人工挖孔灌注桩

人工挖孔灌注桩 一、概述 人工挖孔灌注桩是一种通过人工开挖而形成井筒的灌注桩 成孔工艺， 适用于旱地或少水且较密实的土质或岩石地层， 因其 占施工用场地少、成本较低、工艺简单、易于控制质量且施工时 不易产生污染等优点而广泛应用于桥梁桩基工程的施工中。 河南省道 S226翟阳线马家庄至东岩段改建工程为河南省 2004年路网建设重点项目，全长 54.445公里。项目位于河南省 北部林州境内，西倚太行山，地形多呈丘陵、盆地和河谷地形， 起伏较大，基岩裸露，有稀疏植被，土质多为黄褐色、棕褐色亚 粘土和灰黄色黄土，地下水主要靠大气降水供给，水位较低。沿 线桥梁设计均为灌注桩基础，桩径有 120cm和 140cm两种。在灌 注桩的施工中全部采用了人工挖孔灌注桩的施工工艺， 取得了理 想的效果， 现笔者结合本工程对人工挖孔灌注桩施工工艺进行详 细介绍，希望能对其他类似工程的施工提供借鉴。 二、挖孔及护壁 人工挖孔灌注桩需要进行人工开挖、扩壁、土石方外运和护 壁，是与其他灌注桩类型最大的区别之处。 （一）挖孔 挖孔前应按施工图纸准确放线， 确定桩位中心位置，并向桩 心位置四周引出四个控制点，以控制桩心。开挖应自上而下分层 进行，每一层土方开挖区的形状呈上小下大圆台体形状，厚度为 100cm，上底和下底的口径分别大于设计桩径 20cm和 40cm。自 上而下分步进行开挖，开挖区的侧壁要求做到光滑平整，底面要 水平，挖出的土方要及时运送到地面并外运，不得堆放在孔边。 在挖孔过程中施工人员必须熟悉所挖孔的地质情况， 井上和 井下之间应保持良好的联络信号。要勤检查，注意土层的变化， 当遇到流沙、大量地下水等影响挖土安全时，要立即采取有效防 护措施后，才能继续施工。 人工挖孔比较容易组织，一般以三到四名工人为一组，井下 工人使用短把铁锹、羊镐等工具开挖，井上工人使用辘轳将井下 工人装到料斗中的土方绞上来，并用手推车推到指定的地方。如 果井下没有岩层， 人工开挖一个 12m深的井筒大约需要 6 ～8 天。 就单个井筒而言，人工挖孔的速度不如钻孔，但人工挖孔可以几 个甚至十几个工作面同时开展施工作业， 从而大大加快了施工进 度。 （二）护壁 为防止塌孔，每一层土方开挖后应进行护壁。 １． 护壁钢筋笼。 护壁钢筋笼的形状为一个圆台体的侧表面， 由 6 道φ8 环形钢筋及 8 道φ8 母线钢筋焊接而成，环形钢筋间 距为 20cm，自上而下排列，其顶部和底部环向钢筋的直径分别 大于设计桩径 10cm和 30cm，其余环向钢筋的直径按线性变化的 规律自上而下递增。 第一层开挖位于地表，可将其开口适当加大，以使护壁钢筋 笼在场地上制作好后直接放入其中， 对于第二层及以下各层而言 由于护壁钢筋笼底部直径大于顶部钢筋直径， 所以护壁钢筋笼不 能直接放入，只能在井下制作完成。 ２．护壁模板。浇铸护壁的模板相应也呈圆台体形状，其上 口的直径等于设计桩径，下口的直径大于设计桩径 20cm，高 100cm，由 3块呈曲面扇形的薄钢板制作而成，背后焊接三角铁 作为骨架起支撑作用，相邻两块模板拼缝要预留 2cm间隙。拼接 时用螺栓将相邻模板从拼缝处固定，并用木条填塞预留缝隙，以 方便拆卸。拆模的方法是：卸掉拼缝处固定的螺栓，向内侧敲打 填塞的木条，使各块模板松动、分离后逐一取下。 ３．浇铸护壁混凝土。护壁混凝土按 C20设计，在混凝土内 应掺一定数量速凝剂，以尽快达到强度要求。浇铸护壁时，为了 防止模板产生偏移，应对称下料，用敲击模板或木棒插实的方法 振捣，由于护壁混凝土在地面以下，湿度、温度对护壁混凝土强 度的形成和增长非常有利，一般 1 天强度就能达到 10Mpa左右， 半天就可以拆模。如拆模后发现护壁有蜂窝、漏水现象，要及时 加以堵塞和导流，保证护壁混凝土强度及安全。４．岩体中的开 挖。当开挖的时候遇到岩体时，应采用爆破的方法进行。 本项目马家庄中桥共有 18 根挖孔灌注桩， 这些挖孔灌注桩 的直径为 120cm，长度为 12m，在挖至 9 ～10m深度时遇到了石灰 岩层，采取了爆破的方法进行施工。每一次爆破的厚度大约为 60～80cm， 以井筒的中轴线为圆心， 分别以 20cm和 60cm为半径， 各以相等的间距打两圈 80cm深的垂直炮孔。其中里圈炮孔为 4 个，外圈炮孔为 8个，每个炮孔装药约 300g，里圈的装药先爆 炸，300毫秒后，外圈的装药再爆炸。这样，里圈的四个药包将 爆碎的岩体向上抛起， 外圈的 8 个药包对爆破部位的残存岩体实 施光面爆破，以形成垂直的井壁，效果十分理想。经过清孔后， 再进行相同程序的爆破，直至桩底标高。爆破后形成的井壁不需 要进行混凝土护壁， 但爆破时的飞石有可能会使上面土体中护壁 遭到破坏，所以每次爆破后，应逐一进行检查，将受到破坏的护 壁进行加固处理，以免发生安全事故。 （下转第 40 页） （上接第 32 页） 三、钢筋笼的制作与安装 钢筋笼骨架在加工场地分段制作， 分段长度视起吊设备的高 度和钢筋主筋规格而定，一般为 6m 左右，如 12m长的钢筋笼可 分为两段。为使钢筋笼骨架有足够的刚度，每隔 2.5m应在主筋 外侧设置一道Φ18 加强箍筋，以保证在运输和吊放过程中不产 生变形。将钢筋笼运至现场后，用吊车起吊，第一段放入孔内后 用钢管或型钢临时搁支在护壁上，再起吊第二节钢筋笼，对正位 置焊接，焊接应采用搭接焊法，要注意搭接应满足规范的要求， 焊接后逐段放入孔内至设计标高。安放前需再检查孔内的情况， 以确定孔内无塌方和沉渣，安放要对准孔位，扶稳、缓慢、顺直， 避免碰撞孔壁，严禁墩笼、扭笼。放入后应反复校正设计标高并 用工艺筋固定，防止钢筋笼下沉或上浮。 四、灌注混凝土 当钢筋笼在井筒中就位以后，便可灌注混凝土，混凝土坍落 度宜控制在 7 ～9cm，拌和时间不得少于 90 秒。在井口的上方搭 起支架，将溜槽和串筒接上，串筒宜距混凝土面 2m 以内为宜， 随着混凝土表面不断上升逐步减少串筒数量。 严禁在井口向井下 抛铲或倾倒混凝土料， 以免产生离析现象， 影响混凝土整体强度。 每次灌注高度不得大于 60cm，由井下工人用插入式振动器捣振， 插入形式为垂直式，插点间距约 40～50cm，应做到“快插满拔” ， 以保证混凝土的密实度。孔内的混凝土必须一次连续灌注完成， 不留施工缝。 挖孔灌注桩的混凝土质量容易保证， 在制作承台时， 无需打掉桩头，只需将其顶面凿毛即可。 通过对本工程完成的挖孔灌注桩进行试块强度试验和桩身 动检证明，I 类桩达到95％以上，取得了预期的效果。 五、注意事项 第一，挖孔达到设计深度后，应及时进行孔底处理，必须做 到无松渣、淤泥等扰动软土层，使孔底情况满足设计要求； 第二， 嵌入承台的锚固钢筋长度不得低于规范规定的最小锚 固长度要求； 第三， 混凝土的原材料和混凝土强度必须符合设计要求和施 工规范的规定，且桩芯灌注混凝土量不得小于计算体积； 第四，钻孔灌注桩人工劳动强度大，风险也较大，应严格按 照《公路工程施工安全技术规范》执行各项安全措施，施工中应 由专人负责安全问题，防止塌孔、有毒气体侵害等危及人员安全 的事故发生。