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摘要人工挖孔桩由于施工经验日臻成熟,其孔径和孔深分别达到2.5m和44m。但是,由于参与施工的人员基本都是民工,在挖孔进尺过程中如何采取有效措施确保安全和质量,作为施工技术管理人员,应予以高度重视。现将参与的几个建设项目挖孔桩施工中几个工序的做法总结如下。
关键词人工挖孔桩;施工技术
中图分类号TU473.1文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)052-0042-01
在無地下水或少量地下水,且较密实的土层或风化岩层中,人工挖孔成桩因其施工简便,无须大型钻孔机械,成本很低,因此,在工业与民用建筑工程、桥梁工程得到了广泛采用。
1施工准备
由测量人员按照每根桩基的设计平面位置定出其中心点,钉中心木桩;挖排水沟,靠近山坡高坎的孔位处要设防档措施,防止高坡或坎上滚入石块伤人;熟悉场地工程地质资料,掌握每根桩位的地层构造及地下水水位;在陡坡上挖孔前,每根桩位处应按高处少挖,低处垫高的方法整平。
2锁口井圈
锁口井圈是挖孔桩在地面的开始部分,在土层中挖孔或在风化岩层中挖较深的孔必须设置锁口井圈,它有两个作用:一是控制桩的位置和开挖过程中的直径及垂直度:二是硬化孔口地面,便于提升机具的搭设和人员操作。
当锁口井圈混凝土浇注完毕硬化后,由测量人员在其上标出互为垂直的两条直线,并用红油漆醒目标出。在掘进过程中,一般每挖1m～1.5m用吊线砣,检查孔底是否偏心。锁口井圈的环形部分很重要,它将护壁与地面紧密结合,有的施工单位省去环形部分,对护壁的嵌固不利。另外,锁口井圈必须高于地面10cm以上,以防下雨时地面水流入孔内。
3孔壁支护及支撑
在土层和强风化岩层内开挖挖孔桩,必须进行支护,以防孔壁坍塌。当孔不深时,弱风化岩层可以不支护或上部支护,下部不支护。某大桥主墩原设计为Φ2.5m钻孔灌注桩,桩位处地质情况是上部覆盖8m厚的卵石层,下部为弱风化页岩,在卵石层中钻进十分困难。为抢工期,经设计方同意,大开挖清除卵石层,在基岩上进行人工挖孔,但不允许护壁,以利于桩基与基岩嵌固。护壁混凝土强度等级不小于C15,护壁厚良,当为圆形断面时不小于10cm,当为矩形断面时不小于20cm。
护壁混凝土分节段灌注,每节段高度1m～1.5m,模板上口小下口大。
这样做一方面是方便混凝土入模和捣实,另一方面是为了加强桩身混凝土与护壁混凝土的结合。其大桥便墩挖孔桩桩基混凝土浇注完毕后,设计方提出修改,将承台降低了3m。因而桩基上端也截掉了3m。我们发现,桩身与护壁大面积剥离,尽管我们对护壁进行了凿毛处理,桩身与护壁仍不能紧密结合,这对于摩擦桩是不利的。但如将护壁表面做成锯齿状,可以弥补这一不足。护壁内的竖向钢筋,一般多为弯钩绑扎连接,钢筋下端搭接长度必须插入土层内,为此可在孔底周边挖孔,待钢筋绑扎完后用土填平,关模,浇筑混凝土,下次掘进时钢筋弯钩即可露出。
对于圆形断面挖孔桩,孔内一般没有采取支撑措施,但成孔后应尽快下钢筋笼灌注混凝土;而对于矩形断面挖孔桩,如果孔壁变形过大,容易失稳坍塌,因此必须采取支撑措施。
如果土质恶劣且较深,支撑不拆除,应报监理认可;如果土质良好,可以边灌注混凝土边拆除支撑。奉节长江大桥边墩地处滑坡边沿,为保证边墩安全,设置了抗滑桩,桩深25m左右,矩形断面2.5m×3.5m,开始没有加以支撑,发生坍塌,后来加了支撑,情况好转。
必须特别强调的是,由于民工挖土图省事,少开挖土方,造成护壁厚度很薄,有的甚至用砂浆护壁,特别是当孔越来越深,检查人员如不下井,简直无法发现,造成安全隐患。对此,除加强检查外,要对民工进行深入浅出的受力介绍,晓以利害。有些挖孔桩开始开挖时无水或水很少,越往下挖渗水量越大,加大了土体对护壁的压力,可在护壁渗水处预留塑料软管套流,减小土体对护壁的压力。
4桩身混凝土的灌注
当桩孔内无水,按在空气中灌注混凝土的方法进行施工。
当桩孔直径不大于150cm且深度不大于15m时,孔径内有少量渗水,应按渗水部位采取以下措施:
1)当渗水部位位于孔底,首先测量不再上升的水位深度,求出体积,然后在井口上备足大于水体积的混凝土。在排干渗水后迅速将混凝土下入孔底并振捣,接着继续不断地灌注混凝土。灌注混凝土时要挂串筒至孔底2m处,灌注的速度应尽可能加快,使混凝土对孔壁的压力尽快地大于水的压力,以防地下水渗入混凝土内。对于直径较小的桩基混凝土,可依靠自由坠落捣实,不必再用人工捣实。但桩顶2m以内的桩身必须振捣;大直径桩基混凝土自下而上必须振捣。
在江津长江大桥北主墩挖孔桩灌注混凝土时,按照1990年实施的JTJ041-89《公路桥涵施工技术规范》第5.3-15条“从孔底及孔壁渗入的地下水上升速度较小(参考值小于6mm/min)时,可采用在空气中灌注混凝土桩的方法……”的规定,在直径2.5m的大型挖孔桩中按照在空气中灌注混凝土的办法灌注混凝土,当时实测地下水上升速度大大小于6mm/min,但是由于孔径大,混凝土灌注速度慢,结果混凝土越浇水越多。混凝土严重离析,灌注失败,不得不停止混凝土灌注,将已灌注的混凝土一点一点地掏出来,最后按水下灌注混凝土的办法灌注成功。事后分析原因,该条款是在考虑桩径1.2m的情况下提出来的。随着挖孔桩施工经验的成熟与提高,2000年实施的JTJ041-2000中就没有该条款了,而强调“孔内无积水方可不采用水下灌注混凝土施工”(第6.6.3条)。
2)当渗水部位位于中上部时,事先预埋软胶管,胶管插入渗水孔眼并抹防水砂浆固结,流出的水用水桶接住提出孔外,一旦混凝土上升到套流胶管处,赶紧弯折胶管止水,并大量下混凝土。
3)当渗水量大,必须待孔内水位稳定,即在静止状态下按水下混凝土灌注法灌注混凝土,否则,地下水将透过混凝土而上升,将混凝土内的水泥浆带到混凝土表面,造成混凝土质量缺陷。
5安全质量保证措施
掘进挖孔桩,一般都是用自制手摇轱辘提升岩渣,所用提绳必须是钢丝绳,一般用Φ6,不准用白棕绳;井深超过15m时,必须向井底输送新鲜空气,一般用小型电动风机送气;井底必须用36伏低压安全照明灯;如遇雨季,井口应搭设防雨篷,防止雨水进入;井上井下人员随时保持喊话联系;提升岩渣时,箩筐不可装满,下放箩筐时,可以自由落下,但是必须设刹车带,并在转轮上记下下放到的高度;挖孔桩无人施工时应将井口盖住;挖出的弃渣应运至远处指定地点倾卸,不准堆放在井口周围;无论井孔内有无渗水,在井底中部都应挖一个能放置小抽水泵的积水坑,在浇注混凝土前全部排出可能流入的积水;每向下掘进一个节段,必须自井口用吊线检查井底中心,随时纠偏,并保证包括井壁厚度的直径或长宽尺寸;挖孔达到设计标高后,必须经监理工程师和设计代表下。
井检查,满足设计要求的地质条件并鉴认后,方可终孔,并用混凝土封底;灌注混凝土时如遇意外原因被迫停止灌注时,在施工缝处插入直径不小于钢筋笼竖向主筋的短钢筋,钢筋数量按规定决定,长度不小于1m,一半插入混凝土中。
作者简介
王玮(1970—),男,广东江门人,广东怡福建设工程有限公司工程师,研究方向:建筑施工技术。
关键词人工挖孔桩;施工技术
中图分类号TU473.1文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)052-0042-01
在無地下水或少量地下水,且较密实的土层或风化岩层中,人工挖孔成桩因其施工简便,无须大型钻孔机械,成本很低,因此,在工业与民用建筑工程、桥梁工程得到了广泛采用。
1施工准备
由测量人员按照每根桩基的设计平面位置定出其中心点,钉中心木桩;挖排水沟,靠近山坡高坎的孔位处要设防档措施,防止高坡或坎上滚入石块伤人;熟悉场地工程地质资料,掌握每根桩位的地层构造及地下水水位;在陡坡上挖孔前,每根桩位处应按高处少挖,低处垫高的方法整平。
2锁口井圈
锁口井圈是挖孔桩在地面的开始部分,在土层中挖孔或在风化岩层中挖较深的孔必须设置锁口井圈,它有两个作用:一是控制桩的位置和开挖过程中的直径及垂直度:二是硬化孔口地面,便于提升机具的搭设和人员操作。
当锁口井圈混凝土浇注完毕硬化后,由测量人员在其上标出互为垂直的两条直线,并用红油漆醒目标出。在掘进过程中,一般每挖1m～1.5m用吊线砣,检查孔底是否偏心。锁口井圈的环形部分很重要,它将护壁与地面紧密结合,有的施工单位省去环形部分,对护壁的嵌固不利。另外,锁口井圈必须高于地面10cm以上,以防下雨时地面水流入孔内。
3孔壁支护及支撑
在土层和强风化岩层内开挖挖孔桩,必须进行支护,以防孔壁坍塌。当孔不深时,弱风化岩层可以不支护或上部支护,下部不支护。某大桥主墩原设计为Φ2.5m钻孔灌注桩,桩位处地质情况是上部覆盖8m厚的卵石层,下部为弱风化页岩,在卵石层中钻进十分困难。为抢工期,经设计方同意,大开挖清除卵石层,在基岩上进行人工挖孔,但不允许护壁,以利于桩基与基岩嵌固。护壁混凝土强度等级不小于C15,护壁厚良,当为圆形断面时不小于10cm,当为矩形断面时不小于20cm。
护壁混凝土分节段灌注,每节段高度1m～1.5m,模板上口小下口大。
这样做一方面是方便混凝土入模和捣实,另一方面是为了加强桩身混凝土与护壁混凝土的结合。其大桥便墩挖孔桩桩基混凝土浇注完毕后,设计方提出修改,将承台降低了3m。因而桩基上端也截掉了3m。我们发现,桩身与护壁大面积剥离,尽管我们对护壁进行了凿毛处理,桩身与护壁仍不能紧密结合,这对于摩擦桩是不利的。但如将护壁表面做成锯齿状,可以弥补这一不足。护壁内的竖向钢筋,一般多为弯钩绑扎连接,钢筋下端搭接长度必须插入土层内,为此可在孔底周边挖孔,待钢筋绑扎完后用土填平,关模,浇筑混凝土,下次掘进时钢筋弯钩即可露出。
对于圆形断面挖孔桩,孔内一般没有采取支撑措施,但成孔后应尽快下钢筋笼灌注混凝土;而对于矩形断面挖孔桩,如果孔壁变形过大,容易失稳坍塌,因此必须采取支撑措施。
如果土质恶劣且较深,支撑不拆除,应报监理认可;如果土质良好,可以边灌注混凝土边拆除支撑。奉节长江大桥边墩地处滑坡边沿,为保证边墩安全,设置了抗滑桩,桩深25m左右,矩形断面2.5m×3.5m,开始没有加以支撑,发生坍塌,后来加了支撑,情况好转。
必须特别强调的是,由于民工挖土图省事,少开挖土方,造成护壁厚度很薄,有的甚至用砂浆护壁,特别是当孔越来越深,检查人员如不下井,简直无法发现,造成安全隐患。对此,除加强检查外,要对民工进行深入浅出的受力介绍,晓以利害。有些挖孔桩开始开挖时无水或水很少,越往下挖渗水量越大,加大了土体对护壁的压力,可在护壁渗水处预留塑料软管套流,减小土体对护壁的压力。
4桩身混凝土的灌注
当桩孔内无水,按在空气中灌注混凝土的方法进行施工。
当桩孔直径不大于150cm且深度不大于15m时,孔径内有少量渗水,应按渗水部位采取以下措施:
1)当渗水部位位于孔底,首先测量不再上升的水位深度,求出体积,然后在井口上备足大于水体积的混凝土。在排干渗水后迅速将混凝土下入孔底并振捣,接着继续不断地灌注混凝土。灌注混凝土时要挂串筒至孔底2m处,灌注的速度应尽可能加快,使混凝土对孔壁的压力尽快地大于水的压力,以防地下水渗入混凝土内。对于直径较小的桩基混凝土,可依靠自由坠落捣实,不必再用人工捣实。但桩顶2m以内的桩身必须振捣;大直径桩基混凝土自下而上必须振捣。
在江津长江大桥北主墩挖孔桩灌注混凝土时,按照1990年实施的JTJ041-89《公路桥涵施工技术规范》第5.3-15条“从孔底及孔壁渗入的地下水上升速度较小(参考值小于6mm/min)时,可采用在空气中灌注混凝土桩的方法……”的规定,在直径2.5m的大型挖孔桩中按照在空气中灌注混凝土的办法灌注混凝土,当时实测地下水上升速度大大小于6mm/min,但是由于孔径大,混凝土灌注速度慢,结果混凝土越浇水越多。混凝土严重离析,灌注失败,不得不停止混凝土灌注,将已灌注的混凝土一点一点地掏出来,最后按水下灌注混凝土的办法灌注成功。事后分析原因,该条款是在考虑桩径1.2m的情况下提出来的。随着挖孔桩施工经验的成熟与提高,2000年实施的JTJ041-2000中就没有该条款了,而强调“孔内无积水方可不采用水下灌注混凝土施工”(第6.6.3条)。
2)当渗水部位位于中上部时,事先预埋软胶管,胶管插入渗水孔眼并抹防水砂浆固结,流出的水用水桶接住提出孔外,一旦混凝土上升到套流胶管处,赶紧弯折胶管止水,并大量下混凝土。
3)当渗水量大,必须待孔内水位稳定,即在静止状态下按水下混凝土灌注法灌注混凝土,否则,地下水将透过混凝土而上升,将混凝土内的水泥浆带到混凝土表面,造成混凝土质量缺陷。
5安全质量保证措施
掘进挖孔桩,一般都是用自制手摇轱辘提升岩渣,所用提绳必须是钢丝绳,一般用Φ6,不准用白棕绳;井深超过15m时,必须向井底输送新鲜空气,一般用小型电动风机送气;井底必须用36伏低压安全照明灯;如遇雨季,井口应搭设防雨篷,防止雨水进入;井上井下人员随时保持喊话联系;提升岩渣时,箩筐不可装满,下放箩筐时,可以自由落下,但是必须设刹车带,并在转轮上记下下放到的高度;挖孔桩无人施工时应将井口盖住;挖出的弃渣应运至远处指定地点倾卸,不准堆放在井口周围;无论井孔内有无渗水,在井底中部都应挖一个能放置小抽水泵的积水坑,在浇注混凝土前全部排出可能流入的积水;每向下掘进一个节段,必须自井口用吊线检查井底中心,随时纠偏,并保证包括井壁厚度的直径或长宽尺寸;挖孔达到设计标高后,必须经监理工程师和设计代表下。
井检查,满足设计要求的地质条件并鉴认后,方可终孔,并用混凝土封底;灌注混凝土时如遇意外原因被迫停止灌注时,在施工缝处插入直径不小于钢筋笼竖向主筋的短钢筋,钢筋数量按规定决定,长度不小于1m,一半插入混凝土中。
作者简介
王玮(1970—),男,广东江门人,广东怡福建设工程有限公司工程师,研究方向:建筑施工技术。