1人工挖孔桩工艺流分析.docx
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1人工挖孔桩工艺流分析
2.2施工工艺
2.2.1人工挖孔桩工艺流程图(图1):
2.2.2测量放样:
本工程设计比较特殊,桩孔较多,且各轴线夹角特殊,桩位座标用传统的方法计算较繁琐,容易出错,最好由设计单位提供桩孔座标,用全站仪放出桩位。
如设计院不提供座标,则可利用计算机计算,首先在AutoCAD软件中画出桩基平面图(如果设计院能提供图纸电子文档则可省略此步骤),然后将CAD的座标系换成大地座标系或施工测量的相对座标系,将桩基平面图上定位点按设计座标移至新座标系中对应座标,各桩位的座标即可从图上直接读出。
再利用全站仪依次放出各桩位,并进行闭合校正。
此法方便简捷,非常直观,而且具有可视化,我公司已在施工中多次应用,效率很高。
桩位经施工人员、监理单位测量人员、建设单位在开挖前检验合格,钉上木桩,并以桩上的铁钉作标记,用砼固定木桩,放样完毕即可进行下一道工序。
2.2.3桩孔中心点的控制:
为防止杂物在开挖时落入孔中,便于第一节砼护壁施工,防止地表水渗入井内,开挖前应以桩中心点为中心,按相应的桩径加大40cm用砖砌一圈,宽度为120mm,高出井周围地面150~200mm,同时通过桩中心引两条垂直直径线与井圈相交得四点,在这四点处设置四个钢钉,或用油漆在这四点作标记,作为控制中心点及施工中控制垂直度的依据。
要求每模都进行吊中,拆模后进行复检,及时修正,做到中心偏差在10mm以内。
2.2.4施工降水
本工程场地紧临湘江,含水层为上层滞水及砂砾层中的承压水。
砂、砾石层较厚,富含地下水,而且渗透系数大,涌水量也较大。
由于场地内有较多工程勘察孔,两个含水层必定已连通,因此降水主要只考虑下层潜水。
考虑采用工程井作为降水井,但要采用沉井工艺,成孔工期较长,导致工期延误,将工程施工拖入雨季湘江丰水期,给施工造成更大的困难,因此拟采用管井井点降水。
① 管井井点计算
计算参数
降水面积A=300×300=90000m2。
降水深度S大部分在5.1-10.7m之间,取平均值7.9m,含水层厚度h约5m。
渗透系数K砂=20m/d,K砾=100m/d,加权平均后K=70m/d。
降水井底在渗透系数很小的中风化岩中,故按潜水、完整井计算。
降水假想半径
X0=(A/π)1/2=(90000/3.1416)0.5=169m。
b、 抽水影响半径
R=(X02+2Kth/u)0.5=(1692+2×70×8×5/0.23)0.5=269m。
式中t—抽水稳定时间,取8d。
u—给水系数,中粗砂0.15-0.20,圆砾0.20-0.35,取0.23。
c、 总涌水量:
Q=1.366k(2h-S)S/(logR-logX0)
=1.366×70×(2×5-7.9)×7.9/(log269-log169)
=8977m3/d
d、 单井涌水量
根据经验数据,单井涌水量为q=300m3/d。
e、 管井数量
N=Q/q=8814/300=29.9座,实际布置30座,再结合桩井降水。
f、 管井平面布置及井深
管井平面布置见《施工平面布置》,北向因靠近湘江井点加密,孔深以穿过桩底1米左右为准,约17米。
② 成井工艺及要求
管井采用XY-300工程钻机成孔,成井工艺见《管井结构示意图》,机井口径不小于300mm,施工过程采用泥浆护壁,可利用地层的粘性土自造泥浆。
钻孔前要挖好泥浆池,用泵吸泥浆循环排渣。
成井时下入口径为219mm钢管至井底,作护泵管,含水层部位的护泵管加工成筛管,筛眼直径16mm,筛眼部位包钢丝网。
护泵管外用卵石回填,形成反滤层。
为了缩短工期,每天24小时作业,10天内成井完毕。
抽水采用扬程25米,出水量20t/h潜水电泵,引水管采用50mm胶管。
管井井点运转后,配专人值班,保持昼夜连续运转并定期检查水泵及管路运转情况。
2.2.5 桩井开挖掘进(图2):
土层、砂卵石采用短镐、锄头类工具挖掘,遇坚硬状障碍物或岩层时,改为风镐掘进。
弃土采用吊桶装载,用人力绞架垂直提升到井口,弃土于离井口1.5米以外或指定地点。
为了保证卵石层顺利掘进,并减少流砂现象的发生,在采用井点降水的情况下,再视具体情况在场地内布置几个降水井(可先将几个桩孔快速掘进作为降水井),降低地下水位,保证含水层开挖时无水或水量较小。
桩井开挖进入持力层,如遇坚硬的中风化灰岩(抗压强度达50MPa)或中风化石英砂岩(抗压强度达78MPa),用风镐极难掘进,应采用松动爆破。
成孔采用手持式风动凿岩机,钻孔前准确标定炮孔位置,并仔细检查风钻的风管及管路是否连接牢固,钻机的风眼、水眼是否畅通,钻杆有无不直、带伤以及钎孔有无堵塞现象等。
钻孔由一人操作,双手持凿岩机对正位置,使钻钎与钻孔中心在一条直线上。
钻时先开小风门,待钻入岩石,能控制方向方开大风门。
钻孔应根据岩层性质、最小抵抗线等因素合理布置并严格掌握钻眼方向、深度及间距。
采用多孔小药量松动爆破,炸药采用防水硝铵炸药,导爆管引爆。
采用松动爆破时炸药用量可用下式计算:
Q=0.33q•a•b•l
式中q—炸药单位消耗量(kg/m3)
a—孔距(m)
b—排距(m)
l—钻孔深度(m)
实际工作中,可根据经验、炮孔深度和岩石坚硬情况来确定用药量。
装药长度一般控制在炮孔深度的1/3-1/2。
装药并堵塞炮孔后,对爆破线路进行检查,发出爆破信号,撤离人员,设置警戒方可放炮。
2.2.6孔内排水(图3):
孔内少量泥水可在桩孔内挖小集水坑,随挖随用吊桶随弃土吊出;如大量渗水,可在桩孔内先挖较深集水井,设小型潜水泵将地下水排出桩孔外,随挖随加深集水井水涌出可采用潜水泵排入场内临时排水沟;涌水量很大时,可将一桩超前开挖,将附近桩孔地下水位降低。
2.2.7护壁支模:
每掘进1.0米时必须护壁,护壁定型组合钢模装好,然后根据桩孔中心点校正模板,保证护壁厚度、桩孔尺寸和垂直度,按设计配护壁钢筋,然后浇注护壁砼,上下护壁间应搭接50mm,且用钢筋插实以保证护壁砼的密实度,应四周均匀浇注,以保证中心点位置的正确。
当砼达到一定强度(一般为24小时)后拆模,拆模后进行校正,对不合格部分进行修正,直至合格。
2.2.8流泥、流砂处理方案
本工程场内砂卵石层较厚,并含淤泥质土,加之地下水位较高,水量丰富,而且场地临近湘江,施工期间地下水位低于湘江水水位,地下水由湘江补给,必定形成流砂、流泥,给施工增加极大难度,根据我公司多年的桩基施工经验,只要做好以下几方面的工作,保质、保量、安全地完成此工程是有把握的:
① 思想重视、管理到位、精选劳动力
仔细研究工程勘察资料,仔细调查了解场地周围水文、地质情况,详实掌握第一手资料,不打无准备之战。
组织具有类似工程施工经验的施工管理机构,层层将管理职责落实到位,将技术和方法贯彻落实到每一个施工人员的具体行动中,做好后勤保障指导工作。
劳动力是生产力的第一要素,一支技术好、能吃苦、经验丰富、服从指挥的民工队伍是本工程顺利完工的重要保障,而我公司通过十多年的桩基施工,已培养出几支这样的队伍。
② 充足的施工机具、物资准备
我公司备有5T高频振动器,用于在流砂层中振沉钢筒,有卷板机制造钢筒。
工地上将预备足够半模板、钢板、钢筋、水泵、稻草等施工用具,以保障工程顺利进行。
③ 切实可行的技术措施
所谓流砂、流泥是粉土、粉细砂、淤泥质土,甚至粗砂为主的地质体在动水压力作用下经扰动而产生的现象,动水压力和扰动是土、砂体发生移动的作用力,所以要防止出现大量流砂、流泥现象,一是要减小动水压力,二是要减少对土体的扰动。
⑴ 减小动水压力
减小动水压力就本工程而言切合实际的方法有两种:
一为降水井降水,二为群井施工分流。
降水井降水是用机械方法成井,分布在场地四周,预先抽排形成降水漏斗,截断场地外围的地下水补给,同时降低场地内地下水位,详见降水施工方案。
群井施工分流是指在成孔阶段分片集中施工,保持各相邻孔掘进深度大致相当,群井抽水,减少单桩井的涌水量,从而减小动水压力,实践证明这是简单易行而又效果显著的施工方法。
⑵ 减小对砂体的扰动
减小对砂体的扰动关键要做好两项工作:
一是正确的护壁方法,二是“快”字。
正常地层下施工,每次可掘进一米,然后装模护壁,用钢筋砼护壁即可,而在流砂层中,则每次只能掘进半模或1/3模深度,防止大面积砂体位移。
而且因流体能产生较大的侧压力,应加大护壁厚度,护壁视具体情况留泄水孔,砼搅拌时可加入适量的速凝剂以加快砼的早期强度,由于基底对护壁无支撑,为防垮模、掉模和变形,还需加大护壁配筋,以φ12-φ14钢筋为宜。
在特别困难地段,可在护壁外侧打入L=1.2米,Φ14-20@100-150mm的钢筋或钢板,下半部分用稻草或其它物品编织于钢筋、钢板外侧形成阻砂过水层,减少对护壁外砂体的扰动,再按上面所述方案护壁(见图4),或者用常用的钢筒护壁方法,根据地质资料流砂层的厚度,制作长度相当、壁厚6~8mm的钢护筒垂直放入井内,边挖边沉或使用高频振动器将钢筒直接沉入砂体中,或用洛阳锤打至砂体中,尔后在筒体内掏砂,不对外围砂体产生扰动(见图5)。
在“快”字上下功夫,要想快,则要求工人经验丰富、动作熟练、准确,护壁材料事先准备充分,在最短的时间内完成0.3米-0.5米的掘进、护壁工作,然后停止抽水,尽量减少对砂体的扰动,流砂层内施工必须一鼓作气,快速突破,最忌打打停停和返工。
只要做好上述两方面的工作,流砂层内的成孔也并不是那么令人生畏的。
2.2.9 扩大头施工,清底验收:
当桩孔挖至设计标高时,则停止掘进,通知建设方(或监理单位)会同设计、勘察、质监等单位共同鉴定,满足要求后迅速扩大桩头,清理孔底及时验收。
验收后用稍高于设计标号的砼封底100mm,防止岩石风化。
成井质量要求标准:
① 深度和持力层达到要求;
②桩径、扩底几何尺寸不小于设计值;
③垂直度<0.4%,桩平面偏差<5cm;
④井底沉渣厚度为零。
2.2.10 钢筋笼的制作、吊放:
钢筋经试验合格后,再用交流电焊机采用J506焊条焊接螺纹钢,J422焊条焊接圆钢,采用单面焊,搭接长度10d,要求焊缝表面完整,高度不低于母材,并与母材圆滑过度,焊缝宽度超出坡口2~3mm,主筋焊接必须在同一中心线上,同一断面焊接点数不超过50%。
由于桩孔不是很深,钢筋笼制作可一次成型,经验收合格后临时堆放。
钢筋笼成型要求:
钢筋笼长度:
±50mm 钢筋笼直径:
±10mm
主筋间距:
±10mm 箍筋间距:
±20mm
钢筋笼需检验合格后方可下井,大钢筋笼用吊车吊放,小钢筋笼用扒杆吊放,安装时应慢吊慢放,防止碰撞井壁,垂直下放到位后,检查钢筋笼中心与桩孔中心是否重合,钢筋笼与井壁间垫砼垫块,以确保保护层的厚度均等。
2.2.11 桩芯砼灌注
采用C30砼灌注。
灌注前应先对桩孔进行清理,抽干积水,下井清理沉渣,保证清底干净。
灌注前应做砼配比试验,为严格按配比计量进料,采用一台HZS25型砼搅拌站拌和,砼运输采用HBT30型砼输送泵,该设备的生产能力能满足工期要求。
坍落度控制在16-18cm,砼连续灌注不得中断,井口用漏斗并连接砼串筒,串筒出口离砼面高度不超过2.0米。
为保证砼密实度,采用振动棒分层捣实,每段灌注高度小于0.5米。
振动棒操作做到“快插慢拔”,在振捣过程中宜将振动棒上下略作抽动,以使上下振捣均匀。
每点振捣时间一般以20秒~30秒为宜,但还应视表面呈水平不再显著下沉,不再出现气泡,表面泛出灰浆为准。
分层浇注振捣,振动棒应插入下层5cm左右,以清除两层之间接缝。
砼灌注完毕,应按要求留置试块,桩顶覆盖草袋养护并经常湿水或蓄水养护。
当孔内渗水量较大,孔底积水深度大于100mm时,应采用水下灌注砼,以钻机或洛阳铲作为提升机械。
水下灌注主要技术要求如下:
砼坍落度控制在16~18cm之间,在现场进行坍落度测定,保证其流动性、和易性。
导浆管连接处必须密封,导管离井底30~40cm,在灌注时,要注意探测砼面和导管埋深情况。
首次灌注量应保证埋管,拆管时不得将导管提离砼面。
保证凿除浮浆后桩顶砼质量,超灌0.5m以上。
砼试配:
砼配合比由实验室提供,可按配比进行砼浇灌。
1、施工进度计划。
1.1 施工准备工作:
进行10天。
1.2 进行降水井点施工,工期约10天。
1.3 桩孔定位:
与施工准备、降水井同时进行,根据施工平面图及建设方提供的平面坐标点,用全站仪放出各桩位,并砌好井圈,工期18天。
1.4 成孔工期:
根据工期,所有462根桩分三批开挖,考虑到第一、二批桩中可能会有较难成孔的桩,将拖延而占用第三批桩的开挖工期,一部分班组可能不能开挖第三批桩,因此计划将第一、二批桩开挖的桩数增加,计划第一、二批各开挖160根,第三批开挖142根。
距离较近的桩孔要实行跳挖,每组2人,根据实际情况每组人每批挖1-2个桩孔,平均每天每桩可完成1米进尺,桩孔预计孔深约15米,考虑到特殊情况20天可完成一批桩的成孔,前一批桩孔完成后即陆续开挖下一批桩孔,成孔总工期60天。
1.5 钢筋笼制作:
开孔10天内开始,配合挖桩,做到挖完当天就下钢筋笼,考虑特殊情况,最后一批桩挖完后2天内下完所有钢筋笼。
1.6 灌注砼:
为了防止桩孔被水长时间浸泡,桩孔完成后尽量当天就下钢筋笼,当天灌注,考虑特殊情况,下完钢筋笼后3天内灌完所有桩孔。
人工挖孔灌注桩施工
一、 施工机具
人工挖孔灌注桩施工用的机具比较简单,主要有:
1、 卷扬机和提土桶,用于材料和弃土的垂直运输以及供施工人员上下工作使用。
2、 护壁钢模板。
3、 潜水泵。
4、 鼓风机、空压机和送风管。
5、 镐、锹、土筐等挖运工具:
若遇到硬土或岩石, 尚需风镐、潜孔钻。
6、 插捣工具,用于插捣护壁砼。
7、 应急软爬梯。
8、 照明灯、对讲机、电铃等。
二、 施工工艺
采用现浇砼分段护壁的人工挖孔桩的施工流程是:
1、 放线定位:
按设计图纸放线, 定桩位。
2、 开挖土方:
采取分段开挖,每段高度决定于土壁直立状态的能 力, 以0.8~1.0m为一施工段。
开挖面积的范围为设计桩径加护壁厚度。
挖土由人工从上到下逐段进行, 同一段内挖土次序先中间后周边;扩底部分采取先挖桩身圆柱体,再按扩底尺寸从上到下削土修成扩底形。
在地下水位以下施工时,要及时用吊桶将泥水吊出,当遇大量渗水时,在孔底一侧挖集水坑,用高扬程潜水泵将水排出。
3、 测量控制:
桩位轴线采取在地面设十字控制网、基准点。
安装提升设备时, 使吊桶的钢丝绳中心与桩孔中心一致,以做挖土时粗略控制中心线用。
4、 支设护壁模板:
模板高度取决于开挖土方施工段的高度,一般为1m。
护壁中心线控制,系将桩控制轴线,高程引到第一节混凝土护壁上,每节以十字线对中、吊大线锤控制中心点位置, 用尺杆找圆周, 然后由基准点测量孔深。
5、 设置操作平台,用来临时放置混凝土拌合料和灌注护壁混凝土用。
6、 浇筑护壁砼:
护壁砼要捣实,上下壁搭接50~75mm,护壁采用外齿或内齿式;护壁砼强度等级为C25,厚度150mm,护壁内等距放置8根直径6~8mm长1m的直钢筋,插入下层护壁内,使上下护壁有钢筋拉结,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;第一节砼护壁高出地面200mm左右,便于挡水和定位。
7、 拆除模板继续下一段施工:
护壁砼达到一定强度后(常温下24小时)便可拆模,再开挖下一段土方,然后继续支模灌注混凝土,如此循环,直到挖至设计要求的深度。
8、 排除孔底积水,灌注桩身砼。
灌注桩身砼前,应先吊放钢筋笼,并再次测量孔底虚土厚度,并按要求清除。
三、 施工中注意事项
1、 施工安全措施
人工挖孔桩施工的安全措施:
从事挖孔作业的工人必需经健康检查和井下、高空、用电、吊装及简单机械操做等安全作业培训且考核合格后,方可进入现场; 要认真研究钻探资料,分析地质情况,对可能出现流砂、管涌、涌水以及有害气体等情况制定针对性的安全措施;施工时,施工人员必须带戴安全帽,穿绝缘胶鞋,孔内有人时,孔上必须有人监督防护;孔周围要设置安全防护栏;每孔必须设置安全绳及应急软爬梯;孔下照明要用安全电压;使用潜水泵必须有防漏电装置;设置鼓风机,以便向孔内强制输送清洁空气,排除有害气体等;爆破施工前,做好安全爆破的准备工作,划定安全距离,设置警戒哨,闪电雷鸣时禁止装药、接线,施工操作时严格按安全操作规程办事,爆破后向孔内强制输送清洁空气,排除有害气体,待有害气体排完后方可下井。
2、 桩孔质量要求保证
开挖前,从桩中心位置向桩四周引出4个桩心控制点,施工过程用桩心点来校正模板位置,有专人严格校核中心位置及护壁厚度。
桩孔开挖后,当天一次灌注完毕护壁砼,护壁砼拌和料中掺入早强剂;护壁拆模后,若发现护壁有蜂窝、漏水现象要及时加以堵塞或导流,防止孔外水通过护壁流入孔内。
3、 注意防止土壁坍落及流砂事故
在开挖过程中,如遇到特别松软的土层,流动性淤泥或流砂时,为防止土壁坍落及流砂,可减少每节护壁的高度或采用钢护筒,待穿过松软土层和流砂层后,再按一般的方法边挖边灌注砼护壁,继续开挖桩孔。
开挖流砂现象严重的桩孔可采用井点降水法。
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