人工挖孔樁在山區(qū)施工中的應(yīng)用分析

肖宗恩

人工挖孔樁是采用人工挖土成孔,灌注混凝土澆搗而成的樁。這類樁的特點是施工機(jī)具設(shè)備簡單,占用施工場地小,對周圍建筑物無影響,單樁承載力高,結(jié)構(gòu)傳力明確,沉降量小,施工質(zhì)量可靠,可全面展開施工,縮短工期,造價低,但存在勞動強(qiáng)度較大,單樁施工速度較慢,尤其是施工安全性較差,傷亡事故屢有發(fā)生。因此,為保障建筑施工安全,福建省建設(shè)廳于2007年4月1日起嚴(yán)格限制使用人工挖孔樁,人工挖孔樁樁長不得超過15 m。但在山區(qū)丘陵地帶,還沒有更好的施工工藝取代人工挖孔樁,對于存在大孤石等較為復(fù)雜的地質(zhì)條件,在確保施工安全的前提下,人工挖孔樁還是比較經(jīng)濟(jì)實惠的技術(shù)方案。本文以福建省永安市五洲第一城B地塊一期二標(biāo)工程為例,分析了人工挖孔樁在山區(qū)的施工方法、控制標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量安全保證措施,可為同類工程提供參考。

1 工程概況

福建省永安市五洲第一城B地塊一期二標(biāo)工程地處山區(qū)丘陵地帶,包括4號,5號,7號,8號住宅樓,總建筑面積22 105 m2,均為二類高層住宅,框剪11層。各巖土層特征自上而下為素填土、粉質(zhì)黏土、粉砂巖殘積黏性土、強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖、中風(fēng)化粉砂巖層,樁端持力層為中風(fēng)化粉砂巖。樁徑ZH1直徑900 mm,ZH2直徑900 mm,ZH3直徑1 000 mm,樁端進(jìn)入持力層深度不小于1.0d及900 mm,且有效樁長不小于6 m。樁基上設(shè)承臺,基礎(chǔ)設(shè)基礎(chǔ)梁與框架柱連接,樁身混凝土強(qiáng)度等級為C30。該工程樁的布置情況如下:4號樓,ZH1樁17根,ZH2樁 44根,樁長約11 m;5號樓,ZH1樁4根,ZH2樁43根,樁長約12.5 m;7號樓ZH1樁18根,樁長約 10 m～14 m;8號樓 ZH1樁21根,ZH2樁10根,ZH3樁9根,樁長約12 m。樁長均不超過15 m,采用人工挖孔灌注樁。

2 施工方案

2.1 施工工藝

一般地,人工挖孔樁可按如下流程施工:放線、定樁位→挖第一節(jié)樁孔土方→支模澆灌第一節(jié)混凝土護(hù)壁→在護(hù)壁上二次投測標(biāo)高及樁位十字軸線→安裝活動井蓋、設(shè)置垂直運(yùn)輸架、安裝電動葫蘆、吊土桶、潛水泵、鼓風(fēng)機(jī)、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、澆灌第二節(jié)混凝土護(hù)壁工序,循環(huán)作業(yè)直到設(shè)計深度→檢查持力層后進(jìn)行擴(kuò)底→對樁孔直徑、深度、持力層進(jìn)行全面檢查驗收→清理虛土、排除孔底積水→吊放鋼筋籠就位→澆灌樁身混凝土。施工中,相鄰孔樁相距較近時,可以采用跳躍式開挖的方法施工。

2.2 支護(hù)設(shè)計和施工

為防止樁孔土體坍滑和確保施工中操作安全,采用現(xiàn)澆混凝土護(hù)壁。護(hù)壁采用外齒式現(xiàn)澆混凝土護(hù)壁,其優(yōu)點是作為施工用的襯體,整體性好,能緊靠土壁,受力均勻,抗塌孔的性能較好,混凝土用機(jī)械拌制,用吊桶運(yùn)輸人工澆筑,上下節(jié)護(hù)壁的搭接長度不得小于5 cm,每節(jié)護(hù)壁在當(dāng)日施工完畢后宜養(yǎng)護(hù)24 h后拆除;第一節(jié)混凝土護(hù)壁宜高出地面20 cm,便于擋水和定位。

2.3 挖掘方法

挖土由人工從上到下逐層用鎬、鍬進(jìn)行,遇堅硬土層用錘、釬破碎,人工開挖不動的弱風(fēng)化層、微風(fēng)化層采用人工鉆孔松動爆破開挖,挖土次序為先挖中間部分后周邊,按設(shè)計樁直徑加2倍護(hù)壁厚度控制截面,允許尺寸誤差3 cm。渣土采用絞車或卷揚(yáng)機(jī)提升,人工移至樁外。地下水采取隨挖隨用吊桶將泥水一起吊出。大量滲水在一側(cè)挖集水坑,用高揚(yáng)程潛水泵排出樁孔外。

2.4 鋼筋籠制作與安裝

鋼筋籠的成型制作組裝與吊放鋼筋籠同一般灌注方法,對直徑和長度大的鋼筋籠,為防止鋼筋吊放時扭曲變形,一般在主筋內(nèi)側(cè)加設(shè)一道加強(qiáng)箍,與主筋焊接牢固組成骨架。主筋在現(xiàn)場對焊連接,并在主筋上安設(shè)鋼筋“耳環(huán)”或混凝土墊塊(豎向間距2 m,橫向圓周不少于4處),保證鋼筋骨架有足夠的保護(hù)層厚度和整體穩(wěn)定性,鋼筋籠外形尺寸要嚴(yán)格控制,比孔徑小10 cm。鋼筋籠就位,用塔吊吊放入孔內(nèi)就位。

2.5 混凝土工程

挖孔樁的混凝土分護(hù)壁混凝土及樁芯混凝土兩部分。本工程護(hù)壁在掘進(jìn)過程中逐段在豎井內(nèi)搗制,在較穩(wěn)定的土層中,護(hù)壁每節(jié)高度500 mm～950 mm。必要時采取短進(jìn)尺,如300 mm～500 mm。護(hù)壁混凝土密實早強(qiáng),坍落度為3 cm～5 cm。上下護(hù)壁間預(yù)埋縱向鋼筋加以連接,使之成為整體,并確保各段連接處不漏水。樁芯混凝土的配制采用粒徑不大于40 mm的石子,水泥用P.O32.5普通水泥,坍落度為8 cm～10 cm,用機(jī)械拌制。樁芯混凝土振搗,由井下操作人員用插入式振動器分層振搗密實混凝土,前層厚度不超過50 cm,插入形式為垂直式。每個樁的樁芯混凝土必須一次連續(xù)澆搗完畢,不留設(shè)施工縫,交接班間隙不超過2 h。應(yīng)在無地下水或人工降低地下水位后的條件下進(jìn)行混凝土澆筑或用干硬性混凝土并加強(qiáng)振搗。混凝土要用竄筒垂直灌入樁孔內(nèi),避免混凝土斜向沖擊孔壁?；炷翍?yīng)連續(xù)分層澆灌,分層搗實。第一次澆灌到擴(kuò)底部位的頂面,隨即振搗密實,再分層澆筑樁身,直至樁頂。在混凝土初凝前抹壓平整,避免出現(xiàn)塑性收縮或環(huán)向干縮裂縫。

3 施工控制標(biāo)準(zhǔn)

1)混凝土的原材料、混凝土強(qiáng)度必須符合設(shè)計要求和施工規(guī)范的規(guī)定。2)樁芯灌注混凝土量不得小于計算體積。3)灌注混凝土的板頂標(biāo)高及浮漿處理必須符合設(shè)計要求和施工規(guī)范的規(guī)定。4)成孔深度和終孔巖土必須符合設(shè)計要求。5)鋼筋籠的主筋搭接和焊接接頭長度、錯開距離必須符合施工規(guī)范的規(guī)定,鋼筋籠加勁箍和箍筋焊點必須密實牢固,漏焊點數(shù)不得超出規(guī)范的規(guī)定要求。6)挖孔中心線與樁中心線應(yīng)重合,軸線的偏差不得大于20 mm,同一水平面上的孔圈,正交直徑的樁差不得大于50 mm。7)護(hù)壁混凝土厚度及配筋應(yīng)符合設(shè)計要求,護(hù)壁直徑(外、內(nèi))誤差不大于50 mm。8)挖孔灌注樁的允許偏差及檢驗方法符合有關(guān)規(guī)定。

4 質(zhì)量保證措施

4.1 開挖控制

開孔前,應(yīng)復(fù)核樁位定位是否準(zhǔn)確,并在樁位外設(shè)置定位龍門樁。樁孔由人工從上到下逐層進(jìn)行,先中間后周邊,先深后淺。當(dāng)樁孔下部為巖層需爆破時,可采用人工鉆孔松動爆破開挖,由專業(yè)人員進(jìn)行,并嚴(yán)格遵守安全爆破作業(yè)規(guī)定。樁孔孔底挖至設(shè)計標(biāo)高后,應(yīng)鉆取孔底以下巖芯或土樣交有關(guān)部門人員鑒定,經(jīng)認(rèn)定符合設(shè)計要求后,方可進(jìn)行下道工序的施工。

4.2 鋼筋安裝控制

在安裝鋼筋時應(yīng)事先在樁上畫出安裝位置和標(biāo)高線,同時將鋼筋規(guī)格、型號、數(shù)量標(biāo)注清楚,鋼筋的各項加工誤差,安裝誤差應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計及規(guī)范要求。所有鋼筋安裝后,經(jīng)驗收合格后方可進(jìn)行混凝土澆筑。

4.3 混凝土澆灌控制

樁孔挖至設(shè)計標(biāo)高時,孔底不應(yīng)積水,終孔后應(yīng)清理好護(hù)壁上的淤泥和孔底殘渣、積水,然后進(jìn)行隱蔽工程驗收,驗收合格后,應(yīng)立即澆灌封底混凝土,封底混凝土至少應(yīng)灌到最后一節(jié)護(hù)壁底面以上200 mm。澆灌封底混凝土后應(yīng)盡快繼續(xù)澆筑樁身混凝土,如因條件所限需要延遲時,應(yīng)在以后澆灌前先抽干孔內(nèi)積水,清理封底混凝土層的表面,然后灌注樁身混凝土。澆灌混凝土必須使用竄筒向孔內(nèi)送料,應(yīng)使混凝土自由下落高度控制在2 m以內(nèi),灌注時應(yīng)采用插入式振動器分層振實,分層高度約1 000 mm。當(dāng)滲水量過大,應(yīng)采取有效措施保證混凝土澆筑質(zhì)量,未經(jīng)設(shè)計單位同意嚴(yán)禁采用水下混凝土澆筑。

5 安全應(yīng)對措施

1)為防止坍塌和淹溺,施工中應(yīng)嚴(yán)格保證護(hù)壁的配筋和混凝土強(qiáng)度,以有效防止坍孔和保證操作安全。如果遇到細(xì)砂、粉砂層地質(zhì)時,在流砂情況較輕時,可縮短挖孔層深,并隨挖隨檢隨護(hù)壁;在流砂情況較嚴(yán)重時,常用下鋼護(hù)筒的方法。2)為防止高處墜落,孔口要設(shè)有1 m高的護(hù)欄,留有合理的作業(yè)口,孔口作業(yè)人員要系安全帶,停工后孔口要加蓋封閉;為防止作業(yè)人員上下孔時墜落,應(yīng)配置適用和可靠的升降設(shè)備,同時作業(yè)人員上下孔要用專用吊籠。3)為防止物體打擊,孔內(nèi)作業(yè)人員必須戴好安全帽,孔口設(shè)置高出地面30 cm的井圈,棄土和工具等放置在井圈外,且在孔口內(nèi)設(shè)置距孔底2.5 m高的防護(hù)罩,防護(hù)罩應(yīng)由孔底人員操作,開啟方便,便于吊運(yùn)和防護(hù)。4)為防止中毒窒息,必須對孔內(nèi)空氣隨時用儀器監(jiān)測,配備通風(fēng)機(jī)和足夠到井底的通風(fēng)管,保持井內(nèi)有足夠的新鮮空氣。遇到有毒有害氣體,應(yīng)設(shè)法將孔內(nèi)人員盡快送上地面,待清除不清潔源后再進(jìn)行作業(yè)。5)為防止觸電,人工挖孔施工用電系統(tǒng)必須符合JGJ 46-2005施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范。電器必須嚴(yán)格接地、接零和使用漏電保護(hù)器,各孔用電必須分閘,嚴(yán)禁一閘多用。

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