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人工挖孔灌注桩基础施工专项方案.doc

人工挖孔灌注桩基础施工专项方案

魏登临
2010-12-07 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《人工挖孔灌注桩基础施工专项方案doc》,可适用于工程科技领域

人工挖孔灌注桩基础施工专项方案人工挖孔灌注桩基础施工专项方案 第一章概述  采用人工挖孔灌注桩做基础具有机具设备简单施工操作方便占用施工场地小对周围建筑物影响小施工质量可靠可全面展开施工缩短工期造价低等优点。因此得到广泛应用。以我之前所在的实习工地为例建成和在建的砖混、底框和框架建筑大部分采用人工挖孔灌注桩基础这主要是该地域的地质条件等因素造成的。人工挖孔灌注桩适用于土质较好、地下水位较低的黏土、亚黏土、含少量砂卵石的黏土层。可用于高层建筑、公用建筑、水工建筑做桩基作支承、抗滑、挡土之用。对软土、流砂、地下水位较高、涌水量大的土层不宜采用。 人工挖孔灌注桩是一种通过人工开挖而形成井筒的灌注桩成孔工艺适用于旱地或少水且较密实的土质或岩石地层因其占施工用场地少、成本较低、工艺简单、易于控制质量且施工时不易产生污染等优点而广泛应用于桥梁桩基工程的施工中。第二章工程概况交通站jtcom 第三章施工方法、挖孔及护壁  人工挖孔灌注桩需要进行人工开挖、扩壁、土石方外运和护壁是与其他灌注桩类型最大的区别之处。  挖孔、护壁两道工序是紧密相连的也是挖孔桩施工的重要工序为了保证成孔的安全在每开挖一米深时要及时浇注砼护壁。在放线定位后将桩周围用护栏打围防止行人进入确保施工安全准备好手动葫芦、铅桶、手推运渣车及抽水泵(如地下水位高时要在桩周围打井点降水)。  所有准备工作就绪后进行第一米开挖挖孔桩第一米开挖、护壁、锁口砼是整根挖孔桩的开始也是护壁砼成功的关键开挖到位后马上埋设锁口钢筋在每节护壁与下一节护壁之间要埋设连接钢筋(间距cm)为了保证挖孔的可操作性挖孔、护壁节与节之间采用锯齿形(锯齿形也能增加桩的摩擦力)。挖孔桩每天只能挖一米挖好后要及时安设护壁模板并在当天浇注好砼夜晚则是护壁砼养护时间在开挖过程中要严格控制桩的中心线以保证桩身尺寸满足设计要求孔内排水一般采用明排如渗水量过大必须在孔周围打井点降水在挖孔到一定深度时土质情况会发生变化会碰到岩层对于坚硬的岩石可采用风镐掘进如开挖至设计标高仍未碰到岩层要根据实际情况超挖。  、成孔、浇注桩身砼  挖孔达到设计标高后要及时对成孔的各项数据(桩径、偏差、桩底渗水量)进行分析以便及时采取补救措施桩身钢筋笼在预制场地上分段加工在成孔前就要运至孔边安放到位后要及时固定以防止其上浮浇注砼前要安放好导筒要再次检查孔底渗水量渗水量过大要采用水下砼浇注如检测需要可埋设声测管。有了简单概述后现再关于人工挖孔灌注桩施工及质量控制要点简述如下在此提出的施工及质量验收要点应是确保整个工程质量与安全的关键。  、收集资料:  在正式施工前应具备必要的下列工程资料:  ()建筑物场地工程地质和必要的水位地质资料  ()桩基施工图及图纸会审纪要  ()建筑场地和邻近区域的地下管线(管道、电缆)资料  ()主要施工机械及其配套设备的技术性能资料  ()桩基的施工组织设计或施工方案  ()桩基钢筋砼所用建材(水泥、砂、石、钢筋)的质检报告  、施工前质量管理措施:  )施工平面图上应标明桩位、编号、施工顺序、水电线路和临时设施的位置  ()制定施工作业计划和劳动力组织计划  ()制定机械设备、工具、材料供应计划  ()制定季节性(冬、雨季)施工的技术措施  、安全措施:  人工挖孔灌注桩应采取下列安全措施: ()人工挖孔灌注桩施工的重要因素是安全控制施工操作面小挖孔深度深不确定因素多地下水位过高天气环境恶劣等等因素严重影响挖孔桩施工的安全安全控制是重中之重()在开挖前孔周围要用护栏隔离好施工时孔口边缘不能摆放尖锐的施工用具孔口处根据现场条件要安全安放网防止物体落入孔底如不施工时护栏要封闭要将孔口用盖板盖好()挖孔时因孔内潮湿照明灯电压不能超过伏在手动葫芦运渣及吊运护壁模板时孔上孔内操作人员要密切联系保持精神高度集中孔口操作人员一定要将安全带与护栏连接以防止跌入孔中()挖孔到一定深度时要经常探测孔底氧气含量及是否有毒气如氧气含量过低或存在毒气要在施工前进行通风换气()在排水时孔底不能有操作人员如孔底渗水量过大要停止施工及时采用井点降水如碰到流沙等不良地质情况要另行处理如遇上恶劣天气要停止施工人工挖孔扩底桩承载力实验研究现场通过根有埋设测试元件的现场试验研究了软土地区人工挖孔扩底桩的荷载传递机理及侧阻力、端阻力的变化规律文中统计和分析了根人工挖孔桩的静载试验资料提出了承载力的计算方法和桩端常用土层的极限承载力取值范围。由于人工挖孔桩具有直径大、能扩底、单桩承载力高、造价便宜、施工质量易保证、施工机械简易、施工速度快以及对环境影响小等优点被广泛运用于多层或高层建筑物的基础。但从收集的根桩静荷载试验资料看有根桩实测单桩承载力达不到设计要求占总数的。这说明河南地区人工挖孔桩不论在设计、施工和对该桩型适用性的认识上均存在问题很有必要对人工挖孔桩的受力特性和承载力问题做进一步研究。现就本工程土质及建筑的特点附上人工挖孔扩底桩承载力实验研究现场试验本文通过对根桩在桩侧主要土层的分界面和桩身开始扩大处埋设钢筋应力计的现场试验研究桩身荷载传递状况探讨桩土之间相互作用关系在桩底扩大头边缘和中心点位置埋设土压力盒用于探讨桩端土压力的分布规律。  ()桩身轴力分布  通过测量、、…、n等处应力计的应变值εi换算各点的钢筋应力σi。运用下式计算相应截面桩身轴力Qi:Qi=Aσi(ε)                ()  其中A为桩身横截面积。  各组试验的桩身轴力分布和桩顶荷载位移关系曲线Q~S()桩侧阻力与桩端阻力  将外加荷载Q分为桩侧阻力Qs和桩端阻力Qp两部分考虑:Q=QsQp                      ()  在试验测试中桩端阻力为第n位置处桩身轴力因此桩侧轴力:Qs=QPn                      ()   ()土层桩侧摩阻力  试验中由下面方法可以确定土层桩侧阻力与桩土相对位移关系。 第i土层平均桩侧摩阻力由下式计算:fi=(QiQi)Aci                ()  Qi、Aci:分别为第i测点桩身轴力和第i土层桩侧表面积。  对应相对位移s′i为: s:为桩顶位移hi、εi分别为第i土层厚度和第i测点应变值。结果分析和讨论()受力机理分析  具有扩底的人工挖孔桩受力时桩端土层受压挤密扩大头两侧有侧挤端角处发生应力集中而产生局部剪切扩大头斜面上出现塌落松动区。MJTomlinson[]认为由松动区引起的桩侧阻力减小的范围Ls在扩大头以上d之间。从本文的试验结果和有限元分析结果看影响范围Ls在(~)(D-d)之间  河南地区人工挖孔桩的破坏过程视持力层不同而变化因地下水较为丰富发生刺入破坏或因土层挤密引起沉降过大两种。两种类型其Q~s曲线分为陡降型和缓变型两种()桩侧阻力分析  a桩侧阻力与桩顶位移变化关系  人工挖孔扩底桩侧阻力与等截面的冲钻孔桩的桩侧阻力变化关系不相同:当桩顶位移小于某一范围时桩侧阻力随桩顶位移增大(相应的桩顶荷载增大)而增大当桩顶位移继续增大桩侧阻力随着桩顶位移增大迅速减小最终接近于零桩顶荷载主要由桩端土层承担直至达到极限状况。从试验分析看桩侧阻力达到极限时桩顶位移范围在~mm之间相应桩侧阻力占桩顶荷载的~。  上述现象的主要原因在于扩大头上部出现松动区降低桩侧阻力最终完全散失桩顶荷载只由桩端土层承担。当桩端土层达到极限状态时该桩的承载力也达到极限状态。  b桩侧摩阻力与桩土相对位移关系  桩侧摩阻力达到最大值后的软化现象非常明显。从试验结果可得本段所研究的主要土层极限桩侧摩阻力取值与所对应的桩土相对位移范围见表所示表主要土层极限桩侧摩阻力取值和桩土相对位移       土层粘土Ⅰ淤泥粉土粉质粘土砂质粘土强风化岩残积土取值范围(kPa)~~~~~~~桩土相对位移(mm)~~~~~~~因此人工挖孔极限桩侧摩阻力是相应冲钻孔桩的~。()桩端阻力分析  在同样的桩侧土层条件下桩端持力层强度较高的桩其桩侧摩阻力要比桩端持力层强度较低的桩高即桩端持力层强度越高桩端阻力越大桩端沉降越小桩侧摩阻力就越高反之亦然。即悬底桩测出的桩侧摩阻力要比实底桩测出的桩侧摩阻力小。  从上述桩侧阻力分析可知人工挖孔扩底桩受力形式是以端承力为主因此桩端阻力分布和计算是承载力计算的主要问题。从试验结果可知:在有地下水时桩端持力层落在粘土或残积土的桩底反力分布是端角处土压力比中央处土压力略大持力层是先受压挤密到一定程度后发生刺入破坏而对于有采用降水措施或桩端落在良好的强风化土层时桩底反力分布为端角比端中央大较多桩底土层受力过程是端角出现局部剪切而后逐渐向中央发展直至发生整体剪切破坏而持力层落在含粘土碎卵石层时桩端土为受压挤密直至桩顶发生过大沉降Q~s曲线为缓变形。承载力的确定  通过上述试验结果分析当有地下水存在且桩长在m之内时人工挖孔扩底桩极限承载力按下式计算:fi=(QiQi)Aci             ()式中Qu:为单桩极限承载力。  Ap、qp、qpk:分别为扩大头横断面积、桩端极限阻力和冲钻孔桩端极限阻力。  η、ηc、ηs:分别为综合拆减系数、成桩条件系数和尺寸效应系数。()综合折减系数  本次收集了信阳地区根人工挖孔桩静荷载试验资料研究了该地区主要土层桩端极限承载力的取值约为冲钻孔桩端极限承载力的~见表所示。即综合折减系数为~。信阳主要土层桩端极限承载力取值范围       表主要持力层粘土含粘土碎卵石残积土强风化岩人工挖孔桩端极限承载力q'q(kPa)~~~~冲钻孔桩端极限承戴力qp(kPa)~~~~q'qqp()系数  通过根不同扩大头尺寸、相同持力层(砂质粘土)的静荷载试验结果和根不同扩大头直径的模型桩试验研究了不同扩大头直径的桩端极限承载力变化关系。()成桩条件系数据式()、综合折减系数和尺寸效应系数可以确定人工挖孔桩的成桩条件系数为~。结论  从现场试验研究了河南信阳地区人工挖孔桩的受力特性和承载力问题得出了以下结论:  ()对于桩长不太长(m~m)时扩大头上部一定范围内存在松动区降低桩侧阻力。当桩顶位移达到一定程度时桩侧阻力达到极限状态桩顶位移继续增大桩侧阻力迅速减小。桩侧摩阻力达到极限时桩顶位移变化在~mm之间对应的桩侧阻力占桩顶荷载的~。  ()由于地下水的作用桩端土层力学性能明显降低桩端持力层为粘土和残积土时桩端土层受力为先受压挤发生局部剪切破坏而后发生整体刺入破坏持力层为有采用降水措施的残积土和强风化岩层时桩底边缘土先局部受剪逐渐向内部发展最终为整体剪切破坏持力层为含粘性土碎卵石层时桩底土层为受压挤密Q~s曲线为缓变型。  ()当桩长较短(l>m)时人工挖孔桩的承载力按端承载进行计算对于桩身较长的桩要考虑扩大头上部松动区对桩侧阻力的影响桩侧阻力可以取相应冲钻孔桩侧阻力的。地下水的存在很大程度上降低了桩端土层力学性能使桩端土层产生软化效应故其桩端极限阻力为相应冲钻孔桩端极限阻力的~。  ()扩底桩存在尺寸效应问题对于福州地区人工挖孔桩扩大头的尺寸效应系数可以采用式()计算。  ()人工挖孔桩受力时桩端扩大头处土层出现拉应力区表现为扩大头上部一定范围内桩周土出现临空面。因此当人工挖孔桩桩长较长(l>m)考虑桩侧摩阻力时需按有效桩长计算。有效桩长Le=l(~)(Dd)。 第四章监控与救援方案 灌注桩孔的施工与质量验收:  对地质资料、检验设备、工艺及施工技术要求是否适宜桩在施工前宜进行“试成孔”。根据建设单位测量基准点和测量基线放样定位经监理复核用十字交叉法定出孔桩中心。桩位应定位放样准确在桩位外设置定位龙门桩。并派专人负责。当桩净距小于倍桩径且小于m时应采用间隔开挖。 第一节井圈护壁的中心线与设计轴线的偏差不得大于mm井圈顶面应比场地高出~mm壁厚比下面井壁厚度增加~mm。修筑钢筋砼井圈护壁应保证:护壁的厚度、配筋、砼强度符合设计要求上下节护壁的搭接长度不得小于mm每节护壁在当日施工完毕护壁模板在h后拆除发现护壁有蜂窝、漏水现象时应及时补强以防造成事故。  挖至设计标高时孔底不应积水终孔后应清理好护壁上的淤泥和孔底残渣、积水然后进行隐蔽工程验收。验收合格后应立即封底和灌注桩身砼。  成孔的允许偏差应满足:桩径±mm垂直度桩位±mm且底部扩大段要按设计挖成圆台状保证尺寸。 钢筋笼的制作与质量验收:  钢筋进场要验收要有质保单并要求作力学性能试验和焊接试验合格后才能启用。  焊条要有质保单型号要与钢筋的性能相适应。  钢筋笼制作严格按设计加工主筋位置用钢筋定位支架控制等分距离。主筋间距允许偏差±mm箍筋或螺旋筋螺距允许偏差±mm钢筋笼直径允许偏差±mm钢筋笼长度允许偏差±mm  加颈箍宜设在主筋外侧以加强对钢筋笼的箍子作用且不会增加施工难度主筋一般不设弯钩。  钢筋笼搬运和吊装时应防止变形安放前需再检查孔内的情况以确定孔内无塌方和沉渣安放要对准孔位扶稳、缓慢、顺直避免碰撞孔壁严禁墩笼、扭笼。 注意钢筋笼的标高到达设计位置后应采用工艺筋(吊筋、抗浮筋)固定避免钢筋笼下沉或受混凝土上浮力的影响而上浮。  钢筋保护层的厚度为无护壁时mm、砼护壁时mm保护层用水泥砂浆块制作当无砼护壁时严禁用粘土砖或短钢筋头代替(砖吸水、短钢筋头锈蚀后会引起钢筋笼锈蚀的连锁反应)。垫块每m一组每组个圆周上相距°每组之间呈梅花形布置。保护层的允许偏差为±mm  当成孔深度与设计深度不同时钢筋笼长度也宜随之变化但摩擦桩的钢筋笼长度可不变。  砼灌注施工  检查成孔质量合格后应尽快灌注砼。在灌注砼前应进行清孔工作要求孔壁、孔底必须清理干净孔底无浮渣孔壁无松动。孔底沉渣厚度应符合端承桩mm、摩擦端承桩和端承摩擦桩mm、摩擦桩mm  当有地下水而渗水量不大时则应抽除孔内积水后用串筒法灌注砼串筒末端离孔底高度不宜大于m砼宜采用插入式振捣器振实。如果渗水量过大积水过多不便排干则应用导管法水下灌注砼。  砼的粗骨料可选用碎石或卵石其最大粒径不宜大于mm并不大大于主筋净距的  坚持按配合比投料砼坍落度不宜过大以cm为宜每cm为一层及时振捣砼灌注要保持连续。坍落度损失大于cmh时要调整配比。  砼拌合料质量控制每盘砼的拌和时间不得少于秒开始搅拌时必须做一次坍落度检测调整好流动性且具有较好的粘聚性灌注时作坍落度损失的观察以指导砼配合比的调整拌好的砼应立即使用有离析现象严禁灌入桩孔。  注意桩头砼的标高应适当超出设计标高以保证在凿除浮浆层后桩头进入承台内~mm  桩身砼必须留有试件对直径大于m的桩每根桩应有组试块且每m砼及每个灌注台班不得少于组每组件试件的制作必须客观真实严禁“开小灶”。  气温高于℃时注意缓凝气温低于℃时注意抗冻。  、成桩质量检验:  砼试块强度的质量检验和桩身动检桩身动检包括大应变和小应变可测出桩长、缩径、扩径、断桩及可估算出砼强度质量检验和桩身动检必须合格。  建议有条件的按~抽样按慢速维持荷载法做竖向静荷载试验必须满足设计要求。 钻孔灌注桩断桩的形成及预防浅见断桩的形成和原因TRANBBS交通站jtcom    在钻孔灌注桩施工中由于操作失误设备不良及水文地质条件等的影响极容易发生断桩现象造成重大工程事故。因此找出失误原因防微杜渐是施工人员必须解决的重大课题。一般而言常见的断桩形式有以下四种:交通站jtcom    (1)混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土软件充填。原因是由于导管下距孔底过远混凝土被冲洗液稀释使水灰比增大造成混凝土不凝固。交通站jtcom    (2)桩身中段出现混凝土不凝体。原因是受地下水活动的影响或导管密封不良冲洗液浸入使混凝土水灰比增大。交通站jtcom    (3)桩身中岩渣沉积成层将混凝土桩上下分开。原因是由于在浇注混凝土时导管提升和起拔过多露出混凝土面或因停电、待料等原因造成夹渣。交通站jtcom    (4)桩身出现空洞体。原因是未采用“回顶”法灌注而是采用从孔口直接倒入的办法灌注混凝土产生离析造成凝固后不密实坚硬个别孔段产生疏松、空洞现象。交通站jtcom    断桩的预防交通站jtcom    对断桩的预防笔者认为是完全应该做得到的而且也是能够做得好的。笔者提出以下的一些意见供同仁参考。    桩孔成孔后必须认真清孔。一般是采用冲洗液冲孔冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定。冲孔后要及时灌注混凝土避免孔底沉渣。交通站jtcom    灌注混凝土前认真进行孔径测量准确算出全孔及首次灌注孔段的混凝土需要量。特别要注意到基岩中的孔径扩展情况避免首次灌注量不足。交通站jtcom    首次混凝土灌注量要满足把导管下端埋设08米以上的要求。交通站jtcom    首次灌注时起始部分或第12斗投料需采用水泥砂浆并尽量做到一次性灌入孔内。交通站jtcom    灌注导管口径下限应控制在200毫米以上。导管下端应尽量光滑。其连接处要加放“O”形密封圈防止冲洗液浸入。导管使用前要进行清洗除掉污垢与残渣。导管下端距孔底宜为05米。导管内水泥隔水塞应加放橡皮板以增强隔水效果。交通站jtcom    混凝土配合比应合理应严格控制其塌落度(一般控制在1620厘米为宜)。交通站jtcom    在改变水泥标号、品种及生产厂家时必须先做好配合比试验按配合比控制质量。交通站jtcom    在地下水活动较大的地段事先要用套管或水泥进行止水处理止水成功后方可灌注混凝土。交通站jtcom    采用从导管内灌入的“回顶”法进行灌注。交通站jtcom    准备灌注的混凝土要足量在灌注过程中应避免停水、停电。交通站jtcom    绑扎水泥隔水塞的铁丝应分首次灌注量多少选取其规格严防折断。交通站jtcom    根据导管内外混凝土的上升高度合理掌握导管的拆卸长度在正常情况下应保持导管下端被埋23米切勿起拔过多。交通站jtcom    在灌注混凝土过程中要定时测量导管内外混凝土的深度并绘制曲线以监视断桩是否出现。在正常情况下导管内外混凝土界面的距离是开始大然后逐渐缩小最后重合。若发现管内外混凝土灌注曲线距离拉大并且导管外混凝土曲线变平而管内混凝土曲线变陡则是断桩预兆应查明原因尽快处理、保证质量的其它要点砼灌注过程中必须实行旁站全员、全过程控制严格把关。要及时跟踪检验及时评定质量结果。总之虽然人工挖孔灌注桩质量容易得到保证但质量控制仍不能忽视挖孔过程中桩中心线的控制是关键一般每次施工时在孔口根据放线定位的坐标将中心线定出用垂球将中心点引入孔底护壁模板支撑要到位如模板有变形要立即矫正为防止土层坍孔开挖到位后要立即护壁每一节开挖和护壁施工不能超过个小时护壁砼浇注要密实连接钢筋要按规范放设每一节施工时护壁砼要达到一定强度时方可进行下一节开挖成孔过程中如孔深已达到设计要求但孔底承载力不能达到设计要求时应继续开挖直至满足要求钢筋笼制作时笼身尺寸要精确要在满足设计要求的前提下确保钢筋笼能放入孔中安放钢筋笼及安放导筒要快以避免孔底岩层长期暴露在空气中而引起承载力发生变化灌注桩身砼时孔内检底工作要做好如孔底渗水量过大必须采用水下砼浇注。  人工挖孔灌注桩施工中的关键是安全和质量控制施工操作人员必须按照程序执行相互之间的配合与协调工作很重要确保了安全与质量就能体现人工挖孔灌注桩的优势。 第五章发展前景  人工挖孔灌注桩相对于其它桩基础还是具有质量稳定、造价底、施工方便、施工进度较快的优势但在软土地基地段施工有很大的安全和质量隐患这也是人工挖孔灌注桩不能在全国推广的重要原因如果能有效控制软土地区地下水及流沙的影响人工挖孔灌注桩根据摩擦桩和端承桩综合考虑还是可行的这也给我们提出了一个新的课题也是我们在施工中不断学习的需要。 

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