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超深人工挖孔桩施工技术
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内容提示：结合JG J 94-94建筑桩基技术规范,以溪洛渡水电站进场道路某大桥超深桩基施工为例,介绍了超深人工挖孔桩施工工艺以及采取的各种安全施工措施,并根据实施效果,总结归纳了采用人工挖孔桩的优点,以期指导实践。
人工挖孔桩具有施工工艺简单、施工过程直观、工程造价相对较低、工程质量容易控制等特点,因而在公路、铁路、房屋建筑等深基础中为首选施工工艺,但在目前工程实践中,主要受地下水位、桩孔直径、地质条件等的影响,人工挖孔桩适用范围还是比较受限制。在现行行业标准JGJ 94-94建筑桩基技术规范中规定了挖孔桩孔深不宜大于40 m,但是在溪洛渡水电站进场道路某大桥3号, 4号桥墩桩基工程施工中,我们进行了50 m~55 m的超深人工挖孔桩施工,现将该桥桩基施工工程及采用的技术措施整理如下。（参考《建筑中文网》）
1 工程概况
1.1 设计概况
该工程场区位于西南重丘陵地区,桥两端为陡峭山坡, 3号、4号桥墩位于山谷间,跨一季节性小河。场区内地下水埋藏较深,地质钻探未见地下水。3号、4号桥墩下设计2 200 mm大直径嵌岩桩各5根,设计有效桩长50 m~55 m不等,并要求桩端嵌于同一风化岩4. 4 m,桩顶标高位于地面以下-3. 5 m。实际成孔深度49 m~54 m不等,共有7根桩深度超过50 m。
1.2 场地地质条件
场地内地层大致分为以下几层:①坡积层:层底深度1. 5 m~2. 0 m。②粘性土:层厚8 m~15 m。③碎石土:为砂岩、粘土、粗砂碎石混杂,碎石粒径为5 cm~10 cm,含量约40%,层厚7 m~13 m。③1强风化砂岩夹泥岩:褐黄色、强风化,层厚13 m~18 m。④砂岩:褐黄色,坚硬、中风化,层厚10 m~15 m。第④层为桩基设计持力层。
2 施工技术
2.1 挖孔顺序
根据相关要求凡遇相邻桩间距小于2倍桩身直径,采用间隔桩施工,且后施工桩开挖前,先施工的桩应已浇筑混凝土且满足强度要求。根据此要求,该桥的3号、4号墩桩基采用对角线开挖。
2.2 挖孔桩施工工艺
施工工艺流程见图1,图2。
2.3 掘进
1)每个桩孔由一个固定的小组负责施工,每个小组5个人,其中负责开挖的2个、负责提升设备的1个,负责出碴的2个。每个小组配备对讲机随时保持井上和井下的联系。2)孔内碴土和小型机具材料的运输采用提升架提升,护壁采用内八字搭接,搭接长度不小于50 mm,护壁分节长度视地质情况变化,一般地段分节长度为1 m。护壁模板采用工具式钢模板,模板间用插销连接。3)当孔内遇有坚石须爆破时,采用浅眼爆破,严格控制炸药量,并在炮眼附近加强支撑和护壁,防止振塌护壁,开挖至设计标高0.5 m范围严禁爆破;炸药采用防水炸药,雷管为电雷管。4)在孔桩开挖时根据需要在孔壁处安设抽水管道、通风管道和照明线路等管线。5)挖孔达到设计深度后,进行孔底处理,做到平整,无松渣、污泥及沉淀等软层,并上报监理工程师复查认可后方可进行下道工序。6)当孔深超过10 m后,在孔内设置应急软爬梯,供突发事件时人员上下使用。
2.4 钢筋笼加工
钢筋笼采用孔外分段制作,采用QY25Z汽车吊分段吊装入孔,在孔口焊接成整体;钢筋笼安放要控制好其垂直度和平面位置,垂直度偏差不大于1%,平面位移小于5 cm。
2.5 混凝土施工
2.5.1 浇灌桩芯混凝土前的准备工作
1)堵漏和积水的排除,浇混凝土前及时将混凝土护壁上出现的渗漏处堵塞,然后将井内积水抽干,保证桩芯混凝土质量;堵漏的原则,大面积堵成小面积的、小面积堵成点漏而最后全部堵塞。
2)溜斗、溜槽和串筒的准备:当井内无水或水量小时,采用串筒法灌注混凝土,混凝土经过串筒而达到浇筑面,其自由落下的高度不宜大于2 m。
2.5.2 桩芯混凝土的施工
1)桩芯混凝土振捣,由井下操作人员用插入式振动器分层振捣密实混凝土,前层厚度不超过50 cm,插入形式为垂直式。插点间距约40 cm~50 cm,并且做到“快插慢拔”,不得漏振。
2)每个桩的桩芯混凝土必须一次连续浇捣完毕,不留设施工缝,交接班间隙不超过2 h,以防止出现断桩的现象。
3)注意控制桩芯混凝土的桩顶高程,以免造成桩芯混凝土浇筑过高(但必须高出设计桩顶标高3 cm左右、在上部结构混凝土施工前把桩顶浮浆凿掉)。如桩顶浮浆等过多时,先将桩顶浮浆凿去,再用坍落度小的混凝土浇筑。
4)每根桩芯混凝土做试件一组,并确定每工作台班不少于一组。
3 安全施工技术措施
3.1 孔口围护措施
在孔口四周浇筑混凝土护圈,并设置围栏围护;混凝土护圈高出地面0. 3 m,围栏高出地面0. 8 m。挖出的碴土及时运至临时堆土场,不得堆放在孔口四周1 m范围内,混凝土护圈上不得放置工具和站人。孔内作业人员必须戴安全帽;孔桩不施工时用钢筋网片将孔口封闭,孔桩开挖时在距开挖面2. 5 m以上设置钢筋网片以防止落物伤人。
3.2 孔中防毒及通风措施
当桩孔开挖深度大于5 m时,给桩孔内送风,开工前送风时间不得少于10 min,孔深超过10 m时,恒定送风量不宜少于25 L/s。在岩层段采用爆破作业,每次爆破后通风时间不少于25 min,炮烟散尽并探测安全后,才可下井作业。桩孔内的抽水及通风设备均采用双回路电源,以保证不断电。孔井内作业人员应勤轮换,连续作业时间不宜超过2 h,以防止疲劳或缺氧引发安全事故。
3.3 防触电措施
本工程孔井内照明采用12 V以下安全电压,照明灯具采用100W以上的防爆带罩灯泡。用电设备严格接地或接零保护且安装漏电保护器,各桩孔用电分闸设置,保证一闸一用。孔井地表的电缆架空保证1. 5 m以上,避免拖地相埋压土中,桩孔内电缆、电线均采用护套等有防磨损、防潮、防断等保护措施。孔井内的施工作业人员均佩戴工作手套,穿绝缘胶鞋。
3.4 防止孔壁涌水措施
因本工程桩基间距小于10 m,按照相关要求,当相邻桩正在浇灌混凝土或桩孔积水很深时,要考虑对正在挖孔桩的危险影响,一般应暂停施工,人不准下孔。
4 取得的效果
本工程采用人工挖孔桩具有以下优点: 1)工期短。因受工作面限制,如采用钻孔桩只能上两台冲击反循环钻机,工期需6个月,人工挖孔桩工期为4个月。2)质量控制好。因本工程地质条件比较复杂,钻机成孔过程中可能发生卡钻、埋钻等事故;而人工挖孔桩工艺流程直观,质量易于控制,对孔内的地质条件易于辨别并采取相应措施,不留工程隐患。3)造价低。经比较钻孔桩成孔比人工挖孔工程造价高30%。4)灵活性好。采用钻机施工,因设备运输受地形等条件的影响较大,灵活性差;而本工程的桩基位于沟谷间,地形条件不好,采用人工挖孔桩由于只需一些小型机具,正好适用该类工程的施工。
参考文献:
[1] JGJ 94-2000,建筑桩基技术规范[S].
[2] JTJ 041-2000,公路桥涵施工技术规范[S].
[3] GB 50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].
[4] JGJ 146-2004,建筑施工现场环境与卫生标准[S].
[5] GY 206-1996,人工成孔灌注桩施工工艺标准[S].
[6] JTJ 073-96,公路养护技术规范[S].
[7] TB 10414-2003,铁路砼与砌体施工质量验收标准[S]. 来源: 《建筑中文网》.
1 工程概况
1.1 设计概况
该工程场区位于西南重丘陵地区,桥两端为陡峭山坡, 3号、4号桥墩位于山谷间,跨一季节性小河。场区内地下水埋藏较深,地质钻探未见地下水。3号、4号桥墩下设计2 200 mm大直径嵌岩桩各5根,设计有效桩长50 m~55 m不等,并要求桩端嵌于同一风化岩4. 4 m,桩顶标高位于地面以下-3. 5 m。实际成孔深度49 m~54 m不等,共有7根桩深度超过50 m。
1.2 场地地质条件
场地内地层大致分为以下几层:①坡积层:层底深度1. 5 m~2. 0 m。②粘性土:层厚8 m~15 m。③碎石土:为砂岩、粘土、粗砂碎石混杂,碎石粒径为5 cm~10 cm,含量约40%,层厚7 m~13 m。③1强风化砂岩夹泥岩:褐黄色、强风化,层厚13 m~18 m。④砂岩:褐黄色,坚硬、中风化,层厚10 m~15 m。第④层为桩基设计持力层。
2 施工技术
2.1 挖孔顺序
根据相关要求凡遇相邻桩间距小于2倍桩身直径,采用间隔桩施工,且后施工桩开挖前,先施工的桩应已浇筑混凝土且满足强度要求。根据此要求,该桥的3号、4号墩桩基采用对角线开挖。
2.2 挖孔桩施工工艺
施工工艺流程见图1,图2。
2.3 掘进
1)每个桩孔由一个固定的小组负责施工,每个小组5个人,其中负责开挖的2个、负责提升设备的1个,负责出碴的2个。每个小组配备对讲机随时保持井上和井下的联系。2)孔内碴土和小型机具材料的运输采用提升架提升,护壁采用内八字搭接,搭接长度不小于50 mm,护壁分节长度视地质情况变化,一般地段分节长度为1 m。护壁模板采用工具式钢模板,模板间用插销连接。3)当孔内遇有坚石须爆破时,采用浅眼爆破,严格控制炸药量,并在炮眼附近加强支撑和护壁,防止振塌护壁,开挖至设计标高0.5 m范围严禁爆破;炸药采用防水炸药,雷管为电雷管。4)在孔桩开挖时根据需要在孔壁处安设抽水管道、通风管道和照明线路等管线。5)挖孔达到设计深度后,进行孔底处理,做到平整,无松渣、污泥及沉淀等软层,并上报监理工程师复查认可后方可进行下道工序。6)当孔深超过10 m后,在孔内设置应急软爬梯,供突发事件时人员上下使用。
2.4 钢筋笼加工
钢筋笼采用孔外分段制作,采用QY25Z汽车吊分段吊装入孔,在孔口焊接成整体;钢筋笼安放要控制好其垂直度和平面位置,垂直度偏差不大于1%,平面位移小于5 cm。
2.5 混凝土施工
2.5.1 浇灌桩芯混凝土前的准备工作
1)堵漏和积水的排除,浇混凝土前及时将混凝土护壁上出现的渗漏处堵塞,然后将井内积水抽干,保证桩芯混凝土质量;堵漏的原则,大面积堵成小面积的、小面积堵成点漏而最后全部堵塞。
2)溜斗、溜槽和串筒的准备:当井内无水或水量小时,采用串筒法灌注混凝土,混凝土经过串筒而达到浇筑面,其自由落下的高度不宜大于2 m。
2.5.2 桩芯混凝土的施工
1)桩芯混凝土振捣,由井下操作人员用插入式振动器分层振捣密实混凝土,前层厚度不超过50 cm,插入形式为垂直式。插点间距约40 cm~50 cm,并且做到“快插慢拔”,不得漏振。
2)每个桩的桩芯混凝土必须一次连续浇捣完毕,不留设施工缝,交接班间隙不超过2 h,以防止出现断桩的现象。
3)注意控制桩芯混凝土的桩顶高程,以免造成桩芯混凝土浇筑过高(但必须高出设计桩顶标高3 cm左右、在上部结构混凝土施工前把桩顶浮浆凿掉)。如桩顶浮浆等过多时,先将桩顶浮浆凿去,再用坍落度小的混凝土浇筑。
4)每根桩芯混凝土做试件一组,并确定每工作台班不少于一组。
3 安全施工技术措施
3.1 孔口围护措施
在孔口四周浇筑混凝土护圈,并设置围栏围护;混凝土护圈高出地面0. 3 m,围栏高出地面0. 8 m。挖出的碴土及时运至临时堆土场,不得堆放在孔口四周1 m范围内,混凝土护圈上不得放置工具和站人。孔内作业人员必须戴安全帽;孔桩不施工时用钢筋网片将孔口封闭,孔桩开挖时在距开挖面2. 5 m以上设置钢筋网片以防止落物伤人。
3.2 孔中防毒及通风措施
当桩孔开挖深度大于5 m时,给桩孔内送风,开工前送风时间不得少于10 min,孔深超过10 m时,恒定送风量不宜少于25 L/s。在岩层段采用爆破作业,每次爆破后通风时间不少于25 min,炮烟散尽并探测安全后,才可下井作业。桩孔内的抽水及通风设备均采用双回路电源,以保证不断电。孔井内作业人员应勤轮换,连续作业时间不宜超过2 h,以防止疲劳或缺氧引发安全事故。
3.3 防触电措施
本工程孔井内照明采用12 V以下安全电压,照明灯具采用100W以上的防爆带罩灯泡。用电设备严格接地或接零保护且安装漏电保护器,各桩孔用电分闸设置,保证一闸一用。孔井地表的电缆架空保证1. 5 m以上,避免拖地相埋压土中,桩孔内电缆、电线均采用护套等有防磨损、防潮、防断等保护措施。孔井内的施工作业人员均佩戴工作手套,穿绝缘胶鞋。
3.4 防止孔壁涌水措施
因本工程桩基间距小于10 m,按照相关要求,当相邻桩正在浇灌混凝土或桩孔积水很深时,要考虑对正在挖孔桩的危险影响,一般应暂停施工,人不准下孔。
4 取得的效果
本工程采用人工挖孔桩具有以下优点: 1)工期短。因受工作面限制,如采用钻孔桩只能上两台冲击反循环钻机,工期需6个月,人工挖孔桩工期为4个月。2)质量控制好。因本工程地质条件比较复杂,钻机成孔过程中可能发生卡钻、埋钻等事故;而人工挖孔桩工艺流程直观,质量易于控制,对孔内的地质条件易于辨别并采取相应措施,不留工程隐患。3)造价低。经比较钻孔桩成孔比人工挖孔工程造价高30%。4)灵活性好。采用钻机施工,因设备运输受地形等条件的影响较大,灵活性差;而本工程的桩基位于沟谷间,地形条件不好,采用人工挖孔桩由于只需一些小型机具,正好适用该类工程的施工。
参考文献:
[1] JGJ 94-2000,建筑桩基技术规范[S].
[2] JTJ 041-2000,公路桥涵施工技术规范[S].
[3] GB 50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].
[4] JGJ 146-2004,建筑施工现场环境与卫生标准[S].
[5] GY 206-1996,人工成孔灌注桩施工工艺标准[S].
[6] JTJ 073-96,公路养护技术规范[S].
[7] TB 10414-2003,铁路砼与砌体施工质量验收标准[S]. 来源: 《建筑中文网》.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/201110/15053.htm
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