人工挖孔擴底樁地基施工技術(shù)探討

鄔美琴

0 引言

人工擴孔鋼筋澆灌混凝土灌注樁，是一種可靠的地基處理形式，特別是地基土質(zhì)為粘土、粉質(zhì)粘土及含砂量較少且地下水位低的土層等，更適用于該種處理辦法。它相對于其他機械成孔，具有施工方便、速度較快、無強烈的地面振動，而且在技術(shù)上比較成熟、可靠，工程造價相對較低，可以根據(jù)施工進度和場地的情況同時開挖多個樁孔，土層情況直觀、明確，樁底虛土可以清凈，較容易保證樁端承載力。但人工挖孔擴底灌注樁對施工的信賴性較大，如果施工質(zhì)量得不到保證，對工程質(zhì)量及人身安全易產(chǎn)生較嚴重的后果。

所以，就人工挖孔擴底灌注樁施工過程中，如何落實施工措施以保證工程質(zhì)量、確保人身安全等事項，下面結(jié)合工程的具體實例，談一下個人的觀點。

1 工程概況

河津電廠一期2×350 MW機組工程位于山西省河津市，基底土質(zhì)為濕陷性黃土，設(shè)計單位為西北電力設(shè)計院。廠區(qū)除主廠房采用強夯后做1 m厚素土再做1 m厚3∶7灰土地基外，其余大部分建筑物及設(shè)備基礎(chǔ)地基均為人工挖孔擴底樁，廠區(qū)零米相當于絕對高程399 m，擴底樁樁身為φ1 000 mm，擴大端直徑2 m，樁進入細砂層深度2 m，樁身進入承臺0．1 m，樁頂標高-2．9 m，根據(jù)原勘探說明要求，一般樁的長度在21．18 m～27．82 m，樁頂承臺底標高為-3．0 m，高度為1．2 m，基礎(chǔ)承臺截面尺寸為2 000(3 000)mm×5 000(6 000)mm范圍內(nèi)，相近承臺之間用2根拉梁連接。承臺基礎(chǔ)混凝土為C20，樁身混凝土為C30，人工挖孔擴底樁危險性較大，施工過程中必須采取相應(yīng)措施，設(shè)專人監(jiān)護，護筒連接要牢固，以確保施工人員安全，下面就人工挖孔擴底樁施工要求及安全措施作簡要說明。

2 施工工藝流程及操作要點

2． 1 工藝流程

工藝流程如下:

樁孔的定位放線→樁孔的開挖→樁孔檢查驗收→鋼筋籠的制作安裝→混凝土澆灌→養(yǎng)護→檢驗→鑿樁。

2． 2 施工工藝操作要點

施工前要認真分析挖孔樁處地質(zhì)鉆探資料，針對在濕陷性黃土中施工擴底樁容易遇到厚的砂性土層、流砂層、淤泥層等特殊地質(zhì)情況，并結(jié)合河津電廠勘探時的地下地質(zhì)構(gòu)造情況，采用不同的支撐方式，對于地下涌水量大的擴底樁，要首先定出加固措施，然后再進行具體操作。對施工中常遇到的問題應(yīng)采取相應(yīng)的解決辦法。

2．2．1 成孔的開挖

根據(jù)圖紙設(shè)計的尺寸定出各個樁的位置，樁位中心用φ18鋼筋(L=300 mm)作為標記，經(jīng)檢查驗收合格后方可進行成孔施工，人工成孔是人工用鐵鍬挖土，遇到堅硬處用鎬配合開挖，挖出的土用籮筐盛放，經(jīng)轆轤用φ20尼龍繩吊至井上集中堆放，然后用翻斗車運至指定位置。樁身直筒部分可同時開挖，擴底部分，要先擴其中一個樁，待該樁混凝土澆灌完成后，再開挖擴底另外的樁底部分。也可以采用梅花樁布置方案進行施工，以避免出現(xiàn)串孔現(xiàn)象。

在土方開挖過程中，應(yīng)邊挖邊控制孔的垂直度，這是保證擴底樁承載力的重要保證之一，同時每隔1 m用φ18鋼筋焊成十字架置于井口，掛線錘找中待樁挖至細砂層后，及人工挖孔樁挖到設(shè)計標高后，要及時和相關(guān)人員進行現(xiàn)場檢查，重點是對持力層的確認，樁底、樁身直徑、擴頭尺寸、孔底標高、孔底存水情況、孔底虛土情況等項進行全面檢查和復(fù)測，確保樁進入細砂層深度達到2 m，驗收簽證確認后，辦理相關(guān)手續(xù)作為以后交工驗收資料和憑證，即可開展下一步工作。

由于人工挖孔深度較高，且地質(zhì)結(jié)構(gòu)變化較大，為確保安全施工，挖土時井內(nèi)用厚度為2 mm～3 mm鋼板做φ1 000 mm護筒，每節(jié)長度1 000 mm，頭節(jié)護筒沉入地坪以下1 m時，接下節(jié)護筒，擴大端部分護筒要做永久護筒，當人工挖孔挖到“八”字部分時，“八”字部分要兩次挖成，第一次挖上半部分，安裝上半部分安全防護罩。第二次挖下半部分，安裝下半部分安全防護罩。擴大端直孔部分兩次挖成，每次挖完后安裝安全防護罩，片與片之間及上下層之間用14號鐵絲綁牢。擴大端護筒是永久性與混凝土澆灌在一起。

孔內(nèi)照明采用36 V安全電壓，100 W帶罩防水燈泡照明，必要時用手電筒配合，同時必須配備空壓機，當開挖到-15 m以下時，必須每隔一段時間向井內(nèi)通風換氣，以確保井內(nèi)作業(yè)人員人身安全。

2．2．2 鋼筋籠安裝

鋼筋籠制作采用整段制作，主筋采用閃光對焊，焊接接頭按50%錯開，接頭間距不小于800 mm，箍筋采用搭接，搭接長度L≥35D。

在預(yù)先做好的φ900模具上將φ8，φ10鋼筋盤條繞成φ900鋼筋圈。在φ18的鋼筋支架上，用加勁箍焊接固定主筋形成圓形骨架，然后人工將螺旋箍筋套在主筋外側(cè)，箍筋與主筋用鉛絲綁牢。鋼筋籠每隔4．5 m沿十字徑向斜焊φ18(1 800 mm)，斜支撐兩道。

鋼筋籠采用兩臺吊車抬吊入孔的方法，用8 t汽車吊吊鋼筋籠下部，40 t汽車吊吊鋼筋籠上部，兩吊車配合要協(xié)調(diào)一致，保證鋼筋籠置于孔的中心位置，鋼筋籠保護層控制應(yīng)每隔4 m沿鋼筋籠十字筋方向端頭各焊一節(jié)φ48×3．5鋼管(L=100 mm)。

2．2．3 混凝土澆筑

混凝土試驗配合比由試驗站配制，施工時視砂含水率現(xiàn)場調(diào)配，砂含泥量不大于規(guī)范要求。第一次混凝土澆灌到擴大端頂部，然后分層澆筑，用φ50振動棒插入孔中心部位分層振搗密實。振動器用尼龍繩在坑邊人工送到工作面?；炷翝仓龄摪遄o圈下皮時，將護圈向上提起拆去一節(jié)，澆灌下一節(jié)直至澆灌完畢，混凝土要連續(xù)澆灌，分層間歇時間不得超過初凝時間，不得有欠振、漏振或過振。

在進行擴底樁的施工過程中，灌注混凝土是成樁的關(guān)鍵性工序之一，灌注過程中需要快速、連續(xù)施工，防止發(fā)生質(zhì)量事故:

1)坍孔。

在灌注過程中如發(fā)現(xiàn)井孔護筒內(nèi)水位忽然上升溢出護筒，隨即驟降并冒出氣泡，應(yīng)懷疑是坍孔跡象，可用測深儀探頭或測深錘探測。如測深錘原系停掛在混凝土表面上未取出或現(xiàn)被埋不能上提，或測深儀探頭測得的表面深度達不到原來的深度，相差很多，均可證實發(fā)生坍孔。坍孔原因可能是護筒周圍堆放重物、機械振動或在雨季施工時，孔四周或孔口未采取防水倒灌入井內(nèi)等措施，均有可能引起坍孔。發(fā)生坍孔后，應(yīng)查明原因，采取相應(yīng)的措施，如移開重物、排除振動等，在雨季施工時，孔口四周設(shè)擋水沿，井內(nèi)無作業(yè)時，井口加蓋防水設(shè)施以防止雨水灌入井內(nèi)引起坍孔。然后用泥漿泵吸出坍孔中的泥土，如不繼續(xù)坍孔，可恢復(fù)正常灌注。

2)串孔。

在混凝土澆灌過程中，由于開孔方式不對或澆灌混凝土方式有誤，容易引起串孔現(xiàn)象，即混凝土澆灌過程中，將相鄰已開孔成型的擴大端擠塌，致使混凝土流入其他擴底樁。因而在擴底樁成孔時，應(yīng)采取梅花樁布置成孔或相鄰較遠的進行成孔，并且在擴底樁成型后及時澆灌混凝土。

2．2．4 檢驗樁身質(zhì)量

人工挖孔擴底灌注樁施工完畢后，建設(shè)單位委托資質(zhì)合格的檢測中心(西北電力設(shè)計院)對三根人工挖孔擴底灌注樁的樁端持力層進行了深層平板載荷試驗。同時，對全部樁的樁身完整性進行了低應(yīng)變動力檢測。

結(jié)果表明:樁端持力層極限端阻力標準值滿足設(shè)計要求。樁身結(jié)構(gòu)完整，達到了規(guī)范和設(shè)計要求。

2．2．5 人工挖孔樁施工應(yīng)注意的安全事項

現(xiàn)場管理人員應(yīng)向施工人員仔細交待挖孔樁處的地質(zhì)情況和地下水情況，提出可能出現(xiàn)的問題和應(yīng)急處理措施。要有充分的思想準備和備有充足的應(yīng)急措施所用的材料、機械。要制定安全措施，并要經(jīng)常檢查和落實。

孔下作業(yè)不得超過2人，作業(yè)時應(yīng)戴安全帽、穿雨衣、雨褲及長筒雨靴?？紫伦鳂I(yè)人員和孔上人員要有聯(lián)絡(luò)信號。地面孔周圍不得擺放鐵錘、鋤頭、石頭和鐵棒等墜落傷人的物品。每工作1 h，井下人員和地面人員進行交換。

施工人員從孔內(nèi)上下需設(shè)置φ12鋼筋爬梯，每段長3．9 m，不允許直接上下徑孔。

井下人員應(yīng)注意觀察孔壁變化情況。如發(fā)現(xiàn)塌落或護壁裂紋現(xiàn)象應(yīng)及時采取支撐措施。如有險情，應(yīng)及時發(fā)出聯(lián)絡(luò)信號，以便迅速撤離，并盡快采取有效措施排除險情。

地面人員應(yīng)注意孔下發(fā)出的聯(lián)絡(luò)信號，反應(yīng)靈敏快捷。經(jīng)常檢查支架、滑輪、繩索是否牢固。下吊時要掛牢，提上來的土石要倒干凈，卸在孔口2 m以外。

施工中抽水、照明、通風等所配電氣設(shè)備應(yīng)一機一閘一漏電保護器，供電線路要用三芯橡皮線，電線要架空，不得拖拽在地上，并經(jīng)常檢查電線和漏電保護器是否完好。

從孔中抽水時排水口應(yīng)距孔口5 m以上，并保證施工現(xiàn)場排水暢通。

由于土層中可能有腐殖質(zhì)物或鄰域腐殖質(zhì)物產(chǎn)生的氣體逸散到孔中，因此，要預(yù)防孔內(nèi)有害氣體的侵害。施工人員和檢查人員下孔前10 min把孔蓋打開，如有異常氣味應(yīng)及時報告有關(guān)部門，排除有害氣體后方可作業(yè)。

挖孔6 m～10 m深，每天至少向孔內(nèi)通風1次，超過10 m每天至少通風2次，孔下作業(yè)人員如果感到呼吸不暢也要及時通風。

從鋼筋籠內(nèi)下去振搗的人員必須系尼龍保險繩。

3 結(jié)語

河津電廠一期工程地基處理采用人工擴底樁，施工中成孔質(zhì)量效果好，無斜孔、塌孔等情況，本項目的施工為我公司以后神二棧橋、山陰永皓電廠擴底樁施工提供了寶貴的經(jīng)驗，為推動同類型建筑施工起到積極的促進作用，具有顯著的社會效益。采用此技術(shù)進行地基處理，可降低工程成本、縮短工期、確保成樁的質(zhì)量，具有積極的推廣意義。

河津電廠地基處理通過人工擴底鋼筋混凝土灌注樁施工工藝，通過合理組織施工，工期提前20天，施工成本降低45萬元，成樁后經(jīng)靜載試驗和樁體小應(yīng)變測試，Ⅰ類樁356根，占檢驗總數(shù)的98．2%，Ⅱ類樁6根，占檢驗總數(shù)的1．9%，無Ⅲ類樁，樁身完整性較好，得到了業(yè)主、監(jiān)理的一致好評，也為河津一期工程最終獲“魯班獎”奠定了堅實的基礎(chǔ)。

［1］ 河津電廠一期2×350 MW機組工程施工組織設(shè)計［Z］．1996．

［2］ 西北電力設(shè)計院．河津電廠一期2×350 MW機組工程初步設(shè)計階段巖土勘測報告［R］．1996．

［3］ 張振國，李金祥．淺談人工挖孔樁施工技術(shù)問題處理心得［J］．山西建筑，2010，36(13):113-114．

［4］ 西北電力設(shè)計院．河津電廠一期2×350 MW機組工程初步設(shè)計階段勘測點平面布置圖、地質(zhì)柱狀圖［Z］．1996．

［5］ 周利君，胡寶生．超深人工挖孔樁施工技術(shù)［J］．山西建筑，2011，37(2):75-76．