[湖南]高速公路人工挖孔桩施工质量防治.doc

xx至xx高速公路第XX合同段 xx至xx高速公路第XX合同段 人工挖孔桩施工质量隐患防治 一、公司OA网赵总工程师关于人工挖孔桩的方面意思学习；同志们，由于工作的原因，经常要对发生的质量问题提出处置方案。在处理过的问题当中，真正谈的上有点技术难点的问题还真不多，印象中只有两次，一次是某桥在悬臂浇筑过程中发生了沿波纹管走向的不明原因裂缝，后来经多方分析，属于设计配筋不足导致；另外一次是某桥张拉后出现底板崩裂，经查是因为设计未设置防崩钢筋导致，这两次发生的问题都和我们施工没有关系。 但经常处理的问题是桩基出现夹泥和断桩，立柱和其他构造物的钢筋保护层不够或者漏筋，曾经处理过一次某桥防崩钢筋与设计数量相比严重不足的问题，另外有过用小直径波纹管代替大直径波纹管的问题，归结起来，真正谈的上属于我们技术经验不足的问题还真不多（防崩钢筋缺少问题算是一个吧）。 除过桩基础是不可见工程，导致问题发生的原因又很多，无论是谁也不敢保证自己浇注的桩不会发生问题外，其他问题，尤其是钢筋保护层问题等，都与我们过程控制不严或者是责任心不强有关，墩身漏筋和梁底漏筋后，尽管面积不大，但处置起来却非常困难，到目前为止，工程界还没有处理类似问题的良方，一旦发生，就必须全墩身、全梁底甚至全桥处理（因为要保持颜色一致），费用昂贵，而且质监站还不认可。所以，希望广大技术人员，在工作过程中，一定要严格把关，尽量不要发生类似问题。 下面我就谈谈桩基础的问题。1、成孔：由于成孔受地质情况限制，往往成孔的手段并不像我们知道的那样多，有时候是唯一的选择，但这对我们来说，随着经验的积累，也都不是很大的问题，只要下大力气肯投入，在技术上也都能解决，比如下全护桶、使用高性能泥浆穿过不良地质层（流沙层或者软塑层，或者上软下硬层），但问题是我们出于成本的考虑（有时即使我们加大投入，到了分包队伍这一层，也会大打折扣），往往下不了这么大投入的决心，因此就带来了问题，成孔过程中常常发生的问题包括坍孔和缩径（流沙层和软塑层），遇到软硬互层时还会会发生偏孔现象，如果遇到上软下硬层尤其遇到下层为基岩的情况（基岩表面不平整），问题就更加复杂。下全护桶是迫不得已，而且在桩基础很深的情况下很难实施，除非是重大的品牌桥梁（比如像苏通桥，就是用全护桶穿过软弱层的），一般桥梁是不可能的，解决问题的办法就是采用高性能泥浆，作为承包商，对我们来说，这类投入是可行的，但要对分包队伍进行严格控制，否则，坍孔就会发生。有的由经验的分包方是不会在这里偷料的，但也有经验不足的，这就需要我们管理人员多做工作。遇到底部是基岩的情况，往往表面是不平顺的，或者是已经发生了偏孔而又进行了浇注，浇注过程中不幸又发生了断桩，或坍孔需要处置的问题桩，往往采用冲击锤处置，到了岩石界面或者混凝土界面，如果不处置就会发生偏孔甚至卡钻问题，怎样处置呢？没有好办法，就是只有先打下去（比如50cm）,再用片石回填（至少80cm）,如此反复，直至锤头全部进入全断面都是基岩后正常冲击，如果是后者，则必须使新的钻孔彻底摆脱原偏孔桩才能正常钻进。2、清孔：对嵌岩桩来说尤为重要，但要达到规范规定的泥浆比重和含砂率又非常困难，除非是地质情况好采用反循环清孔，否则很难达到规范要求。如果差的很大，比如比规范要求高出0.2以上，在混凝土浇注时往往会出现夹泥现象（因为泥浆沉淀导致），这种现象在如今采用预埋声测管的检验方式中，是过不了关的。如果比规范要求高出在0.1左右，采取的方式，就是在浇筑前采取二次清空的方式，使已经沉淀的泥浆重新悬浮在泥浆当中，在浇筑时再确保导管有一定的埋深（比如不小于3m）,这样就会避免夹泥现象的发生。3、断桩问题：导致断桩的原因很多，但经常可见的原因有：（1）、浇注过程中孔壁坍孔（明显的较大坍孔逼迫中断浇注，小范围的坍孔误以为是混凝土上升，导管拆除过多导致断桩）。处置措施：中断浇注，用片石回填后重新成孔；（2）、混凝土和易性不好，出现卡管；预防措施：混凝土配合比试配时，有经验的同志必须在现场目测是否可行；拌合过程中加以严格控制。（3）、混凝土拌合或运输过程出现问题，导致浇注中间停留时间较长；（4）、控制不严，导致导管埋深太深，导管拔不出来等。处置措施：根据已经浇注的混凝土多少和地质情况确定处置措施，首盘出现问题的（或者浇注不是很多的，深长桩不超过1/3桩长的），一般是中止浇注，提出钢筋笼，清理已经浇注的混凝土，重新浇注；如果超出了上述范围，为了将来处置时钢筋不会影响孔壁稳定起见，应拔出导管，重新下导管，且使导管插入已浇注混凝土表面至少2m以上，抽出导管内泥浆后重新浇注，这样做可能会是完整桩(导管内泥浆抽的比较彻底，而且导管确实插入到已浇注混凝土内的情况下)，也可能是断桩，断桩时只有重新成孔或采取其他设计及业主能够接受的方式（比如扁担桩）；如果距离孔口较近而且地质情况良好，可以停止浇注，采用下护桶抽干泥浆人工清除松散混凝土后重新浇注，如同接柱。根据桩的实际情况，也有采取其他处置方式的，这里就不再一一介绍了。4、人工挖孔：近年来，人工挖孔桩在浇筑时也会发生问题，而且频率还不小，主要原因是孔壁或孔底渗水量较大，难以彻底清除，采用俗称干灌的方式（学术上称为在空气中浇注）浇注时，往往会出现底部松散现象，导致桩基础为不合格桩，也有在桩身中部位置出现断桩的，多为干灌时混凝土离析或振捣不适当（露振或过振）造成。目前情况下，如果要采用干灌方式，要确实保证孔底无水或无渗水现象时可以采用，通常情况下，可采用清水水下灌注的方式，也有采用水下灌注方式而不加水的情况的。但清水灌注（自然的渗水或人为加水）容易发生导管进水现象，原因是人为疏忽导管接头连接所致。清水灌注时人为加水的目的是为了保证混凝土密实，如果采取不加水方式浇注，在桩的下半部（6m以下）应问题不大，依靠混凝土自重也可使混凝土密实，但到了顶部，则应清除混凝土表面水或水泥浆，采用人工振捣方式以确保混凝土密实。这里需要提醒的是，采取不加水而采用水下灌注方式的桩基础施工方式，规范上没有明文规定是行还是不行，需要和业主及监理沟通，根据我公司个别项目的试验，这种方式浇注的（人工挖孔采取水下灌注方式而不人为加水）桩基础完整性很好。 除过桩基础经常发生问题外，目前较多出现的问题还有混凝土构件的外观质量问题，因为混凝土外观导致的损失，在我公司也是个不小的数字，值得我们加以探讨。这些问题下次再谈。二、人工挖孔特点与适用条件1、采用人工挖孔灌注桩做基础，具有机具设备简单，施工操作方便，占用施工场地小，对周围建筑物影响小，施工质量可靠，可全面展开施工，缩短工期，造价低等优点。因此得到广泛应用。2、人工挖孔桩虽具备很多优点，但也受到多种因素制约，不是所有地质条件及设计桩基都适用。人工挖孔灌注桩适用于土质较好、地下水位较低的黏土、亚黏土、含少量砂卵石的黏土层。对软土、流砂、地下水位较高、涌水量大的土层不宜采用。 3、在人工挖孔桩施工前必须认真研究设计图纸，看清桩基地质条件。符合人工挖孔桩条件一般为：地质情况良好，无流沙、无丰富地下水，桩长不宜大于 ？米,孔径不小于？米。 （桩长与孔径的大小问题争论？) 三、人工挖孔桩的技术措施 在人工挖孔桩过程中施工要点为：护壁砼配合比、孔口放样、每节中心位置以及孔深测量。要求施工中及时记录每节施工土质、渗水量、中心偏位、起始深度等。 （一）开挖前清除现场杂物杂石，整平夯实，精确放样，四周距孔中心桩1米处设4个保护桩，十字对称布置。在井口护壁施工结束后，将桩中心标注在井口护壁上。 （二）同排桩基开挖时，采用间隔挖孔，群桩开挖时，应采用梅花形开挖，以避免开挖过程中对相邻桩基护壁影响。遇上轻微流砂时，将护壁长度缩短为0.5m，减少开挖孔壁的暴露时间，及时进行护壁混凝土灌注。 （三）挖孔时，采用每进尺进行一次砼护壁，砼护壁标号应不小于C25。我们这儿要求桩基同标号砼。护壁模板宜采用定型二半圆合一的喇叭形钢模，护壁厚度在12-20cm，采用集中拌和，钢棒捣实，护壁后每节上孔径按设计桩径下口孔径大于设计桩径16cm。当护壁混凝土振捣不密实，出现护壁渗水时，要及时处理。渗水较小时，可用防水材料直接堵塞。对水量稍大的孔，可以打入木楔，周围再用防水材料封闭。对水压大、渗水量大的孔，根据孔径大小，可选择相应的塑料管嵌入导流，周围用防水材料封闭，在开挖桩孔时，用泄水管将水引出孔外，在浇注桩身混凝土前，用铁丝将管扎牢并切断。 （四）每一节开挖前，在孔口恢复中心桩后，用吊锤放样该节孔中心位置，以防出现桩心偏位。粘土层采用镐挖锹铲，硬土层及强风化岩层采用风镐破碎。 （五）挖孔至10m以下时，采用鼓风机通风，使孔内保持新鲜空气。在空气中灌注混凝土，通常采用串筒下料、分层振捣的方法施工。因为要将地下水的影响降到最低，就要尽可能加快灌注速度，要求集中足够数量的混凝土在短时间内完成浇注，以便利用混凝土自身的重量压住地下水的渗入。 （六）地下水对混凝土的均匀性、密实性影响很大。采用何种混凝土施工方法，应根据地下水的水流速度来确定。当自孔底及孔壁渗入的地下水上升速度较大（参考值6mm/min）时，则应采用水下灌注桩的方法，对此，施工技术规范中有详细的条款。需注意的是，灌注混凝土前，孔内水位至少要与孔外地下水位同高或高出11.5m。 （七）垂直起重设备要架立牢固，应能承受一定的冲力不致翻倒，垂直起重设备必须经检验合格后方可投入使用。挖至设计桩底标高后，采用探孔器测验孔垂直度和孔深。 四、人工挖孔桩施工的安全措施 施工中要清楚人工挖孔桩的安全至关重大，严格按技术规范要求配备有效的安全保证措施。人工挖孔桩安全措施包括以下方面： （一）挖出的土方必须及时运走，井孔口周边1m范围内，禁止堆放土石方，且堆土高度不应大于0.8m。井口周边必须用砼浇筑成井圈且高度要高出地面不少于20cm，以防水和杂物等进入井内，挖孔桩作业面周边必须设置安全防护围栏，高度不低于1.0m，正在开挖的桩孔停止作业时或已挖好的成孔必须设置牢固的盖孔板，且周围应设立“非工作人员禁止入内”等警示牌。 （二）现场施工人员必须戴安全帽，穿绝缘胶鞋，孔内有人时，孔上必须有人监督防护，井孔周边作业人员、监护人员，严禁穿拖鞋、赤脚、酒后上岗作业。井底照明须用低压电源，防水带罩的安全灯具或安全矿灯。 （三）孔深挖至超过挖孔人身高时，在桩孔口或孔内装设靠周壁略低的半圆防护板（网），并随着孔深增加而往作业面下引，吊渣桶上下时，孔下作业人员应避于护板（网）下。（四）井孔内必须设置应急时使用的安全绳和软爬梯。井内人员必须乘专用吊笼上下，不得乘坐吊桶或脚踩护壁上下井孔。井孔内外设置对讲机或低压电铃，便于上下联系，确保通讯畅通。 （五）根据土质情况，一般情况每开挖一次护壁一次，遇地下水丰富或易塌地层（如砂层、碎石土、软土层宜0.3-0.5m护壁，严禁只挖不护壁。） （六）当孔深大于10m以上时，应向孔下通风，加强空气对流。必要时输送氧气，防止有毒气体危害。操作时上下人员轮换作业，桩孔上人员密切注意观察桩孔下人员情况，预防安全事故发生。 （七）当地下水量不大时，随挖随将泥水用吊桶运出，地下渗水量大时，吊桶满足不了排水，先在桩孔底挖集水坑，用高扬程水泵抽水。作业人员必须离开井孔，严禁人机同坑作业。随时观察井壁变化，遇到险情，全部人员应立即撤离井孔。 （八）施工现场电源线路，必须按“三相五线”制，TV-S系统要求布置，并按“三级配电”“二级漏电分级”分段保护。各孔井用电必须分闸，严禁一闸多孔和一闸多用。必须一机一闸一箱进行敷设。孔上电线、电缆必须架空。 （九）电箱一律采用铁质电箱，电箱应有严密的防雨措施，安装位置合适，安装牢固，进出线整齐，拉线牢固，熔丝不得用金属代替，箱内不得放其他物品。现场电源线路及电器设备，由持证电工负责安装维护，经验收合格后，方准投入使用。施工现场设备的传动部位，必须装设防护罩。 （十）垂直起重设备必须经常性检修维护，保证机件能够运转正常，操作灵活，按钮开关、减速器、钢丝绳、绳卡、吊钩、吊桶、吊笼等不得带病作业。（十一）孔桩开挖应交叉进行，正在开挖或已成孔而尚未浇灌砼的桩孔其10米半径范围内不得同时开挖其它桩孔。 （十二）为了预防有害气体中毒和孔井内缺氧，每天作业前必须先检测或放鸟等方法测试，如不符合要求应先通风充氧，符合要求方准作业。 （十三）项目经理部设立安全机构，安设专职安全员。制定专项安全方案及安全制度。现场管理人员向施工人员仔细交待挖孔桩处的地质情况和地下水情况，提出可能出现的问题和应急处理措施。专职安全员对施工现场进行检查和落实安全制度。 (十四）砼浇灌时的安全问题；因为砼有人在下面振捣，人处在砼面上钢筋骨架搭板登子上，不可能每次下砼人必须上来，人也累，砼浇灌也慢，上下人员的联系问题，及时每车料进行，防上下面人员出现意外。 五、人工挖孔桩砼灌注方法选用 人工挖孔桩钢筋笼制作及就位与钻孔桩基本相同，施工要点同钻孔桩施工类似。人工挖孔桩砼灌注一般有两种方法即普通砼和水下砼。施工中可根据孔深、孔壁渗水量及施工设备配套情况决定。采用普通砼配合比施工时，要求配合导管每延米采用人工振捣，其优点是质量容易控制，但砼施工时间过长，辅助施工人员较多等。采用水下砼其优点是砼施工连续，但必须使用导管配合大型漏斗等辅助设备。 人工挖孔桩在砼灌注时的施工要点： 根据现场条件确定砼施工配合比。砼施工前检查各项配套设备、机械性能及匹配性。保证砼的和易性及浇筑的连续作业。计算确定砼用量，并通过吊锤复测保证砼桩基有效长度六、开挖方法：一 土方开挖及支护壁模板1、 放线定位: 按设计图纸放线， 定桩位。 2、 开挖土方: 采取分段开挖，每段高度决定于土壁直立状态的能力， 以0.81.0m为一施工段。开挖面积的范围为设计桩径加护壁厚度。挖土由人工从上到下逐段进行， 同一段内挖土次序先中间后周边;扩底部分采取先挖桩身圆柱体，再按扩底尺寸从上到下削土修成扩底形。在地下水位以下施工时，要及时用吊桶将泥水吊出，当遇大量渗水时，在孔底一侧挖集水坑，用高扬程潜水泵将水排出。水量较少时人工用海棉吸水法清除。3、 测量控制: 桩位轴线采取在地面设十字控制网、基准点。安 装提升设备时， 使吊桶的钢丝绳中心与桩孔中心一致，以做挖土时粗略控制中心线用。4、 孔内遇到岩层时，能用风镐挖除，用风镐凿岩至设计深度。极硬岩时，须进行针对性爆破设计。5、 地质层按规定取样，与设计地质入岩对比，符合设计要求。二浇筑护壁砼：1、 桩孔护壁砼每挖完一节，经检查断面尺寸符合设计要求，报监理工程师检验合格后，立即浇筑护壁砼，坍落度控制在3050mm，确保孔壁稳定性。2、 设置操作平台，用来临时放置混凝土拌合料和灌注护壁混凝土用。3、 支设护壁模板: 模板高度取决于开挖土方施工段的高度，一般为1m。护壁中心线控制，系将桩控制轴线，高程引到第一节混凝土护壁上，每节以十字线对中、吊大线锤控制中心点位置， 用尺杆找圆周， 然后由基准点测量孔深。 4、 浇筑护壁砼: 护壁砼要捣实，上下壁搭接5075mm，护壁采用外齿;护壁砼强度等级为C30，厚度150mm，护壁内等距放置8根直径68mm长1m的直钢筋，插入下层护壁内，使上下护壁有钢筋拉结，避免某段护壁出现流砂、淤泥而造成护壁因自重而沉裂的现象;第一节砼护壁高出地面300mm左右，便于挡水、碴和定位。5、 拆除模板继续下一段施工: 护壁砼达到一定强度后(常温下24小时)便可拆模，再开挖下一段土方，然后继续支模灌注混凝土，如此循环，直到挖至设计要求的深度。 6、 每节桩孔护壁做好以后，将桩位轴线，和标高测设在 护壁上口，然后，用十字线对中，吊线坠向井底投设，以半径尺杆检查孔壁的垂直度。随之进行修整，孔深必须以基准点为依据逐根引测。保证桩孔轴线位置、标高、截面尺寸满足设计要求。7、 成孔以后必须对桩身直径，孔底标高，桩位中心线，井壁垂直度等进行检测，并做好记录，报监理检验合格方可进入下套工序。七、桩身混凝土的浇筑1消除水的影响1.1孔底积水浇筑桩身混凝土主要应保证其符合设计强度，要保证混凝土的均匀性、密实性，因此防止孔内积水影响混凝土的配合比和密实性。浇筑前要抽干孔内积水，抽水的潜水泵要装设逆流阀，保证提出水泵时，不致使抽水管中残留水又流入桩孔内。如果孔内的水抽不干，提出水泵后，可用部分干拌混凝土混合料或干水泥铺入孔底，然后再浇注混凝土。砼浇筑过程应注意振捣，确保密实，特别是孔底部砼的密实。如果孔底水量大，确实无法采取抽水的方法解决，桩身混凝土的施工则应当采取水下浇筑施工工艺。1.2孔壁渗水对孔壁渗水，不容忽视，因桩身混凝土浇筑时间较长，如果渗水过多，将会影响混凝土质量造成离析，降低桩身混凝土强度，可在桩身混凝土浇筑前采用防水材料封闭渗漏部位。对于出水量较大的孔可用木楔打入，周围再用防水材料封闭，或在集中漏水部分嵌入泄水管，装上阀门，在施工桩孔时打开阀门让水流出，浇筑桩身混凝土时，再关闭，这样也可解决其影响桩身混凝土质量的问题。2保证桩身混凝土的密实性桩身混凝土的密实性，是保证混凝土达到设计强度的必要条件。为保证桩身混凝土浇筑的密实性，一般采用串流筒下料及分层振捣浇筑的方法，其中的浇筑速度是关键，即力求在最短的时间内完成一个桩身混凝土浇筑，特别是在有地下压力水情况时，要求集中足够的混凝土短时间浇入，以便领先混凝土自身重量压住水流的渗入。对于深度大于10m的桩身下部，可依靠混凝土自身的落差形成的冲击力及混凝土自身的重量的压力面使其密实，这部分混凝土即可不用振捣，经验证明，桩身混凝土能满足均匀性和密实性。而速度优于采用串流筒施工，对于桩身上部混凝土浇筑要采取正常的施工方法，因为一般上部很少有地下水影响，浇筑速度不必很快，也不能采用自由下落的特殊施工方法。对于渗水量较大时，应采用水下砼灌注，因为清水桩灌注难度比较大，灌注过程一定得注意导管的密封，同时注意灌注时长，确保在最短时间灌注结束。 3、砼拌制配合比、坍落度、及入灌方式 根据孔口与砼的高差而定，到下而上采用泵管法；到上而下采用溜槽式。孔内采用串桶法是砼下去。水下灌注采用水下砼，干灌时采用普通砼。八、质量问题防治桩基础是工程结构中采用的主要基础类型，其中钢筋混凝土灌注桩又是目前在工程实践中应用最多的桩基类型。长期以来业内在大直径钢筋混凝土灌注桩的设计、施工、检测工作中或多或少的存在对规范理解不够透彻的问题。1、 桩位允许偏差 单桩要求：挖孔桩允许偏差及检查频率项次检查项目规定值或允许偏差承包人检查方法和频率监理抽检频率总监办检查验收组频率1混凝土强度（Mpa）在合格标准内按附录D检查按承包人检查数的20%抽检按承包人检查数的10%抽检2桩位（mm)群桩100用经纬仪检查纵、横方向现场检查动测检查桩质量排架桩503孔的倾斜度0.5%查灌注前记录现场检查4钢筋骨架底面高程(mm)50查灌注前记录现场检查 群桩要求：2、桩顶、底标高对于有承台的桩基顶标高（特别是低承台桩基），由于承台与桩身混凝土不能一次性浇筑，个别在浇筑桩身混凝土时，浇灌高度比设计桩顶标高略低（有的比承台底标高还低），浮浆剔凿后桩顶标高比设计顶标高低很多，这一部分与承台混凝土一起浇筑。承台与桩头连接处必然产生断面突变，连接不好就会产生应力集中现象。规范要求大直径灌注桩顶嵌入承台内的长度不小于100mm，这个嵌固构造非常重要，不但能够有效抵抗桩与承台之间的水平剪切，而且还能避免桩基在承台以下出现薄弱环节。所以在确定有承台的基桩顶标高时应考虑浮浆剔除后应比承台底高100mm。3、桩笼钢筋的安装吊入法；孔口制作安装法； 中心位置，深度、垂直度、焊接质量要求满足；检查箍筋间距；保护层 ；5、孔径大小，孔心的垂直问题、保护层问题6、砼的离淅、渗水、不密实问题、断桩问题7、桩长问题、桩底夹层问题、持力层破碎问题 、成孔检查问题；砼灌注再检查问题 8、灌注砼的坍落度控制、下料的离淅控制；9、声测管的碰撞问题10、桩底原渗水处理；11、灰石地区桩底，地质钻探问题（溶洞）