- 2024-04-25马云的小女儿
人工挖孔灌注桩施工 人工挖孔灌注桩施工 灌注 1.人工挖孔灌注桩的特点 1.人工挖孔灌注桩的特点 人工挖孔灌注桩 人工挖孔灌注桩与钻孔灌注桩相比具有机具设备简单，施工操作方便， 占用场地和空间小，无泥浆排出，对周围环境及建筑物影响小，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，近几年得到广泛运 用，特别是在扩大头的桩基施工中，人工挖孔桩施工更有其优越性，可以弥 补机械施工的一些不足。挖孔桩适用于无地下水或少量地下水，且较密实的 土层或风化岩层。若孔内产生的空气污染物超过国家规定的标准，必须采取 通风措施，方可采用人工挖孔桩施工。 2.护壁厚度计算 2.护壁厚度计算挖孔施工应根据地质和水文地质情况，因地制宜地选择孔壁支护方案报 批，并应经过计算，确保施工安全并满足设计要求。护壁厚度计算见“路桥 施工计算手册” 第三篇第 11 章 4.3 节人工挖孔桩护壁厚度计算。 现摘录如下： 为了防止塌方，确保操作安全，大直径人工挖孔桩多采取分段挖土、分段护 壁的方法施工。分段现浇砼护壁，一般取受力最大处，即地下最深段护壁所 承受的土压力及地下水的侧压力，由计算确定护壁厚度。设砼护壁厚度为 t， 则可按下式计算： t≥KN/fc 或 t≥KpD/(2fc) 1 D/2 t h N------作用在护壁截面上的压 力，N/m，N=pD/2； p-------土和地下水对护壁的最 H 大总压力，N/㎡； γ-----土的重量，kN/m3； P γw-----水的重量，kN/ m3； H-------挖孔桩护壁深度，m； h------- 地 面 至 地 下 水 位 深 P P 度，m； D-------挖孔桩或圆形构筑物 外直径，m； 护壁受力计算简图 fc-------砼 的轴 心抗 压强 度 设计值，Mpa； 当挖孔无地下水时： p=γHtg2(45°-φ/2) 当有地下水时： K--------安全系数取 1.65 p=γhtg2(45°-φ/2)+( γ-γw)(H-h) tg2(45°-φ/2) + (H-h) γw 算例：1.8m 直径砼灌注桩，深 30m，用人工挖孔，砼护壁采用 C20 砼，每节 高 1m，地基土为粘性土，天然容重γ=19.5kN,内摩擦角φ=20°，地面以下 6m 有地下水，试计算砼护壁厚度。 解：最深段的总压力为： 2 p=γhtg2(45°-φ/2)+( γ-γw)(H-h) tg2(45°-φ/2)+ (H-h) γw =19.5×6×tg2(45°-10°)+(19.5-10)(30-6)tg2(45°-10°) +(30-6)×10=409.15kN /㎡ 用 C20 砼，fc=10Mpa,D=1.8m，则有： t=KpD/(2fc)=1.65×409.15×180/(2×10×103)=6.1 ㎝ 注意：上述计算，fc=10Mpa 为 28 天的强度，实际是每天都要施工、现浇护壁 砼，不可能等待砼达设计强度再施工下节，所以计算的结果，不能照搬到实 际应用中，我们在东二环项目取护壁厚 20 ㎝，C30 砼，且配@200 ㎜φ8 钢筋 是有道理的，这也是挖孔桩护壁常采用的数值。 3.施工方法 3.施工方法 3.1 施工前的准备工作 1) 在正式施工前，应具备以下工程资料。主要包括建筑物场地的工程地 质和必要的地下水位资料；桩基施工图纸会审纪要；建筑场地地下管线（管 道）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 计或施工方案以及桩基钢筋混凝土所用建材（水泥、砂石、钢筋）的质检报 告。 2) 施工前要制定周详的质量管理措施。在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位置；指定施工工序检查程序；制定不 良天气（雨季）施工的技术措施。 3) 人工挖孔桩施工中安全措施非常重要，施工单位必须高度重视，应做 到以下措施保障：孔内设应急爬梯供人员上下井；施工人员进入孔内必须戴 3 安全帽；使用吊笼、电葫芦等应有安全可靠的自动卡紧保险装置；开挖深度 超过 10m 时应配有通风设备；挖出的土石方应及时运离孔口，不得堆放在孔 口四周 1m 范围内，机动车辆的通行不得对井壁造成安全影响；要注意安全用 电，井下照明应采用 12V 以下安全灯。 施工顺 3.2 施工顺序与施工方法 1) 挖孔灌注桩的施工顺序 场地整平→放线、定桩位→挖第一节桩孔土方→支模浇灌第一节混凝土 护壁→在护壁上二次投测标高及桩位十字轴线→安装活动井盖、垂直运输架、 起重电动葫芦或卷扬机、活底吊土桶、排水、通风、照明设施等→第二节桩 身挖土→清理桩孔四壁，校核桩孔垂直度和直径→拆上节模板、支第二节模 板，浇灌第二节混土→重复第二节挖土，支模、浇灌混凝土护壁工序，循环 作业直至设计深度→检查持力层后进行扩底→清理虚土，排除积水，检查尺 寸和持力层→吊放钢筋笼就位→灌筑桩身混凝土。 2）人工挖孔的施工方法 （1）开始挖孔前，要平整好场地，清除地表松软土层和一切杂物，布置 好控制网，根据监理复合过的桩基位置，采用十字交叉法订立每一孔桩的位 置，并在桩位外设置定位龙门桩。 （2）根据设计桩径及护壁厚度在地面上放出开挖线，然后向下挖深 1m， 浇筑混凝土井圈第一节护壁---锁口砼。井圈应高出地面 20～30cm，且比护壁 厚度加厚 10cm，用以加强井口，以策安全。而后将桩位纵横中心线测放到井 圈上，并测出孔口控制高程，以利于下部掘进的高程控制，且要求第一井圈 4 的中心线与设计轴线的偏差不得大于 2cm。 井圈高出地面还有利于防止地表水 在施工过程中进入井内。 （3）修筑钢筋混凝土井圈应保证护壁的配筋和混凝土浇筑强度。上下节 护壁的搭接长度不得小于 5cm， 每节护壁在当日施工完毕后宜养护 24h 后拆除； 发现护壁有蜂窝、漏水现象时，应及时补强以防止造成事故。 （4） 进行第二节井孔土方开挖时，先从井口用垂球吊线找出井孔中心 点，并在井孔底部打一短木桩，将桩中心投影到木桩顶上，以此为据进行第 二节护壁的土方开挖。在开挖过程中应该密切注意地质状况的变化。挖孔直 径应按设计规定，挖孔过程中，应经常检查桩孔尺寸、平面位置和竖轴线倾 斜情况，如有偏差应随时纠正。对于孔内遇有岩石需采取爆破施工时，详见 后面 3.4 节。 （5） 重复上述过程即可完成挖土护壁的工作，直至桩底设计高程。在 施工过程中，应该以每一节护壁为验收步骤，合格后方可进行下节的开挖施 工。挖至设计标高时，孔底不应有积水，终孔后应清理好护壁上和孔底的渣 物，验收合格后方可进行下步混凝土的浇筑。 （6） 挖孔达到设计深度后， 应进行孔底处理。 必须做到孔底表面无松渣、 泥、沉淀土。如地质复杂，应钎探了解孔底以下地质情况是否能满足设计要 求，否则应与监理、设计单位研究处理。 （7）在施工中还要安排专职技术人员监督开挖土层的地质状况，并备有 人员应急上爬梯，遇见异常情况可及时处理，确保施工安全。 3) 混凝土的浇筑 5 混凝土的浇筑应在成孔后及时进行。孔内无积水方可不采用水下灌注砼 施工，不采用水下灌注砼施工时，要用漏斗串筒灌注砼，分层浇筑，层厚 30 ㎝，机械振捣。关于钢筋笼的加工、制作和安装，以及混凝土的浇筑、桩头 处理，等同于其它常规灌注桩的施工，在此不再赘述。 4) 成桩质量检验 在施工中要求做到每根成桩应该具有钢筋加工检验记录，混凝土拌和物 质量记录，混凝土试块资料及桩身完整性检测资料。 3.3 人工挖孔桩施工过程中易出现的问题 1) 地下水问题。 地下水对人工挖孔桩的施工影响最大。当地下水位不大时可进行单桩桩 内抽水；当地下水位较大时可采用多桩同时抽水法来降低地下水；如果桩设 计深度不大时可考虑在场地四周设置井点排水。 2) 流沙层问题 人工挖孔桩在开挖时，如果遇到细砂、粉砂层地质时，再加上地下水的 作用，极易形成流砂，严重时发生井漏，造成质量和安全事故。因此要采取 有效可靠的措施。在流砂情况较轻时，可缩短挖孔层深，正常的 1 m 左右一 段改为 0.3～0.5 m，并随挖随检随护壁；在流砂情况较严重时，常用下钢护 筒的方法，钢护筒同钢模板相似，以孔外径为直径，可分为 4－6 段圆弧。 3) 淤泥质土层问题 在遇到淤泥质等软弱土层时，很容易发生护壁外围泥砂塌落，如果地下 6 涌水量不 大，塌落不严重，一般可用木板模板支档，同时用直径 25mm 圆钢 加固或钢板套筒突击成孔浇筑混凝土护壁。必要时可同时缩短开挖深度。 3.4 人工挖孔桩嵌岩施工 1)爆破技术设计 挖孔桩入岩爆破宜采用小直径浅孔微差爆破。挖孔桩掘进的主要特点是 只有一个狭小的自由面，四周岩体的夹制性很强。在掘进中，最重要也是最 困难的工作是在其断面上先开一个掏槽。掘进工作面的炮眼按其位置和作用 可分为掏槽眼、辅助眼和周边眼。掏槽眼的作用是形成掏槽作为第二自由面， 以利于其它炮眼爆破时提高炮眼利用率；辅助眼的作用是扩大和延伸掏槽的 范围；周边眼的作用是控制井巷断面规格形状。 （1）爆破参数确定 桩基入岩爆破参数不同于自由面大的隧道爆破参数，但可参照矿山竖井 开拓时的一些爆破参数。其实际值应根据所爆破的孔桩直径、岩石的物理力 学性能、岩石的风化程度、岩石的结构组分、内聚力、裂隙性、特别是岩石 的变形性及其动力特性、以及所用炸药的性能来确定。 ① 单位用药量系数 孔桩入岩爆破的岩石为中、微风化，孔桩直径为 Ф1.3-2.5m，加上护壁 厚度，直径不超过 3.0m。周边对所爆破岩石的约束力大。单位用药量系数 K 如下表： 表一 岩石坚固性系数 岩石类别 （f） 单位用药量系数 （g/ m3） 7 备 注 岩石坚固性系数 岩石类别 强-中风化 中风化 中-微风化 微风化 （f） 4-6 6-7 7-8 8-10 单位用药量系数 （g/ m3） 1200-1600 1600-2000 2000-2400 2400-3000 备 注 如果孔桩的开挖直径超过 2m，在爆破同样岩石的条件下，单位用药量系 数 K 值可降低 20-30%。 ② 炮眼间距 孔桩入岩采用手持式气动凿岩机钻眼， 炮眼直径 d=32-42mm， a= 15-20） 即 （ d，a=500-800mm。 ③ 炮眼深度与循环进尺 在小直径孔桩入岩爆破中，岩石的周边夹制力大，炮眼利用率低。一般 炮眼深度 L 取孔桩直径 D 的 0.6-0.8 倍，即 L=（0.6-0.8）D。其中掏槽眼应 比周边眼加深 100-200mm。 孔桩爆破炮眼利用率 η 一般可以达到 85-95%，则循环进尺 Lˊ=ηL= （0.85-0.95）L。 （2）炮眼布置 在小直径孔桩爆破中，工作面通常按掏槽眼 3-4 个，周边眼 7-13 个。其 中掏槽眼按照锥形布置，倾角 10-15°；周边眼多用垂直眼，距孔桩护壁 100-200mm 均匀布置，但遇上有扩大头的孔桩，则周边应比扩大头倾角小 5-10°，以保证扩大头围岩的稳定性及避免超挖。 （3）装药量计算 8 ① 每循环进尺所需用药量 Q =K×D×L 式中：Q——每循环进尺用药量（g）； K——单位用药量系数，见表 1（g/m3）； D——孔桩掘进直径，（m）； L——炮眼的平均深度，（m）； ② 单孔理论装药量 q q=Q/N 式中：q——单孔理论装药量（g）； Q——每循环进尺用药量（g）； N——工作面炮眼数量，（个）； （4）装药量的分配 一般情况下，掏槽眼的药量 qt 比周边眼药量 qb 多装 20-25%。 qt=(1.2-1.25)q qb=(0.85-0.95)q 式中：qt——掏槽眼装药量，（g）； qb——周边眼装药量，（g）； 2）爆破器材的选型 ① 炸药 人工挖孔桩入岩段爆破施工总是存在岩层裂隙水及成孔护壁时下滴的渗 水，最好选用防水性好的炸药，另外为了保证成孔护壁在爆破施工中的稳定 性，应选用爆炸威力适中的炸药。可选岩石乳化炸药，其抗水性好、药卷易 于分割、威力适中；如选用 2#岩石铵梯，需对炸药本身做好防水处理。 9 ② 雷管 孔桩掘进爆破应用电雷管网络，禁止使用导火索、火雷管起爆网络。电 雷管起爆网络的接头一定要有良好的绝缘性，接点应离开泥水面。同时，为 取得较好的爆破效果，保护护壁的稳定性，应选用微差爆破使用的秒延期雷 管，周边眼滞后掏槽眼起爆 0.1s 以上。 ③ 起爆器：可选用 MFJ—100 国产电容式起爆器，串联起爆能力可达 100 发，充电时间 7-10s，供电时间 3-6ms，电源 1#电池 4 节。孔桩爆破每次起爆 的雷管都在 20 发左右起爆器要求体积较小，便于携带，结构组成简单，因此 可选用 MFJ—100 或 JZDF—300—B 国产电容起爆器。 4.施工管理与组织 4.施工管理与组织人工挖孔桩施工过程中作业人数多，工序交叉多，为了保证入岩爆破安 全、顺利进行应按以下程序进行组织管理。 4.1 施工管理 1）建立以项目部为指导的爆破作业指挥部，下设爆破总负责人、技术负 责人、安全员及各班组长，各专业工种持证上岗。 2）建立爆破器材集中收发制度，按工作量发料。多余的爆破材料在当班 施工完成后，应及时上交给发放人员收回，做到集中发料、统一制作、统一 收回、集中保管，严格登记手续，避免爆破器材流入社会。 3）安排好作业时间、爆破时间并将爆破时间告示于周围居民。 4）爆破总负责人负责施工组织、人员调配、生产安排，并对安全、生产 负全责。 5）技术负责人负责施工过程的技术工作，并监督安全和质量，全面指挥 10 爆破工作的实施。 6）安全员负责现场安全检查，布置检查爆破警戒。 7）爆破员负责起爆工作。 4.2 施工组织 孔桩入岩爆破通常采用爆破专业作业法或混合作业法。专业作业法即专 业班组专职从事爆破工作，负责钻眼、清孔、装药、连线、爆破、通风、处 理瞎炮和哑炮，而凿岩、清渣、出渣、成孔护壁由其他作业组负责。混合作 业法即钻眼、装药、连线、爆破、处理瞎炮和哑炮由一组人负责，其余工作 由另一组人负责。 5．安全技术措施 1) 爆破地震控制措施 孔桩入岩爆破对本桩及临近孔桩的临时支护和已浇筑的桩芯混凝土都可 能产生影响。因此要求上节护壁砼浇筑24小时才可进行下一节爆破。 2）孔口围护措施 孔口四周必须浇筑砼护圈---锁口砼，应高出地面 0. 3m。孔内作业时， 孔口上面必须有人监护。挖出的土方应及时运离孔口，不得堆放在孔口四周 1m 范围内，砼围圈上不得放置工具和站人。孔内作业人员必须头戴安全帽、 身系安全带，特殊情况下还应戴上防毒防尘面具。利用吊桶运土时，必须采 取相应的防范措施，以防落物伤人，电动葫芦运土应检验 其安全起吊能力后 方可投入运行。施工中应随时检查垂直运输设备的完好情况和孔壁情况。 3）爆破飞石的控制措施 11 孔桩爆破工作面均在地表以下 10m 以外，在爆破孔桩口用竹笆或木模板 覆盖，并加压砂袋，以防止爆破飞石飞出地面。 4）孔中防毒措施 地下特殊地层中往往含有 CO、 SO2、H2S 或其它有毒气体，故每次下孔前， 必须对桩孔内气体进行抽样检测（可用快速检测管），发现有害气体含量超 过允许值时，应将有害气体清除至化学毒物最低允许浓度的卫生标准，并采 用足够的安全卫生防范措施，如设置专门设备向孔内通风换气（通风量不少 于 25L/S）等措施，以防止急性中毒事故的发生。人工挖孔作业一旦发生人员 中毒、窒息等事故，必须在现场按应急措施规范要求实施抢救，根据情况及 时送医院进一步抢救治疗，并报当地建设行政主管部门和劳动、卫生部门， 以便采取相应措施。 5) 爆破炮烟的排除措施 炸药爆破之后产生的炮烟均为有毒有害气体，必须进行机械性强制通风 排烟，施工现场可利用鼓风机在井口进行压入式通风排烟，或采用空压机风 管在井底通风排烟。通风排烟的时间以清除工作面炮烟为准。 6）防触电措施 施工现场的一切电源、电路的安装和拆除必须由持证电工操作。用电设 备必须严格接地或接零保护且安装漏电保护器，各桩孔用电必须分闸，严禁 一闸多用。孔上电缆必须架空 2.0m 以上，严禁拖地相埋压土中，孔内电缆、 电线必须采用护套等有防磨损、防潮、防断等保护措施。孔内照明应采用安 全矿灯或 12V 以下的安全灯。孔中操作工应手戴工作手套，脚穿绝缘胶鞋。 7) 爆破防漏电措施 12 孔桩入岩爆破在装药时，应特别注意防漏电，在装药前孔桩内所有的电 器设备应提升至地面。在装药时，雷管的脚线应短接，连接爆破母线时应保 证接头良好的绝缘性，严禁拖地接触泥水，雷雨天气应停止爆破作业。 8）瞎炮的处理 在孔桩爆破作业完成、清除孔桩内炮烟后，检查人员应下到工作面检查 瞎炮情况，并及时按爆破规程进行处理。另外在清渣时发现瞎炮，应及时报 告项目部安排专业人员处理，禁止非专业人员私下处理。 9）爆破器材的安全管理措施 爆破器材属于危险物品，应进行严格管理。 （1）严格爆破器材的领用、发放、使用及回收制度； （2）现场爆破器材应该分明别类，分别用木箱盛装，专人上锁保管，严 禁混装。使用、运输时应轻拿轻放，严禁碰撞；雷管在连母线前应短接，避 免接触带电体。
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