人工挖孔桩的施工方法之浅析

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fencer_2000
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  摘 要:人工挖孔桩施工方便、速度较快、不需要大型机械设备,挖孔桩要比木桩、混凝土打入桩震能力强,造价比冲锥冲孔、冲击锥冲孔、冲击钻机冲孔、回旋钻机钻孔、沉井基础节省。从而在桥梁施工过程中得到广泛应用。但挖孔桩井下作业条件差、环境恶劣、劳动强度大,安全和质量显得尤为重要。
  关键词:人工挖孔桩;施工方法;技术问题
  Abstract: Artificial dig hole pile construction is convenient, fast, no need of large mechanical equipment, hole digging pile is better than wood piles, concrete piles driving capability is strong, the cost is cheaper than blunt cone piercing, shock cone piercing, impact drill punching, cyclotron drilling rig, open caisson foundation. It has been widely used in the bridge construction. But dig hole pile downhole operation conditions are poor, poor environment, high labor intensity, safety and quality are very important.
  Key words: artificial dig hole pile; construction method; technical problems
  
  中图分类号:TV5 文献标识码:文章编号:
  1、施工方法概述
  1.1 施工准备。①开工前进行安全、技术交底。②平整场地,清除坡面危石浮土,铲出松软土层并夯实。孔口四周挖排水沟形成排水系统及时排除地表水,搭设孔口雨棚,安装提升设备,布置好出碴道路及护壁浇筑砼运输道路,各项临时设施、动力、照明、通风、安全设施、施工机具、人员到位。③根据设计图纸进行纵横轴线放样及复测工作。采用全站仪准确地测出孔桩十字线,定立桩孔准确位置。④用十字线将中心桩点引出护筒外80cm,用水泥砂浆固定,并做好保护工作。桩孔周边,用白灰撒线型。⑤所用的原材料,根据设计要求和规范规定进行检测。严格按试验室确定的配合比施工。
  1.2 挖掘。①挖孔顺序:凡遇相邻桩间距小于2倍桩身直径,采用隔桩施工,且后施工的桩开挖前,先施工的桩应已浇筑混凝土且满足强度要求。桩身砼浇筑完成,经抽芯检验合格后,再进行下部结构施工。 ②采取三班连续作业,挖掘工具采用采用4m3/min的空压机作动力带动风镐掘土(一台空压机可带动4个风镐,供4个井孔同时作业),遇到岩石,人工挖掘困难时,采用浅眼弱爆破,爆破后形成鸡窝状,周边岩石采用人工修凿。挖掘时要使孔壁有凹凸不平,以增加桩的摩擦力,在挖孔过程中须经常检查桩孔尺寸和平面位置以及中心线,确保桩基垂直桩孔的中心线。出碴在孔口设立固定井字架,制作吊桶,用牵引力为2KN左右的卷扬机(注:卷扬机带有安全可靠的自动卡紧保险装置)提取土碴,孔口设置安全木板井盖。挖出的土石方应及时运离孔口,不得堆放在孔口四周1m范围内,机动车辆的通行不得对井壁造成安全影响;碴提至地面后用手推车运出5m外弃碴倾倒。交接班时,必须验收本班开挖质量,合格后,方可进行交接或进行下道工序。③孔深超过10m的桩位,在底部应配有通风设备,即采用φ20排风管道,对流通风,确保孔底有新鲜空气,并统一信号联络,确保孔底工作安全,此项工作由专人在孔口监视。④孔内采光:每孔内设置一只安全灯,采用行灯变压器,要注意安全用电,其输出电压12V,功率100W。挖掘工作暂停时孔口必须加盖并树立警示牌。
  1.3 护壁。护壁视地质情况而定。如岩层坚硬密实,且不渗水,可仅设临时支撑。其余情况均应设置C25素砼护壁或C25钢筋砼护壁。护壁厚度不小于20cm,遇到土质较差(软硬岩层分界处)时,应加厚护壁和在护壁砼内设置纵横钢筋等综合措施,钢筋采用φ6@250双向布置。孔口护壁高于地面至不少于20cm以上,在孔口向外设置反坡,起拦水和防止掉物伤人的作用,孔口混凝土宽20cm,布置φ8竖筋,φ6.5环向钢筋,竖筋及环向钢筋间距30cm均匀布置。位于斜坡地段上的桩孔,高的一边应削坡。护壁每开挖0.8~1.2m浇筑一次,如此循环至基础满足设计要求为止。每次护壁浇筑后,都要拉线检查内径,若有砼侵占桩内空间,必须用人工凿打突出砼部分,施工见下图。
  
  
  根据设计桩径及护壁厚度在地面上放出开挖线,然后向下挖深1m,浇筑混凝土井圈第一节护壁。井圈应高出地面20cm,且应加厚10cm。而后将桩位纵横中心线测放到井圈上,并测出孔口控制高程,以利于下部掘进的高程控制,且要求第一井圈的中心线与设计轴线的偏差不得大于2cm。井圈高出地面还有利于防止地表水在施工过程中进入井内。
  1.4 排水。在地表墩台位置四周挖截水沟、排水沟,引流孔内水远离桩孔,每孔配置1~2台潜水泵抽水,及时把孔内的渗水排出,以防水位上升护壁层遭受破坏,泡水变软的现象。
  1.5 孔内爆破。每层周边打炮眼,布眼间距30cm,深度30~40cm,中间取心炮眼深度为40cm,炸药用量应严格控制。放炮时,孔底不留人,孔口加盖,一次爆破,防止哑炮。取碴时对炮眼附近的支撑进行加固处理,放炮后迅速排烟,停留15分钟后,确认孔内无有害气体后,方可允许人员下孔施工。
  1.6 清孔。挖孔达到设计深度后,应进行孔底检查,嵌入岩面深度应符合设计要求。孔底无松碴,杂物等。孔径必须不小于设计要求,中线垂直度必须符合规范要求。
  1.7 砼灌注。当孔底及孔壁渗入的地下水上升速度>6mm/min时,采用水下灌注砼的方法施工,灌注混凝土之前,孔内水位至少应与孔外地下水位相同;若孔壁土质易坍塌,应使孔内水位高于地下水位1-1.5m。水下砼采用Φ30cm导管灌注,导管使用前进行水密试验,灌注时采用砼罐车运送砼至孔口直接灌注,部分砼罐车不能到达的孔利用砼输送泵 送砼首批砼采用剪球灌注,其容量应保证导管埋深不小于1.0m,砼灌注应连续进行,导管埋深控制在2-6m。
  2、施工中的特殊技术处理
  2.1 孔壁泥砂塌落。挖孔时遇到砂性土、淤泥、流砂,很容易发生护壁外围泥砂塌落。如果地下涌水量不 大,塌落不严重,可以用挡土板支撑,同时用直径25mm圆钢加固或钢板套筒突击成孔浇筑混凝土护壁。
  2.2 挖孔施工中遇到厚的流砂层、淤泥层,特别是遇到大量地下水,随着护壁外围泥砂大量塌落,混凝土护壁成为悬空状态,失去支撑,进而产生裂纹,直至断裂、脱落。施工單位改用沉井基础,会增加了造价。若遇到这种情况,在施工时应采取如下加强措施:①顶层护壁用直径20cm圆钢加设2~4个吊耳,用钢丝绳固定在地面木桩上。②加密护壁竖向钢筋,并让钢筋伸出20cm以上,与下一节护壁的竖向钢筋及箍筋连成整体,然后再浇注成形。如果有必要,可在挖孔桩中部护壁上预留直径200mm左右的孔洞,但该部位的地质要选择比较坚硬的土壤,然后再将护壁与护壁外周的土锚在一起,用混凝土土桩、竹木桩都可以。这样护壁就不会断裂脱落。③在已成形的护壁上钻孔至砂土薄弱层,以充填、渗透和挤密的形式把灌浆材料充填到土体的孔隙中,以固结护壁外围土体,护保壁周泥砂不塌落,从而增加桩周摩擦力。压力灌浆材料可选择粉煤灰、早强型水泥混凝土、石灰粘土混合料。
  2.3 封底混凝土。①浇注混凝土前应检查孔底地质和孔径是否达到设计要求,并把孔底清理干净,同时把积水尽可能排干。②为了减少地下水的积聚,任何一根挖孔桩封底时都要把邻近孔位的积水同时抽出。以减少邻孔的积水对工作孔的影响。③孔深超过6m时,还要注意防止混凝土离析,一般把搅拌好的混凝土装在容量为1~2m左右坚固的帆布袋里,并用绳子打成活扣,混凝土送到井底时,拉开活扣就可将混凝土送到孔底,连续作业能迅速封好孔底,同时堵住孔底大部分甚至全部的地下水。④如果地下水很多,而且挖孔桩较深,刚提起抽水泵,底部溢水就接近或超过20cm,这时用以上几种办法封底都会造成混凝土含水量太大,清理完孔底渣土后让水继续上升,等到孔中溢水基本上平静时,用导管伸入孔底,往导管里输送搅拌好的早强型混凝土,混凝土量超过底节护壁30cm以上,再慢慢撤除导管,由于水压力的作用,封底混凝土基本上密实,混凝土终凝后再抽水,由于封底混凝土已超过底节护壁,已经没有地下涌水,待水抽干,再对剩余的水进行处理。将表面混凝土(这部分混凝土中的水泥浆会逸散到水中)松散部分清。
  2.4 施工时,为了保证孔位位置准确,每天都要在挖孔前校核一次挖孔桩位置是否歪斜,移位。尤其在浇注护壁前要检查模板,脱模后再检查护壁。个别壁周泥砂塌落,在浇注混后护壁容易产生位移和歪斜,应注意检查和及时纠正。
  3、安全技术措施
  3.1 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,应高出地面 0.8m,。孔内作业时,孔口上面必须有人监护。挖出的土方应及时运离孔口,不得堆放在孔口四周1m范围内,砼围圈上不得放置工具和站人。孔内作业人员必须头戴安全帽、身系安全带,特殊情况下还应戴上防毒防尘面具。利用吊桶运土时,必须采取相应的防范措施,以防落物伤人,电动葫芦运土应检验其安全起吊能力后方可投入运行。施工中应随时检查垂直运输设备的完好情况和孔壁情况。
  3.2 井孔周边必须设置安全防护围栏,围栏采用砖砌。正在开挖的桩孔停止作业或已挖好的成孔,必须设置牢固的盖孔板,非工作人员禁止入内。
  3.3 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;井孔周边作业人、监护人员,必须戴安全帽,严禁穿拖鞋、赤脚、酒后上岗作业。参加挖孔作业的工人应是18~35 岁男性青年,事先必须进行身体检查,凡患有精神病、高血压、心脏病、癫痫病、聋哑及其他不宜井下作业的人等不能参与施工,现场设专人做好挖孔桩施工记录,并负责对安全施工实施跟踪监督,做好监督记录。
  3.4 孔深挖至超过挖孔人身高时,在桩孔口或孔内装设靠周壁略低的半圆防护板(网),并随着孔深增加而往作业面下引,吊渣桶上下时,孔下作业人员应避于护板(网)下。
  3.5 井孔内必须设置应急时使用的安全绳和软爬梯。
  3.6 井内人员必须乘专用吊笼上下,不得乘坐吊桶或脚踩护壁上下井孔。
  3.7 井孔内外设置对讲机或低压电铃,便于上下联系,确保通讯畅通。
  3.8 桩孔必须每挖深0.4m~0.9m,左右护壁,严禁只挖不护壁。
  3.9 井底照明须用低压电源,防水带罩的安全灯具或安全矿灯。
  3.10 每天第一次下井前应用明火检测井内有毒气体的浓度,必要时用鼓风机送风换气。当孔深大于5m以上时,应向孔下通风,加强空气对流。必要时输送氧气,防止有毒气体危害。操作时上下人员轮换作业,桩孔上人员密切注意观察桩孔下人员情况,预防安全事故发生。
  3.11 当地下水量不大时,随挖随将泥水用吊桶运出,地下渗水量较大时,吊桶满足不了排水,先在桩孔底挖集水坑,用高扬程水泵抽水。作业人员必须离开井孔,严禁人机同坑作业。随时观察井壁变化,遇到险情,全部人员应立即撤离井孔。
  3.12 孔中防毒措施。地下特殊地层中往往含有CO、SO2、H2S或其它有毒气体,故每次下孔前,必须对桩孔内气体进行抽样检测(可用快速检测管),发现有害气体含量超过允许值时,应将有害气体清除至化学毒物最低允许浓度的卫生标准,并采用足够的安全卫生防范措施,如设置专门设备向孔内通风换气(通风量不少于25L/S)等措施,以防止急性中毒事故的发生。人工挖孔作业一旦发生人员中毒、窒息等事故,必须在现场按应急措施规范要求实施抢救,根据情况及时送医院进一步抢救治疗,并报当地建设行政主管部门和劳动、卫生部门,以便采取相应措施。孔内人工凿岩时,必须戴防尘口罩。
  3.13 在爆破施工过程中,装药,堵塞,联结等作业必须仔细进行,注意每一个环节,防止雷管与炸药分离及折断雷管脚导线。遇盲炮时,其处理按《爆破安全规程》(GB6722-86)有关规定办理。
  3.14 防触电措施。施工现场的一切电源、电路的安装和拆除必须由持证电工操作。用电设备必须严格接地或接零保护且安装漏电保护器,各桩孔用电必须分闸,严禁一闸多用。孔上电缆必须架空2.0m以上,严禁拖地相埋压土中,孔内电缆、电线必须采用护套等有防磨损、防潮、防断等保护措施。孔内照明应采用安全矿灯或12V以下的安全灯。孔中操作工应手戴工作手套,脚穿绝缘胶鞋。
  3.15 防止孔壁坍塌措施。在熟悉地质条件的基础上,开挖桩孔时原则上要设置砼护壁或钢护筒护壁,特别是直径在1.2m以上的桩孔。砼护壁每节高1m,厚约0.1m,可加配适量钢筋,砼强度等级不低于C20。一般每天挖1m深立即支模浇筑快硬砼,第二天继续施工。
  扩底桩孔应做到:①当孔底扩头可能会引起孔壁失稳时,必须采取相应的措施,经企业技术负责人审批签字后方可施工;②已扩底的桩孔,要及时浇灌桩身砼或封底,不能尽快浇灌砼的桩应暂时不扩底,以防扩大头塌方。
  人工挖孔桩开挖程序,应采用间隔挖孔方法,以减少水的渗透和防止土体滑移,防止在挖土或冲抓土成孔过程中因邻桩混凝土未初凝而发生窜孔现象。单桩挖孔应先中间后周边,并按设计桩径加2倍护壁厚度控制截面。孔内一般不宜放炮,以防震塌土或震裂护壁造成事故,根据地质状况需爆破的,严格执行有关的爆破规程。
  3.16 防止孔壁涌水措施。当相距10米以内的邻桩正在浇灌混凝土或桩孔积水很深时,要考虑对正在挖孔桩的危险影响,一般应暂停施工,人不准下孔。随时加强对土壁涌水情况的观察,发现异常情况应及时采取处理措施。采用潜水泵抽水时,基本上抽干孔中积水后,作业人员才能下至孔中进行挖土。地下水丰富时,可将中间部位桩孔提前开挖,汇集附近的地下水,用1~2台潜水泵将水抽出,起到深井降水作用。孔内必须设置应急软爬梯,供人员上下孔洞使用的電动葫芦、吊笼等应安全可靠并配有防坠落装置,不得使用麻绳和尼龙绳吊挂或脚踏井壁凸级上下。上、下孔洞必须有可靠的联络设备和明确的联络信号。孔内作业人员应勤轮换,连续作业时间不宜超过2小时,以防止疲劳引发安全事故。
  3.17 其它安全措施。施工时发现文物、古化石、爆炸物、电缆等应暂停施工,保护好现场,并及时报告有关部门,按规定处理后,方可继续施工。
  4、结束语
  总之,人工挖孔桩较为经济、能保证质量,且能在狭窄等恶劣场地环境下施工,已得到广泛的应用。在具体施工过程中,要提高警惕,防患于未然,杜绝安全事故的发生,以确保在建项目高质量完成。
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