人工挖孔樁在山區施工中的應用分析

肖宗恩

人工挖孔樁是采用人工挖土成孔,灌注混凝土澆搗而成的樁。這類樁的特點是施工機具設備簡單,占用施工場地小,對周圍建筑物無影響,單樁承載力高,結構傳力明確,沉降量小,施工質量可靠,可全面展開施工,縮短工期,造價低,但存在勞動強度較大,單樁施工速度較慢,尤其是施工安全性較差,傷亡事故屢有發生。因此,為保障建筑施工安全,福建省建設廳于2007年4月1日起嚴格限制使用人工挖孔樁,人工挖孔樁樁長不得超過15 m。但在山區丘陵地帶,還沒有更好的施工工藝取代人工挖孔樁,對于存在大孤石等較為復雜的地質條件,在確保施工安全的前提下,人工挖孔樁還是比較經濟實惠的技術方案。本文以福建省永安市五洲第一城B地塊一期二標工程為例,分析了人工挖孔樁在山區的施工方法、控制標準及質量安全保證措施,可為同類工程提供參考。

1 工程概況

福建省永安市五洲第一城B地塊一期二標工程地處山區丘陵地帶,包括4號,5號,7號,8號住宅樓,總建筑面積22 105 m2,均為二類高層住宅,框剪11層。各巖土層特征自上而下為素填土、粉質黏土、粉砂巖殘積黏性土、強風化粉砂巖、中風化粉砂巖層,樁端持力層為中風化粉砂巖。樁徑ZH1直徑900 mm,ZH2直徑900 mm,ZH3直徑1 000 mm,樁端進入持力層深度不小于1.0d及900 mm,且有效樁長不小于6 m。樁基上設承臺,基礎設基礎梁與框架柱連接,樁身混凝土強度等級為C30。該工程樁的布置情況如下:4號樓,ZH1樁17根,ZH2樁 44根,樁長約11 m;5號樓,ZH1樁4根,ZH2樁43根,樁長約12.5 m;7號樓ZH1樁18根,樁長約 10 m～14 m;8號樓 ZH1樁21根,ZH2樁10根,ZH3樁9根,樁長約12 m。樁長均不超過15 m,采用人工挖孔灌注樁。

2 施工方案

2.1 施工工藝

一般地,人工挖孔樁可按如下流程施工:放線、定樁位→挖第一節樁孔土方→支模澆灌第一節混凝土護壁→在護壁上二次投測標高及樁位十字軸線→安裝活動井蓋、設置垂直運輸架、安裝電動葫蘆、吊土桶、潛水泵、鼓風機、照明設施等→第二節樁身挖土→清理樁孔四壁、校核樁孔垂直度和直徑→拆上節模板、支第二節模板、澆灌第二節混凝土護壁工序,循環作業直到設計深度→檢查持力層后進行擴底→對樁孔直徑、深度、持力層進行全面檢查驗收→清理虛土、排除孔底積水→吊放鋼筋籠就位→澆灌樁身混凝土。施工中,相鄰孔樁相距較近時,可以采用跳躍式開挖的方法施工。

2.2 支護設計和施工

為防止樁孔土體坍滑和確保施工中操作安全,采用現澆混凝土護壁。護壁采用外齒式現澆混凝土護壁,其優點是作為施工用的襯體,整體性好,能緊靠土壁,受力均勻,抗塌孔的性能較好,混凝土用機械拌制,用吊桶運輸人工澆筑,上下節護壁的搭接長度不得小于5 cm,每節護壁在當日施工完畢后宜養護24 h后拆除;第一節混凝土護壁宜高出地面20 cm,便于擋水和定位。

2.3 挖掘方法

挖土由人工從上到下逐層用鎬、鍬進行,遇堅硬土層用錘、釬破碎,人工開挖不動的弱風化層、微風化層采用人工鉆孔松動爆破開挖,挖土次序為先挖中間部分后周邊,按設計樁直徑加2倍護壁厚度控制截面,允許尺寸誤差3 cm。渣土采用絞車或卷揚機提升,人工移至樁外。地下水采取隨挖隨用吊桶將泥水一起吊出。大量滲水在一側挖集水坑,用高揚程潛水泵排出樁孔外。

2.4 鋼筋籠制作與安裝

鋼筋籠的成型制作組裝與吊放鋼筋籠同一般灌注方法,對直徑和長度大的鋼筋籠,為防止鋼筋吊放時扭曲變形,一般在主筋內側加設一道加強箍,與主筋焊接牢固組成骨架。主筋在現場對焊連接,并在主筋上安設鋼筋“耳環”或混凝土墊塊(豎向間距2 m,橫向圓周不少于4處),保證鋼筋骨架有足夠的保護層厚度和整體穩定性,鋼筋籠外形尺寸要嚴格控制,比孔徑小10 cm。鋼筋籠就位,用塔吊吊放入孔內就位。

2.5 混凝土工程

挖孔樁的混凝土分護壁混凝土及樁芯混凝土兩部分。本工程護壁在掘進過程中逐段在豎井內搗制,在較穩定的土層中,護壁每節高度500 mm～950 mm。必要時采取短進尺,如300 mm～500 mm。護壁混凝土密實早強,坍落度為3 cm～5 cm。上下護壁間預埋縱向鋼筋加以連接,使之成為整體,并確保各段連接處不漏水。樁芯混凝土的配制采用粒徑不大于40 mm的石子,水泥用P.O32.5普通水泥,坍落度為8 cm～10 cm,用機械拌制。樁芯混凝土振搗,由井下操作人員用插入式振動器分層振搗密實混凝土,前層厚度不超過50 cm,插入形式為垂直式。每個樁的樁芯混凝土必須一次連續澆搗完畢,不留設施工縫,交接班間隙不超過2 h。應在無地下水或人工降低地下水位后的條件下進行混凝土澆筑或用干硬性混凝土并加強振搗?；炷烈酶Z筒垂直灌入樁孔內,避免混凝土斜向沖擊孔壁?；炷翍B續分層澆灌,分層搗實。第一次澆灌到擴底部位的頂面,隨即振搗密實,再分層澆筑樁身,直至樁頂。在混凝土初凝前抹壓平整,避免出現塑性收縮或環向干縮裂縫。

3 施工控制標準

1)混凝土的原材料、混凝土強度必須符合設計要求和施工規范的規定。2)樁芯灌注混凝土量不得小于計算體積。3)灌注混凝土的板頂標高及浮漿處理必須符合設計要求和施工規范的規定。4)成孔深度和終孔巖土必須符合設計要求。5)鋼筋籠的主筋搭接和焊接接頭長度、錯開距離必須符合施工規范的規定,鋼筋籠加勁箍和箍筋焊點必須密實牢固,漏焊點數不得超出規范的規定要求。6)挖孔中心線與樁中心線應重合,軸線的偏差不得大于20 mm,同一水平面上的孔圈,正交直徑的樁差不得大于50 mm。7)護壁混凝土厚度及配筋應符合設計要求,護壁直徑(外、內)誤差不大于50 mm。8)挖孔灌注樁的允許偏差及檢驗方法符合有關規定。

4 質量保證措施

4.1 開挖控制

開孔前,應復核樁位定位是否準確,并在樁位外設置定位龍門樁。樁孔由人工從上到下逐層進行,先中間后周邊,先深后淺。當樁孔下部為巖層需爆破時,可采用人工鉆孔松動爆破開挖,由專業人員進行,并嚴格遵守安全爆破作業規定。樁孔孔底挖至設計標高后,應鉆取孔底以下巖芯或土樣交有關部門人員鑒定,經認定符合設計要求后,方可進行下道工序的施工。

4.2 鋼筋安裝控制

在安裝鋼筋時應事先在樁上畫出安裝位置和標高線,同時將鋼筋規格、型號、數量標注清楚,鋼筋的各項加工誤差,安裝誤差應嚴格按照設計及規范要求。所有鋼筋安裝后,經驗收合格后方可進行混凝土澆筑。

4.3 混凝土澆灌控制

樁孔挖至設計標高時,孔底不應積水,終孔后應清理好護壁上的淤泥和孔底殘渣、積水,然后進行隱蔽工程驗收,驗收合格后,應立即澆灌封底混凝土,封底混凝土至少應灌到最后一節護壁底面以上200 mm。澆灌封底混凝土后應盡快繼續澆筑樁身混凝土,如因條件所限需要延遲時,應在以后澆灌前先抽干孔內積水,清理封底混凝土層的表面,然后灌注樁身混凝土。澆灌混凝土必須使用竄筒向孔內送料,應使混凝土自由下落高度控制在2 m以內,灌注時應采用插入式振動器分層振實,分層高度約1 000 mm。當滲水量過大,應采取有效措施保證混凝土澆筑質量,未經設計單位同意嚴禁采用水下混凝土澆筑。

5 安全應對措施

1)為防止坍塌和淹溺,施工中應嚴格保證護壁的配筋和混凝土強度,以有效防止坍孔和保證操作安全。如果遇到細砂、粉砂層地質時,在流砂情況較輕時,可縮短挖孔層深,并隨挖隨檢隨護壁;在流砂情況較嚴重時,常用下鋼護筒的方法。2)為防止高處墜落,孔口要設有1 m高的護欄,留有合理的作業口,孔口作業人員要系安全帶,停工后孔口要加蓋封閉;為防止作業人員上下孔時墜落,應配置適用和可靠的升降設備,同時作業人員上下孔要用專用吊籠。3)為防止物體打擊,孔內作業人員必須戴好安全帽,孔口設置高出地面30 cm的井圈,棄土和工具等放置在井圈外,且在孔口內設置距孔底2.5 m高的防護罩,防護罩應由孔底人員操作,開啟方便,便于吊運和防護。4)為防止中毒窒息,必須對孔內空氣隨時用儀器監測,配備通風機和足夠到井底的通風管,保持井內有足夠的新鮮空氣。遇到有毒有害氣體,應設法將孔內人員盡快送上地面,待清除不清潔源后再進行作業。5)為防止觸電,人工挖孔施工用電系統必須符合JGJ 46-2005施工現場臨時用電安全技術規范。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。

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