挖孔桩技术在特殊施工条件下的应用

发布于：2015-06-16 11:30:16 来自：道路桥梁/桥梁工程 [复制转发]

前言：随着科学技术的日益发展，许多现代化机械给施工生产带来了极大的便利，使人们越来越多感觉到科学技术作为生产力给人类的生存和发展创造了原动力，在现代的施工生产中，人们特别注重新技术、新材料、新工艺、新设备的采用，那么，“古老”的技术是否可以摒弃不用呢？回答是否定的。我公司在哈尔滨绕城高速公路西段k37+441.5公铁立交桥建设中，因地制宜，在施工环境及施工工期对生产极为不利的条件下，采用挖孔桩施工技术，创造良好的社会效益和经济效益，为公司赢得了信誉。
k37+441.5公铁立交桥采用桩基础，桩径分别为1.2米，(桩长35米)和桩径2.0米(桩长38米)两种，地质条件为亚粘土。由于跨越的哈长铁路此段为路堑，且处于相邻标段施工便道及乡间公路之间，故采用钻孔桩施工较为困难，诸如泥浆池的设置地点无从考虑，就近挖设的话对铁路及农田有一定危害性，就远则对施工生产极为不利，而且业主要求承包一个月内完成30根钻孔桩的施工任务。若采用钻孔施工工艺施工肯定完不成任务（作业场地限制多台钻机，同时开钻施工）。经过仔细研究、检算，我们提出了钻孔改挖孔的方案，经业主及监理部门批准后，我们采用了挖孔桩施工的方案，化不利为有利，经过21天的紧张施工完成了全部桩基基础，提前完成了任务，经黑龙江省工程质量监督站检测，桩基质量全部达到A级标准。
一、施工方法及程序
1.1、特点及适用范围
挖孔灌注桩基础，是用人工挖竖井的方法，挖出桩孔放入钢筋笼，灌注混凝土而成桩，然后在桩顶上灌注承台混凝土或墩柱混凝土作成桩基础。
挖孔桩的优点在于易于施工，不受地形与机具设备的限制，土法上马也能快速形成生产施工能力，特别是大孔径桩基础，其施工方法更显优越。桩基底处理较为容易，质量能得到保证，另外在挖孔过程中，能够清楚的了解地抽变化情况，验证TRANBBS设计的科学性、准确性，做到发现问题及时解决。特别适用于粘土或砂粘土地层施工。
挖孔桩存在的缺点和局限性为：当地下水丰富或水位高的地层，流砂层很厚及淤泥质粘土层等，不宜采用挖孔桩施工。当桩孔径小于1.2米时，孔内作业条件差，挖孔过深（超过15米）时，孔内通风及防护安全极为重要。
1.2、主要施工程序
定位→挖孔→护壁（或视地质情况随挖孔进度设置桩孔护壁）→孔内出土（出碴）→孔底清理→安设钢筋笼→灌注桩身混凝土
二、施工准备
2.1、施工测量，根据桥位测量定出桩位，平整场地。开挖前，桩基周围的一切不安全因素必须清除，平整场地要因地制宜，要在桩孔四周做好临时防护措施及警示标志。
2.2、为防止雨水侵入桩孔，应在孔口上搭设防雨棚，防雨棚的高度大约2m左右，以利于人员作业，在孔口四周挖好排水沟，以利于排水，并注意出土道路的走向，弃土地点应离孔边至少5m以外，出土达到一定数量或影响施工作业时，应组织人力机械进行及时清运。
2.3、根据需要和可能，采用人力绞车或电动卷扬机提升设备，安装提升设备时，首先要考虑到作业情况，即对施工作业是否方便灵活，机具是否拆装容易，还应注意到吊斗容量与起重能力的适应，起重安全系数应大于3。挂钩要求牢固，摘挂容易又有保护措施，人员上下应系安全绳。
三、桩孔开挖
3.1、挖孔的顺序视土质及桩孔布置形式而定，由于粘土及砂粘土土质紧密，不易产生坍孔，同墩台位的桩孔可同时开挖，相邻两间隔不得小于1.5米，否则易由于支承力不足而产生坍孔。有承台的挖孔桩，灌注桩身混凝土后，再进行承台施工。
3.2、在挖孔过程中随时观察土质变化情况每进尺1.0米，采用“孔规”测量桩壁，以保证桩径，采用垂球垂中，测量中心，保证桩孔垂直，挖孔的中线误差不得大于孔深的0.5%。截面尺寸必须满足设计要求，孔口平面与设计桩位偏差不得大于5cm，孔壁不必修成光面，以增加桩壁磨擦力。如孔内或孔底地质情况与设计资料有较大出入时，应及时通知有关方面，挖孔至设计高程后，应进行孔底处理，做到平整，无松渣、污泥等软层。
3.3、挖孔时组织分两班人员白天作业，1.2m桩径4人一班，2.0m桩径8人一班。孔内挖装2—4人，起吊出碴2-4人，以平均数计两班计，12小时工作计，1.2米桩径每天进尺5米，2m桩径进尺2.6m，挖孔进度与孔径大小，地质情况，吊装设备等有很大关系，但一般来说孔径1.2米—1.5米，亚粘土质的孔较为便于作业。
四、孔壁支护
4.1、为防止塌方，保证人员操作安全，大直径人工挖孔桩大多采取分段挖土，分段护壁的方法施工。挖孔施工中应选择合适的孔壁支护类型，一般可安装木框架、竹篱、柳条、荆笆，预制混凝土井圈或钢井圈支护，也可采用现浇或喷射混凝土护壁。磨擦桩的非永久性支护，也可采用现浇或喷射混凝土护壁。磨擦桩的非永久性支护，不得用于磨擦桩。
4.2、实际上若是土质密实无灌、渗水，开挖后短期内不会出现坍孔（10天）的桩孔不需支护，具有强度高，安全性好的特点。但以混凝土壁作为桩身的一部分时，只能用于桩身截面不出现拉力的桩（磨擦桩和柱桩），其混凝土强度不得低于桩身混凝土设计强度。
4.3、孔壁支护的护壁厚度应通过计算确定。分段现浇混凝土护壁厚度，一般取受力最大处，即地下是深段护壁所承受的土压力及地下水的侧压力。
4.4、由计算确定护壁厚度，设护壁混凝土厚度为t，则可按下式计算：
t≤KN/fc或t≥KPD/2fc
其中当挖孔无地下水时
P=γHtg2（45°－φ/2）
当挖孔有地下水时，
P=γhtg2（45°－φ/2）+（γ+γw）（H－h）
tg2（45°－φ/2）+（H－h）γW
其符合含义：P—土和地下水对护壁的最大侧压力（N/m2）
N—作用在护壁截面上的压力（N/m），N=PD/2
γ—土的重度（KN/m3）
γW —水的容重（KN/m3）
H—挖孔护壁深度（m）
h—地面至地下水位深度（m）
D—挖孔桩直径（m）
Fc—混凝土的轴心抗压强度设计值（N/mm2）
K—安全系数，取1.65。
五、注意事项
5.1、挖孔时，应注意施工安全，挖孔工人必须配有安全帽、安全绳，必要时应搭设掩体。提取土碴的吊桶、吊钩、钢丝绳、卷扬机等机具，必须经常检查。井口周围应高出地面20—30cm，以防止土、石、杂物滚入孔内伤人。挖孔工作暂停时，孔口必须罩盖。挖孔时，还应经常检查孔内的二氧化碳含量，如超过0.3%或孔深超过10米时，应采用机械通风。
5.2、孔内应采取照明措施。孔内照明应用36V以下的低电压，在潮湿和渗水地区，使用防水灯头和防护灯罩。
5.3、建立和健全规章制度，建立交接班制，上下班之间交清施工中存在的问题及注意事项；建立呼应制，挖孔过程中井孔上随时响应，以防下面发生意外，上面不知道。建立通风后方可下孔内作业制，通风后用蜡烛或小动物（小狗或兔等）放至孔底，数分种后取出，观察有无异常现象。
5.4、人在井下劳动时，每分钟需吸入氧和呼出二氧化碳约为1.2dm3。挖孔深度达10米时，孔底空气自然流动的条件变坏，此时主要靠装土容器上下时，带动孔内空气流动，这样孔底的二氧化碳的含量逐渐积累，当达到3%时，就会引起人的呼吸紊乱、头痛、呕吐等症，所以在挖孔过程中必须加强通风。
六、灌注桩身
6.1、开挖桩孔达到设计标高后，要进行终孔检查，合格后放钢筋笼，经检查无误，各项指标达到设计标准后，即可灌注混凝土。
6.2、挖孔灌注桩应尽量争取在空气中灌注混凝土，这样灌注情况可目视检查，混凝土质量易于保证，孔壁支护易于逐层拆除。
6.3、灌注桩身混凝土，在干燥无水或少量渗水时，可用一般灌注方法施工，灌注混凝土使用串筒导管，避免分散落下发生离析，影响桩身强度。混凝土坍落度宜为7cm左右，其自由坠落捣实，当底部距标高3m左右时应开始用振捣器振捣，直至达到标高，达到后，应即时将表面已离析的混合物和水泥浆清除干净。
6.4、若桩孔内地层渗水量大，可在孔内灌水，至少与地下水位相平，然后采用水中混凝土灌注法施工。
七、工程实例分析
7.1 、哈尔滨城高速公路西段k37+441.5公铁立交桥施工由于受场地限制，采用挖孔施工可减少土地费用并避免不必要的施工程序，同钻孔桩施工相比，可节约15%左右的费用。
7.2、k37+441.5公铁立交桥的施工工期，得到了有效控制，同钻孔桩相比提前工期10天，由于挖孔桩受地质条件的限制很少采用，而哈尔滨绕城高速公路西段k37+441.5公铁立交桥的亚粘土质为挖孔桩施工提供了有利条件，通过工程实践，我们可这样认定，一切施工方法都不是一成不变的，只要工艺可行，方法可靠，效益可观，安全可保，我们就可以运用到工程实践中来。

挖孔桩孔桩施工

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只看楼主我来说两句 抢板凳