人工挖孔灌注桩施工技术
2017-06-19
1人工挖孔灌注桩的优点及适用条件
1.1桩基质量易于保证桩基为隐蔽工程，质量好坏直接影响建筑物整体质量及使用年限，挖孔桩一般情况下无需灌注水下混凝土，消除了钻孔与灌注水下混凝土的许多质量隐患，如扩桩、塌孔、卡钻、断桩、钢筋笼上浮、保护层厚度不均、沉淀层过厚等问题，从而保证桩的完整性和质量。同时，因清孔彻底，桩底无淤泥，易于扩大桩底孔径，增加桩底面积，提高桩基承载力。
1.2施工进度快由于挖孔桩所需设备简单而易于获得，劳动力也不存在问题，制约挖孔桩施工进度的客观因素少，施工中可以多孔平行施工，每孔可连续作业，加快进度。
1.3施工成本低挖孔灌注桩的施工机械由简单的起重设备代替钻机，节省了许多钻孔重型设备和原材料，其成孔造价比冲抓锥冲孔、冲击锥冲孔、冲击钻机钻孔、回旋钻钻孔和沉井基础低30%～40%，大量节省成孔成本；同时，由于挖孔桩质量易于保证无需进行超声波检测，可以节约高昂的检测费用。
1.4适用条件①地下水位较低；②地质条件良好，地层土体密实；流砂淤泥层不太严重；③工期较紧，而缺乏钻机；④桩长度较短而孔径较大。
2施工技术与质量控制
2.1施工准备
2.1.1开工前，要结合钻探资料，认真分析水文地质条件，尤其是地下水渗流情况，据此提出可能出现的问题，并制定相应的应急措施，制定出切实可行的施工方案，准备充足的人力、材料和设备。
2.1.2平整场地，铲除软土层并压实，测量十字线准确控制桩位，搭好孔口雨棚，安装卷扬机和照明设备，修整出渣道路，孔口半径15m内不宜堆料，以减轻孔壁压力；若孔口地层松软，宜用混凝土护壁2.0m，以防塌孔。
2.2挖孔
2.2.1各孔开挖顺序应视地层松紧，桩孔布置而定，地层紧密，地下水不大的孔位可同时开挖以缩短工期。但渗水量较大的孔，应超前开挖，集中抽水，降低其它孔的水位。地下水较大者，宜对角开挖，若桩孔为梅花式布置宜先挖中孔。
2.2.2挖孔时一般多班连续作业，人工挖土、小型卷扬机升降吊斗垂直运土，人力架子车孔外转运。成孔后应立即浇筑混凝土，以防塌孔。
2.2.3挖掘时，要有意识地将孔壁修成凸凹不平，以增加桩的摩擦力。
2.2.4开挖时不得随意扩大工作面，不要扰动周围土层。
2.2.5挖掘深度每延伸2.0m要检测一次孔径和井中心平面位置，严防轴线偏移及超挖或欠挖。
2.2.6 孔内遇到岩层需爆破时要采用浅眼松动爆破法，严格控制炸药用量，并在炮眼附近加强支护。孔深大于5m时采用电雷管，孔内爆破后先通风15min，并检查无有害气体后，方可下井作业。
2.3护壁
2.3.1岩层较坚硬密实土层，开挖后短期不会塌孔者，可不护壁。
2.3.2支撑护壁要因土质、渗水、工期、工地等条件因地制宜选择孔壁支护类型。一般可选用木框架、柳条、现浇混凝土等支护形式。以混凝土护壁作为桩身的一部分时，只能用于桩身截面不出现拉应力的桩（摩擦桩或柱桩），混凝土标号不低于桩身标号。
2.3.3孔内遇水渗入应及时支撑孔壁，防止水在孔壁侵流造成塌孔。同时应挖集水坑排水或用轻型井点降水。遇到砂性土层、流砂层、淤泥层很容易发生护壁外围泥砂塌落。如果地下水涌水量不大，塌落不严重，可用挡土板支撑，同时用25mm圆钢加固或钢板套筒突击成孔浇筑混凝土护壁。如果地下水涌水量大，随着护壁外围泥砂大量塌落，混凝土护壁成为悬空状态，失去支撑，进而产生断裂、脱落，此时宜采取以下措施：①顶层护壁用直径20mm圆钢加设2～4个吊耳，用钢丝绳固定在地面木桩上。②加密护壁竖向钢筋，并让钢筋伸出20cm以上，与下一节护壁的竖向筋及箍筋连成整体，然后再浇筑成型。如果有必要，可在挖孔桩中部护壁上预留直径200mm左右的孔洞，但该部位的地质要选择比较坚硬的土壤，然后再将护壁与护壁外周的工锚在一起，用混凝土桩、木桩都可以。这样护壁就不会断裂脱落。③在已成型的护壁上，钻孔至砂土薄壁层，以充填，渗透和挤密的形式把灌浆材料充填到土体的孔隙中，以固结护壁外围土体，保护壁周泥砂不塌落，从而增强桩周摩擦力。压力灌浆材料，可选择粉煤灰、旱强型水泥混凝土、石灰粘土混合料等。
2.3.4在水中灌注的摩擦桩，伴随灌注混凝土的升高，孔内水位相应上升，应逐层拆除支护，利用水头护壁；在空气中灌注的摩擦桩，当地层较紧密、短期无支护，孔壁不致坍塌时宜在灌注过程中逐步由下至上拆除支护。
2.4封底混凝土浇筑
2.4.1浇筑前，应检查孔底高程和孔径是否达到设计要求，并把孔底渣土清理干净，同时把积水尽可能排干并探明地质情况，如与设计不符，应提出变更设计。
2.4.2为了减少地下水的积聚，任何一根挖孔桩封底时都要把邻近孔位的积水同时抽出，以减少邻孔的积水对工作孔的影响。
2.4.3孔深超过6.0m时，还要注意防止混凝土离析，一般把搅拌好的混凝土装在容量为1～2m3左右坚固的帆布袋内，并用绳子打成活扣，将帆布袋送到孔底时拉开活扣，就可将混凝土送到孔底，连续作业就能迅速封好孔底，堵住孔底大部分甚至全部的地下水。
2.4.4如果地下水很多，而且挖孔较深，刚提起水泵底部渗水就接近或超过20cm，这时用以上几种办法封底都会造成混凝土用量太大，清理完孔底渣土后，让水位继续上升，或向井内送水，等到孔中水位与孔外地下水位等高时（若孔壁土质易坍塌应使孔内水位高出孔外地下水位1.50～1m），用导管伸入孔底，向导管内输送早强混凝土，混凝土量超过原注水水面高度时，再慢慢拔除导管。由于水压力的作用，封底混凝土基本密实，混凝土终凝后再抽水，由于封底混凝土已超过底节护壁，已经没有地下涌水，待水抽干，将表面混凝土松散部分清除后，再继续下一道工序。
2.5钢筋骨架的制作与安装
根据施工条件，钢筋骨架可在孔外制作完毕，用吊车吊入孔内安装，也可在孔内绑扎安装。钢筋骨架制作必须符合有关施工规范和设计图纸，为使钢筋骨架正确牢固定位，除主筋上设置吊环或混凝土垫块外，也可在孔壁上打入钢钎，用铅丝与主筋绑扎，使其牢固定位。
2.6灌注混凝土
在完成封底混凝土和钢筋骨架制作安装后，孔壁渗入的地下水上升速度较小时，一般采用在空气中灌注混凝土的方法，但应注意以下事项：①混凝土塌落度。当孔内无钢筋骨架时宜小于6.50cm；当孔内设置钢筋骨架时宜为7～9cm。如用导管灌注混凝土，可在导管中自由坠落，导管应对准孔中心；②灌注桩的混凝土要震捣密实；③孔内混凝土应一次浇筑完毕，避免出现施工缝；④尽量减少灌注混凝土与拆除支护之间的干扰，以加快灌注速度；⑤孔深超过6m时，可用前述封底混凝土浇筑孔深达到6m时的办法施工；⑥混凝土灌注至桩顶后，应将离析的混合物及水泥浆等清除干净。
3安全保证措施
3.1孔下作业不得超过2人，作业时应戴安全帽、穿雨衣、雨裤及长筒靴。孔下作业人员和孔上人员要有联络信号。地面孔周围不得摆放铁锤等易坠落物品，每工作2h，井下人员和地面人员进行交换。
3.2井下人员应注意观察孔壁变化情况，如发现塌落或孔壁裂纹现象，应及时采取支撑措施。如有险情应及时发出信号，并尽快采取有效措施排除险情。
3.3地面人员应注意孔下发出的联络信号，反应要灵敏快捷；经常检查支架，滑轮绳索是否牢固；下吊时要扶牢，提上来的土要倒干净，卸在孔口3.0m以外并用架子车转运。
3.4施工中抽水、照明、通风等电器设备应一机一闸一漏电保护器，供电线路要用三蕊电缆，电线要架空，不得拖拽地上。并经常检查电线及漏电保护器是否完好。①从孔中抽水时排水口应距孔口5m以上，并保证施工现场排水畅通；②当天挖孔，当天浇筑护壁，若坍塌严重时应边挖边支护。人离开现场要把孔口盖好。必要时设置明显警戒标志，或专人值班；③由于土层中可能有腐殖物质或腐殖物质产生的气体散到孔中，因此要预防孔内有害气体的侵害。施工人员和检查人员下孔前10min把孔盖打开，如有异常气体，应及时报告有关部门，排除有害气体后方可下井作业；④挖孔6～8m深，每天至少向孔内通风一次；超过10m，每天至少通风2次，孔下作业人员如果感到呼吸不畅也要及时通风。
4人工挖孔灌注桩的应用
庄浪地处黄土地区，气候干旱，地下水位低，很多地方为黄土、砂砾土，直立性好，地质不复杂，很适合挖孔灌注桩施工，只要作好孔口和孔壁的支护、防渗工作，充分利用丰富的人力资源，使用简单的器重设备，并做好安全措施，用挖孔法施工是十分快速有效的。许多施工单位在施工中根据地质条件，充分利用黄土地区特有的特点，用挖孔代替钻孔施工，取得了良好的经济效益，如固海扩灌工程中的渡槽、石中高速公路、中郝高速公路、盐兴公路等一些大中型桥梁都成功采用挖孔灌注桩技术。
