《全人工挖孔樁施工》word版

1、混凝土灌注樁-人工挖孔和挖孔擴(kuò)底灌筑樁 內(nèi)容提要：人工挖孔灌筑樁系用人工挖土成孔，澆筑混凝土成樁；挖孔擴(kuò)底灌筑樁，系在挖孔灌筑樁的基礎(chǔ)上，擴(kuò)大樁底尺寸而成。這類樁由于其受力性能可靠，不需大型機(jī)具設(shè)備，施工操作工藝簡(jiǎn)單，在各地應(yīng)用較為普遍，已成為大直徑灌筑樁施工的一種主要工藝方式。 人工挖孔灌筑樁系用人工挖土成孔，澆筑混凝土成樁；挖孔擴(kuò)底灌筑樁，系在挖孔灌筑樁的基礎(chǔ)上，擴(kuò)大樁底尺寸而成。這類樁由于其受力性能可靠，不需大型機(jī)具設(shè)備，施工操作工藝簡(jiǎn)單，在各地應(yīng)用較為普遍，已成為大直徑灌筑樁施工的一種主要工藝方式。挖孔及挖孔擴(kuò)底灌筑樁的特點(diǎn)是：?jiǎn)螛冻休d力高，結(jié)構(gòu)傳力明確，沉降量小，可一柱一樁，不需承臺(tái)

2、，不需鑿樁頭；可作支撐、抗滑、錨拉、擋土等用；可直接檢查樁直徑、垂直度和持力土層情況，樁質(zhì)量可靠；施工機(jī)具設(shè)備較簡(jiǎn)單，都為工地常規(guī)機(jī)具，施工工藝操作簡(jiǎn)便，占場(chǎng)地??；施工無振動(dòng)、無噪聲、無環(huán)境污染，對(duì)周圍建筑物無影響；可多樁同時(shí)進(jìn)行，施工速度快，節(jié)省設(shè)備費(fèi)用，降低工程造價(jià)；但樁成孔工藝存在勞動(dòng)強(qiáng)度較大，單樁施工速度較慢，安全性較差等問題，這些問題一般可通過采取技術(shù)措施加以克服。挖孔及挖孔擴(kuò)底灌筑樁適用于樁直徑800mm以上，無地下水或地下水較少的粘土、粉質(zhì)粘土，含少量的砂、砂卵石、姜結(jié)石的粘土層采用，特別適于黃土層使用，深度一般20m左右，可用于高層建筑、公用建筑、水工結(jié)構(gòu)（如泵站、橋墩作支撐、

3、抗滑、擋土、錨拉樁之用）。對(duì)有流砂、地下水位較高、涌水量大的沖積地帶及近代沉積的含水量高的淤泥、淤泥質(zhì)土層，不宜采用。1構(gòu)造要求挖孔樁直徑（d）一般為8002000mm，最大直徑可達(dá)3500mm；樁埋置深度（樁長(zhǎng)）一般在20m左右，最深可達(dá)40m。當(dāng)要求增大承載力、底部擴(kuò)底時(shí)，擴(kuò)底直徑一般為1.33.0d最大可達(dá)4.5d，擴(kuò)底直徑大小按（d1d）/2：h1：4，h1（d1d）/4進(jìn)行控制/（圖22a、b）。一般采用一柱一樁，如采用一柱兩樁時(shí)，兩樁中心距不應(yīng)小于3d，兩樁擴(kuò)大頭凈距不小于1m（圖22c），上下設(shè)置不小于0.5m（圖22d）樁底宜挖成鍋底形，鍋底中心比四周低200mm，根據(jù)試驗(yàn)，它

4、比平底樁可提高承載力20%以上。樁底應(yīng)支撐在可靠的持力層上，支撐樁大多采用構(gòu)造配筋，配筋率以0.4%為宜，配筋長(zhǎng)度一般為1/2樁長(zhǎng)，且不小于10m；用于作抗滑、錨固，擋土樁的配筋，按全長(zhǎng)或2/3樁長(zhǎng)配置，由計(jì)算確定。箍筋采用螺旋箍筋或封閉箍筋，不小于8200mm，在樁頂1.0m范圍內(nèi)間距加密一倍，以提高樁的抗剪強(qiáng)度。當(dāng)鋼筋籠長(zhǎng)度超過4.0m時(shí)，為加強(qiáng)其剛度和整體性，可每隔2.0m設(shè)一道1620mm焊接加強(qiáng)筋。鋼筋籠長(zhǎng)超過10m需分段拼接，拼接處應(yīng)用焊接。樁混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20。圖22 人工挖孔和挖孔擴(kuò)底灌筑樁（a）圓柱樁；（b）擴(kuò)底樁；（c）、（d）擴(kuò)底樁群布置2機(jī)具設(shè)備及材料要求提升

5、機(jī)具包括：1t卷?yè)P(yáng)機(jī)配三木塔或1t以上單軌電動(dòng)葫蘆（鏈條式）配提升金屬架與軌道，活底吊桶；挖孔工具包括：短柄鐵鍬、鎬、錘、釬。水平運(yùn)輸工具包括：雙輪手推車或1t機(jī)動(dòng)翻斗車；混凝土澆筑機(jī)具包括：混凝土攪拌機(jī)（含計(jì)量設(shè)備）、小直徑插入式振動(dòng)器、插釬、串筒等。當(dāng)水下澆筑混凝土?xí)r，尚應(yīng)配金屬導(dǎo)管、吊斗、混凝土儲(chǔ)料斗、提升裝置（卷?yè)P(yáng)機(jī)或起重機(jī)等）、澆筑架、測(cè)錘。以及鋼筋籠吊放機(jī)械等。其他機(jī)具設(shè)備包括：鋼筋加工機(jī)具、支護(hù)模板、支撐、電焊機(jī)、吊掛式軟爬梯；36V低壓變壓器、井內(nèi)外照明設(shè)施；樁孔深超過20m，另配鼓風(fēng)機(jī)、輸風(fēng)管；有地下水應(yīng)配潛水泵及膠皮軟管等?；炷磷o(hù)壁和樁材料要求同鉆孔灌筑樁。3施工工藝方法

6、要點(diǎn)（1）挖孔灌筑樁的施工程序是：場(chǎng)地整平放線、定樁位挖第一節(jié)樁孔土方支模澆筑第一節(jié)混凝土護(hù)壁在護(hù)壁上二次投測(cè)標(biāo)高及樁位十字軸線安裝活動(dòng)井蓋、垂直運(yùn)輸架、起重電動(dòng)葫蘆或卷?yè)P(yáng)機(jī)、活底吊土桶、排水，通風(fēng)、照明設(shè)施等第二節(jié)樁身挖土清理樁孔四壁、校核樁孔垂直度和直徑拆上節(jié)模板，支第二節(jié)模板，澆筑第二節(jié)混凝土護(hù)壁重復(fù)第二節(jié)挖土、支模、澆筑混凝土護(hù)壁工序，循環(huán)作業(yè)直至設(shè)計(jì)深度檢查持力層后進(jìn)行擴(kuò)底清理虛土、排除積水、檢查尺寸和持力層吊放鋼筋籠就位澆筑樁身混凝土。當(dāng)樁孔不設(shè)支護(hù)和不擴(kuò)底時(shí)，則無此兩道工序。（2）為防止坍孔和保證操作安全，直徑1.2m以上樁孔多設(shè)混凝土支護(hù)，每節(jié)高0.91.0m，厚815cm，或

7、加配適量直徑69mm光圓鋼筋，混凝土用C20或C25；直徑1.2m以下樁孔，井口1/4磚或1/2磚護(hù)圈高1.2m，下部遇有不良土體用半磚護(hù)砌。（3）護(hù)壁施工采取一節(jié)組合式鋼模板拼裝而成，拆上節(jié)支下節(jié)，循環(huán)周轉(zhuǎn)使用，模板用U形卡連接，上下設(shè)兩半圓組成的鋼圈頂緊，不另設(shè)支撐，混凝土用吊桶運(yùn)輸人工澆筑，上部留100mm高作澆筑口，拆模后用砌磚或混凝土堵塞，混凝土強(qiáng)度達(dá)1MPa即可拆模。圖23 人工挖孔樁成孔工藝1-三木搭；2-吊土桶；3-接卷?yè)P(yáng)機(jī)；4-混凝土護(hù)壁；5-定型組合鋼模板；6-活動(dòng)安全蓋板；7-枕木；8-活動(dòng)井蓋；9-角鋼軌道（4）挖孔由人工從自上而下逐層用鎬、鍬進(jìn)行，遇堅(jiān)硬土層用錘、釬破

8、碎；挖土次序?yàn)橄韧谥虚g部分后挖周邊，允許尺寸誤差5cm，擴(kuò)底部分采取先挖樁身圓柱體，再按擴(kuò)底尺寸從上到下削土修成擴(kuò)底形。棄土裝入活底吊桶或籮筐內(nèi)。垂直運(yùn)輸，在孔上口安支架、工字軌道、電葫蘆或搭三木搭，用12t慢速卷?yè)P(yáng)機(jī)提升（圖23），吊至地面上后，用機(jī)動(dòng)翻斗車或手推車運(yùn)出。（5）樁中線控制是在第一節(jié)混凝土護(hù)壁上設(shè)十字控制點(diǎn)，每一節(jié)設(shè)橫桿吊大線墜作中心線，用水平尺桿找圓周。（6）直徑1.2m內(nèi)的樁，鋼筋籠的制作與一般灌筑樁的方法相同，對(duì)直徑和長(zhǎng)度大的鋼筋籠，一般在主筋內(nèi)側(cè)每隔2.5m加設(shè)一道直徑2530mm的加強(qiáng)箍，每隔一箍在箍?jī)?nèi)設(shè)一井字加強(qiáng)支撐，與主筋焊接牢固組成骨架（圖24），為便于吊運(yùn)，一

9、般分兩節(jié)制作，鋼筋籠的主筋為通長(zhǎng)鋼筋，其接頭采用對(duì)焊，主筋與箍筋間隔點(diǎn)焊固定，控制平整度誤差不大于5cm，鋼筋籠4側(cè)主筋上每隔5m設(shè)置耳環(huán)，控制保護(hù)層為57cm，鋼筋籠外形尺寸比孔小1112cm。圖24 鋼筋籠的成型與加固（a）鋼筋籠加固成型；（b）耳環(huán)；（c）上下段鋼筋籠主筋對(duì)焊連接1-主筋32mm；2-箍筋1216150mm；3-耳環(huán)20mm；4-加勁支撐305.0m；5-輕軌；6-枕木鋼筋籠就位用小型吊運(yùn)機(jī)具（圖25）或履帶式起重機(jī)進(jìn)行（圖26），上下節(jié)主筋采用幫條雙面焊接，整個(gè)鋼筋籠用槽鋼懸掛在井壁上，借自重保持垂直度正確。圖25 小型鋼筋籠吊放（a）小型鋼筋籠吊放；（b）三木搭移動(dòng)1

10、-雙輪架子車；2-0.51.0t卷?yè)P(yáng)機(jī)；3-三木搭；4-鋼筋籠；5-樁孔圖26 大直徑灌筑樁鋼筋籠的吊放1-上節(jié)鋼筋籠；2-下節(jié)鋼筋籠；3-鋼筋焊接接頭；4-15履帶式或輪胎式起重機(jī)；5-混凝土護(hù)壁（7）混凝土用粒徑小于50mm石子，水泥用強(qiáng)度等級(jí)32.5普通水泥或礦渣水泥，坍落度48cm，用機(jī)械拌制?；炷劣梅菲嚒C(jī)動(dòng)車或手推車向樁孔內(nèi)澆筑。混凝土下料采用串桶，深樁孔用混凝土溜管；如地下水大（孔中水位上升速度大于6mm/min）,應(yīng)采用混凝土導(dǎo)管水中澆筑混凝土工藝（圖27），混凝土要垂直灌人樁孔內(nèi)，并應(yīng)連續(xù)分層澆筑，每層厚不超過1.5m。小直徑樁孔，6m以下利用混凝土的大坍落度和下沖力使

11、密實(shí)；6m以內(nèi)分層搗實(shí)。大直徑樁應(yīng)分層搗實(shí)，或用卷?yè)P(yáng)機(jī)吊導(dǎo)管上下插搗。對(duì)直徑小、深度大的樁，人工下井振搗有困難時(shí)，可在混凝土中摻水泥用量0.25%木鈣減水劑，使混凝土坍落度增至1318cm，利用混凝土大坍落度下沉力使之密實(shí)，但樁上部鋼筋部位仍應(yīng)用振搗器振搗密實(shí)。圖27 混凝土澆筑工藝1-大直徑樁孔；2-鋼筋籠；3-導(dǎo)管；4-下料漏斗；5-澆筑臺(tái)架；6-卸料槽；7-混凝土；8-泥漿水；9-泥漿溢流槽；10-鋼承臺(tái)；11-翻斗汽車；12-履帶式起重機(jī)（8）樁混凝土的養(yǎng)護(hù)：當(dāng)樁頂標(biāo)高比自然場(chǎng)地標(biāo)高低時(shí)，在混凝土澆筑12h后進(jìn)行濕水養(yǎng)護(hù)，當(dāng)樁頂標(biāo)高比場(chǎng)地標(biāo)高高時(shí)，混凝土澆筑12h后應(yīng)覆蓋草袋，并濕水養(yǎng)

12、護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7d。4地下水及流砂處理樁挖孔時(shí)，如地下水豐富、滲水或涌水量較大時(shí)，可根據(jù)情況分別采取以下措施：（1）少量滲水可在樁孔內(nèi)挖小集水坑，隨挖土隨用吊桶，將泥水一起吊出；（2）大量滲水，可在樁孔內(nèi)先挖較深集水井，設(shè)小型潛水泵將地下水排出樁孔外，隨挖土隨加深集水井；（3）涌水量很大時(shí)，如樁較密集，可將一樁超前開挖，使附近地下水匯集于此樁孔內(nèi)，用12臺(tái)潛水泵將地下水抽出，起到深井降水的作用，將附近樁孔地下水位降低；（4）滲水量較大，井底地下水難以排干時(shí)，底部泥渣可用壓縮空氣清孔方法清孔。樁孔內(nèi)排水時(shí)，注意周圍地下水位變化，否則由于土壤固結(jié)、地面下沉?xí)o周圍設(shè)施帶來危害。當(dāng)挖孔時(shí)遇流砂層

13、，一般可在井孔內(nèi)設(shè)高12m，厚4mm鋼套護(hù)筒，直徑略小于混凝土護(hù)壁內(nèi)徑，利用混凝土支護(hù)作支點(diǎn)，用小型油壓千斤頂將鋼護(hù)筒逐漸壓入土中，阻擋流砂，鋼套筒可一個(gè)接一個(gè)下沉，壓入一段，開挖一段樁孔，直至穿過流砂層0.51.0m，再轉(zhuǎn)入正常挖土和設(shè)混凝土支護(hù)。澆筑混凝土?xí)r，至該段，隨澆混凝土隨將鋼護(hù)筒（上設(shè)吊環(huán)）吊出，也可不吊出。5護(hù)壁厚度計(jì)算護(hù)壁厚度計(jì)算：大直徑人工挖孔樁大都采取分段挖土，分段護(hù)壁的方法施工，以保證操作安全。分段現(xiàn)澆混凝土護(hù)壁厚度，一般取受力最大處，即地下最深段護(hù)壁所承受的土壓力及地下水的側(cè)壓力（圖28）確定其厚度。施工過程中地面不均勻堆土產(chǎn)生偏壓力的影響可不考慮。圖28 護(hù)壁受力計(jì)算

14、簡(jiǎn)圖1-護(hù)壁；2-地下水位線混凝土護(hù)壁厚度t可按下式計(jì)算： （1）或 （2）式中 N作用在混凝土護(hù)壁截面上的壓力（N/m2），N=pD/2K安全系數(shù)，一般取K=1.65；fc混凝土軸心抗壓強(qiáng)度（MPa）；P土和地下水對(duì)護(hù)壁的最大側(cè)壓力（MPa）；土的重度（kN/m3）；w水的重度（kN/m3）；H挖孔樁護(hù)壁深度（m）；h地面至地下水位深度（m）；D挖孔樁外直徑（m）；土的內(nèi)摩擦角（）；c土的粘聚力（kN/m2）。例1 1.8m直徑混凝土灌筑樁，深30m，用人工挖孔，混凝土護(hù)壁采用C20，每節(jié)高1.0m，地基土為粉質(zhì)粘土，土的天然重度19.5kN/m3；內(nèi)摩擦角20，地面以下6m有地下水，不考慮

15、粘聚作用（c0）,試計(jì)算混凝土護(hù)壁所需厚度。解 最深段的總壓力為： 409.05N/m2用C20混凝土，fc10N/mm2，D1.8m由式（2）6.1cm一般護(hù)壁最小厚度為8cm，故采用8cm。為安全計(jì)，再加適量6mm鋼筋，間距200300mm。6施工常遇問題及預(yù)防處理方法施工常遇問題及預(yù)防處理方法參見表8。挖孔及挖孔擴(kuò)底樁常遇問題及預(yù)防、處理方法 表8常遇問題產(chǎn)生原因預(yù)防措施及處理方法塌孔1地下水滲流比較嚴(yán)重2混凝土護(hù)壁養(yǎng)護(hù)期內(nèi)，孔底積水，抽水后，孔壁周圍土層內(nèi)產(chǎn)生較大水壓差，從而易于使孔壁土體失穩(wěn)3土層變化部位挖孔深度大于土體穩(wěn)定極限高度4孔底偏位或超挖，孔壁原狀土體結(jié)構(gòu)受到擾動(dòng)、破壞或松

16、軟土層挖孔，未及時(shí)支護(hù)有選擇地先挖幾個(gè)樁孔進(jìn)行連續(xù)降水，使孔底不積水，周圍樁土體粘聚力增強(qiáng)，并保持穩(wěn)定；盡可能避免樁孔內(nèi)產(chǎn)生較大水壓差；挖孔深度控制不大于穩(wěn)定極限高度；并防止偏位或超挖；在松軟土層挖孔，及時(shí)進(jìn)行支護(hù)對(duì)塌方嚴(yán)重孔壁，用砂、石子填塞，并在護(hù)壁的相應(yīng)部位設(shè)泄水孔，用以排除孔洞內(nèi)積水井涌（流泥）遇殘積土、粉土、特別是均勻的粉細(xì)砂土層，當(dāng)?shù)叵滤徊詈艽髸r(shí)，使土顆粒懸浮在水中成流態(tài)泥土從井底上涌遇有局部或厚度大于1.5m的流動(dòng)性淤泥和可能出現(xiàn)涌土、涌砂時(shí)，可采取將每節(jié)護(hù)壁高度減小到300500mm并隨挖隨驗(yàn)，隨澆筑混凝土，或采用鋼護(hù)筒作護(hù)壁，或采用有效的降水措施以減輕動(dòng)水壓力護(hù)壁裂縫1護(hù)壁

17、過厚，其自重大于土體的極限摩阻力，因而導(dǎo)致下滑，引起裂縫2過度抽水后，在樁孔周圍造成地下水位大幅度下降，在護(hù)壁外產(chǎn)生負(fù)摩擦力3由于塌方使護(hù)壁失去部分支撐的土體下滑，使護(hù)壁某一部分受拉而產(chǎn)生環(huán)向水平裂縫，同時(shí)由于下滑不均勻和護(hù)壁四周壓力不均，造成較大的彎矩和剪力作用，而導(dǎo)致垂直和斜向裂縫護(hù)壁厚度不宜太大，盡量減輕自重，在護(hù)壁內(nèi)適當(dāng)配10200mm豎向鋼筋，上下節(jié)豎鋼筋要連接牢靠，以減少環(huán)向拉力；樁孔口的護(hù)壁導(dǎo)槽要有良好的土體支撐，以保證其強(qiáng)度和穩(wěn)固裂縫一般可不處理，但要加強(qiáng)施工監(jiān)視、觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)處理淹井1井孔內(nèi)遇較大泉眼或土滲透系數(shù)大的砂礫層2附近地下水在井孔集中可在群樁孔中間鉆孔，設(shè)量深井