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[摘要]:人工挖孔桩具有单桩承载力高、可多桩同时施工、作业面积大、施工速度相对较快、工期短、无噪声或噪声低等优点,在城市建筑领域得到了较为广泛的应用。本文通过对人工挖孔桩的施工技术在实际工程中应用进行分析。
[关键词]:人工挖孔桩 施工技术 应用分析
中图分类号:TU74 文献标识码:TU 文章编号:1009-914X(2012)26-0122-01
1 适用范围
人工挖孔桩是采用人工挖掘成孔,在孔内吊放钢筋笼,浇注混凝土而成的灌柱桩。人工挖孔桩适用于桩直径0.8 m以上,无地下水或地下水较少的黏土、粉质黏土,含少量砂、砂卵石、姜结石的黏土,特别适于黄土层,深度一般在20 m左右,可用于高层建筑、公共建筑,不宜使用于有流沙、地下水位较高、涌水量大的冲积地带及近代沉积的含水量高的淤泥、淤泥质土层。
2 人工挖孔桩技术的优点
2.1 工程质量能够得到保证
人工挖孔桩具有直观性,在人工挖孔的施工过程中能够直接通过看到每层土质情况,便于与岩土勘察报告和设计要求的土质进行对比,通过初步对比基本上能够确定挖孔是否到桩端持力层。
根据初步判断达到了持力层后,还要进一步断定是否达到设计的桩端地耐力特征值要求。这时就可以使用轻便触探测试地耐力特征值,如果达到了设计要求土质耐力特征值,说明测试桩符合设计要求。如果达不到设计要求,可根据测试的实际情况决定是否采取再进一步人孔进行深挖或选择其它补强措施,以满足设计桩对地耐力的要求。由于人工挖孔桩属于大直径桩,在浇注混凝土时不容易形成断桩,在施工过程中能够看到混凝土的浇注情况,工程质量能够得到保证,这也是较长螺旋钻孔灌注混凝土桩等无法相比的优点。
2.2 工程造价较低
一幢建筑物要根据地质情况,结构形式等有选择地确定基础形式,同一幢楼在即可采用长螺旋钻孔灌注混凝土桩、独立柱基础、人工挖孔桩等基础形式时,一般情况下采用人工挖孔桩工程造价相对较低,分析其原因是长螺旋钻孔灌注混凝土桩桩径较细,是多桩承载力,成孔灌注桩后需要再打钢筋混凝土承台,然后在承台上插入框架柱钢筋;人工挖孔桩一般为单桩成孔,桩顶就是柱钢筋的混凝土承台。与独立柱基础比较,独立柱基础如座在较浅层土上,土层的地耐力一般会较低,座在较深土层,地耐力虽然增强,但挖土方、然后再回填土方工程量也大,工程造价高, 而人工挖孔桩是通过桩的加长直接挖到地耐力强的土层中,挖孔土量少,故造价低。
2. 3 施工进度快
由于人工挖孔桩不仅工程质量可靠、工程造价低,而且施工进度还快。人工挖孔桩施工进度快是由于其施工工艺简单,无须大型机械设备;施工作业面可放宽,可以增加施工人员将施工进度加快。这较使用大型机械在施工进度上有明显的优势。
2.4 受市场影响较小
由于人工挖孔桩成孔机具简单,不受场地和大型机械设备的限制,例如采用长螺旋钻孔灌注混凝土桩, 由于建筑市场上具有资质的施工队伍少,基础工程造价往往掌握在基础施工队手中,尤其是在房地产行业景气时和中小城市具有机械桩施工的资质的施工队伍偏少,价格一般掌握在基础施工方。即使基础施工队伍进场后,设备安装还需要二、三天的时间,致使工程造价提高和延长。
3 实例分析
3.1工程概况
某建筑工程,建筑层次为7层,建筑面积3 250㎡,结构形式部分为钢筋混凝土框架结构,部分为砖混结构。本工程大量采用人工挖孔桩基础。
3.2地质条件
地层岩性自上而下依次为:素填土→耕土→淤泥质土→硬可塑粉质黏土→软可塑状粉质黏土→粉土→含砾粉质黏土→粉细砂→中粗砂→淤泥质土→圆砾→残积粉质黏土→全风化灰岩→全风化泥灰岩→全风化砂岩→强风化炭质灰岩→强风化炭质页岩→强风化灰岩→强风化砂岩→中风化泥灰岩→中风化灰岩→中风化石英砂岩→中风化炭质灰岩。
3.3施工程序
场地整平→放线、桩位→挖第一节桩孔土方→第一节砼护壁→在护壁上二次投测标高及桩位十字轴线→安装活动井盖、垂直运输架、活底吊土桶、排水、通风、照明设施等→第二节桩身挖土→清理桩孔四壁、校核桩孔垂直度和直径→第二节砼护壁→重复第二节挖土、支模、浇筑砼护壁,循环作业直至设计深度→检查持力层后进行扩底→清理虚土、排除积水、检查尺寸和持力层→吊放钢筋笼就位→浇筑桩身砼。
3.4人工挖孔施工
(1)开挖孔前要平整布置场地,清除地表松软土层和杂物,布置好控制线网,根据监理复核查过的位置采用十字交叉法确定桩孔位置。
(2)在每一桩位开挖土方,一般挖1 m左右,浇注混凝土井圈第一节护壁,使井圈高出地面20 cm,且应加厚10 cm,而后将桩位纵横中心线测放置井圈上,并测出井孔控制高程,以利于下部掘进的高程控制。
(3)修筑钢筋混凝土井圈應保证护壁的配筋和混凝土浇注强度,上下节护壁的塔接长度不小于5 cm,每节护壁在当日施工完毕后24 h后拆除,发现护壁有蜂窝漏水现象时,应及时补强以防止造成事故。该工程护壁混凝土强度为C20,厚度为0.15 m。
(4)进行第二阶段开挖时,先从井口用垂球吊线找出中心点,并在井孔底部打一短木桩,将桩中心投影到木桩顶上,以此为据进行第二节护壁的土方开挖。在此过程中应该密切注意地质情况变化。
3.5地下水、流沙处理措施
在护壁施工中,由于地下水以及流沙等因素的制约,桩孔的护壁有时候不能按照常规设计来施工,本工程采用以下方法来消除地下水以及流沙的制约。
(1)沉管法施工。预制砼沉管,放入砾砂底部,圆砾层上部,同时用水泵排水,使孔底出露,沉管下沉。
(2)模板护壁法。在地下水水位下降速度较慢地段,为了避免成孔时间过长,引起孔壁土体塌落,采用0.3 m~0.6 m的短模板,有较好效果。
(3)钢套筒护壁法。在厚砂层地段,地下水量较大,采用钢套筒做护壁,边抽水边下压钢套筒,穿过流砂层使桩孔成型较为理想。
3.6砼灌注
砼集中搅拌,坍落度控制在4 cm~8 cm,砼下料采用串桶下料,并保证砼自由落下高度不大于2 m,边浇灌边插实,桩顶下3 m处开始用插入式振捣器振捣。砼同一桩内砼一次浇筑完成不留施工缝,若因特殊原因必须留设施工缝时,须在砼周围插下短钢筋,以加强新老砼之间的结合力。砼浇筑过程中,注意防止地下水进入,不能有超过50 mm的积水层,超过50 mm需要采用导管吸干,如渗水量过大,按水下砼操作规则施工,水下浇灌砼时,砼标号提高到C35级。
3.7安全技术措施
(1)孔口围护措施:孔口四周必须浇筑砼护圈,并在护圈上设置围栏围护,围栏应高出地面1.2 m,围栏应采用钢筋制作,焊接牢固,挖出的土方不得堆在孔口四周1 m范围内。
(2)防护壁坍塌措施:每节桩孔挖完后立即支护壁模板,浇筑护壁砼,一般情况下24 h后方可拆除护壁砼,护壁可加配适量钢筋,上下护壁要有钢筋拉结,避免某段护壁出现流砂、淤泥而造成护壁因自重而沉裂的现象,上下护壁间搭接长度不小于50 mm。桩底如果设计要求扩底,扩底高度须超过2 m,扩底部分应分段做护壁,防止扩底部分坍塌。
3.8成桩质量检验
在施工中我们要求做到每根成桩应该具有钢筋加工检验记录、混凝土拌和物质量记录、混凝土试块资料及桩身完整性检测资料。经过对人工挖孔桩实施上述的技术控制,该工程人工挖孔桩满足设计要求,达到了质量检验标准的优良等级。
5 结束语
随着人工挖孔桩技术在基础工程施工中的推广应用,其经济、快捷、无污染的优点得到了许多施工单位的认可。毋庸置疑,人工挖孔桩确实是一种既经济又实用的基础形式。在施工过程中我们应注意其施工程序、施工技术以及其他安全措施,这样才能保证施工质量和安全。
[关键词]:人工挖孔桩 施工技术 应用分析
中图分类号:TU74 文献标识码:TU 文章编号:1009-914X(2012)26-0122-01
1 适用范围
人工挖孔桩是采用人工挖掘成孔,在孔内吊放钢筋笼,浇注混凝土而成的灌柱桩。人工挖孔桩适用于桩直径0.8 m以上,无地下水或地下水较少的黏土、粉质黏土,含少量砂、砂卵石、姜结石的黏土,特别适于黄土层,深度一般在20 m左右,可用于高层建筑、公共建筑,不宜使用于有流沙、地下水位较高、涌水量大的冲积地带及近代沉积的含水量高的淤泥、淤泥质土层。
2 人工挖孔桩技术的优点
2.1 工程质量能够得到保证
人工挖孔桩具有直观性,在人工挖孔的施工过程中能够直接通过看到每层土质情况,便于与岩土勘察报告和设计要求的土质进行对比,通过初步对比基本上能够确定挖孔是否到桩端持力层。
根据初步判断达到了持力层后,还要进一步断定是否达到设计的桩端地耐力特征值要求。这时就可以使用轻便触探测试地耐力特征值,如果达到了设计要求土质耐力特征值,说明测试桩符合设计要求。如果达不到设计要求,可根据测试的实际情况决定是否采取再进一步人孔进行深挖或选择其它补强措施,以满足设计桩对地耐力的要求。由于人工挖孔桩属于大直径桩,在浇注混凝土时不容易形成断桩,在施工过程中能够看到混凝土的浇注情况,工程质量能够得到保证,这也是较长螺旋钻孔灌注混凝土桩等无法相比的优点。
2.2 工程造价较低
一幢建筑物要根据地质情况,结构形式等有选择地确定基础形式,同一幢楼在即可采用长螺旋钻孔灌注混凝土桩、独立柱基础、人工挖孔桩等基础形式时,一般情况下采用人工挖孔桩工程造价相对较低,分析其原因是长螺旋钻孔灌注混凝土桩桩径较细,是多桩承载力,成孔灌注桩后需要再打钢筋混凝土承台,然后在承台上插入框架柱钢筋;人工挖孔桩一般为单桩成孔,桩顶就是柱钢筋的混凝土承台。与独立柱基础比较,独立柱基础如座在较浅层土上,土层的地耐力一般会较低,座在较深土层,地耐力虽然增强,但挖土方、然后再回填土方工程量也大,工程造价高, 而人工挖孔桩是通过桩的加长直接挖到地耐力强的土层中,挖孔土量少,故造价低。
2. 3 施工进度快
由于人工挖孔桩不仅工程质量可靠、工程造价低,而且施工进度还快。人工挖孔桩施工进度快是由于其施工工艺简单,无须大型机械设备;施工作业面可放宽,可以增加施工人员将施工进度加快。这较使用大型机械在施工进度上有明显的优势。
2.4 受市场影响较小
由于人工挖孔桩成孔机具简单,不受场地和大型机械设备的限制,例如采用长螺旋钻孔灌注混凝土桩, 由于建筑市场上具有资质的施工队伍少,基础工程造价往往掌握在基础施工队手中,尤其是在房地产行业景气时和中小城市具有机械桩施工的资质的施工队伍偏少,价格一般掌握在基础施工方。即使基础施工队伍进场后,设备安装还需要二、三天的时间,致使工程造价提高和延长。
3 实例分析
3.1工程概况
某建筑工程,建筑层次为7层,建筑面积3 250㎡,结构形式部分为钢筋混凝土框架结构,部分为砖混结构。本工程大量采用人工挖孔桩基础。
3.2地质条件
地层岩性自上而下依次为:素填土→耕土→淤泥质土→硬可塑粉质黏土→软可塑状粉质黏土→粉土→含砾粉质黏土→粉细砂→中粗砂→淤泥质土→圆砾→残积粉质黏土→全风化灰岩→全风化泥灰岩→全风化砂岩→强风化炭质灰岩→强风化炭质页岩→强风化灰岩→强风化砂岩→中风化泥灰岩→中风化灰岩→中风化石英砂岩→中风化炭质灰岩。
3.3施工程序
场地整平→放线、桩位→挖第一节桩孔土方→第一节砼护壁→在护壁上二次投测标高及桩位十字轴线→安装活动井盖、垂直运输架、活底吊土桶、排水、通风、照明设施等→第二节桩身挖土→清理桩孔四壁、校核桩孔垂直度和直径→第二节砼护壁→重复第二节挖土、支模、浇筑砼护壁,循环作业直至设计深度→检查持力层后进行扩底→清理虚土、排除积水、检查尺寸和持力层→吊放钢筋笼就位→浇筑桩身砼。
3.4人工挖孔施工
(1)开挖孔前要平整布置场地,清除地表松软土层和杂物,布置好控制线网,根据监理复核查过的位置采用十字交叉法确定桩孔位置。
(2)在每一桩位开挖土方,一般挖1 m左右,浇注混凝土井圈第一节护壁,使井圈高出地面20 cm,且应加厚10 cm,而后将桩位纵横中心线测放置井圈上,并测出井孔控制高程,以利于下部掘进的高程控制。
(3)修筑钢筋混凝土井圈應保证护壁的配筋和混凝土浇注强度,上下节护壁的塔接长度不小于5 cm,每节护壁在当日施工完毕后24 h后拆除,发现护壁有蜂窝漏水现象时,应及时补强以防止造成事故。该工程护壁混凝土强度为C20,厚度为0.15 m。
(4)进行第二阶段开挖时,先从井口用垂球吊线找出中心点,并在井孔底部打一短木桩,将桩中心投影到木桩顶上,以此为据进行第二节护壁的土方开挖。在此过程中应该密切注意地质情况变化。
3.5地下水、流沙处理措施
在护壁施工中,由于地下水以及流沙等因素的制约,桩孔的护壁有时候不能按照常规设计来施工,本工程采用以下方法来消除地下水以及流沙的制约。
(1)沉管法施工。预制砼沉管,放入砾砂底部,圆砾层上部,同时用水泵排水,使孔底出露,沉管下沉。
(2)模板护壁法。在地下水水位下降速度较慢地段,为了避免成孔时间过长,引起孔壁土体塌落,采用0.3 m~0.6 m的短模板,有较好效果。
(3)钢套筒护壁法。在厚砂层地段,地下水量较大,采用钢套筒做护壁,边抽水边下压钢套筒,穿过流砂层使桩孔成型较为理想。
3.6砼灌注
砼集中搅拌,坍落度控制在4 cm~8 cm,砼下料采用串桶下料,并保证砼自由落下高度不大于2 m,边浇灌边插实,桩顶下3 m处开始用插入式振捣器振捣。砼同一桩内砼一次浇筑完成不留施工缝,若因特殊原因必须留设施工缝时,须在砼周围插下短钢筋,以加强新老砼之间的结合力。砼浇筑过程中,注意防止地下水进入,不能有超过50 mm的积水层,超过50 mm需要采用导管吸干,如渗水量过大,按水下砼操作规则施工,水下浇灌砼时,砼标号提高到C35级。
3.7安全技术措施
(1)孔口围护措施:孔口四周必须浇筑砼护圈,并在护圈上设置围栏围护,围栏应高出地面1.2 m,围栏应采用钢筋制作,焊接牢固,挖出的土方不得堆在孔口四周1 m范围内。
(2)防护壁坍塌措施:每节桩孔挖完后立即支护壁模板,浇筑护壁砼,一般情况下24 h后方可拆除护壁砼,护壁可加配适量钢筋,上下护壁要有钢筋拉结,避免某段护壁出现流砂、淤泥而造成护壁因自重而沉裂的现象,上下护壁间搭接长度不小于50 mm。桩底如果设计要求扩底,扩底高度须超过2 m,扩底部分应分段做护壁,防止扩底部分坍塌。
3.8成桩质量检验
在施工中我们要求做到每根成桩应该具有钢筋加工检验记录、混凝土拌和物质量记录、混凝土试块资料及桩身完整性检测资料。经过对人工挖孔桩实施上述的技术控制,该工程人工挖孔桩满足设计要求,达到了质量检验标准的优良等级。
5 结束语
随着人工挖孔桩技术在基础工程施工中的推广应用,其经济、快捷、无污染的优点得到了许多施工单位的认可。毋庸置疑,人工挖孔桩确实是一种既经济又实用的基础形式。在施工过程中我们应注意其施工程序、施工技术以及其他安全措施,这样才能保证施工质量和安全。