对人工挖孔桩施工技术的浅析.doc

论文摘要人工挖孔桩因其受力性能好和高效经济的特性使其得到了广泛的应用。人工挖孔桩的施工，要保证其施工质量，必须要有一整套的方法、步骤与措施，特别是加强施工技术管理方面的工作。本文首先介绍了人工挖孔桩的施工工艺及技术要求，其次总结了针对人工挖孔桩由于施工不当而可能产生的常见质量问题，包括地下水问题、孔底虚土多、孔壁坍塌、钢筋笼扭曲变形、桩身混凝土质量差、桩孔倾斜及桩顶位移偏差大等等应当采取的质量控制措施，最后针对施工中具体出现的一些问题，逐一提出了相应的控制措施，为工程实践提供理论依据和技术支持。关键词：人工挖孔桩；施工；质量；控制措施目 录一、概述1二、施工工艺及技术要求1（一）场地平整1（二）测量放样1（三）桩孔开挖1（四）护壁施工1（五）钢筋笼制作安装2（六）浇灌混凝土2三、质量控制措施3（一）针对不同情况的地下水问题的通常解决方案3（二）孔底虚土多的控制措施3（三）控制成孔质量，减少坍孔事故3（四）钢筋笼的制作吊装4（五）桩身混凝土的浇注4（六）桩孔倾斜及桩顶位移偏差大的控制措施5（七）施工过程中应做好质量记录5四、施工过程中遇到的问题及处理措施6（一）部分桩出现流砂流泥现象6（二）桩开挖线路不合理6五、结论6参考文献7对人工挖孔桩施工技术的浅析一、概述人工挖孔桩又称人工挖孔灌注桩，它是利用人力在工程需打桩的位置挖掘成设计桩径的圆孔，边挖边采取护壁措施，在挖到设计深度后对桩孔进行清理然后在孔内放置钢筋笼，最后灌注设计标号的混凝土养护成型的一种桩型。随着人工挖孔桩在工程中的大量应用也暴露出很多的质量通病：其一，目前对单桩竖向极限承载力计算受土强度参数、成桩工艺、计算模式不确定性影响的可靠度分析仍处于探索阶段；其二，混凝土在浇筑工程中，施工方法不当将造成混凝土离析、影响桩的端阻力、使混凝土胶结不良，强度降低；其三，在地下水渗流严重的土层，施工措施不当易使护壁坍塌，土体失稳塌落。在工程的勘察、设计、施工管理每个阶段都必须严格进行质量控制，为上部结构的安全做好必要的准备。人工挖孔桩的质量管理可归结为几个大的方面：勘察管理、人工挖孔桩的设计管理以及人工挖孔桩的施工管理，而本文则主要就其施工管理方面的质量控制做了探讨。文章结合工程实例，对人工挖孔桩的施工工艺及技术要求、常见质量问题、质量控制措施等问题进行详细论述。工程建筑物为18层商住楼，上部采用现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构，建筑物结构安全等级二级，地基基础设计等级为乙级；建筑抗震设防为丙类。桩基础采用钢筋混凝土人工挖孔灌注桩，桩直径为800-1300。根据地质报告及设计要求，桩端持力层为散体状全分化花岗岩或碎块状强风化花岗岩或中风化花岗岩。本工程共计施工总桩数为80根。二、施工工艺及技术要求（一）场地平整平整场地、清除杂物、夯打密实。桩位处地面应高出原地面2030cm左右，场地四周开挖排水沟，防止地表水流入孔内。（二）测量放样进行施工放样，按设计图纸定出孔位。检查无误后，埋设十字护桩，十字护桩必须用砂浆或混凝土进行加固保护，以备开挖过程中对桩位进行检验。（三）桩孔开挖采用从上到下逐层用镐、锹进行开挖，遇坚硬土或大块孤石采用锤、镐破碎，挖土顺序为先挖中问后挖周边，按设计桩径加20cm控制截面大小。孔内挖出的土装入吊桶采用自制提升设备将渣土垂直运输到地面，堆积到指定地点，防止污染环境。（四）护壁施工对岩层、较坚硬密实土层，不透水，开挖后短期不会坍孔的，可不设护壁，其它土质情况下，必须施作护壁，保持孔壁稳定，以保安全。护壁采用现浇模注混凝土护壁，混凝土标号与桩身设计标号相同。第一节混凝土护壁(原地面以下lm)径向厚度为20cm，宜高出地面2030cm，使其成为井口围圈，以阻挡井上土石及其它物体滚入井下伤人，并且便于挡水和定位。（五）钢筋笼制作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直径18的加强箍筋，以保证在运输和吊放过程中不产生变形 周晓龙，建筑施工技术实训，北京大学出版社，2009，第73页。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。（六）浇灌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，串简宜距混凝土面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4050cm，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。三、质量控制措施（一）针对不同情况的地下水问题的通常解决方案地下水水量不大时：可选用潜水泵抽水，开挖过程中孔底要挖集水坑，及时下泵抽水，边抽水边开挖，成孔后及时浇注相应的混凝土护壁，然后继续下一段的施工。地下水水量较大时：当用施工孔自身水泵抽水，也不易开挖时，应从施工顺序考虑，采取对周围桩孔同时抽水，以减少开挖孔内的涌水量，并采取交替循环施工的方法，组织安排合理，能达到很好的效果。对不太深的人工挖孔桩：可在场地四周合理布置同意的轻型井点降水，对基础平面占地较大时，也可增加井点管的排数，一般可以解决地下水的问题。另外，还有一个特殊情况，也是工程施工中遇到的频率比较高的情况，在人工挖孔桩施工过程中，有时会受到周围环境的影响和制约，一是工程施工地点周围环境、基础设施等不允许施工时无限制抽出地下水；二是施工地段周围有溪流、池塘、水潭等，不可能无限制地达到抽水降水目的。处理这类问题最有效的方法是截断水源，封闭水路。桩孔较浅时，可用钢板桩封闭的方法；桩孔较深时，用钻孔压力灌浆形成帷幕挡水，保证在正常抽水时，能够达到正常施工的目的。（二）孔底虚土多的控制措施控制人工挖孔桩孔底虚土多的措施主要有：1、人工挖孔桩要有详细的地质报告，特别是水文地质报告，以便预先制定出有效措施，减少孔底虚土超标；2、严格控制孔深超挖，完孔后，孔底虚土必须全部清除，见到坚实的原状土；3、扩底部位遇到砂土层时，应采取支护措施；4、孔口堆土应距孔口至少2m以外，并及时运出，避免施工车辆碾压，成孔后，立即盖好孔口盖板，以防过多掉入回落土，造成孔口坍塌；5、保护孔口坚实，防止回落土拧人孔底；6、雨季施工，孔口做防水圈，高出地面20cm以上，防止雨水灌孔，造成虚土增多；7、成孔验收后，立即放钢筋笼，慢、稳下入，不得碰撞孔壁。虚土过多应清除，立即浇筑混凝土。当天成孔，成桩必须当天完成，不得过夜。（三）控制成孔质量，减少坍孔事故先施工直径小的桩孔，后施工直径大的桩孔。因为一般桩愈深，难度相对愈大，较小的桩孔施工后，对上部土层的稳定起到加固作用，也减少了深孔施工的压力。同时采用隔桩施工，错开桩位开挖，防止穿孔造成塌方。减小井桩扩大头的斜率，以及提高扩大头的起始点高度，以减小塌方的危险系数。缩短每节高度，随时观察土体松动情况。必要时可在坍孔处用砌砖钢板桩、木板桩，封堵；操作进程要紧凑，施工现场开挖和护壁两个工序必须连续作业，以确保孔壁不坍；地质较差，出水量较大，遇流动性淤泥或流沙时，孔壁应采用钢护简施工；对较易塌方施工段要即挖，即校对，即验收，即灌注护壁混凝土，要保证混凝土密实度，避免渗漏；对少量流砂的桩位，先将附近无流砂的桩孔挖深，使其起集水井作用，集水井应选在地下水流的上方，用水泵抽水，将流砂桩孔和附近的地下水位降至桩底以下，使流砂桩免除在水淹状态下施工。桩身质量控制。依据建筑物测量控制网和桩位平面布置图，测定桩位方格控制网和高程基准点，确定好桩位中心。以桩位中心为圆心，以桩身半径加护壁厚度为半径画出上部圆周，撒石灰线作为桩孔开挖尺寸线，桩位线定好后，经复查合格后用钢筋在石灰线四周外边埋设四个桩心控制点，便于桩身定位控制。严格控制桩孔垂直度、中心位置，每节桩孔护壁做好后，必须将桩位轴线和标高测设在护壁上口然后用十字线对中，吊线锤向并底投设，以半径尺杆检查孔壁垂直平整度，井深以基准点为依据逐根引测。（四）钢筋笼的制作吊装人工挖孔桩钢筋笼质量控制：钢筋笼制作严格按设计加工，主筋位置用钢筋定位支架控制等分距离。加颈箍宜设在主筋外侧，以加强对钢筋笼的支撑作用。钢筋笼搬运和吊装时，应防止变形；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。注意钢筋笼的标高，到达设计位置后应采用工艺筋固定。避免钢筋笼下沉或受混凝土上浮力的影响而上浮。在放钢筋笼前后均应认真检查孔底，清除虚土杂物：钢筋笼安放要对准孔位，扶稳、缓慢下放，避免碰撞孔壁，到位后立即固定。大直径桩的钢筋笼需使用吨位适宜的吊车将钢筋笼吊人孔内。在吊装过程中，要防止钢筋笼发生变形。当钢筋笼需要接长时，要先将第一段钢筋笼放人孔中，利用其上部架立筋暂时固定在护筒上部，然后吊起第二段钢筋笼对准位置后用绑扎或焊接等方法接长后放人孔中，如此逐渐接长到预定深度。待到钢筋笼安设完成后，还要检查确认钢筋笼顶端的高度。（五）桩身混凝土的浇注保证混凝土浇注的及时性和密实性：其中浇筑的及时性是关键。即对合格的成孔要及时进行浇筑且力求在最短的时间内完成桩身混凝土浇筑，避免因放置时间长土体干燥收缩失稳塌方，特别是在有地下压力水情况时。要求集中足够的混凝土在短时间内进行浇筑。以便领先混凝土自身重量压住水流的渗入。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。对于深度大于l0m的桩身，可依靠混凝土自身的落差形成的冲击力及混凝士自身的重量的压力使其密实，这部分混凝土即可不用振捣。混凝土配合比质量控制：科学配制混凝土是保证质量的先决条件，混凝土施工配合比必须通过实验，满足设计技术指标和施工要求，并经审批后方可使用。混凝土施工配料必须经审核后签发，并严格按试验检测中心签发的混凝土施工配料单进行配料，严禁擅自更改。如孔底少量积水，浇筑混凝土时可在首盘采用半干硬性的，大量积水一时又排除困难的情况下，则应用导管水下浇筑混凝土的方法，确保施工质量。混凝土浇筑中，随着混凝土的上升，需要逐步提升和拆卸导管 严心娥，土木工程施工，北京大学出版社，2010，第39页。应该注意控制最后一次的混凝土灌注量，当凿除桩顶浮浆层后，应保证设计的桩顶标高及混凝土质量。（六）桩孔倾斜及桩顶位移偏差大的控制措施控制人工挖孔桩桩孔倾斜及桩顶位移偏差大的措施主要有：1、应严格按图放桩位，并有复检制度。桩位丢失应正规放线补桩。轴线桩与桩位桩应用颜色区分，不得混淆，以免挖错位置；2、开始挖孔前，要用定位圈(钢筋制作的圆环有刻度十字架)放挖孔线。或在桩位外设置定位龙门桩，安装护壁模板必须用桩心点校正模板位置，并由专人负责；3、井圈中心线与设计轴线偏差不得大于20mm；4、挖孔过程中，应随时用线坠吊放中心线，特别是发现偏差过大，应立即纠偏，要求每次支护壁模板都要吊线一次(以顶部中心的十字圆环为准)，扩底时，应从孔中心点吊线放扩底中心桩，应均匀环状开挖进尺，每次以向四周进尺l00mm为宜，以防局部开挖过多造成塌壁；5、成孔完毕后，应立即检查验收，紧随下一工序，吊放钢筋笼，浇筑混凝土，避免晾孔时间过长，造成不必要的塌孔，特别是雨季或有渗水的情况下，成孔不得过夜。（七）施工过程中应做好质量记录人工挖孔桩施工过程中应做好以下质量记录：1、工程地质勘察报告、桩基施工图、图纸会审纪要、设计变更等；2、经审定的施工组织设计、施工方案及执行中的变更情况；3、桩位测量放线图，包括工程桩位线复核签证单；4、水泥、钢筋的出厂合格证明及复验证明；5、灌注桩的施工记录；6、凝土试配申请单和试验室签发的配合比通知单；7、混凝土试块28d标养抗压强度试验报告；8、成桩质量检查报告；9、单桩承载力检测报告。四、施工过程中遇到的问题及处理措施（一）部分桩出现流砂、流泥现象部分桩挖至8l0m时出现流砂、流泥现象。 分析其原因为连续几天下雨，桩孔内的积水已将桩孔四周的土浸软，所以继续往下挖时，很容易出现流砂、流泥现象。当流砂、流泥不严重时，抽于桩孔内的水，用稻草来堵流沙、流泥，这是一种简便、经济的有效方法。当流砂、流泥较严重时，除采用第一种方法外，减小每节护壁的长度，由1m变为0.5m，在护壁混凝土中加入早强剂，加强护壁钢筋等。（二）桩开挖线路不合理由于要赶工程工期，项目部没有仔细研读地勘报告及考察现场实际情况，结果成片开挖，没有对开挖线路进行规划，其实安排人工挖孔桩施工顺序，对减少施工难度起重要作用。桩孔的施工顺序为先浅后深，先施工浅的孔桩，可起到稳固作用，更可减少深孔桩施工时土的侧向压力。对部分孔桩桩距较近，且互相干挠容易造成护壁的不稳定以至发生塌孔，必须采用隔桩施工方法施工。五、结论人工挖孔桩工程，其造价低、噪音小，尤其适用于场地狭小的场所。在黏土、粉质黏土、含少量砂石黏土层，且地下水位低的工业、民用建筑及市政工程中，人工挖孔桩工艺还是是十分适用的。工程由于受场地和工期的限制，采用挖孔施工可减小施工对周围环境的影响，确保工程如期完工，并可节省费用，由于施工过程中注意质量控制与检查，严格做好安全防范工作，使整个工程得以顺利完成。本工程总计施工总桩数为8O根，只用了22d左右就完成该工程。 经过检验全部合格，达到设计要求。安全防范工作做得好，无事故发生，为后面的工程打下良好的基础。参考文献：1、吴励敏：浅谈人工挖孔桩施工质量控制江西建材，2011，(2)2、田全国，王同伟，李同东：浅谈人工挖孔桩施工质量控制建筑科技与管理，2010，(6)3、尹光：人工挖孔桩施工质量通病及预防措施中国新技术新产品，2010，(20)4、编委会：建筑桩基技术规范中国计划出版社，20085、周晓龙：建筑施工技术实训北京大学出版社20096、严心娥：土木工程施工北京大学出版社，20107、李惠玲：土木工程施工技术大连理工大学出版社20098、刘雄心：浅谈人工挖孔桩施工质量控制要点广西城镇建设，2010，(6)9、杨炜，陆宏斌：人工挖孔桩施工质量控制探讨中国科技博览2010，(7)10、宋明霞，王家训：人工挖孔桩施工质量控制需关注的几个问题中国科技博览，2010，(4)