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摘要:人工挖孔樁既可用于高層建筑、公用建筑的基礎中,也可用于基坑的邊坡支護,由于施工操作簡便,生產成本較低,有一定的適用性;但由于在施工過程中,容易發生安全事故,又有一定的危險性。現就這一施工技術進行簡要介紹與分析,以便能為適時合理的使用這一技術提供借鑒。
關鍵詞:人工挖孔樁,施工安全,施工工藝
1人工挖孔樁的技術優勢
人工挖孔樁由人工掘土成孔,不需要復雜的機具,加上我國勞動力資源豐富,因此在我國城市高層建筑中應大力推廣。同時,人工挖孔樁以其特有的優越性,而被市政工程施工所廣泛采用。特別是大直徑的混凝土灌注樁,人工挖孔比機械成孔的適應性要廣得多,不僅適用于軟土地基,也適用于山區丘陵土質等比較堅硬、地形地貌變化較大的地區。
大直徑灌注樁成孔的方式有機械成孔和人工成孔兩大類。機械成孔需要特定的機械設備,采用泥漿護壁以及水下澆筑混凝土等方法。而人工挖孔樁的優點突出表現在:施工設備簡單,噪聲小,振動少,對現場周圍原有建筑影響小,施工速度快,可按施工進度要求決定同時開挖樁孔的數量,可直接觀察地質變化情況,樁底沉渣能清除干凈,施工質量可靠。
人工挖孔樁有著獨特的優越性:適應性強,能在狹窄、高差大的惡劣場地環境下施工,直觀性強,嵌巖樁可確保入巖深度,孔底棄渣能徹底清除,有利于保證樁基質量,不受地質情況的限制,適用于各類巖土層,施工方便,進度快,設備簡單,環境污染小。
2 施工程序
施工順序為:場地平整放線,定樁位→澆摯層→架設支架和電動葫蘆,安裝潛水泵。鼓風機照明設備等→邊挖邊抽水→自挖下lm左右土層進行柱孔周壁的清理,標核樁孔的直徑和垂直度→支撐護壁模板→澆灌→周護壁砼→拆模后繼續下挖,支模,澆護壁砼,循環作業,達到設計要求強風化巖一定深度后確定是否作持力層→作擴大頭,對樁孔直徑,深度,垂直度,持力層進行全面驗收→排除孔底積水,鋼筋籠設置,用粗直徑鋼筋固定,每2m為一處→澆灌樁身砼。
3 施工技術
3.1 場地平整
首先應對原有場地進行平整,并在建筑物外圍四周適當位置設置排水溝,做集水井,同時應在開挖面做混凝土墊層,C10混凝土厚100mm。
3.2護壁
1)淤泥、流砂層厚度不大于2m地段人工挖孔樁的護壁技術為保證挖孔樁施工人員安全,不坍孔,要求澆筑混凝土護壁。孔口護壁多采用磚砌護筒護壁,護壁高度應砌至承臺標高,以利于承臺施工快速拆除,加快施工進度,壁護頂應高出地面20cm—30cm。為保證成孔質量,挖孔孔徑應比設計孔徑大20cm—30cm澆筑混凝土護壁,護壁采用同樁身相同標號小石子混凝土。為加速護壁混凝土的凝結、硬化,可摻入一定比例的速凝劑、早強劑等外加劑,加快模板周轉速度。
混凝土護壁模板采用厚度是4mm的組合式鋼模板拼裝組合而成,拆上節而支下節,循環周轉使用,上下設兩對半圓組合的鋼圈頂緊,不另設支撐,鋼圈之間用專用扣扣緊。每一施工段高度,一般取0.8m—1.0m左右,護壁中插入φ14—φ16的豎向鋼筋,間距取500mm;橫向則用φ14—φ16的圓鋼來加固,間距取300mm。混凝土用攪拌機攪拌,采用C25混凝土,坍落度取60mm—80mm,混凝土用吊桶運入人工澆筑,用鋼管振搗密實。
2)淤泥、流砂層厚度大于2m地段人工挖孔樁的護壁技術淤泥、流砂層厚度大于2m地段,地下水極為豐富,采用常規護壁方法來施工,流砂坍孔嚴重,施工進度相當緩慢,或根本無法成孔,只能采用成本較高、施工技術要求高的鋼護筒來護壁。
3)復雜地質條件下的人工挖孔樁護壁技術施工過程中,當遇到挖孔樁所處地段的淤泥、流砂層厚度達6m—8m,淤泥、流砂層下面的強風化、中風化巖層較薄,巖層面傾斜不平;或者缺少阻水性良好的粘性土過渡層,鋼護筒無法插入致密堅硬的微風化巖層之中時,會造成鋼護筒與巖層個別地方之間存在著淤泥、流砂的夾層,形成淤泥、流砂的通道。當挖到這層夾層時,在外側水壓力作用下,大量的淤泥、流砂涌入孔內,根本無法往下挖,還有可能危及孔內作業人員的人身安全。具體處理方法如下:根據實踐經驗和充分論證,在鋼護筒外側0.8m—1m的四周打入進口拉森Ⅲ型鋼板樁,鋼板樁之間盡量鎖上口,個別無法鎖口處,再在外側加打一根鋼板樁,形成封閉的止水、止淤泥、止流砂的保護圈。由于進口鋼板樁的剛度較大,斷面較小,較容易打入中風化的巖層之中去,從而阻斷了淤泥、流砂的通道,減少了孔內的開挖量,加快了施工進度。
3.3 成孔內挖土
3.3.1 粘土、淤泥、流砂的開挖方法
對于孔內的粘土、淤泥、流砂層,可用鐵鏟、鋤頭便可開挖。孔內挖土采用分段開挖方式,對于粘土層,一般0.8m—1.0m為一個施工段,做完混凝土護壁,待混凝土護壁有一定強度后,才能進入下一施工段;對于淤泥、流砂層,一般0.4m—0.5m為一個施工段。混凝土護壁一般施工至中風化巖面,微風化巖層不需另加混凝土護壁,可以自身穩定。
3.3.2強風化巖層、中風化巖層的開挖方法
由于強風化巖層、中風化巖層的厚度較厚,最厚的地方達6m,為了加快施工進度,采用風鎬開挖,由燃油空壓機或電動空壓機供應壓縮空氣。
3.3.3堅硬致密微風化巖層的開挖方法
設計要求人工挖孔樁進入微風化巖層不小于2m,由于基巖為紅色砂巖,致密、堅硬,硬度系數約為10。采用風鎬開挖,進度相當緩慢,每天只能下挖100m—200mm,難以滿足合同工期要求。根據實踐經驗和充分論證,可采用毫秒微差的爆破技術進行爆破。
1)孔眼的布置。在孔內半徑r=1000mm的周邊布置12個周邊眼,孔深1.0m,間距等分;孔內半徑r=500mm的環向布置6個掏槽眼,孔深1.2m,間距等分。
2)裝藥結構與堵塞。掏槽眼和周邊眼均采用連續反向裝藥結構;堵塞用舊報紙和泥土拌和成團進行堵塞。
3)起爆網絡。為安全起見,可采用非電雷管孔內引爆,孔內所有非電雷管用簇聯方式連線,用電雷管引爆導爆管;孔之間的電雷管采用串聯方式連線。
3.4樁孔土方的處理
挖孔達到設計深度后,要清除孔底的松渣、淤泥、沉淀物等擾動過的軟層,最后達到孔底平整,原狀土外露的要求。若樁底進入斜巖層時,應鑿成水平或臺階狀。施工現場應設置臨時土方堆放場地,挖出的土方必須在2d內用汽車外運(挖掘機配合人工裝車),所挖土方不堆放在孔邊,確保施工現場暢通。
4 施工注意事項
(1)從事挖孔樁作業的工人須經健康檢查和安全作業培訓且考核合格后,方可進入現場施工。
(2)在樁孔挖掘前,要認真分析地質情況,對可能出現流砂、管涌、涌水以及有害氣體等情況,應制定有針對性的安全防護措施,采取可靠的相應施工方法。
(3)勞保用品等必須經常進行檢查,確保完好和安全使用。
(4)孔口操作平臺應自成穩定體系,防止在護壁下沉時被拉垮。
(5)在孔口設水平移動式活動安全蓋板,以便于采用手推車卸土、運土。采用電葫蘆提升提土桶,樁孔四周應設安全欄桿。
(6)孔內必須設置應急軟爬梯,供人員上下孔使用的電葫蘆、吊籠等應安全可靠并配有自動卡緊保險裝置,不得使用麻繩和尼龍繩吊扶或腳踏護壁凸緣上下。電葫蘆宜用按鈕式開關,使用前必須檢驗其安全性能。
(7)吊運土方用的繩索、滑輪和盛土容器應完好牢固,起吊時垂直下方嚴禁站人。
(8)施工場地內的一切電源、電路的安裝和拆除必須由持證電工操作,電器必須嚴格接地、接零和使用漏電保護器。各孔用電必須分閘,嚴禁一閘多用。孔上電纜必須架空2m以上,嚴禁拖地和埋壓土中,孔內電纜電線必須有防濕、防潮、防斷等保護措施。照明應采用安全礦燈或12V以下的安全燈。
(9)護壁要高出地表面200 mm左右,以防雜物滾入孔內。孔周圍要設置安全防護欄桿。
(10)孔內有人時,孔上必須有人監督防護,不得撤離崗位。
(11)當樁孔開挖深度超過5 m時,每天開工前應進行有害氣體的檢測;挖孔時要時刻注意是否有有害氣體;特別是當孔深超過10m時要采取必要的通風措施,風量不宜少于25 L/s。
(12)挖出的土方應及時運走,機動車不得在樁孔附近通行。
(13)加強對孔壁土層涌水情況的觀察,發現異常情況,及時采取處理措施。
(14)灌注樁身混凝土時,相鄰10m范圍內的挖孔作業應停止,并不得在孔底留人。暫停施工的樁孔,應加蓋板封閉孔口,并加0.8—1m高的圍欄圍蔽。
(15)現場應設專職安全檢查員,在施工前和施工中應進行認真檢查;發現問題及時處理,待消除隱患后再行作業;對違章作業有權制止。