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        人工挖孔樁在民用建筑中的應(yīng)用研究

        2020-11-21 04:56:14陳明達(dá)
        河南建材 2020年10期
        關(guān)鍵詞:混凝土施工

        陳明達(dá)

        福建省荔隆建設(shè)工程有限公司(350001)

        0 引言

        人工挖孔是工業(yè)民用建筑施工中一種非常重要的樁基礎(chǔ)施工方式。人工挖孔樁采用人力挖掘方式成孔,樁孔清理后即時安裝鋼筋籠,隨后在樁孔內(nèi)澆筑混凝土成樁。人工挖孔樁按照受力方式劃分為端承型樁和摩擦型樁。堅(jiān)硬土層適合采用主要受力在樁端的端承型樁;軟硬結(jié)合的土層適合采用主要受力是樁身摩擦力的摩擦型樁[1]。人工挖孔樁具有以下特點(diǎn):

        1)不需要采用大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)行施工,依靠小型機(jī)械和人力即可完成,所以在操作面狹窄的場地也可施工。

        2)由于樁孔可見性高且樁底、樁側(cè)殘?jiān)謇矶雀?,所以容易控制樁身質(zhì)量和承載力。

        3)應(yīng)用技術(shù)簡單,施工速度快,且噪聲小,適合在人口密集市區(qū)施工。

        4)人工挖孔樁安全問題突出,尤其是樁長較大和地下水位較低的樁位,容易產(chǎn)生嚴(yán)重的安全事故,比如缺氧窒息、塌孔等。

        1 工程概況

        福州市某中學(xué)教學(xué)樓,共6層,地下1層,總建筑面積為5 300 m2,結(jié)構(gòu)型式是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。由于工程位于鬧市區(qū),大型機(jī)械難以進(jìn)入施工現(xiàn)場,同時也為了降低施工對附近居民生活、工作的影響,樁基采用人工挖孔樁。

        2 施工工藝

        2.1 圖紙熟悉和人員培訓(xùn)

        圖紙是施工的依據(jù)和基礎(chǔ),所以首先要熟悉圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的要求,如樁長、樁身大小、位置和其他技術(shù)要求等。同時,對施工人員的安全培訓(xùn)教育尤為重要,要求施工人員注意自身安全防護(hù),在施工前一定要檢查安全設(shè)施且佩戴好防護(hù)裝備。

        2.2 施工機(jī)具

        1)鎬、錘、釬、鍬等挖掘工具和吊桶、小型機(jī)架等上下出土工具用于人工挖孔樁施工。鏈?zhǔn)诫妱雍J作為此項(xiàng)目的起重工具,其起吊額定重量為10 kN;根據(jù)設(shè)計(jì)樁長選擇合適的吊放深度,自動限位防墜裝置設(shè)置在鉸鏈處,其中承重吊鏈的破壞拉力≥60 kN。

        2)由于福州地區(qū)雨水較多,地下水位較淺,所以采用抽水設(shè)備進(jìn)行降水并在基坑內(nèi)設(shè)置集水坑。

        3)由于樁孔達(dá)到一定深度后,孔內(nèi)光線較弱,采用低壓防水照明設(shè)備進(jìn)行照明。

        4)由于孔內(nèi)空氣容易缺氧,采用鼓風(fēng)機(jī)向孔內(nèi)送風(fēng),以保證足夠的氧氣。其中鼓風(fēng)機(jī)參數(shù)為:功率為1.5 kW,送風(fēng)速度v≥25 L/s,配置d=10 cm的送風(fēng)管。

        5)人工挖孔樁孔壁采用鋼模板護(hù)壁。

        6)人員上下樁孔的垂直運(yùn)輸工具為吊掛式軟爬梯。

        7)由于孔內(nèi)渣土量小且工作面有限,孔內(nèi)渣土先用人工小推車運(yùn)送至臨時堆土場,然后再用大型運(yùn)土機(jī)械統(tǒng)一運(yùn)至場外指定位置。

        2.3 場地平整和樁基開挖

        人工挖孔樁雖然施工操作相對簡單,但安全問題突出,尤其是在南方多雨天氣下,如臺風(fēng)天氣。所以要結(jié)合福州當(dāng)?shù)氐默F(xiàn)場情況進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)、施工,根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)確定樁基的準(zhǔn)確位置,對其周圍場地進(jìn)行平整加固,防止坍孔。在樁孔周邊設(shè)置排水溝引導(dǎo)雨水,以免雨水倒灌孔內(nèi);尤其是遇到臺風(fēng)、暴雨天氣時,注意及時排除地表水,同時搭好孔口雨棚,保護(hù)樁孔以免引起孔壁坍塌[2]。施工用具、施工材料和渣土等堆放應(yīng)距離孔口2 m之外;同時為確保孔內(nèi)和地面人員安全,應(yīng)在孔口設(shè)置80~100 cm高的護(hù)欄。

        2.4 井孔開挖

        1)為保證樁孔的穩(wěn)固性,樁孔的開挖應(yīng)遵循先中間后周邊,先上部后下部的規(guī)則,逐層開挖。福州地區(qū)的地下水位較淺,開挖過程中遇到地下水應(yīng)及時設(shè)置集水坑,然后采用潛水泵抽出降水。隨著樁孔深度的加大,集水井也要隨之加深,同時注意安裝通風(fēng)、照明、通訊等設(shè)備,以保證安全。

        2)根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)將樁孔挖至相應(yīng)標(biāo)高,然后將孔底的殘?jiān)?、浮土等清理干凈。保持孔底土層?jiān)實(shí)平整,承載力及樁長需滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。當(dāng)樁孔清理干凈、驗(yàn)收合格后,應(yīng)及時進(jìn)行后續(xù)工作,如安置鋼筋籠和澆筑混凝土。

        3)樁孔有時會出現(xiàn)流砂和流動性軟弱層等現(xiàn)象,此時應(yīng)采取以下措施:①采取隨挖隨護(hù)的措施,減小護(hù)壁的高度,每0.3~0.5 m進(jìn)行支護(hù)。②可采用鋼制護(hù)筒施工。護(hù)筒可用1~2 m高、4 mm厚的鋼護(hù)筒,直徑相比混凝土護(hù)壁內(nèi)徑略小。將混凝土護(hù)壁作為支點(diǎn),采用油壓千斤頂將鋼護(hù)筒慢慢壓入土中;壓入一段開挖一段,待穿越軟弱層或流砂后,再進(jìn)行正常的挖孔施工。③也可采用水泥漿液、水玻璃雙液漿等將流砂或軟弱層加固,待流砂和軟弱層凝固達(dá)到一定強(qiáng)度后再進(jìn)行正常的開挖和支護(hù)工作。④如果采用以上措施仍然不能避免坍孔和周圍地面下沉?xí)r,必須及時將樁孔用砂密實(shí)回填,同時將此現(xiàn)象迅速上報(bào)有關(guān)部門并請專家給出有效解決方案。

        4)用風(fēng)鎬將樁孔內(nèi)的強(qiáng)風(fēng)化、局部中風(fēng)化軟石鑿除,如遇中、微風(fēng)化巖石可采用微差控制的爆破方法進(jìn)行開挖。爆破后會產(chǎn)生大量的煙氣,此時應(yīng)采取通風(fēng)排煙措施,可采用高壓風(fēng)或者鼓風(fēng)機(jī)等設(shè)備進(jìn)行排煙,煙氣處理后不能讓施工人員立即作業(yè),應(yīng)下放小動物試探有無缺氧或有毒氣體,檢測合格后才能進(jìn)行施工。

        2.5 護(hù)壁施工

        為了保證施工人員安全及防止樁孔坍塌,根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求,樁孔采用混凝土護(hù)壁支護(hù)?;炷翉?qiáng)度等級為C20,配置φ6@300鋼筋;護(hù)壁每節(jié)高度和厚度分別可取0.6~0.8 m和100 mm,上口、下口寬度分別取150~200 mm和100 mm。為了提高模板利用率,護(hù)壁施工可采用“拆上節(jié)支下節(jié)、輪回周轉(zhuǎn)利用”的方式?;炷翝仓捎玫跬斑\(yùn)輸、人工澆筑的方式,澆筑口預(yù)留在從第二節(jié)護(hù)壁模板起首的上方,高度為100 mm,混凝土澆筑后24 h可拆模。

        澆筑護(hù)壁混凝土?xí)r,須反復(fù)振搗使混凝土密實(shí),以免出現(xiàn)空鼓、蜂窩等質(zhì)量問題。當(dāng)?shù)叵滤惠^高、模板被浸沒時,不得澆筑混凝土。如果在澆筑混凝土后出現(xiàn)護(hù)壁漏水、漏漿等現(xiàn)象,須及時采取控制措施。處于同一水平面上的孔圈二正交直徑宜為d≤50 mm,十字控制點(diǎn)設(shè)置在第一節(jié)混凝土護(hù)壁上,每一節(jié)設(shè)橫桿吊大線墜作中心線,將樁徑偏差控制在-50~50 mm范圍內(nèi)。

        2.6 鋼筋籠制作安裝

        在平整光滑的場地上綁扎人工挖孔樁鋼筋籠。在樁孔完成后,用1臺50 t履帶吊和1臺20 t汽車吊起吊、安裝鋼筋籠。制作和安裝鋼筋籠時需遵循以下規(guī)定:

        1)鋼筋籠外徑d1比設(shè)計(jì)樁孔D小140 mm左右(D-d1≈140 mm)。

        2)須在鋼筋籠內(nèi)設(shè)置加強(qiáng)筋,以提高其穩(wěn)定性。

        3)澆筑混凝土?xí)r需保證鋼筋籠主筋的保護(hù)層厚度不小于70 mm,容許偏差為±20 mm。

        4)鋼筋籠可采用履帶吊和汽車吊同時吊裝。先將鋼筋籠吊離地面一定距離,然后履帶吊上升、汽車吊配合,防止鋼筋籠底端與地面接觸或碰撞,直至履帶吊垂直吊起全部鋼筋籠并就位;放置過程中嚴(yán)防鋼筋籠碰撞孔壁。澆筑混凝土?xí)r,應(yīng)采取放置混凝土墊塊、固定箍筋等措施,固定鋼筋籠位置,保證混凝土保護(hù)層厚度。

        5)如果鋼筋籠長度不滿足樁長需求,需要分段連接時,連接焊縫、接頭數(shù)量應(yīng)達(dá)到技術(shù)規(guī)范要求。

        2.7 樁身混凝土澆筑

        樁身澆筑混凝土的強(qiáng)度等級為C25,由攪拌車運(yùn)輸,運(yùn)輸泵泵入模。灌注前,當(dāng)樁孔內(nèi)無地下水或地下水較少時,應(yīng)清除孔底的浮土和水,并采用串筒投料?;炷翍?yīng)垂直、分層、連續(xù)澆筑,不得中斷;每層厚度控制在1.5 m以內(nèi)。由于樁孔內(nèi)人工振搗困難,可在混凝土中加入一定量的減水劑,以改善混凝土的坍落度。在樁上部的鋼筋加密部分,仍然要振動和壓實(shí)[3]。施工中為保證樁端混凝土強(qiáng)度,在孔口一定高度以上的澆筑混凝土達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后,應(yīng)進(jìn)行樁頭處理。當(dāng)樁孔滲水量過大時,應(yīng)根據(jù)挖孔樁水下混凝土灌注的有關(guān)規(guī)定,采用水下混凝土灌注的方法。由于南方氣溫較高,混凝土澆筑12 h后,采用覆蓋草袋、灑水等方式對其進(jìn)行養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)時間 t≥14 d。

        3 人工挖孔樁施工安全措施

        由于樁孔狹小、土質(zhì)疏松且容易坍塌,人工挖孔樁施工時應(yīng)特別注重施工安全。

        1)在開挖過程中容易發(fā)生意外事故,應(yīng)加強(qiáng)開挖人員與地上人員的配合,防止井下事故的發(fā)生。

        2)孔內(nèi)容易缺氧和產(chǎn)生有毒氣體,尤其是采用爆破法施工后的樁孔,在人員進(jìn)入前可先進(jìn)行動物試驗(yàn),確認(rèn)孔內(nèi)安全后再進(jìn)入施工。

        3)為防止雜物掉落傷人,安全帽是孔內(nèi)操作人員必備的安全設(shè)備。每次上崗前、下班后都要仔細(xì)檢查梯子和吊籃的安全性、可靠性。另外要采用36 V以下的低壓防水照明燈具來保證孔內(nèi)照度。

        4)第一塊鋼蓋板設(shè)置在樁孔處,工作結(jié)束后封嚴(yán)。應(yīng)在操作員頭部上方1.0 m處設(shè)置第二個鋼筋保護(hù)蓋板。在進(jìn)行地下土石方吊運(yùn)時,操作人員應(yīng)站在隱蔽處,防止因土石墜落而受傷。

        5)堆放的雜物、材料和用具應(yīng)遠(yuǎn)離樁孔孔口,樁孔開口應(yīng)高于地面0.1 m。同時,應(yīng)及時清除孔口周圍散亂的土方。

        6)鋼筋籠應(yīng)由有經(jīng)驗(yàn)的人員吊裝,以確保附近建筑物和行人的安全。

        7)樁孔間距太小容易相互影響,產(chǎn)生不安全因素,規(guī)定相鄰兩樁孔最小施工距離不得小于4.5 m[4]。

        4 結(jié)語

        人工挖孔樁的特殊優(yōu)勢使其在建筑工程中得到廣泛的推廣和應(yīng)用,相關(guān)施工技術(shù)也在不斷地完善。施工中需要對施工細(xì)節(jié)進(jìn)行把控,落實(shí)安全措施,控制好關(guān)鍵點(diǎn),以提高人工挖孔樁施工效率,確保施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求和相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

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