牛永超，張顏燕

（1.南水北調(diào)中線建管局河南直管建管局，河南鄭州 450016；2.黃河水電工程建設(shè)有限公司，河南鄭州 450003）

人工挖孔灌注樁施工探析

牛永超1，張顏燕2

（1.南水北調(diào)中線建管局河南直管建管局，河南鄭州 450016；2.黃河水電工程建設(shè)有限公司，河南鄭州 450003）

文章結(jié)合工程施工實例，主要從施工前的準(zhǔn)備、人工挖孔、鋼筋籠制作與吊裝、混凝土灌注及成樁等幾個主要方面闡述了人工挖孔灌注樁的施工工藝及施工過程中的注意事項。

人工挖孔;灌注樁;鋼筋籠制作吊裝;混凝土灌注

灌注樁是樁基加固的一種方式，其主要作用是通過打樁加大地基的承載能力，同時也可以用于邊坡維護(hù)抵抗土方側(cè)壓力，防止土方位移。施工的主要方法是直接在樁位上就地成孔，然后在孔內(nèi)安放鋼筋籠灌注混凝土而成。灌注樁能適應(yīng)各種地層，無需接樁，施工時無振動、無擠土、噪音小，宜在建筑物密集地區(qū)使用。根據(jù)成孔工藝不同，分為干作業(yè)成孔的灌注樁、泥漿護(hù)壁成孔的灌注樁、套管成孔的灌注樁、爆擴(kuò)成孔的灌注樁和人工挖孔的灌注樁等。灌注樁施工工藝近年來發(fā)展很快，目前還出現(xiàn)了夯擴(kuò)沉管灌注樁、鉆孔壓漿成樁等一些新工藝。人工挖孔灌注樁施工由于成樁質(zhì)量比較容易控制和保證、大面積作業(yè)下成樁速度極快、需要機(jī)具比較簡單等優(yōu)點，在目前的灌注樁施工中應(yīng)用較為普遍。

1 施工方案及工藝流程

小孟村排洪渡槽及跨槽左右岸交通橋的橋基均為灌注樁，其中渡槽橋臺灌注樁2排，每排8根，共16根，樁徑150 cm，樁長13 m?？绮劢煌蜃笥野陡饕蛔?，每座橋灌注樁10根，共20根，樁徑120 cm，樁長15 m。根據(jù)地質(zhì)剖面圖，樁深度范圍內(nèi)自上而下分別為壤土、砂壤土、中砂、礫砂、圓礫，持力層為圓礫。

灌注樁施工計劃采用人工挖孔、鋼筋籠整體吊裝入孔、串筒法澆筑混凝土的方法進(jìn)行灌注。挖孔灌注樁施工工藝見圖1。

1.1 施工準(zhǔn)備

1）進(jìn)行圖紙會審，對圖紙中存在的問題，及時上報監(jiān)理、設(shè)計單位予以解決。

圖1 挖孔灌注樁施工工藝流程圖

2）施工場地平整，渡槽施工區(qū)原始地面均高于樁頂高程。首先將樁頂面以上土方挖除，作業(yè)面平整后，對支架周圍的場地進(jìn)行夯實，以保持提升支架的平穩(wěn)?？卓谥苓吘S護(hù)比地面高30 cm，防止土、石、雜物滾入孔內(nèi)傷人，同時在樁孔四周做好臨時防護(hù)措施及警示標(biāo)志。

3）樁孔土方的處理。挖孔土方統(tǒng)一堆放在施工現(xiàn)場設(shè)置的臨時土方堆放場，最后用自卸汽車運(yùn)至指定棄土場。

4）混凝土系統(tǒng)。挖孔樁護(hù)壁混凝土采用0.5 m3滾筒攪拌機(jī)現(xiàn)場攪拌，人工推雙輪車運(yùn)輸，鋼釬搗實。樁芯混凝土采用設(shè)置在附近營區(qū)的混凝土拌和站拌制，8 m3混凝土攪拌車運(yùn)輸至現(xiàn)場。

1.2 測定樁位

根據(jù)設(shè)計圖紙，由測量人員采用全站儀測放出樁位，并制作施工放樣控制樁。挖孔樁的軸線控制點和水準(zhǔn)基點設(shè)在不受施工影響的地方，經(jīng)復(fù)核后交專人妥善保護(hù)。

施工放樣控制樁用極坐標(biāo)法對每個樁位進(jìn)行放樣。樁位放樣偏差，控制樁點位中誤差不得大于±10 mm，孔的中心位置不得大于50 mm。以長300～500 mm的木樁錘入土層作為標(biāo)記，露出高度為50～80 mm。

1.3 人工挖孔

1）電動卷揚(yáng)機(jī)的安裝。在平整好的場地上安裝電動卷揚(yáng)機(jī)，詳細(xì)檢查電動機(jī)、減速機(jī)的機(jī)械性能是否完好，支架、吊桶的掛鉤等部位是否焊接牢固，在開挖前進(jìn)行試車檢驗。

安裝電動卷揚(yáng)機(jī)時，使吊桶的鋼絲繩中心與樁孔軸線位置一致，以此作孔作業(yè)人員挖土?xí)r的成孔控制中心線。

2）挖孔方法。樁孔開挖采用分節(jié)挖土法，每節(jié)開挖深度為1 m，挖土次序為先中間后周邊。黃土狀壤土層采用人工手持十字鎬、鐵鍬開挖，泥礫層采用風(fēng)鎬、鐵鍬進(jìn)行開挖。鐵鍬鏟土裝入孔底的吊桶，電動提升架將吊桶提升至地面后，地面人員用手推車運(yùn)至臨時堆土場。挖孔每進(jìn)尺1 m，施工技術(shù)人員采用“孔規(guī)”測量樁壁，以保證樁徑，采用垂球調(diào)中，測量中心，保證樁孔垂直。挖孔的中線誤差不得大于孔深的0.5%，樁孔截面尺寸必須滿足設(shè)計要求，孔口平面與設(shè)計樁位偏差不得大于5 cm。挖孔時每孔2人一班進(jìn)行作業(yè)，孔內(nèi)挖裝1人，起吊出渣1人。

1.4 護(hù)壁施工

1）施工方法。護(hù)壁模板由標(biāo)準(zhǔn)組合鋼模板拼裝而成，由“U”型卡連接。在每節(jié)模板的上下端設(shè)一道由兩個半圓組成鋼圈作為支撐，頂緊模板。每節(jié)模板的上口高于上節(jié)井圈底部5 cm，以保證上下節(jié)井圈的混凝土結(jié)合緊密。護(hù)壁混凝土圈中心線應(yīng)與樁軸線重合，其與樁軸心偏差應(yīng)保證小于20 mm。護(hù)壁模板拆上節(jié)支下節(jié)，循環(huán)周轉(zhuǎn)使用。

2）采用內(nèi)齒式混凝土護(hù)壁，護(hù)壁混凝土厚度15 cm，用C25混凝土澆注。人工向下掘進(jìn)1 m深后，支立第一節(jié)孔圈護(hù)壁模板，現(xiàn)澆護(hù)壁混凝土。安裝護(hù)壁模板時，用四個樁心控制點來校正模板位置，并設(shè)專人嚴(yán)格校核中心位置及孔壁厚度。第一節(jié)護(hù)壁完成后，重新定位孔中心，挖土、支模、現(xiàn)澆護(hù)壁混凝土。如此循環(huán)，一直挖至樁底設(shè)計標(biāo)高。澆筑混凝土前在護(hù)壁內(nèi)的孔壁上打入50 cm長的水平插筋，并在護(hù)壁內(nèi)預(yù)埋兩端帶彎鉤的連接筋，上彎鉤與水平插筋連接，下彎鉤深入下層5-10 cm，下一層澆筑時采用同樣的連接筋掛鉤連接，以增加護(hù)壁混凝土的安全性。

3）護(hù)壁施工的注意事項

①護(hù)壁厚度、混凝土強(qiáng)度等級嚴(yán)格按照監(jiān)理批復(fù)的要求執(zhí)行；②樁孔開挖1 m后盡快灌注護(hù)壁混凝土；③上下護(hù)壁間的搭接長度為5 cm，同一水平面上的孔圈正交直徑的徑差不大于5 cm；④澆筑護(hù)壁時，為了防止模板產(chǎn)生偏移，應(yīng)對稱下料，用敲擊模板或木棒插實的方法振搗，充分保證混凝土密實性；⑤護(hù)壁混凝土中摻入速凝劑，以盡快達(dá)到強(qiáng)度要求，護(hù)壁模板應(yīng)在混凝土達(dá)到1 MPa以上拆除；⑥如拆模后發(fā)現(xiàn)護(hù)壁混凝土有蜂窩、漏水現(xiàn)象，要對蜂窩部位進(jìn)行修補(bǔ)，對漏水部位進(jìn)行導(dǎo)流或封堵，以保證護(hù)壁混凝土強(qiáng)度和安全；⑦施工中要隨時注意孔壁情況，發(fā)現(xiàn)問題，及時處理，防止事故發(fā)生。

1.5 驗孔

挖孔達(dá)到設(shè)計深度后，把孔底的松渣、浮土、混凝土等全部清理干凈，通知監(jiān)理工程師、設(shè)計人員對樁身孔徑、孔底標(biāo)高、樁位中心線、井壁垂直度等進(jìn)行檢查驗收。驗收合格后做好相關(guān)記錄方能進(jìn)行下道工序施工。

1.6 鋼筋籠制作及吊裝

1）一般要求：①鋼筋籠的制作與安裝應(yīng)符合設(shè)計要求和規(guī)范要求。②所有鋼筋的規(guī)格及型號應(yīng)符合設(shè)計要求，對進(jìn)場鋼筋進(jìn)行抽樣送試驗室檢驗合格并報監(jiān)理審批后方能用于工程。③箍筋設(shè)置在主筋的外側(cè)，主筋需要設(shè)置彎鉤時不得向內(nèi)伸露。④鋼筋籠在制作、運(yùn)輸、安裝過程中不得發(fā)生變形，根據(jù)規(guī)定加焊內(nèi)固定筋等措施防止鋼筋籠變形。

2）鋼筋籠的制作。制作鋼筋籠的主要設(shè)備和工具有電焊機(jī)、鋼筋切斷機(jī)、鋼筋調(diào)直機(jī)、鋼筋彎曲機(jī)、支撐架、鋼筋圈制作臺等。①下料：根據(jù)鋼筋籠的設(shè)計直徑和長度，計算主筋的分段長度和箍筋的下料長度。②在鋼筋圈制作臺上制作圓形箍筋，并按要求焊接。③將支撐架按2～3 m的間距擺放在同一水平面上的同一直線上。④鋼筋籠成型：主筋與加強(qiáng)筋在支撐架上定位，并采用雙面焊接。⑤將螺旋箍筋按規(guī)定的間距繞于鋼筋籠上，扎絲幫扎并間隔電焊固定。⑥綁扎鋼筋籠保護(hù)層砂漿墊塊。⑦將制作好的鋼筋籠放置在地勢較為平整并均勻布置且不低于20 cm的枕墊上，防止鋼筋籠受潮生銹。⑧對制作好的鋼筋籠按設(shè)計和規(guī)范要求進(jìn)行檢查，不合格者進(jìn)行返工處理。

3）鋼筋籠成型方法。采用卡板成型法，以鋼筋籠主筋中心至樁心的平面距離為半徑，用3 cm厚木板制作2塊半圓形卡板，在卡板的邊緣上按主筋的位置開半圓槽。每隔3 m左右放一對卡板，把主筋放入槽內(nèi)用繩子捆好，再將箍筋套入并用鐵絲將其與主筋幫扎牢固，然后松開卡板與主筋的綁繩，卸去卡板，隨即將箍筋與主筋電焊成型。

4）鋼筋保護(hù)層的設(shè)置。鋼筋骨架的保護(hù)層，采用綁扎水泥砂漿墊塊控制保護(hù)層。砂漿墊塊規(guī)格為長、寬、厚均為7 cm的正方形C25砂漿墊塊，砂漿塊按豎向每隔2 m設(shè)一道，每一道沿圓周布置4個。

5）鋼筋籠吊裝。樁孔完成并驗收合格后，應(yīng)盡快進(jìn)行鋼筋籠的下放。鋼筋籠吊裝采用25 t汽車起重機(jī)整體吊裝。使用單點起吊法直接起吊，用長10 m兩端帶封閉環(huán)的鋼絲繩從鋼筋籠長度的約1/4處穿過，鋼絲繩兩端與吊車吊繩索具連接。起吊時用粗麻繩從兩個方向拉住鋼筋籠底部，以防止刮碰地面，吊起鋼筋籠后對準(zhǔn)孔口緩慢放入孔內(nèi)。吊放鋼筋籠時要對準(zhǔn)孔位，避免碰撞孔壁，鋼筋籠就位后按設(shè)計要求在孔口調(diào)整鋼筋籠位置，使鋼筋籠與樁孔同心。鋼筋籠下放完畢后，在孔口對鋼筋籠進(jìn)行定位加固，防止在灌注混凝土?xí)r上浮。

1.7 混凝土灌筑

鋼筋籠下放后，調(diào)整好鋼筋籠位置后，經(jīng)監(jiān)理驗倉通過后，應(yīng)立即掛串筒灌筑樁身混凝土。串筒口混凝土的下落高度控制在2 m以內(nèi)，防止發(fā)生混凝土骨料分離，采取連續(xù)分層灌注、分層振搗的方法，每層灌注高度不得超過0.5 m。使用插入式振動棒分層振搗，振搗上層混凝土?xí)r應(yīng)將振搗棒插入下層混凝土5～10 cm，直至樁頂。樁頂混凝土在初凝前抹壓平整?；炷脸跄螅砻娓{層要及時鑿除以保證灌注樁與上部承臺連接良好。

2 質(zhì)量要求

2.1 挖孔質(zhì)量要求

①樁孔位中心允許偏差不大于±10 mm；

②樁孔徑允許偏差±10 mm；

③垂直度允許偏差不大于0.3%L（L為挖孔樁長）；

④護(hù)壁混凝土厚度允許偏差±30 mm；

⑤孔底不允許有虛土、雜物。

2.2 灌注樁鋼筋、混凝土質(zhì)量要求

①對所有的鋼筋應(yīng)按檢驗要求進(jìn)行抽檢，滿足要求經(jīng)監(jiān)理批準(zhǔn)后方可使用；

②鋼筋的制作和安裝應(yīng)按相關(guān)設(shè)計和規(guī)范要求進(jìn)行；

③鋼筋籠的制作偏差應(yīng)控制在以下范圍內(nèi)：主筋間距±10 mm；箍筋間距 ±20 mm；鋼筋籠直徑±10 mm；鋼筋籠長度±50 mm；

④樁身混凝土的抗壓、抗拉強(qiáng)度應(yīng)滿足設(shè)計要求；

⑤樁身混凝土應(yīng)均勻、密實、完整、不得有蜂窩、孔洞、裂隙、混漿、夾層、斷樁等不良現(xiàn)象；

⑥樁長、樁徑、和樁頂高程應(yīng)滿足設(shè)計要求，不得有縮徑和欠澆現(xiàn)象。

3 安全技術(shù)措施

人工挖孔樁是以人工掘進(jìn)為主進(jìn)行成孔作業(yè)的，施工安全尤為重要，挖孔樁初遵守一般安全規(guī)定外，還應(yīng)遵守以下規(guī)定：

1）根據(jù)孔徑大小和地質(zhì)情況，及時對開挖的孔壁進(jìn)行支護(hù)，以保持孔壁的穩(wěn)定；

2）開挖是在孔頂平臺一定安全距離內(nèi)埋設(shè)地錨，用于固定安全繩，井內(nèi)施工人員的安全帶固定在安全繩上；

3）電動葫蘆應(yīng)配有保險裝置，使用前檢查其起吊、承載能力和完好情況；

4）孔口工作平臺鎖口后自成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，防止井壁下沉?xí)r被拉垮；

5）開挖時應(yīng)掌握現(xiàn)場地質(zhì)情況，操作進(jìn)程要緊湊，防止塌孔；

6）挖出的土方及時運(yùn)走，井口周邊1 m范圍內(nèi)禁止堆放雜物；

7）井口周邊必須設(shè)置安全防護(hù)欄，高度不低于1.5 m；

8）施工人員必須戴安全帽，井內(nèi)有人時，井上必須有人監(jiān)督防護(hù)；

9）孔深超過人高時，在井口或空內(nèi)周壁裝設(shè)半圓形防護(hù)板，并隨井深增加而往作業(yè)面下引，吊渣桶上下時，井下人員應(yīng)避于護(hù)板下；

10）每個井配備一條安全繩備用；

11）井孔必須邊挖邊防護(hù)，嚴(yán)禁只挖不護(hù)；

12）每班開工前，必須檢查井下有無毒氣、有害氣體；

13）機(jī)動車輛不得影響井壁安全，孔口5 m范圍內(nèi)禁止8 t以上車輛通行；

14）現(xiàn)場電器作業(yè)必須由持證電工操作，所有電器設(shè)置漏電保護(hù)器；

15）現(xiàn)場設(shè)置專職安全員一名，在施工前和施工中進(jìn)行認(rèn)真檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

［1］JGJ94-2008,建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］GB50202-2002，建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范［S］.

［3］DLT5144-2001，水工混凝土施工規(guī)范［S］.

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2013-10-23