人工挖孔灌注桩是指采用人工挖掘成孔,配以简易的施工机具,将孔挖到设计要求的持力层,孔底部分根据设计要求还可扩大,经过清孔及吊放钢筋笼后,在孔内灌注混凝土而成的大直径桩。人工挖孔灌注桩的优点是:机具设备简单,施工操作方便,占用施工场地小,无噪声,无振动,不污染环境,对周围建筑物影响小,施工质量可靠,可多孔同时开挖,工期缩短,造价低等。但人工挖孔桩施工人员作业条件差,施工中要特别重视流砂、有害气体等的影响,要严格按操作规程施工,制订可靠的安全措施。
(一)施工工艺
人工挖孔桩的护壁常采用现浇混凝土护壁,也可采用钢护筒或采用沉井护壁等。采用现浇混凝土护壁时的施工工艺过程如下:
1.测定桩位、放线
2.开挖土方
采用分段开挖,每段高度取决于土壁的直立能力,一般为0.5~1.0 m,开挖直径为设计桩径加上2倍护壁厚度。挖土顺序是“自上而下,先中间、后孔边”。
3.支撑护壁模板
模板高度取决于开挖土方每段的高度,一般为Im,由4~8块活动模板组合而成。护壁厚度不宜小于100 mm,一般取D/10+5 cm(D桩径),且第一段井圈的护壁厚度应比以下各段增加100~150 mm,上、下节护壁可用长为1 m 左右φ 6~φ 8的钢筋进行拉结。
4.在模板顶放置操作平台
平台可用角钢和钢板制成半圆形,两个合起来即为一个整圆,用来临时放置混凝土和浇筑混凝土用。
5.浇筑护壁混凝土
护壁混凝土的强度等级不得低于桩身混凝土强度等级,应注意浇捣密实。根据土层渗水情况,可考虑使用速凝剂。不得在桩孔水淹没模板的情况下浇护壁混凝土。每节护壁均应在当日连续施工完毕。上、下节护壁搭接长度不小于50mm。(www.daowen.com)
6.拆除模板继续下一段的施工
一般在浇筑混凝土24 h之后便可拆模。若发现护壁有蜂窝、孔洞、漏水现象时,应及时补强、堵塞,防止孔外水通过护壁流入桩孔内。当护壁符合质量要求后,便可开挖下一段的土方,再支模浇筑护壁混凝土,如此循环,直至挖到设计要求的深度并按设计进行扩底。
7.安放钢筋笼、浇筑混凝土
孔底有积水时应先排除积水再浇筑混凝土,当混凝土浇至钢筋的底面设计标高时再安放钢筋笼,继续浇筑桩身混凝土。
(二)施工注意事项
第一,桩孔开挖,当桩净距小于2倍桩径且小于2.5 m时,应采用间隔开挖。排桩跳挖的最小施工净距不得小于4.5 m,孔深不宜大于40 m。
第二,每段挖土后必须吊线检查中心线位置是否正确,桩孔中心线平面位置偏差不宜超过50 mm,桩的垂直度偏差不得超过1%,桩径不得小于设计直径。
第三,防止土壁坍塌及流砂。挖土如遇到松散或流砂土层时,可减少每段开挖深度(取0.3~0.5 m)或采用钢护筒、预制混凝土沉井等作护壁,待穿过此土层后再按一般方法施工。流砂现象严重时,应采用井点降水处理。
第四,浇筑桩身混凝土时,应注意清孔及防止积水,桩身混凝土应一次连续浇筑完毕,不留施工缝。为防止混凝土离析,宜采用串筒来浇筑混凝土,如果地下水穿过护壁流入量较大无法抽干时,则应采用导管法浇筑水下混凝土。
第五,必须制订好安全措施:①施工人员进入孔内必须戴安全帽,孔内有人作业时,孔上必须有人监督防护。②孔内必须设置应急软爬梯供人员上、下井;使用的电动葫芦、吊笼等应安全可靠并配有自动卡紧保险装置;不得用麻绳和尼龙绳吊挂或脚踏井壁凸缘上、下井;电动葫芦使用前必须检验其安全起吊能力。③每日开工前必须检测井下的有毒有害气体,并有足够的安全防护措施。桩孔开挖深度超过10 m时,应有专门向井下送风的设备,风量不宜少于25 L/s。④护壁应高出地面200~300 mm,以防杂物滚入孔内;孔周围要设0.8 m高的护栏。⑤孔内照明要用12 V以下的安全灯或安全矿灯。使用的电器必须有严格的接地、接零和漏电保护器(如潜水泵等)。
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