不太深的挖孔樁

可在場地四周合理布置統(tǒng)一的輕型管井降水分流,對基礎平面占地較大時,也可增加降水管井的排數(shù),一般即可解決。

1.4抽水時環(huán)境影響

有時施工周圍環(huán)境特殊,一是抽出地下水進出時周圍環(huán)境、基礎設施等影響較多,不允許無限制抽水;二是周圍有江河、湖泊、沼澤等,不可能無限制達到抽水目的。因此在抽水前均要采取可靠的措施。處理這類問題最有效的方法是截斷水源,封閉水路。樁孔較淺時,可用板樁封閉;樁孔較深時,用鉆孔壓力灌漿形成帷幕擋水,以保證在正常抽水時,達到正常開挖。


2、流砂

人工挖孔在開挖時,如遇細砂,粉砂層地質(zhì)時,再加上地下水的作用,極易形成流砂,嚴重時會發(fā)生井漏,造成質(zhì)量事故,因此要采取有效可靠的措施。

2.1流砂情況較輕時

有效的方法是縮短這一循環(huán)的開挖深度,將正常的1m左右一段,縮短為0.5m,以減少挖層孔壁的暴露時間,及時進行護壁混凝土灌注。當孔壁塌落,有泥砂流入而不能形成樁孔時,可用紡織袋土逐漸堆堵,形成樁孔的外壁,并控制保證內(nèi)壁滿足設計要求。

2.2流砂情況較嚴重時

常用的辦法是下鋼套筒,鋼套筒與護壁用的鋼膜板相似,以孔外徑為直徑,可分成4-6段圓弧,再加上適當?shù)睦邨l,相互用螺栓或鋼筋環(huán)扣連接,在開挖0.5m左右,即可分片將套筒裝入,深入孔底不少于0.2m,插入上部混凝土護壁外側(cè)不小于0.5m,裝后即支模澆注護壁混凝土。若放入套筒后流砂仍上涌,可采取突擊挖出后即用混凝土封閉孔底的方法,待混凝土凝結(jié)后,將孔心部位的混凝土清鑿以形成樁孔。也可將完成的混凝土護壁的最下段鉆大,使孔位傾斜至下層護壁以外,打入漿管,壓力澆注水泥漿,使下部土壤硬些,提高周圍及底部土壤的不透水性,以解決流砂現(xiàn)象。


3、淤泥質(zhì)土層

在遇到淤泥質(zhì)土層等軟弱土層時,一般可用木方、木板模板等支擋,并要縮短這一段的開挖深度,并及時澆注混凝土護壁,支擋的木方模板要沿周邊打入底部不少于0.2m深,上部嵌入上段已澆好的混凝土護壁后面,可斜向放置,雙排布置互相反向交叉,能達到很好的支擋效果。


4、護壁質(zhì)量問題

當人工挖孔灌注樁設計采用摩擦樁或端承摩擦樁時,主要承載力依靠土體與樁身之間的摩擦力提供。如果護壁的強度不足,導致護壁被樁身混凝土擠裂等質(zhì)量問題,會引起樁身與護壁的咬合粘結(jié)力不足而降低樁基礎的承載能力。因此,護壁采用混凝土強度等級不得低于樁身混凝土強度等級,在澆筑護壁時保證混凝土充分振搗均勻,施工時嚴格按照“上大下小”和上節(jié)護壁養(yǎng)護到達要求強度再施工下節(jié)護壁。


5、樁身混凝土的澆筑

5.1孔底積水

澆筑樁身混凝土主要應保證其符合設計強度,要保證混凝土的均勻性、密實性,應防止孔內(nèi)積水影響混凝土的配合比和密實性。

(1)澆筑前要抽干孔內(nèi)積水,抽水的潛水泵要裝設逆流閥,保證提出水泵時,不致使抽水管中殘留水又流入樁孔內(nèi)。如果孔內(nèi)的水抽不干,提出水泵后,可用部分低水混凝土封底,然后再澆注混凝土。

(2)如果孔底水量大,確實無法采取抽水的方法解決,樁身混凝土的施工就應當采取水下澆筑施工工藝。

5.2孔壁滲水

對孔壁滲水,不容忽視,因樁身混凝土澆筑時間較長,如果滲水過多,將會影響混凝土質(zhì)量,降低樁身混凝土強度??稍跇渡砘炷翝仓安捎梅浪牧戏忾]滲漏部位。對于出水量較大的孔可用木楔打入,周圍再用防水材料封閉,或在集中漏水部分嵌入泄水管,以利于接管排水,并在澆注混凝土前予以堵塞,這樣也可解決其影響樁身混凝土質(zhì)量的問題。

5.3保證樁身混凝土的密實性

樁身混凝土的密實性,是保證混凝土達到設計強度的必要條件。為保證樁身混凝土澆筑的密實性,一般采用串流筒下料及分層振搗澆筑的方法,其中的澆筑速度是關鍵,即力求在最短的時間內(nèi)完成一個樁身混凝土澆筑,特別是在有地下壓力水情況時,要求集中足夠的混凝土短時間澆入,以便以混凝土自身重量壓住水流的滲入。


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