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【摘要】本文根据人工挖孔桩的特点及其施工过程中常见的一些技术和安全问题,提出一些解决方法与建议。人工挖孔桩施工过程中由于地质情况不同,所以经常会遇到地下水、流砂、淤泥土层等特殊情况。合理的施工顺序及安全防范措施同样不可忽视。实践经验表明,针对不同情况,采取相应的施工措施可以有效的保证桩身的质量,满足设计要求。
【关键词】人工挖孔桩；地下水；流砂;淤泥土层；施工顺序；施工安全
【中图分类号】TU473.1+4
【文献标识码】B
0 引言
人工挖孔桩以其施工工艺简单,单桩承载力高,受力性能可靠等优点得到许多设计单位和施工单位的认可。相对于它的优点,人工挖孔桩的缺点是劳动强度大,危险性高。人工挖孔桩在地下作业,人员活动范围小,工作环境恶劣,因此容易发生安全事故。近年来人工挖孔桩工地出现伤亡事故的为数不少。如何采取措施保证人员安全,确保施工进度应成为现场管理人员工作的一件大事。
挖孔顺序
在可能的条件下，先施工比较浅的桩孔，后施工深一些的桩孔。因为一般桩孔愈深，难度相对愈大，较浅的桩孔施工后，对上部土层的稳定起到加固作用，也减少了深孔施工时的压力。在含水层或有动水压力的土层中施工，应先施工外围(或迎水部位)的桩孔，这部分桩孔混凝土护壁完成后，可保留少量桩孔先不浇筑桩身混凝土，而做为排水井，以方便其它孔位的施工。保证了桩孔的施工速度和成孔质量。
凡遇相邻桩间距小于2倍桩身直径，界隔桩施工，且施工桩开挖前，先施工的桩应巳浇筑混凝土且满足强度求。桩芯硷浇灌完成，经抽芯检验合格后，再进行上部构施工。
合理安排人工挖孔桩的施工顺序,对减少施工难度起到重要作用,在施工方案中要认真统筹,根据实际情况合理安排。
在可能的条件下,先施工比较浅的桩孔,后施工深一些的桩孔。因为一般桩孔愈深,难度相对愈大,较浅的桩孔施工后,对上部土层的稳定起到加固作用,也减少了深孔施工时的压力。在含水层或有动水压力的土层中施工,应先施工外围(或迎水部位)的桩孔,这部分桩孔混凝土护壁完成后,可保留少量桩孔先不浇筑桩身混凝土,而做为排水井,以方便其它孔位的施工。保证了桩孔的施工速度和成孔质量。
2 施工要点
2.1钻孔施工
1地下水
地下水是深基础施工中最常见的问题,它给人工挖孔桩施工带来许多困难。含水层中的水在开挖时破坏了其平衡状态,使周围的静态水充入桩孔内,从而影响了人工挖孔桩的正常施工,如果遇到动态水压土层施工,不仅开挖困难,连护壁混凝土也易被水压冲刷穿透,发生桩身质量问题。如遇到了细砂、粉砂土层,在压力水的作用下,也极易发生流砂和井漏现象。
(1)当地下水量不大时可选用潜水泵抽水,边抽水边开挖,成孔后及时浇筑相应段的混凝土护壁,然后继续下一段的施工。
(2)水量较大时,当用施工孔自身水泵抽水,也不易开挖时,应从施工顺序考虑,采取对周围桩孔同时抽水,以减少开挖孔内的涌水量,并采取交替循环施工的方法,组织安排合理,能达到很好的效果。
(3)对不太深的挖孔桩,可在场地四周合理布置统一的轻型管井降水分流,对基础平面占地较大时,也可增加降水管井的排数,一般即可解决。
(4)当施工周围环境特殊,影响抽水时,一是抽出地下水进出时周围环境,基础设施等影响较多,不允许无限制抽水;二是周围有江沙、湖泊、沼泽等,不可能无限制达到抽水目的。因此在抽水前均要采取可靠的措施。处理这类问题最有效的方法是截断水源,封闭水路。桩孔较浅时,可用板桩封闭;桩孔较深时,用钻孔压力灌浆形成帷幕挡水,以保证在正常抽水时,达到正常开挖。
2流砂
人工挖孔在开挖时,如遇细砂,粉砂层地质时,再加上地下水的作用,极易形成流砂,严重时会发生井漏,造成质量及安全事故,因此要采取有效可靠的措施。
(1)流砂情况较轻时,有效的方法是缩短这一循环的开挖深度,将正常的1 m左右一段,缩短为0.5 m,以减少挖层孔壁的暴露时间,及时进行护壁混凝土灌注。当孔壁塌落,有泥砂流入而不能形成桩孔时,可用水泥袋装土逐渐堆堵,形成桩孔的外壁,并控制保证内壁满足设计要求。
(2)流砂情况较严重时,常用的办法是下钢套筒,钢套筒与护壁用的钢膜板相似,以孔外径为直径,可分成4~6段圆弧,再加上适当的肋条,相互用螺栓或钢筋环扣连接,在开挖0.5 m左右,即可分片将套筒装入,深入孔底不少于0.2m,插入上部混凝土护壁外侧不小于0.5 m,装后即支模浇注护壁混凝土,若放入套筒后流砂仍上涌,可采取突出挖出后即用混凝土封闭孔底的方法,待混凝土凝结后,将孔心部位的混凝土清凿以形成桩孔。也可用此种方法,应用到已完成的混凝土护壁的最下段钻大,使孔位倾斜至下层护壁以外,打入浆管,压力浇注水泥浆,使下部土壤硬些,提高周围及底部土壤的不透水性,以解决流砂現象。
3淤泥土层
在遇到淤泥质土层等软弱土层时,一般可用木方、木板模板等支挡,并要缩短这一段的开挖深度,并及时浇注混凝土护壁,这次支挡的木方可板要沿周边打入底部不少于0.2m深,上部嵌入上段已浇好的混凝土护壁后面,可斜向放置,双排布置互相反向交叉,能达到很好的支挡效果。
4桩身混凝土的浇筑
浇筑桩身混凝土主要应保证其符合设计强度,要保证混凝土的均匀性、密实性,因此防止孔内积水影响混凝土的配合比和密实性。
(1)浇筑前孔底有积水时,抽水的潜水泵要装设逆流阀,保证提出水泵时,不致使抽水管中残留水又流入桩孔内。如果孔内的水抽不干,提出水泵后,可用部分干拌混凝土混合料或干水泥铺入孔底,然后再浇注混凝土。如果孔底水量大,确实无法采取抽水的方法解决,桩身混凝土的施工
就应当采取水下浇筑施工工艺了。
(2)当孔壁渗水时,对孔壁渗水,不容忽视。因桩身混凝土浇筑时间较长,如果渗水过多,将会影响混凝土质量,降低桩身混凝土强度,可在桩身混凝土浇筑前采用防水材料封闭渗漏部位。对于出水量较大的孔可用木楔打入,周围再用防水材料封闭,或在集中漏水部分嵌入泄水管,装上阀门,在施工桩孔时打开阀门让水流出,浇筑桩身混凝土时,再关闭,这样也可解决其影响桩身混凝土质量的问
题。
(3)桩身混凝土的密实性,是保证混凝土达到设计强度的必要条件。为保证桩身混凝土浇筑的密实性,一般采用串流筒下料及分层振捣浇筑的方法,其中的浇筑速度是关键,即力求在最短的时间内完成一个桩身混凝土浇筑,特别是在有地下压力水情况时,要求集中足够的混凝土短时间浇入,以便领先混凝土自身重量压住水流的渗入。对于深度大于10 m的桩身下部,可依靠混凝土自身的落差形成的冲击力及混凝土自身的重量的压力面使其密实,这部分混凝土即可不用振捣,经验证明,桩身混凝土能满足均匀性和密实性。而速度优于采用串流筒施工,对于桩身上部混凝土浇筑要采取正常的施工方法,因为一般上部很少有地下水影响,浇筑速度不必很快,也不能采用自由下落的特殊施工方法。
(4)当桩位比较密集,且孔与孔之间距离较小时,应采用跳孔浇筑法(梅花浇筑法)。防止混凝土产生的侧压力破坏桩身和桩端扩大头,影响单桩承载力。
3 施工安全措施
(1)现场管理人员应向施工人员作好施工技术交底,仔细交待挖孔桩处的地质情况和地下水情况,提出可能出现的问题和应急处理措施。要有充分的思想准备和备有充足的应急措施所用的材料、机械。要制定安全措施,并要经常检查和落实。
(2)孔下作业不得超过2人,作业时应戴安全帽、穿雨衣、雨裤及长筒雨靴。孔下作业人员和孔上人员要有联络信号。地面孔周围不得摆放铁锤、锄头、石头和铁棒等坠落伤人的物品。每工作1 h,井下人员和地面人员进行交换。
(3)桩孔内必须放置爬梯,随挖孔深度增加放长至工作面,以作安全使用。严禁酒后操作,不准在孔内吸烟和使用明火作业。需要照明时应采用安全矿灯或12 V以下的安全灯
(4)井下人员应注意观察孔壁变化情况。如发现塌落或护壁裂纹现象应及时采取支撑措施。如有险情,应及时给出联络信号,以便迅速撤离。并尽快采取有效措施排除险情。地面人员应注意孔下发出的联络信号,反应灵敏快捷。经常检查支架、滑轮、绳索是否牢固。下吊时要挂牢,提上来的土石要倒干净,卸在孔口2 m以外,不得在孔口附近堆放。
(5)施工现场内的一切电源、电线的安装和拆除,必须由持证电工专管,电器必须严格接地、接零和使用漏电保护器。各桩孔用电必须分闸,严禁一闸多孔和一闸多用,供电线路要用三蕊橡皮线,电线要架空,不得拖拽在地上。并经常检查电线和漏电保护器是否完好,严格执行《施工现场临时用电安全技术规范》。
(6)从孔中抽水时排水口应距孔口5 m以上,并保证施工现场排水畅通。
(7)當天挖孔,当天浇筑护壁,要求人离开施工现场,要把孔口盖好,必要时要设立明显警戒标志,夜间要有灯光照明。
(8)由于土层中可能有腐殖质物或邻域腐殖质物产生的气体逸散到孔中,因此,要预防孔内有害气体的侵害。施工人员和检查人员下孔前10 min把孔盖打开,如有异常气味应及时报告有关部门,排除有害气体后方可作业。挖孔6~10m深,每天至少向孔内通风1次,超过10 m每天至少通风2次,孔下作业人员如果感到呼吸不畅也要及时通风。
4 结论
人工挖孔桩由于受各种地质地形的控制,在施工过程中将不可避免遇到特殊情况,由于工程之间有一定的相似性,其施工方法可以参照特殊工程,同时由于每个工程都有其自身的特殊性,在具体问题中需要进行具体的施工方案。文中通过实际现场工程中的施工经验进行总结,以便对类似工程提供参考。
参考文献
[1]桩基工程手册编委会.桩基工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1995.
[2]史佩栋.实用桩基工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.
[3]张 昊.人工挖孔桩施工常见问题及对策[J].市政技术,1999(2):11-12.
[4]董丽萍,陈建荣.人工挖孔桩在基础工程中的应用[J].广西水利水电,1999(7):89-90
【关键词】人工挖孔桩；地下水；流砂;淤泥土层；施工顺序；施工安全
【中图分类号】TU473.1+4
【文献标识码】B
0 引言
人工挖孔桩以其施工工艺简单,单桩承载力高,受力性能可靠等优点得到许多设计单位和施工单位的认可。相对于它的优点,人工挖孔桩的缺点是劳动强度大,危险性高。人工挖孔桩在地下作业,人员活动范围小,工作环境恶劣,因此容易发生安全事故。近年来人工挖孔桩工地出现伤亡事故的为数不少。如何采取措施保证人员安全,确保施工进度应成为现场管理人员工作的一件大事。
挖孔顺序
在可能的条件下，先施工比较浅的桩孔，后施工深一些的桩孔。因为一般桩孔愈深，难度相对愈大，较浅的桩孔施工后，对上部土层的稳定起到加固作用，也减少了深孔施工时的压力。在含水层或有动水压力的土层中施工，应先施工外围(或迎水部位)的桩孔，这部分桩孔混凝土护壁完成后，可保留少量桩孔先不浇筑桩身混凝土，而做为排水井，以方便其它孔位的施工。保证了桩孔的施工速度和成孔质量。
凡遇相邻桩间距小于2倍桩身直径，界隔桩施工，且施工桩开挖前，先施工的桩应巳浇筑混凝土且满足强度求。桩芯硷浇灌完成，经抽芯检验合格后，再进行上部构施工。
合理安排人工挖孔桩的施工顺序,对减少施工难度起到重要作用,在施工方案中要认真统筹,根据实际情况合理安排。
在可能的条件下,先施工比较浅的桩孔,后施工深一些的桩孔。因为一般桩孔愈深,难度相对愈大,较浅的桩孔施工后,对上部土层的稳定起到加固作用,也减少了深孔施工时的压力。在含水层或有动水压力的土层中施工,应先施工外围(或迎水部位)的桩孔,这部分桩孔混凝土护壁完成后,可保留少量桩孔先不浇筑桩身混凝土,而做为排水井,以方便其它孔位的施工。保证了桩孔的施工速度和成孔质量。
2 施工要点
2.1钻孔施工
1地下水
地下水是深基础施工中最常见的问题,它给人工挖孔桩施工带来许多困难。含水层中的水在开挖时破坏了其平衡状态,使周围的静态水充入桩孔内,从而影响了人工挖孔桩的正常施工,如果遇到动态水压土层施工,不仅开挖困难,连护壁混凝土也易被水压冲刷穿透,发生桩身质量问题。如遇到了细砂、粉砂土层,在压力水的作用下,也极易发生流砂和井漏现象。
(1)当地下水量不大时可选用潜水泵抽水,边抽水边开挖,成孔后及时浇筑相应段的混凝土护壁,然后继续下一段的施工。
(2)水量较大时,当用施工孔自身水泵抽水,也不易开挖时,应从施工顺序考虑,采取对周围桩孔同时抽水,以减少开挖孔内的涌水量,并采取交替循环施工的方法,组织安排合理,能达到很好的效果。
(3)对不太深的挖孔桩,可在场地四周合理布置统一的轻型管井降水分流,对基础平面占地较大时,也可增加降水管井的排数,一般即可解决。
(4)当施工周围环境特殊,影响抽水时,一是抽出地下水进出时周围环境,基础设施等影响较多,不允许无限制抽水;二是周围有江沙、湖泊、沼泽等,不可能无限制达到抽水目的。因此在抽水前均要采取可靠的措施。处理这类问题最有效的方法是截断水源,封闭水路。桩孔较浅时,可用板桩封闭;桩孔较深时,用钻孔压力灌浆形成帷幕挡水,以保证在正常抽水时,达到正常开挖。
2流砂
人工挖孔在开挖时,如遇细砂,粉砂层地质时,再加上地下水的作用,极易形成流砂,严重时会发生井漏,造成质量及安全事故,因此要采取有效可靠的措施。
(1)流砂情况较轻时,有效的方法是缩短这一循环的开挖深度,将正常的1 m左右一段,缩短为0.5 m,以减少挖层孔壁的暴露时间,及时进行护壁混凝土灌注。当孔壁塌落,有泥砂流入而不能形成桩孔时,可用水泥袋装土逐渐堆堵,形成桩孔的外壁,并控制保证内壁满足设计要求。
(2)流砂情况较严重时,常用的办法是下钢套筒,钢套筒与护壁用的钢膜板相似,以孔外径为直径,可分成4~6段圆弧,再加上适当的肋条,相互用螺栓或钢筋环扣连接,在开挖0.5 m左右,即可分片将套筒装入,深入孔底不少于0.2m,插入上部混凝土护壁外侧不小于0.5 m,装后即支模浇注护壁混凝土,若放入套筒后流砂仍上涌,可采取突出挖出后即用混凝土封闭孔底的方法,待混凝土凝结后,将孔心部位的混凝土清凿以形成桩孔。也可用此种方法,应用到已完成的混凝土护壁的最下段钻大,使孔位倾斜至下层护壁以外,打入浆管,压力浇注水泥浆,使下部土壤硬些,提高周围及底部土壤的不透水性,以解决流砂現象。
3淤泥土层
在遇到淤泥质土层等软弱土层时,一般可用木方、木板模板等支挡,并要缩短这一段的开挖深度,并及时浇注混凝土护壁,这次支挡的木方可板要沿周边打入底部不少于0.2m深,上部嵌入上段已浇好的混凝土护壁后面,可斜向放置,双排布置互相反向交叉,能达到很好的支挡效果。
4桩身混凝土的浇筑
浇筑桩身混凝土主要应保证其符合设计强度,要保证混凝土的均匀性、密实性,因此防止孔内积水影响混凝土的配合比和密实性。
(1)浇筑前孔底有积水时,抽水的潜水泵要装设逆流阀,保证提出水泵时,不致使抽水管中残留水又流入桩孔内。如果孔内的水抽不干,提出水泵后,可用部分干拌混凝土混合料或干水泥铺入孔底,然后再浇注混凝土。如果孔底水量大,确实无法采取抽水的方法解决,桩身混凝土的施工
就应当采取水下浇筑施工工艺了。
(2)当孔壁渗水时,对孔壁渗水,不容忽视。因桩身混凝土浇筑时间较长,如果渗水过多,将会影响混凝土质量,降低桩身混凝土强度,可在桩身混凝土浇筑前采用防水材料封闭渗漏部位。对于出水量较大的孔可用木楔打入,周围再用防水材料封闭,或在集中漏水部分嵌入泄水管,装上阀门,在施工桩孔时打开阀门让水流出,浇筑桩身混凝土时,再关闭,这样也可解决其影响桩身混凝土质量的问
题。
(3)桩身混凝土的密实性,是保证混凝土达到设计强度的必要条件。为保证桩身混凝土浇筑的密实性,一般采用串流筒下料及分层振捣浇筑的方法,其中的浇筑速度是关键,即力求在最短的时间内完成一个桩身混凝土浇筑,特别是在有地下压力水情况时,要求集中足够的混凝土短时间浇入,以便领先混凝土自身重量压住水流的渗入。对于深度大于10 m的桩身下部,可依靠混凝土自身的落差形成的冲击力及混凝土自身的重量的压力面使其密实,这部分混凝土即可不用振捣,经验证明,桩身混凝土能满足均匀性和密实性。而速度优于采用串流筒施工,对于桩身上部混凝土浇筑要采取正常的施工方法,因为一般上部很少有地下水影响,浇筑速度不必很快,也不能采用自由下落的特殊施工方法。
(4)当桩位比较密集,且孔与孔之间距离较小时,应采用跳孔浇筑法(梅花浇筑法)。防止混凝土产生的侧压力破坏桩身和桩端扩大头,影响单桩承载力。
3 施工安全措施
(1)现场管理人员应向施工人员作好施工技术交底,仔细交待挖孔桩处的地质情况和地下水情况,提出可能出现的问题和应急处理措施。要有充分的思想准备和备有充足的应急措施所用的材料、机械。要制定安全措施,并要经常检查和落实。
(2)孔下作业不得超过2人,作业时应戴安全帽、穿雨衣、雨裤及长筒雨靴。孔下作业人员和孔上人员要有联络信号。地面孔周围不得摆放铁锤、锄头、石头和铁棒等坠落伤人的物品。每工作1 h,井下人员和地面人员进行交换。
(3)桩孔内必须放置爬梯,随挖孔深度增加放长至工作面,以作安全使用。严禁酒后操作,不准在孔内吸烟和使用明火作业。需要照明时应采用安全矿灯或12 V以下的安全灯
(4)井下人员应注意观察孔壁变化情况。如发现塌落或护壁裂纹现象应及时采取支撑措施。如有险情,应及时给出联络信号,以便迅速撤离。并尽快采取有效措施排除险情。地面人员应注意孔下发出的联络信号,反应灵敏快捷。经常检查支架、滑轮、绳索是否牢固。下吊时要挂牢,提上来的土石要倒干净,卸在孔口2 m以外,不得在孔口附近堆放。
(5)施工现场内的一切电源、电线的安装和拆除,必须由持证电工专管,电器必须严格接地、接零和使用漏电保护器。各桩孔用电必须分闸,严禁一闸多孔和一闸多用,供电线路要用三蕊橡皮线,电线要架空,不得拖拽在地上。并经常检查电线和漏电保护器是否完好,严格执行《施工现场临时用电安全技术规范》。
(6)从孔中抽水时排水口应距孔口5 m以上,并保证施工现场排水畅通。
(7)當天挖孔,当天浇筑护壁,要求人离开施工现场,要把孔口盖好,必要时要设立明显警戒标志,夜间要有灯光照明。
(8)由于土层中可能有腐殖质物或邻域腐殖质物产生的气体逸散到孔中,因此,要预防孔内有害气体的侵害。施工人员和检查人员下孔前10 min把孔盖打开,如有异常气味应及时报告有关部门,排除有害气体后方可作业。挖孔6~10m深,每天至少向孔内通风1次,超过10 m每天至少通风2次,孔下作业人员如果感到呼吸不畅也要及时通风。
4 结论
人工挖孔桩由于受各种地质地形的控制,在施工过程中将不可避免遇到特殊情况,由于工程之间有一定的相似性,其施工方法可以参照特殊工程,同时由于每个工程都有其自身的特殊性,在具体问题中需要进行具体的施工方案。文中通过实际现场工程中的施工经验进行总结,以便对类似工程提供参考。
参考文献
[1]桩基工程手册编委会.桩基工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1995.
[2]史佩栋.实用桩基工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.
[3]张 昊.人工挖孔桩施工常见问题及对策[J].市政技术,1999(2):11-12.
[4]董丽萍,陈建荣.人工挖孔桩在基础工程中的应用[J].广西水利水电,1999(7):89-90