人工挖孔灌注桩在高校基建工程中的应用 泥浆护壁灌注桩成孔方法

来源:编程开发基础 发布时间:2019-06-12 04:22:56 点击:

  【摘 要】本文结合工程场地条件和高校基建工程的特殊要求,从设计选型,施工管理和桩基检测等方面,详细介绍了人工挖孔灌注桩在高校基建工程中的应用。   【关键词】人挖桩;基础选型;设计;施工;检测
  1 工程概况
  某办公楼有主楼和裙楼组成,主楼12层,裙楼1-5层;总占地面积约8745㎡,总建筑面积为30780㎡;建筑层数:地上12层,地下1层;建筑结构形式:框架剪力墙结构。
  根据钻探揭示及原位测试、室内土工试验综合分析,;场地岩土层自上而下可划分四大工程地质层,六个亚层。现分述如下:1层:素填土;2层:粉质粘土;3层:粉质粘土;4-1层:强风化粉砂质泥岩;4-2a层:中风化粉砂质泥岩破碎层;4-2层:中风化粉砂质泥岩。场地地下水为孔隙潜水,主要分布于表层素填土下部,为孔隙潜水。该含水层富水性差,透水性较强,水量小。素填土之下各土层及底部风化基岩层含水微弱,基本不透水,可视为相对隔水层。
  2 基础选型和设计
  根据场地岩土层结构、分布特征及其物理力学性质,结合建筑物结构、层次及荷载要求,基础形式可采用桩基,桩型可选择钻孔灌注桩和人工挖孔桩。钻孔灌注桩单桩承载力较高,桩径、桩长可根据设计需要灵活确定,施工经验成熟,成桩较易实施,但需严格控制泥浆配比、沉渣厚度和混凝土浇筑,施工噪音大,且产生大量泥浆,对环境污染较严重,对施工质量和文明施工带来一定难度;人工挖孔桩施工工艺简单,质量可靠,可大面积同时施工,有利于提高施工质量,缩短工期,桩径、桩长也灵活[1],但因地层和地下水问题,可造成挖掘和排水困难,遇有松砂层或连续超软土层时、氧气缺乏或有毒气发生时易发生安全事故[2]。
  本工程场地地势较平缓开阔,无滑坡、崩塌等不良地质作用,场地稳定性较好;表层为含水层,但富水性差,水量小,且其他土层基本不透水,降水工作简单易行;施工场地附近有教学楼,如采用钻孔灌注桩,噪音大可能影响师生正常教学工作;采用人工挖孔桩对地质情况了解较直观,清底干净,质量容易保证;同时,可以根据该桩实际地质情况调整桩长,为提高桩基承载力也可采用扩大头。
  综合对比以上各因素,本工程基础确定采用人工挖孔扩底灌注桩。根据规范[3][4]要求,桩身混凝土标号为C30,采用钢筋混凝土护壁,护壁混凝土为C30;总桩数为137根,其中主楼61根,裙楼76根;桩径(d)为1200㎜、1400㎜、1600㎜三种形式;桩孔的挖掘深度进入4-2层中风化粉砂质泥岩不小于1d,桩长约10-17米。
  3 施工管理和质量控制
  人工挖孔灌注桩施工是以人工挖掘为主,并配备简单机具运送弃土,边挖掘边护壁,最后安装钢筋笼浇筑桩身混凝土。在桩孔挖至一定深度或穿过淤泥、流砂、孤石段时,特别是进入基岩施工段,在施工要处理好每个细节[5],特别注意保证施工人员的生命安全。
  3.1定位放线
  根据复核后的施工放样测量控制网,依据桩位设计图纸有关放样数据,采用经纬仪配合钢尺量距、极坐标法施放各桩桩位,做好桩位标志,并在护圈上作桩位投影标志,注明桩号及标高,以便于施工过程随时检校。桩顶标高由水准测量控制。
  3.2安装提升、照明设备
  采用角钢挖孔井架作为主要提升设备,手摇辘轳辅之,每孔配备鼓风机,为孔内操作人员输送新鲜空气,排放可能发散的有害气体。凿岩用空压机及风镐,低压照明设施选用防潮开关及灯具等,保证孔下操作人员水中作业安全。
  3.3人工挖孔
  在测量放线完成并通过复验符合要求后进行井圈砌筑,即在井口护壁外、自然地坪上20cm高砌一砖护圈,以防止杂物坠入孔内并作为桩位投影定位标志用,经复查正确无误后开挖井坑内土石方。井内渣土的提升出井,堆至井圈外50m处。个别人工挖孔灌注桩间距小于2.5d,挖孔时须待一孔挖好,浇灌混凝土后再挖另外一侧孔。
  3.4砼护壁
  挖孔时应随挖随护壁,施工一段,砼护壁一段,每段按照图纸设计要求0.9米进行控制,采用C30砼护壁。顺序为自上而下,分段制作,在上段护壁达到一定强度后,方可进行下段挖孔作业。经常采用吊线检查桩孔中心,从而保证桩身的垂直度,减小桩心的偏移误差。
  3.5挖扩大头
  挖孔至4-2层中风化粉砂质泥岩持力层时,及时请勘察工程师进行判岩,并进行桩端持力层检验,验收符合设计要求后,按设计参数挖掘扩大头。
  3.6桩孔检查、封底
  桩孔挖掘完成后,整平扩大头锅底,将孔底碎渣、松土、泥浆、杂物清理干净,清除孔内积水,检查孔身直径、孔深扩大头尺寸及垂直度,预留集水坑以便抽水。经验收后立即用100mm厚C35混凝土封底,以保证桩端持力层的强度。
  3.7钢筋笼制作、安放
  钢筋笼采用地面制作,孔内安装的方法。运输和吊装钢筋笼时,吊点应对称,钢筋笼吊起时,呈铅垂状态,缓慢下沉以防碰坏孔壁,且不得强行压入或冲入孔内,以免钢筋笼因受力不均匀而产生变形。焊接及钢筋笼位置均需满足规范要求。
  3.8桩身砼灌注
  为保证混凝土质量,本工程选用商品砼灌注,振捣采用机械振捣和人工助捣相结合,单桩一次完成砼灌注,不留设施工缝。如遇地下水较大的情况下,首先采用人工降低地下水位,尽可能降到桩底标高以下,其次在安排灌注时应留设最深的一个或几个桩孔最后浇灌,使其它桩孔浇灌时,能在该孔内抽降水,以降低整个场地水位,为其它桩孔浇灌创造条件,最后一个深孔浇注时如地下水及涌水较大,采用水下砼灌注方法浇灌。
  3.9砼试块制作、养护
  每根桩随机取样,按规范要求制作一组试块。试块上标明日期、桩号、混凝土强度等,试块制作由专人负责,并建立台帐,及时送压。开始施工的几根桩,应相增加1组试块,养护一周后送压检测,以便及时了解混凝土质量,指导后续施工。   4 桩基检测及质量分析
  根据设计和规范[6]要求:⑴单桩竖向承载力特征值应采用现场静载荷试验确定,检测桩数不少于3根,桩位视成桩情况而定;⑵全部桩基施工完成后按规范规定用钻孔抽芯法或声波透射法检测,以检测桩身的质量声波透射法应10%检测;⑶根据规范要求比例,采用低应变进行桩身完整性检测。
  4.1静载试验
  本工程共对六根桩进行单桩竖向抗压静荷载试验,检测竖向抗压极限承载力。试验采用堆载法,加载方式为慢速维持荷载法,最大堆重为26400KN。根据相关规范和试验所测得的Q-S曲线和S-lg(t)曲线,7根工程桩单桩竖向抗压极限承载力均满足设计要求。
  4.2声波透射
  在桩基施工前,根据桩直径的大小预埋一定数量的声测管,测试时每两根声测管为一组,经过水的耦合,超生脉冲信号从一根声测管中的换能器发射出去,在另一根声测管中的声测管接受信号,超声仪测定有关参数并采集记录存储。换能器由桩底同时往上依次检测,遍及各个界面。本工程采用RS-ST01D智能声波检测仪、Φ30双孔径向换能器等,共检测38根,全部为Ⅰ类桩。
  4.1低应变
  采用低应变对桩身进行完整性,本工程共检测桩数99根,根据被测桩的实测曲线,结合地质资料、桩型、成桩工艺和施工记录等综合分析意见如下:
  (1)桩身波速最大值4309m/s,最小值3754m/s,平均值4201m/s;
  (2)完整性类别统计:Ⅰ类桩99根;Ⅱ类桩0根;Ⅲ类桩0根;Ⅳ类桩0根。
  5 结语
  本工程根据地质情况,结合学校特定条件,选用混凝土护壁人工挖孔灌注桩,从地勘、设计、施工到检测各个阶段,遵照国家相关规范要求,严格管理,对易造成质量、安全隐患的提前制定相关措施,保证了工程质量和施工安全,为上部工程施工创造了良好的条件。施工过程中,对附近建筑物无影响,对周围环境污染基本无污染,对学校广大师生日常教学生活影响较小,取得了很好的经济效益和社会效益。
  参考文献:
  [1] 贾文洁.浅谈挖孔桩施工技术在房屋建筑工程中的运用.山西建筑[J],2008,34(29):124-125.
  [2] 王宏林 高武山.人工挖孔桩施工要点.山西建筑[J],2004, 30( 6),36~37.
  [3] 建筑地基基础设计规范(GB5007-2002)[s].
  [4] 建筑桩基技术规范(JGJ94-2008)[s].
  [5] 隋守义.人工挖孔灌注桩的施工与管理.江苏建筑[J],1994(2):31~34.
  [6] 《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)[s].
  作者简介:
  许玉申(1980-),男,硕士,河海大学基建处

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