人工挖孔桩在施工中的质量控制

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gongminsir2009
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  摘要:近些年随着建筑工程行业的迅速发展,人工挖孔桩在建筑工程施工中的应用越来越广泛,但是由于很多原因的影响,使得人工挖孔桩施工中问题不断,本文主要对人工挖孔桩在施工中的质量控制进行了详细的分析与探讨,以供参考。
  关键词:人工挖孔桩;质量控制;措施;
  中图分类号:TU74文献标识码: A
  
  一、人工挖孔桩简述
  人工挖孔桩在灌注桩中历史最久,问世已逾百年。人工挖孔桩与机械挖孔桩相比较具有许多优点:工艺简单;造价低比机械钻孔桩节约50%以上,有的工程甚至成倍的节约;工期快挖孔桩可几十根桩同时开工不受大型机具数量的限制,是桩基施工中速度最快的首选方案;成桩质量好,桩底清理后无淤泥,克服了机械钻孔桩清基时垮孔与清基不干净沉淀物超规范的弊端;断桩处理简单、效果好。因挖孔桩可将孔内水抽干而不垮孔当桩身的灌注有质量问题时河将水下作业的内容变为干处无水作业,而钻孔桩一般是做不到的;挖孔橇所用施工机具价值低、重量轻;当设计为端承桩时挖孔桩可进行有效扩底,同样大的承载力可减少工程量,降低工程造价;其施工环境污染少,空气噪音小,但是人工挖孔桩施工的缺点是:受水文、地质、桩长的限制必须有选择性的使用耗费劳动力多施工人员的安全性较差。原先挖孔桩的适用范围一般局限于陆地孔径小于1.4M孔深小于15M要求地质稳定,地下水少。
  二、合理安排人工挖孔桩的施工顺序
  施工前应对设计图纸进行认真审查,并分析挖孔桩处地质勘探资料,一般先施工比较浅的桩孔,后施工深一些的桩孔。在含水层或有动水压力的土层中施工,应先施工外围(或迎水部位)的桩孔,这部分桩孔混凝土护壁完成后,可保留少量桩孔先不浇筑桩身混凝土,而做为排水井,以方便其它孔位的施工,保证桩孔的施工速度和成孔质量。
  三、 施工前的质量控制措施
  1、在建筑工程施工之前对设计的图纸要进行认真的审查审核,对挖孔桩处地质勘探的资料进行详细的分析,并且制定详细的施工方案。
  2、进行成孔工艺试验,终孔后主要检查:桩身穿越的各土层及桩端处持力层的土质和标高与勘察报告提供的资料是否相符合;孔内是否存在毒气或毒物;成孔过程中桩侧壁各土层和孔底有无潜蚀、流砂和管涌现象;地下水的状况。
  3、合理制定施工作业计划和劳动力组织计划,制定季节性(冬季、雨季)施工的技术措施,制定机械设备、工具、材料的供应计划。
  四、桩孔定位和成孔质量控制
  1、 桩孔定位和成孔质量控制施工中,桩径、桩孔的垂直度和桩底扩孔是桩基成孔的质量要素,直接影响桩基承载力。在施工过程中,按图定位,并严格执行复检制度,轴线桩与桩位应用颜色区分,不得混淆,以免挖错位置,为保证质量。
  2、 地下水影响。地下水是深基础施工中常见的问题,给人工挖孔桩施工带来许多困难。含水层中的水在开挖时破坏了其平衡状态,使周围的静态水充入桩孔内,从而影响了人工挖孔桩的正常施工,遇到动态水压土层施工,不仅开挖困难,连护壁混凝土也易被水压刷穿透,发生桩身质量问题。如遇到了细砂、粉砂土层,在压力水的作用下,也极易发生流砂和井漏现象。
  3、 流砂影响。人工挖孔在开挖时,如遇细砂,粉砂层地质时,再加上地下水的作用,极易形成流砂,严重时会发生井漏,造成质量事故,因此要采取有效可靠的措施, 添加一些预防流砂、渗水等的相应的措施。现行建筑地基处理方法有超载预压法、减少附加应力法、水泥深层搅拌等方法。当软土地基厚度较大时,可采用各类型钢筋混凝土深桩基础处理方法。当软土地基含水量和孔隙比较大时,可采用挤密砂桩、石灰桩、化学灌浆或堆载预压等处理方法。每种处理方法都有一定的针对性,地基处理方法选择合理与否将直接影响到建筑物施工的安全、效益和技术可行性。
  4、 淤泥质土层。在遇到淤泥质土层等软弱土层时,一般可用木方、木板范本等支挡,并要缩短这一段的开挖深度,并及时浇注混凝土护壁,这次支挡的木方可板要沿周边打人底部不少于0.2m深,上部嵌入上段已浇好的混凝土护壁后面,可斜向放置,双排布置互相反各交叉,能达到很好的支挡效果。
  五、对地下水的控制
  地下水是最常见的问题,它给人工挖孔桩施工带来了许多不便。含水层中的水在开挖时破坏了其原来的状态使周围的静态水失去原来的静态而变成了相应的动态水充入桩孔内从而影响了人工挖孔桩的正常施工,如遇到动态水压土层施工不仅开挖困难涟护壁混凝土也不易浇筑易被水压刷穿透,发生桩身质量问题。如地下水量不大时河选用潜水泵抽水边抽水边开挖成孔后及时浇筑相应段的混凝土护壁,然后继续下一段的施工。当水泵抽水不能保证正常挖孔时就要从施工顺序及施工工艺上考虑。采取对周围桩孔同时抽水人工降低开挖孔的地下水位,以减少开挖孔内的涌水量加此采取交替循环施工的方法合理组织安排,能达到很好的效果。对不太深的挖孔桩可在场地四周合理布置统一的轻型管井来降水分流加基础平面占地较大时河通过增加降水管井的排数来解决。
  六、对流砂的控制
  人工挖孔在开挖时,如遇有流动的细砂、粉砂层地质时极易形成流沙严重时,会发生井漏造成质量事故。因此施工时要采取有效可靠的措施,以确保施工过程的安全。当流砂情况较轻时肩效的方法是缩短这一循环的开挖深度将正常的lm左右一段,缩短为0.5m,尽量减少所挖砂层孔壁的暴露时间组织人员及时进行护壁混凝土的浇筑。当孔壁塌落肩泥沙流入而不能形成桩孔时河用编制袋、麻袋装土堆堵形成桩孔的外壁但必须保证在施工过程中孔内壁要满足设计要求;当流砂情况较严重时常用的办法是下不小于σ4mm厚钢套筒钢套筒与护壁的钢模板相似,以桩孔外径为直径河分成4--6段圆弧再加上适当的筋条相互用螺栓或钢筋扣连接。
  在桩孔开挖0.5m深左右时,即可分片套筒装入,伸入孔底不少于0.2m插入上部混凝土护壁外側不小于0.5m,装好后即支摸浇筑护壁混凝土若放入套筒后流沙仍上涌,可采取突击挖出后即用混凝土封闭孔底的方法,待混凝土凝结后,将孔心部位的混凝土清凿以形成桩孔。也可将此方法应用到混凝土护壁最下段的护底段施工,使孔壁倾斜至下层护壁以外,打入注浆管压力浇注水泥浆使下部土壤更硬些提高周围及底部土壤的不透水性,以解决流砂现象。淤泥质土层在遇到淤泥质软弱土层时,--般采用木方、木板、模板等支档并必须缩短这一段的开挖深度,及时浇筑混凝土护壁。用于支挡的木方、模板要沿周边打入底部不少于0.2m深,上部嵌入上段已浇好的混凝土护壁后面,可斜向放置,双排布置互相反向交叉这样皮档效果较好。
  七、护壁砼工程
  1 、护壁砼工程施工
  (1)护壁是一个上大下小的楔形圆环,在掘进过程中逐段在竖井内现浇砼,在较稳定的土层中,护壁的每段高度取1m,当桩孔掘进通过透水层时,每段高度在0.5m左右,如遇含水丰富、出现流沙的情况,可在流沙口塞稻草以阻挡泥沙流出,若遇严重情况时,可在护壁位置的四周打入钢筋,防止桩孔四周塌方。
  (2)护壁砼与桩身砼同标号,厚度不小于15cm,坍落度为3cm~5cm,采用lcm细石,上下护壁之间预埋纵向钢筋加以连结,使之成为整体,并确保各段连接处不漏水。
  (3)浇筑钢筋砼井圈护壁时应保证护壁的厚度、配筋、砼强度符合设计要求,上下节护壁的搭接长度不得小于5cm,每节护壁应在当日施工完毕。
  2 、消除水的影响
  (1)孔底积水:浇筑桩身混凝土主要应保证其符合设计强度,要保证混凝土的均匀性、密实性,因此防止孔内积水影响混凝土的配合比和密实性。浇筑前要抽干孔内积水,抽水的潜水泵要装设逆流阀,保证提出水泵时,不致使抽水管中残留水又流人桩孔内。如果孔内的水抽不干,提出水泵后,可用部分干拌混凝土混合料或干水泥铺人孔底,然后再浇注混凝土。如果孔底水量大,确实无法采取抽水的方法解决,桩身混凝土的施工就应当采取水下浇筑施工工艺了。
  (2)孔壁渗水:对孔壁渗水,不容忽视,因桩身混凝土浇筑时间较长,如果渗水过多,将会影响混凝土质量,降低桩身混凝土强度,可在桩身混凝土浇筑前采用防水材料封闭渗漏部位。对于出水量较大的孔可用木楔打人,周围再用防水材料封闭,或在集中漏水部分嵌入泄水管,装上阀门,在施工桩孔时打开阀门让水流出。
  八、 钢筋笼
  1 、钢筋笼的制作
  钢筋笼采制作严格按设计及规范要求加工:
  (1)钢筋焊条的品种、规格和技术性能必须符合国家现行标准规定和设计要求。
  (2)鋼筋笼的制作严格按设计加工,主筋、箍筋、加强筋的位置要准确。搬运和吊装钢筋笼时,应防止其变形,安放前需再检查孔内的情况,以确定孔内无塌方和沉渣,安放时要对准孔位,扶稳、缓慢、顺直,避免碰撞孔壁,严禁墩笼、扭笼。
  (3)注意钢筋笼的标高,到达设计位置后应采用工艺钢筋固定,避免钢筋笼下沉或受混凝土上浮力的影响而上浮。
  (4)钢筋保护层的厚度要符合规范。
  2 、吊放钢筋笼
  为保证桩身质量,成孔验收后,应立即吊放钢筋笼。发现标高不够时,应测孔深,把多余的孔底泥土、回落土清除掉,保证有效桩长。吊放钢筋笼要选择好吊点位置,吊立时,要速度均匀地慢起,若要吊起较长的钢筋笼,要采取加固措施,避免变形。钢筋笼入孔后,尚须检查其标高,避免钢筋笼上浮或下沉。
  九、桩身混凝土的浇注
  1、在灌注砼前,应进行清孔工作,要求孔壁、孔底必须清理干净,孔底无浮渣,孔壁无松动,孔底沉渣厚度符合规范要求,将井底残渣清除干净,报监理工程师测量桩孔,达到设计要求后,吊装钢筋笼,浇灌桩体砼。浇注混凝土前先排除积水,把井内积水抽干,以保证桩体砼的质量。用串筒法灌注砼,串筒末端距孔底高度不宜大于2m,宜采用插入式振捣器振实砼,如果渗水量过大则应采用导管法在水下灌注。
  2、每盘砼的拌和时间不得少于90s。开始搅拌时必须做一次坍落度检测,调整好流动性,使其具有较好的粘聚性,灌注时做坍落度损失的观察,以指导砼配合比的调整,拌和好的砼应立即使用,有离析现象的严禁灌入桩孔;混凝土运至现场后,由质检员检验其坍落度,合格后方可开始浇灌。在进行桩芯混凝土浇筑时,串桶底距桩底混凝土浇筑面不应大于1.5m,随着混凝土表面不断上升应逐步减少串桶数量。
  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,其中的浇筑速度是关键,即力求在最短的时间内完成一个桩身混凝土浇筑,在进行混凝土浇筑时,采用高频插入式振动器分层捣振。整个桩芯混凝土通过连续浇筑完成,不留施工缝。特别是在有地下压力水情况时,要求集中足够的混凝土短时间浇人,以便领先混凝土自身重量压住水流的渗入。对于深度大于10m的桩身下线,可依靠混凝土自身的落差形成的冲击力及混凝土自身的重量的压力面使其密实,这部分混凝土即可不用振捣。
  十、工程实例
  (一)工程概况
  某工程建筑面积8000耐,八层框架结构。基础采用大口径加扩大人工挖孔桩原设计桩端持力层落在7层残积轻矽质粘土层上地基承载力标准值为300一350KPa,后来设计修改桩端持力层落在第8、6层上,第6层残积轻矽质粘土地基承载力标准值为160KPa。第8层亚粘土地基承载力标准值为20OKPa。桩长也由原设计11米改为8米左右。该工程桩成桩后作了2根桩静荷载试验和4根桩身混泥土取芯试验,结果2根静载试验单桩承载力均满足不了设计要求。其中一根桩达到设计值的75%左右安全系数K=1.5;另一根仅达到设计值的50%安全系数K=1.0。4根桩身混凝土取芯发现芯样表面粗糙、密实度差、气孔多、局部有粗细骨料明显的分层界面。有3根混凝土芯强度满足不了设计C2O要求。混凝土强度离散性大还发现持力层受力不同程度的扰动。
  (二)质量原因分析
  据现场施工状况及质量检查过程所掌握的资料分析造成单桩承载力试验值达不到设计要求的主要原因有以下几方面:
  1、施工方面
  首先该桩基正值雨季施工挖孔遇大量的地表水,排水、降水措施不力致使桩端待力层上受扰动。同时,地基长期受水浸泡软化,导致地基承载力降低。其次个别桩孔内积水深浇灌混凝土时既没有把水排干,又未按水下混凝土施工方法施工致使混凝土水灰比失调从而影响桩身的质量。最后探孔混凝土浇筑时没有使用导管、溜槽或串捅等导料工具控制混凝土自由落距,造成混凝土分层离析。
  2、设计方面
  由于地下水丰富探孔施工难度大为防塌孔事故发生,设计考虑缩短桩长修改后,一方面桩端持力层面抬高脏用磨擦力减少影响单桩承载力。另一方面,从地质勘报告看,第8、6层为高压缩性淤泥质上(a=0.537>0.5)对人工挖孔桩这样的端承桩而言沉降变形难以控制,不宜作为地基的下卧层,曲线陡降提前出现从而大大地减弱了单桩的承载力。
  3、地质方面
  从地质报告分析持力层深度不一土层分布不均造成了部分桩成孔后尽管桩长能满足设计要求,但桩端持力层厚度却未能满足设计要求易产生刺入破坏。
  4、补强方案
  采用混合基础,即采用板、桩共同承担荷载油底板承担部分荷载来达到补强的目的。经过上述补强处理后从该工程竣工使用一年多的观察建筑物的转角及底层窗中未发现裂缝现象;沉降观测为均匀沉降最大沉降量巧mm,比设计允许的沉降量30mm小50%。实践证明,这样的补强措施是经济、合理可靠的。
  
  参考文献:
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