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        人工挖孔樁在黃土地區(qū)的應(yīng)用

        2011-12-20 03:49:24周洪光
        城市建設(shè)理論研究 2011年23期
        關(guān)鍵詞:人工挖孔樁施工

        周洪光

        摘要:本文介紹了黃土地區(qū)復(fù)雜地形條件下人工挖孔樁施工技術(shù),提出了安全技術(shù)措施,并分析了在復(fù)雜地形條件下人工挖孔的優(yōu)、缺點(diǎn)。

        關(guān)鍵詞:黃土地區(qū)、人工挖孔樁、施工、安全技術(shù)措施

        1 概述

        山西省霍永高速公路(西段)工程西上莊1#大橋位于隰縣陽頭升鄉(xiāng)西上莊附近,左幅孔跨8×40+3×30m,全長418m;右幅孔跨8×40+2×30m,全長388m,共68根樁(其中0、7、10、11號(hào)墩臺(tái)樁基樁長24~45m,樁徑1.3~2.0m,采用人工挖孔;1~6、8、9號(hào)墩樁基樁長42~80 m,樁徑1.8~2.2m,采用旋挖鉆孔)。

        橋址區(qū)地貌單元屬黃土梁、峁與基巖沖溝地貌,地面起伏較大,溝谷呈“W”字型,溝壁陡峭,最大溝深達(dá)70多米。橋址區(qū)無地表水,局部開挖至50米左右發(fā)現(xiàn)少量地下水。橋址范圍內(nèi)土層垂直分布,由第四系全新統(tǒng)(Q4al+pl)沖洪積物(層厚0~4.0m)、上更新統(tǒng)(Q3eol)風(fēng)積物(層厚0~9.1m)、中下更新統(tǒng)(Q2+1pl)洪積物(層厚0~60.8m)、新近系上新統(tǒng)(N2)粘土(層厚4~50.0m)組成。橋位區(qū)未發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)現(xiàn)象,特殊性巖土為濕陷性黃土,濕陷性地層為Q3、Q2頂部,具有Ⅰ級(jí)(輕微)非自重濕陷性。

        2 人工挖孔樁施工方法

        2.1 砼護(hù)圈、護(hù)壁設(shè)計(jì)

        為固定樁孔位置,防止地表水流入并保護(hù)孔口,在孔口處設(shè)置高出地面不小于30cm的砼護(hù)圈,護(hù)圈厚度為20~25cm,高度1m,采用C30砼。砼護(hù)壁每節(jié)高度不超過1m,其砼級(jí)別不應(yīng)低于樁身砼的級(jí)別(本工程取C30),其厚度通過計(jì)算確定,應(yīng)符合下式計(jì)算值:

        t≥KPD/2fc

        P=γHtg2(450-Φ/2)

        式中t— 護(hù)壁厚度,cm;

        P— 土對(duì)護(hù)壁的最大總壓力,N/m2;

        γ— 土的重度,KN/m3;

        H— 挖孔樁護(hù)壁深度,m;

        D— 挖孔樁外直徑,m;

        fc— 砼的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,Mpa;

        Φ— 內(nèi)摩擦角;

        K— 安全系數(shù),取1.65;

        以45m挖孔樁為例,根據(jù)設(shè)計(jì)資料:γ=27.2KN/m3,H=45m,D=2.0m,fc=14.3 Mpa,Φ=25.40。經(jīng)計(jì)算,P= 489.16KN/m2,t=6cm。

        護(hù)壁按“梯套”施工法,下口厚度t取7~8cm,上口厚度t取14~15cm。為安全,可再加適量的φ6鋼筋,間距20~30cm。

        2.2 主要施工工藝流程

        ①施工準(zhǔn)備→②測量放線→③開挖、護(hù)圈砼施工→④挖孔、護(hù)壁砼施工→重復(fù)④步驟至設(shè)計(jì)開挖深度→⑤樁孔驗(yàn)收→⑥鋼筋籠安裝→⑦導(dǎo)管法澆注砼→⑧成樁。

        2.2.1 施工準(zhǔn)備

        (1)人員、設(shè)備、材料進(jìn)場,并驗(yàn)收;由技術(shù)負(fù)責(zé)人組織安全技術(shù)交底。

        (2)清除場地雜物和地表的松軟土層,做好“四通一平”工作及孔口附近的排水設(shè)施。

        2.2.2 測量放線

        根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙坐標(biāo),利用全站儀放樣樁位中心的準(zhǔn)確位置,設(shè)置護(hù)樁,施測十字線,做好明確標(biāo)識(shí)。

        2.2.3 開挖、護(hù)圈砼施工

        人力使用鎬、鐵鍬進(jìn)行開挖,然后用手推車裝渣運(yùn)至施工臨時(shí)便道外側(cè)堆放。護(hù)圈模板采用壁厚3mm的鋼板制作,相同6扇拼裝,螺栓連接。砼采用攪拌機(jī)現(xiàn)場攪拌,插入式振搗棒振搗。

        2.2.4 挖孔、護(hù)壁砼施工

        樁身開挖主要采用人工分段開挖,每開挖1m深度后,立即進(jìn)行護(hù)壁鋼筋的安裝和砼澆筑,待護(hù)壁砼強(qiáng)度達(dá)到3~4h后,再進(jìn)行下部開挖。

        (1)挖孔:采用人工使用鎬、鐵鍬進(jìn)行開挖,然后裝吊桶提出。遇到堅(jiān)硬土層或者孤石后,采用人工配合風(fēng)鎬松動(dòng)土層或分解孤石,然后裝吊桶提出。

        (2)鋼筋綁扎:開挖斷面測量合格后,立即進(jìn)行鋼筋綁扎施工,綁扎鉛絲采用20#,梅花型綁扎。按照設(shè)計(jì)間距和規(guī)格進(jìn)行綁扎安裝,上下兩節(jié)護(hù)壁間鋼筋搭接綁扎長度不小于12cm。

        (3)支立模板:護(hù)壁模板采用弧形工具式鋼模,相同6扇拼裝成截錐形,螺栓連接,上口直徑與樁徑相同,下口直徑比上口直徑小14~15cm,便于在上口進(jìn)行砼的灌注。

        (4)砼澆注:采用人工澆注,插入式振搗棒振搗。護(hù)壁砼標(biāo)號(hào)不低于樁身砼強(qiáng)度級(jí)別,為加快施工進(jìn)度, 混凝土中加入早強(qiáng)劑, 一般經(jīng)3h~4h即可拆模。如此逐段挖孔、護(hù)壁, 直至樁底。

        2.2.5 樁孔驗(yàn)收

        挖孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度,人工將孔底修理平整,并清除孔底松散的土碴、沉淀物等雜物;由施工單位自檢合格后,報(bào)監(jiān)理驗(yàn)收基底、樁徑、孔深,合格后進(jìn)入下道工序。

        2.2.6 鋼筋籠安裝

        鋼筋籠在鋼筋加工場分節(jié)制作,運(yùn)至現(xiàn)場后,采用人工配合25T吊車吊入孔內(nèi),現(xiàn)場分節(jié)焊接接長,每完成一節(jié)請(qǐng)監(jiān)理驗(yàn)收焊縫合格后進(jìn)行下節(jié)焊接至設(shè)計(jì)長度。

        2.2.7 導(dǎo)管法澆注砼

        為保證砼密實(shí)度,采用導(dǎo)管法干孔澆注砼。采用吊車起吊安裝導(dǎo)管,人工螺栓連接,直至導(dǎo)管底部距離孔底250~400mm。然后將導(dǎo)管固定在孔口位置,安裝導(dǎo)管頂部的進(jìn)料口。為了保證砼澆注時(shí)周邊混凝土可以均勻上升,要求將導(dǎo)管安裝在樁孔中心位置。

        首批灌注砼的數(shù)量應(yīng)能滿足導(dǎo)管初次埋置深度(≥1.0m)和填充導(dǎo)管底部間隙的需要。在整個(gè)灌注時(shí)間內(nèi),保證導(dǎo)管埋深在2m~6m之間,經(jīng)常測量孔內(nèi)砼面的高程,及拆除導(dǎo)管。砼應(yīng)連續(xù)澆筑,直至灌注的砼頂高程高出設(shè)計(jì)高程50cm后方可停止?jié)沧ⅰ?/p>

        3 安全技術(shù)措施保障

        (1)挖孔作業(yè)前,孔口范圍的地面進(jìn)行平整、有專用棄渣便道、場地四周設(shè)臨時(shí)排水溝。砼護(hù)圈須高出原地面30cm,并在護(hù)圈上方四圍設(shè)置鋼管圍欄防護(hù)。

        (2)挖孔人員必須配有安全帽、安全帶、安全繩、工作手套和絕緣膠鞋,有害氣體地層下應(yīng)戴上防毒防塵面具。必要時(shí)頭頂部位應(yīng)設(shè)置護(hù)蓋,取土吊桶升降時(shí),挖孔人員應(yīng)在護(hù)蓋下面工作。井口作業(yè)人員應(yīng)系好安全帶。

        (3)相鄰兩孔施工時(shí),一孔進(jìn)行澆筑混凝土?xí)r,另一孔的挖孔人員應(yīng)停止作業(yè),并撤出井孔。

        (4)挖孔人員下孔作業(yè)前,采用鼓風(fēng)機(jī)將孔內(nèi)空氣排出更換。人工挖孔深度超過10m時(shí),采用機(jī)械通風(fēng),當(dāng)采用風(fēng)鎬鑿巖時(shí),應(yīng)加大送風(fēng)量。

        (5)挖孔人員應(yīng)勤輪換,連續(xù)作業(yè)時(shí)間不宜超過2小時(shí),以防止疲勞引發(fā)安全事故。

        (6)孔內(nèi)電纜、電線采用護(hù)套等有防磨損、防潮、防斷等保護(hù)措施??變?nèi)照明采用安全礦燈或24V以下的安全燈。

        (7)施工現(xiàn)場的一切電源、電路的安裝和拆除由持證電工操作。用電設(shè)備應(yīng)嚴(yán)格接地或接零保護(hù)且安裝漏電保護(hù)器,各樁孔用電應(yīng)分閘,嚴(yán)禁一閘多用。

        (8)提取土渣的吊桶、吊鉤、鋼絲繩、卷揚(yáng)機(jī)等機(jī)具,應(yīng)經(jīng)常檢查,確保垂直運(yùn)輸設(shè)備的完好。供人員上下孔洞使用的垂直運(yùn)輸設(shè)備應(yīng)安全可靠并配有防墜落裝置,并配備備用軟梯。

        4 人工挖孔樁優(yōu)、缺點(diǎn)

        (1)人工挖孔樁施工工藝操作簡單,機(jī)械設(shè)備均為工地常規(guī)工具,無需大型機(jī)械設(shè)備。施工占用場地小,適用于復(fù)雜地形條件。無振動(dòng)、無污染,對(duì)周邊環(huán)境影響小。

        (2)可直接檢查樁孔直徑、垂直度和持力層土質(zhì)情況,樁質(zhì)量易保證。單樁承載力高,因?yàn)榭梢灾庇^檢查樁底情況,樁底部虛土可以清除干凈,因此樁的沉降量小,承載力損失小。必要時(shí)可通過擴(kuò)底大幅提高單樁的承載力。

        (3)根據(jù)工期要求,可同時(shí)進(jìn)行多根樁的平行施工,進(jìn)度有保障。

        (4)人工挖孔樁無需泥漿護(hù)壁,在無水或少水的黃土塬上,避免了遠(yuǎn)距離運(yùn)水,節(jié)約水資源。

        (5)同鉆孔樁相比,可降低造價(jià)約25%以上。

        (6)人工挖孔樁超過一定深度,挖孔人員勞動(dòng)強(qiáng)度大,人身安全不易保證。

        5 結(jié)語

        綜上所述,在干旱、無地下水或少量地下水的黃土地區(qū),只要采用合理的安全技術(shù)措施,加強(qiáng)施工人員的安全意識(shí),做好過程監(jiān)控,人工挖孔樁也是一種切實(shí)可行的施工方法。

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