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人工挖孔桩在施工中的质量控制

大直径人工挖孔桩在建筑领域得到较广的应用,其优点是较为经济、直观,能保证质量,施工机具操作简单,占用施工场地小,对周围建筑物无影响,可全面展开,缩短工期,造价较低等。但它有一定的局限性,一般在地下水位以上的粘土、亚粘土、含少量砂卵石的粘土层,特别是黄土层中,干作业成孔较为理想;对软土、流砂、地下水位较高、涌水量大的土层则不宜选用。本文结合工程实例,针对人工挖孔桩在成孔过程中所遇到的问题进行分析,阐述人工挖孔桩施工质量的控制要点。
    一、工程概况
    位于定海文化路的文香苑工程为5层框架结构,建筑面积12000平方米。根据岩土工程勘察报告,该工程场地地质情况为:①杂填土,层厚0.8~1米;②粘土,层厚2.5~19米,层顶高程介于3.3~2米之间;③砾砂、粉质粘土,层厚1.5~3米,层顶高程介于4.8~23米之间;④-1强分化基岩,层厚0.4~1.3米,层顶高程介于5.2~24.3米之间;⑤-2中分化基岩,层厚2~5.5米,层顶高程介于5.2~24.7米之间。结合本工程柱竖向荷载大并且部分柱水平荷载也较大的情况,采用大直径人工挖孔桩,桩型为摩擦端承桩,以④-2中分化基岩为桩端持力层,桩端进入持力层不少于0.5米,桩的有效长度为6~25米。设计人工挖孔桩桩径800毫米,无大头的总桩数54根,设计单桩极限承载力标准值为500KN;设计人工挖孔桩桩径1000毫米,无大头的总桩数46根,设计单桩极限承载力为750KN;设计人工挖孔桩桩径1000毫米,桩端扩大至1200毫米的总桩数18根,设计单桩承载力标准值为900KN;设计人工挖孔桩桩径1000毫米,桩端扩大至1300毫米的总桩数18根,设计单桩极限承载力标准值为1050KN。桩身混凝土强度采用C25,护壁混凝土强度采用C25。
    二、施工工艺
    根据地质资料的显示,该工程的人工桩孔深大都在6~25米,施工方案的选择主要考虑到提升设备的选择,根据强度要求,本工程采用人力手摇绞车,既能满足施工要求又较经济。对于个别超过15米的挖孔桩则采用电动葫芦提升挖土,从而可以有效地保证施工工期。
    挖孔桩灌筑混凝土前,应先放置钢筋笼,并再次测量孔内虚土厚度,超过要求进行清理。搬运钢筋笼时应采取适当措施,防止弯曲、扭曲,埋设钢筋笼时应对准孔位吊直、扶稳、缓缓下沉,下到设计位置时立即固定。混凝土下料采用串筒,深桩孔用混凝土导管,如地下水大,应采取混凝土导管水中灌筑混凝土工艺。混凝土要垂直灌入桩孔内,避免混凝土斜向冲击孔壁,造成塌方。混凝土应连续分层浇灌,每层浇灌高度不得超过1.5米。对小直径挖孔桩,距地面6米以下利用混凝土的大坍落度和下冲力使之密实。大直径挖孔桩应分层捣实。第一次浇灌到扩底部位的顶面,随即振捣密实,再分层浇筑桩身,直到桩顶。在混凝土初凝前抹压平整,避免出现塑性收缩裂缝或环向干缩裂缝。表面有浮浆层应凿除,以保证与上部承台或底板的良好连接。
    人工挖孔桩在施工中的规范要求:
    第一节井圈护壁应符合:井圈中心线与设计轴线的偏差不得大于20毫米;井圈顶面应比场地高出150~200毫米,壁厚比下面井壁厚度增加100~150毫米;修筑井圈护壁应符合:护壁的厚度、拉结钢筋、配筋、砼强度均应符合设计要求;护壁模板的拆除一般应在24小时后进行;发现护壁有蜂窝、漏水现象时,应及时补强以防造成事故;上下节护壁搭接长度不得小于50毫米;浇注桩身混凝土时,必须通过溜槽;当高度超过3米时,应用串筒,串筒末端离孔底高度不宜大于2米,混凝土宜采用插入式振捣器振实;渗水量过大时,应采取有效措施保证混凝土的浇注质量;人工挖孔桩应采取下列安全措施:孔内必须设置应急软爬梯;使用的电葫芦、吊笼等安全可靠并配有自动卡紧保险装置,不得使用麻绳和尼龙绳挂或脚踏井壁凸缘上下;每日开工前必须检测井下的有毒有害气体,并应有足够的安全防护措施,桩孔开挖深度超过10米时,应有专门向井下送风的设备;孔口四周必须设置护栏。
    三、施工过程质量控制
    在成桩过程中,常会出现以下几种情况:
    1.孔底虚土多。防治措施:要有详细的地质报告,特别是水文地质报告,以便预先制定有效措施,减少孔底虚土超标。严格控制孔深超挖,完孔后,孔底虚土必须全部清除,见到坚实的原状土。扩底部位遇到砂土层时,应采取支护措施。
    2.桩孔倾斜及桩顶位移偏差大。在施工过程中,应严格按图定位,并有复检制度。轴线桩与桩位桩应用颜色区分,不得混淆。开始挖孔前,要用定位圈钢筋制作的圆环有刻度十字架放挖孔线,或在桩位外位置定位龙门桩,安装护壁模板必须用桩中心点校正模板位置,并由专人负责。定位圈中心线与设计轴线偏差不得大于20毫米。挖孔过程中,应随时用线坠吊放中心线,发现偏差过大立即纠偏。要求每次支护壁模板都要吊线一次(以顶部中心的十字圆环为准)。扩底时,应从孔中心点吊线放扩底中心桩。应均匀环状开挖进尺,每次以向四周进尺100毫米为宜,以防局部开挖过多造成塌壁。成孔完毕后,应立即检查验收,紧随下一工序,吊放钢筋笼,浇筑混凝土,避免晾孔时间过长,造成不必要的塌孔,特别是雨季或有渗水的情况下,成孔不得过夜。
    3.吊放钢筋笼与浇筑混凝土不当。成孔验收后,应立即吊放钢筋笼,发现标高不够时,应测孔深,清除孔底虚土、回落土。吊放钢筋笼要选择好吊点位置。吊立时,要速度均匀地慢起,若起吊较长的钢筋笼,要采取加固措施,避免变形。遇到卡笼时,要找出原因,排除故障,正常放入。吊放钢筋笼前,对超偏的混凝土护壁进行处理,以保证钢筋笼顺利吊入,混凝土配合比要计算准确,保证坍落度均匀。浇筑混凝土前,要放孔口漏斗,并再次测孔内虚土厚度。当浇筑扩底混凝土时,第一次应灌到扩底部位的顶面,随即振捣密实,特别是浇筑桩顶以下5米范围内混凝土时,应随浇随振捣,每次浇捣高度不得大于1.5米。当渗水量过大时,应采取有效措施,保证混凝土的浇筑质量。浇筑混凝土要连续进行,不得过夜。
    4.桩身混凝土产生离析。处理方法:①对离析位置距桩顶距离小的,采取凿除上部混凝土及离析层重新浇筑混凝土接桩;②对离析位置距桩顶距离较大的,用风钻沿桩身垂直钻孔,穿过离析层,然后以高压注浆填补离析层的空间。
    人工挖孔桩施工保证质量的前提,是要有健全的施工现场质量保证体系。人员素质要高,材料质量要保证,施工机具性能要佳,各种制度要完善。
    四、试桩
    为检验桩身质量及单桩竖向极限承载力是否满足设计要求,根据《建筑基桩检测技术规程JGJ106-2003》规范要求,该工程对所有桩进行了低应变桩身质量检测,并抽查了桩径800毫米、桩径1000毫米无大头、1000毫米桩端扩大至1200毫米的3根桩,进行单桩竖向极限承载力试验。根据检测结果,单桩竖向极限承载力均满足设计要求,桩身质量Ⅰ类桩达86%,Ⅱ类桩达14%,无Ⅲ类桩。
    文香苑桩基从施工开始到检测结束,共历时65天,大大缩短了工期,人工挖孔灌注桩造价为750元/立方米,节省了投资,取得较好的社会经济效益。

 

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