淺析人工挖孔灌注樁施工技術(shù)
2013-06-04 07:09:12王海
王海
【摘 要】人工挖孔灌注樁的意外事故經(jīng)常發(fā)生，為杜絕或減少該類安全事故的發(fā)生，房屋建筑工程在勘察設(shè)計方面嚴(yán)格限制使用人工挖孔樁。但是人工挖孔灌注樁具有造價低、機(jī)具簡單、作業(yè)時無振動無噪音、樁身混凝土質(zhì)量可靠等優(yōu)點。本文根據(jù)工程實例，分析了人工挖孔灌注樁的運用，針對該工藝做了探討。
【關(guān)鍵詞】人工挖孔灌；質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；施工工藝
0.工程概述
某項目工程建筑面積為9820m2，6層均為框架結(jié)構(gòu)，其中地下為1層，地上5層，地下室層高3.5m，1、2層層高均為4.6m，3-5層層高均為3.5m。該工程地基基礎(chǔ)原為靜壓樁基礎(chǔ)，因施工場地狹小，平面呈矩形，考慮到靜壓樁施工機(jī)械較大，進(jìn)退場困難，且施工中對于矩形場地的四個周邊的樁基施工作業(yè)半徑不夠，無法施工等問題，經(jīng)設(shè)計、建設(shè)、監(jiān)理及施工等單位研究商議，把靜壓樁基礎(chǔ)改為獨立樁基礎(chǔ)。在土方開挖過程中，進(jìn)行兩級放坡，第一級放坡系數(shù)為1：0.33挖至-3.8m，第二級為1：0.5挖至-7.6m。當(dāng)局部開挖至-7.6m時，建設(shè)單位提出此基礎(chǔ)開挖為深基坑開挖，場地狹小，放坡系數(shù)不能滿足設(shè)計要求，開挖起來相當(dāng)危險，且造價高，要求改變樁基形式。經(jīng)建設(shè)、設(shè)計、監(jiān)理、施工等單位研究后，認(rèn)為人工挖灌注樁單樁承載力高，結(jié)構(gòu)受力明確，沉降量小，其受力性能可靠，不需要大型機(jī)具設(shè)備，施工操作工藝簡單，占用場地小，對周圍環(huán)境及建筑物影響小，可節(jié)省施工機(jī)械費用，降低工程造價，綜合考慮后決定改為人工挖孔灌注樁。
按設(shè)計要求，本工程大樓共有樁64根，樁徑1000～1400mm，共4種規(guī)格；樁端持力層為粘土層，樁端土極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值不小于q =1160kPa。樁身長度根據(jù)現(xiàn)場具體施工情況確定，樁端進(jìn)入持力層深度不得小于樁身直徑，擴(kuò)底高度1400～2600mm。
1.工程地質(zhì)水文條件
根據(jù)地質(zhì)資料反映，基坑范圍內(nèi)，地面至-6.8m（絕對標(biāo)高85.70m）范圍為存積雜填土，地下水較為豐富，水位埋深5.7～6.2m，正常情況在豐水期地下水位埋深約4m，地下水位年變幅約1.5m。地下水對混凝土及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋均無腐蝕性；-6.8m（絕對標(biāo)高85.70m）以下（地基持力層）為粘土層。
2.施工工藝及質(zhì)量控制措施
2.1施工方法
表層雜填土部分，人工直接用鐵鍬或風(fēng)鎬開挖，采用內(nèi)撐式標(biāo)準(zhǔn)組合鋼模澆注混凝土護(hù)壁，鋼筋籠現(xiàn)場制作，吊車吊放，混凝土由混凝土攪拌站統(tǒng)一拌制（商品混凝土），混凝土運輸車運輸，減速串筒灌注，插入式振搗器振搗。
2.2施工工藝流程
放線定樁位及高程→開挖第一節(jié)樁孔土方→第一節(jié)護(hù)壁鋼筋綁扎、模板安裝及復(fù)核驗收→澆搗第一節(jié)護(hù)壁混凝土→檢查樁位（中心）軸線→架設(shè)垂直運輸架→安裝卷揚機(jī)→安裝吊桶、照明、活動蓋板、水泵、通風(fēng)機(jī)等→開挖吊運第二節(jié)樁孔土方（修邊）→檢查樁（中心）軸線→拆第一節(jié)護(hù)壁模板→綁扎第二節(jié)護(hù)壁鋼筋、模板安裝及復(fù)核驗收→澆搗第二節(jié)護(hù)壁混凝土→逐層往下循環(huán)作業(yè)→拆除上節(jié)護(hù)壁模板后開挖擴(kuò)底部分→檢查樁（中心）軸線并對持力層土檢查驗收→吊放鋼筋籠→放混凝土串簡（導(dǎo)管）→澆筑樁身混凝土（隨澆隨振）→插樁項鋼筋。
2.2.1測量放線
放線定樁位及高程：在-3.8m基坑平面，依據(jù)建筑物測量控制網(wǎng)資料和基樁平面布置圖，測定樁位軸線方格控制網(wǎng)和高程基準(zhǔn)點。確定好樁位中心，以中心為圓心，以樁護(hù)壁外半徑為半徑畫出上部的圓周。撒石灰線作為樁孔開挖尺寸線。樁位線定好之后，必須經(jīng)有關(guān)部門進(jìn)行復(fù)查，辦好預(yù)檢手續(xù)后開挖。采用經(jīng)緯儀按設(shè)計樁位進(jìn)行放樣，保證樁位準(zhǔn)確。確?？灼矫嫖恢门c設(shè)計樁位偏差不大于5cm。
2.2.2土方開挖
采取分段開挖，每段高度決定于土壁保持直立狀態(tài)的能力，一般以一節(jié)模板高度1.0m為一施工段。挖土由人工從上到下逐段用鎬、鍬進(jìn)行，遇堅硬土層用風(fēng)鎬破碎。同一段內(nèi)挖土次序為先中間后周邊。擴(kuò)底部分采取先挖樁身圓柱體，再按擴(kuò)底尺寸從上到下削土修成擴(kuò)底形。棄土裝入活底吊桶內(nèi)。垂直運輸采用卷揚機(jī)提升。
在地下水以下施工應(yīng)及時用吊桶將泥水吊出。如遇大量滲水，則在孔底一側(cè)挖集水坑，用污水泵排出樁孔外。
2.2.3護(hù)壁施工
該工程護(hù)壁采用內(nèi)撐式標(biāo)準(zhǔn)組合鋼模，護(hù)壁混凝土現(xiàn)場拌合機(jī)拌合，機(jī)動翻斗車運輸，鋼制串筒入模，插入式振搗棒搗固。鋼筋采用機(jī)械切割、彎制，現(xiàn)場綁扎成鋼筋籠半成品，吊車整體吊裝入孔。
根據(jù)地質(zhì)情況，采用外齒式混凝土護(hù)壁，砂土層護(hù)壁時加直徑為8mm鋼筋，縱橫間距均為200mm。護(hù)壁混凝土厚度最薄處150mm，上下護(hù)壁間搭接50mm，用C20細(xì)石混凝土澆注。
護(hù)壁混凝土模板由標(biāo)準(zhǔn)組合鋼模板拼裝而成，拆上節(jié)支下節(jié)，循環(huán)周轉(zhuǎn)使用。模板用“u”型卡連接，上下用兩個半圓組成鋼圈，頂緊模板，不另設(shè)支撐。護(hù)壁混凝土圈中心線應(yīng)與樁軸線重合，其與樁軸心偏差小于20mm。人工掘進(jìn)lm深后，支立第一節(jié)孔圈護(hù)壁模板，現(xiàn)澆護(hù)壁混凝土。安裝護(hù)壁模板時，必須用四個樁心控制點來校正模板位置，并設(shè)專人嚴(yán)格校核中心位置及孔壁厚度。第一節(jié)混凝土護(hù)壁應(yīng)比下面的護(hù)壁厚150mm，并高出現(xiàn)場地面20omm。第一節(jié)護(hù)壁完成后，要復(fù)核孔中心定位，挖土、支模、現(xiàn)澆護(hù)壁混凝土。如此循環(huán)，一直至擴(kuò)底上部設(shè)計標(biāo)高，然后再挖擴(kuò)底部分土方到持力滿足要求。
2.2.4鋼筋籠制作與安裝
鋼筋籠采用施工現(xiàn)場加工成半成品，吊車整體一次吊裝入孔就位。主筋外面設(shè)直徑12加強(qiáng)箍筋。鋼筋籠在運輸、起吊和安裝過程中輕起、輕放，保證骨架的整體性，防止變形。起吊點設(shè)在加強(qiáng)箍筋部位，吊直扶穩(wěn)，對準(zhǔn)樁孔緩慢下沉，避免碰撞孔壁，吊裝就位偏差不大于5cm。
鋼筋骨架的保護(hù)層，通過在箍筋上穿入中心開孔、厚5cm的圓形C30細(xì)石混凝土墊塊來保證，墊塊按豎向每隔2m設(shè)一道，每一道沿圓周穿入6個布置。
2.2.5樁身混凝土制備、灌筑
混凝土使用商品混凝土，混凝土運輸車運輸，用減速串筒灌注，串筒底部與孔內(nèi)底部或混凝土面高度不大于2m。
成孔及持力層驗收合格后，立即灌筑樁身混凝土。當(dāng)孔內(nèi)設(shè)置鋼筋骨架時，混凝土坍落度控制在5～8cm?；炷敛扇∵B續(xù)分層灌注、分層振搗的方法灌注成樁，每層振搗厚度不得超過0.5m。在距孔口6m以下，人工井下振搗較困難，采用在混凝土中摻入水泥用量0.25%的木鈣減水劑，使混凝土坍落度增至15～18cm，利用混凝土下落時的沖擊力使混凝土自身密實。在距孔口6m以內(nèi)時，混凝土分層灌注，使用插入式振搗器分層振搗密實，直至樁頂。混凝土采用插入式振搗棒邊灌注邊插實，以保證混凝土的密實度。樁頂混凝土在初凝前抹壓平整，表面如有浮漿層要鑿除以保證與上部承臺連接良好。
2.3成孔質(zhì)量控制
2.3.1開孔前根據(jù)建設(shè)單位的測量基準(zhǔn)點和測量基線放樣定位
開孔前，根據(jù)建設(shè)單位的測量基準(zhǔn)點和測量基線放樣定位，經(jīng)監(jiān)理復(fù)核，用十字交叉法定出樁孔中心。樁位應(yīng)定位放樣準(zhǔn)確，在樁位外設(shè)置定位龍門樁，并由專人負(fù)責(zé)。
2.3.2樁成孔中要有專人把好樁底標(biāo)高控制關(guān)
樁成孔中要有專人把好樁底標(biāo)高控制關(guān)，防止超挖。垂直度、吲整度、樁徑、樁深等尺寸要滿足設(shè)計和《規(guī)范》要求。為保證測量的準(zhǔn)確性，必須進(jìn)行復(fù)核檢查。杜絕因操作相對困難而馬虎擴(kuò)孔，甚至假擴(kuò)、不擴(kuò)而極大削弱樁端承載力，使承載力達(dá)不到設(shè)計要求，造成工程事故隱患。
2.3.3護(hù)壁質(zhì)量控制
采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土護(hù)壁，護(hù)壁厚度和混凝土強(qiáng)度必須滿足設(shè)計要求，本工程護(hù)壁混凝土強(qiáng)度等級為C20。護(hù)壁模板采用拆上節(jié)支下節(jié)重復(fù)周轉(zhuǎn)使用。模板之間用卡u形連接，也可以在每節(jié)模板的上下端各設(shè)一道圓弧形的，用槽鋼或者角鋼制作的鋼圈作為內(nèi)支撐，頂緊模板，防止模板受張力而變形。第一節(jié)護(hù)壁應(yīng)高出地面150～200mm，護(hù)壁厚度比卜面護(hù)壁厚度增加100～150mm，便于擋土、擋水。樁位軸線和高程均應(yīng)標(biāo)第一節(jié)護(hù)壁上口。
2.3.4澆筑第一節(jié)護(hù)壁混凝土
護(hù)壁模板支好后應(yīng)立即澆注護(hù)壁混凝土，搗實，混凝土強(qiáng)度達(dá)到1.2MPa即可拆模。同時要根據(jù)氣候條件，一般情況下澆灌完畢須經(jīng)24h后方可拆模。
2.3.5先拆第一節(jié)、支第二節(jié)護(hù)壁模板
護(hù)壁模板采用拆上節(jié)支下節(jié)依次周轉(zhuǎn)使用，模板上口留出高度為l00mm的混凝土澆筑口。澆筑第二節(jié)護(hù)壁混凝土：混凝土用吊桶運送，插搗密實。逐層往下循環(huán)作業(yè)：將樁孔挖至設(shè)計深度，檢查土質(zhì)情況，樁底應(yīng)在設(shè)計規(guī)定的持力層上，并滿足進(jìn)入持力層的深度。
2.3.6開挖擴(kuò)底部分
挖擴(kuò)底樁應(yīng)先將擴(kuò)底部分圓柱體挖好，再按設(shè)計擴(kuò)底部位的尺寸、形狀自上而下削土。
2.4成樁質(zhì)量控制
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。鋼筋籠制安質(zhì)量控制；①鋼筋進(jìn)場要驗收，要有質(zhì)保單，并要求作力學(xué)性能試驗和焊接試驗，監(jiān)理單位作平行試驗，合格后才能啟用。②焊條要有質(zhì)保單，型號要與鋼筋的性能相適應(yīng)。③鋼筋籠制作嚴(yán)格按設(shè)計加工，主筋位置用鋼筋定位支架控制等分距離。④ 鋼筋籠子保護(hù)層用C30細(xì)石混凝土墊塊制作，隔2m設(shè)一道，每一道沿圓周穿入6個布置。
混凝土澆灌質(zhì)量控制：①堅持按配合比投料，坍落度損失大于5cm/h時，要調(diào)整配比。②混凝土拌合料質(zhì)量控制，每盤混凝土的拌和時間不得少于90s，開始攪拌時必須做一次坍落度檢測，調(diào)整好流動性，且具有較好的粘聚性，灌筑時作坍落度損失的觀察，以指導(dǎo)混凝土配合比的調(diào)整。拌好的混凝土應(yīng)立即使用，有離析現(xiàn)象的混凝土嚴(yán)禁灌入樁孔。③混凝土導(dǎo)管離孔底距離不大于0.5m；每50cm為一層及時振搗，混凝土灌注要保持連續(xù)。
3.結(jié)束語
人工挖孔灌注樁因施工過程中對周圍環(huán)境影響較小，并可在孔內(nèi)直接觀測到孔壁和孔底的巖土狀，且易于進(jìn)行擴(kuò)大樁頭施工以提高樁的承載力，同時該種施工工藝具有施工機(jī)具簡單，對周圍建筑物影響較小及造價低等優(yōu)點而成為難以采用機(jī)械施工時的施工工藝，但施工中若遇到土質(zhì)變化復(fù)雜或地下水位較高、含水層透水系數(shù)大等情況則宜發(fā)生危險，因而在施工中應(yīng)嚴(yán)格按照施工技術(shù)施工，方可確保施工安全和質(zhì)量。
【參考文獻(xiàn)】
[1]王壽華，等.建筑旋工手冊（第四版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.
