人工挖孔灌注桩 :人工开挖形成井筒的灌注桩成孔工艺

更新时间:2024-09-21 03:29

人工挖孔灌注桩(Manual Bored Pile),是指依靠人工在地基中挖出桩孔,然后与钻孔桩一样灌注混凝土成桩;是桩基础施工方法的其中一种,具有占用场地少、成本较低、工艺简单特点。

人工挖孔灌注桩施工包括测量放线定位、人工开挖成孔、钢筋笼下放-浇注砼等流程。施工前要准备好设备、人员、材料,制定好相应的成孔措施及墙裙方案。施工完,根据《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)的要求,工程桩应进行单桩承载力和桩身完整性抽样检测。如果存在突发事件,要立即组织抢险救援;出现塌方事故后,所有人员都要冷静对待,保护现场,全面开展救援工作。

人工挖孔灌注桩施工是现代建筑工程中必不可少的施工环节,其具有施工简单和便于质量控制的优点,也正因为如此其在现代的建筑工程中被广泛的应用。

名目解析

桩基础通常作为荷载较大的建筑物重要的基础形式,其具有承载力高、稳定性好、沉降小面均匀、先适应性强等特点。桩基础按施工方法可分为预垒水泥土桩、灌注桩。灌注桩又可分为沉管灌注桩、灌注桩、挖孔灌注桩三类。依靠人工(用部分机械配合)在地基中挖出桩孔,然后与钻(冲)孔桩一样灌注混凝土成桩称为人工挖孔灌注桩(Manual Bored Pile)。

发展概况

1983年,美国首次提出人工挖孔桩的概念及设计计算理论,由于当时纽约芝加哥等城市的迅猛发展,使土地紧缺,因此对建筑物层数的要求日益增加。但城市地基土多数为软土层或强度较低的黏土层,无法满足高层建筑对沉降的要求。于是,人工挖孔桩通过借鉴古代掘井技术,最终获得了成功,并解决了当时城市发展带来的难题。

中原地区人工挖孔桩的发展始于1950年左右,广泛应用于桥梁基础、高层建筑及其他大型建筑物。自从改革开放以来,随着中国经济的腾飞,基础设施大量建设,桥梁、道路也逐渐增多。实践经验的不断积累,使挖孔桩的设计理论也不断完善,国内诸多专家对于不同土质及外部环境相关的桩基设计形成了一套完整的体系,使挖孔桩的发展迎来难得的机遇,并普遍应用于一些冻土、湿陷性黄土等特殊地基中。在中国人工挖孔桩虽然起步晚于其他部分发达国家,但发展势头快,其在中国应用也后来居上。

工艺原理

人工挖孔灌注桩的工艺要求为在测量定位后开挖,工人下到桩孔中去,在井壁护围的保护下,直接进行开挖。待挖到设计标高,桩底扩孔后,对基底进行验收。验收合格后下放钢筋笼,浇筑混凝土成桩。其施工流程为:测量放线定位-人工开挖成孔-墙裙人工继续开挖成孔-钢筋笼下放-浇注砼。

测量放线

在进行人工挖孔灌注桩施工时,首先应该对孔桩进行放线定位,在放线之前应该对孔桩附近进行清理,从而确保放线的精确。

人工开挖成孔

在测量放样的基础上进行开挖,孔径要求比设计桩径大150~200mm(不包括护壁厚度),开挖分层进行,每层开挖厚度控制在1.0m,第一层要求位置准确,开挖可用铲镐进行,部分比较应的硬的土层采用空气压缩机带动的风镐凿除。挖出的土直接送出孔外,采用小型水泵,及时将孔内的积水排山。在做墙裙前对桩位重新进行复核,以保证平面位置的准确。

护壁

为防止塌孔,每一层土方开挖后应进行护壁。桩孔不深,土质粘性较好、不易塌的可采用竹片环形绷护,护壁容易、成本低;但为确保安全,一般采用钢筋砼护壁,安全可靠但成本高。本工程部分桩基主要是岩石构造的桩基不需要护壁,另一部分桩基其土层部分较厚,采用钢筋砼护壁。具体步骤为:

钢筋笼制作和安装

在进行人工挖孔灌注桩施工时,钢筋笼制作和安装是该施工过程中重要的环节之一,因此在进行钢筋笼制作和安装时,必须严格按照相关规定和设计图纸进行制作安装,并且在制作完成过后还应该对其进行相应的检测,质量合格过后才能投入使用,安装时应注意保护层垫块的设置和控制,确保保护层厚度。

混凝土浇筑施工

在人工挖孔灌注桩施工中,混凝土浇筑施工可以说是最重要的环节,其质量的优劣直接决定了灌注桩的质量,甚至影响到整个建筑工程的质量,因此科学合理的进行混凝土浇筑施工就显得尤为重要。在进行混凝土浇筑施工时,首先必须确保混凝土的质量,然后才能进行后续施工。

准备工作

设备、人员、材料进场后要详细研究桩位处的地质情况,确定每个桩不同地质层的厚度、性质,再制定相应的成孔措施及墙裙方案。

相关分类

桩的分类

按施工方式分类

 按施工方法的不同可分为预垒水泥土桩和灌注桩两大类。

按桩身材料分类

按桩的承载性状分类

按成桩方法分类

工艺分类

人工挖孔桩施工时,采用人工在井下作业,因此,必须采取有效的措施确保孔壁的稳定,常用的护壁措施有现浇混凝土护圈、钢套管和沉井三种。

施工特点

施工优点

施工简易

人工挖孔灌注桩的特点是不受施工设备限制,施工简单,作业时无振动,噪声小,更适于受施工场地限制,钻孔机不易到位的工程,并对邻近建筑物基础有保护作用。

多孔作业

人工挖孔能避免由机械成孔时产生的振动需跳跃式施工的弊端,可多孔同时作业,可大大提高成孔速度;孔形易于检查,孔底虚土易于清除干净,还可视土层随意改变孔深,并可任意扩大孔底。

质量可靠

可以直接检验孔壁和孔底土质,桩质量可靠,单桩承载能力高。

造价低廉

劳动力便宜,造价低廉;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,桩的直径(或边长)不宜小于1.4m,孔深一般不宜超过20m。

施工缺点

安全问题

人工挖孔桩施工存在各种安全事故,很多只能从管理上控制,不能从本质上得到控制。

操作环境问题

由于人工挖孔桩多是在狭窄、昏暗潮湿、通风条件差的地下空间作业,整天与泥水打交道,施工作业环境较为复杂。

质量问题

建筑市场对成孔作业人员的需求逐步提升,而培养成熟的成孔作业人员周期长,成本高,导致市场上成孔作业人员的技能水平、现场的施工管理及对施工标准的把控无法满足工程要求。

检测要求

根据《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)的要求,工程桩应进行单桩承载力和桩身完整性抽样检测。

防护措施

参考资料:

应急措施

按照工程的施工需要进行技术交底,严格执行设计方案;施工人员、材料、设备等要准备充足,如果存在突发事件,立即组织抢险救援;出现塌方事故后,所有人员都要冷静对待,保护现场,并且及时告知生产经理,全面开展救援工作;及时将井下受伤人员转移到地面,然后简单进行医疗包扎处理,并且组织车辆运输到医院进一步救治;及时疏散工作人员,对于塌方部分要采取措施进行抢救处理,如果没有合适的方法,必要时应填砂处理。

注意安全

参考资料:

社会评价

人工挖孔灌注桩施工采用挖孔施工有利于保证工期和质量,节约成本。(文献作者熊海珍 评)

人工挖孔灌注桩施工是现代建筑工程中必不可少的施工环节,其具有施工简单和便于质量控制的优点,也正因为如此其在现代的建筑工程中被广泛的应用。(文献作者王波 评)

参考资料

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