人工挖孔桩施工方案水钻.docx

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人工挖孔桩施工方案水钻

人工挖孔桩

专项施工方案

单位:

中交一公局四公司桃巴高速LJ3合同段

二○一五年三月九日

挖孔桩施工技术方案

1.编制依据

1.1中华人民共和国行业标准《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011

1.2中华人民共和国国家标准《环境空气质量标准》GB3095-2012

1.3中华人民共和国行业标准《公路工程质量检验评定标准》JTJ071-2004

1.4桃巴高速公路两阶段施工图

1.5桃巴高速公路招标文件

1.6桃巴高速公路土建工程合同专用技术规范

1.7挖孔桩施工工艺标准-FHEC-QH-5-2007

1.8人工挖孔桩施工工法-FHECGF-2009-26

2.工程内容及概况

2.1桩基详细施工工期：

详见施组

2.2项目主要水文地质特征、气候条件、桥梁地质情况

2.2.1水文地质特征

关坝乡地下水较发育，地下水系、水道发达并纵横交错，对挖孔桩施工影响较大。

在开挖过程中应密切关注地下水渗水情况，如果水量较大及时改为钻孔桩进行施工。

2.2.2桩基施工期气候

桩基施工期为2015年1月至2015年12月。

项目区气候属亚热带季风气候区，主要特征为春早、夏热、秋凉、冬暖，四季分明，雨热同季，光照同步；无霜期长，光照适宜，雨量充沛，气候温和。

秋季多雨，冬季多雾，霜雪较少，降水时空分部差异较大；年平均气温17.1℃，年平均降水量1138mm,雨水多集中在6～10月。

项目区和工程有关的不利自然气象主要为暴雨、春旱、伏旱、凝冻和冰雹，根据以上特点，项目可常年施工，尤其是每年春季、冬季为施工黄金期。

3.总体施工方案

3.1方案比选

3.1.1人工挖孔：

（1）优点：

人工挖孔桩具有机具设备简单，施工操作方便，占用场地小，无泥浆派排出，对周围环境及建筑物影响小，施工质量可靠，可全面展开施工，造价低等优点，适用于15米以下的桩基开挖。

（2）缺点：

人工挖孔桩的缺点是挖孔中劳动强度较大，单桩施工速度较慢，尤其是安全性较差，受地下水、地下气体等影响大。

3.1.2冲击钻成孔：

（1）优点：

不同地质条件适用性强，通过泥浆护壁安全性高，不受地下水影响，成孔速度快，适用于地下水丰富、地下岩层较差、桩长较长、有有毒有害气体等桩基成孔。

（2）缺点：

成本较高，需要泥浆护壁对环境带来影响，对周围建筑物影响较大，噪音较大，桩底沉渣较多，机动性较差，在半山坡上作业难度大、质量不好控制。

3.1.3旋挖钻成孔：

（1）优点：

成孔速度快，桩基较多的情况下成本较低，机动性强，适用于桩径较小、岩层较软、地下水较少的地质情况。

（2）缺点：

在地质较差的情况下容易塌孔、缩径，桩基较少情况下成本较高，受地下水影响较大，在斜坡上的桩基不容易施工、质量控制较难。

3.2方案选择

结合上述施工方法的优缺点，项目计划按照设计要求，部分桩基采用人工挖孔灌注桩施工方法进行施工。

本方法适用于本项目桩基较短、位于斜坡上桩基较多、地下水较少等情况，符合项目工程实际，且成本低、成孔速度快，机动性较强。

4.施工流程框架图

见下图所示。

5.工艺要点

5.1场地平整

根据地形、场地条件，合理安排机械配合人工平整场地，清除表面虚土、树根等。

工作面平整、压实。

虚桩部分根据现场来定，为了降低成本，一般留置0.5m左右。

工作面范围必须大于20㎡。

场地四周开挖排水沟，防止地表水流入孔内。

5.2检测放样及定桩位

测量放样前，对施工图提供的导线点、水准点进行复测，桩位坐标进行复核。

测量放样所使用的导线点、水准点必须是经过导线控制测量复测且得到监理工程师批复的导线点、水准点复测成果，必要时要加密控制网，加密点同导线点一起复核测量，复核测量符合规范要求后方可使用。

根据批复的复核测量成果，确定桩位中心，以桩位中心为圆心，以桩基半径为半径，画出孔口护圈内径圆周，撤灰线。

引出十字护桩，加以固定和保护。

报驻地工程师核查、批准后进行下一道工序。

桩基开挖前及在开挖过程中要对桩位进行复测。

安装钢筋笼前对桩位进行复测，以保证钢筋位置的准确无误，为下一工序正常施工提供良好的施工条件。

5.3开挖第一节桩孔土方

5.3.1整体开挖顺序，应视地层松紧、桩孔布置而定，地层紧密、地下水位不大的可同时开挖，但渗水量较大的孔，应超前开挖，集中抽水，降低其它孔的水位，地下水位较大者宜对角开挖。

桩孔开挖为梅花式布置，跳桩、隔桩施工，宜先开挖中孔。

安装钢筋笼及声测管

浇筑水下或普通混凝土

安装导管或串筒

成品保护

钢筋笼加工

桩基中心位置检测

浇注第二节护壁混凝土

依次往下循环作业

开挖吊运第二节桩孔土方

支护壁模板

浇注护圈及第一节护壁混凝土

安装钢管运输架

安装卷扬机

安装活底吊桶

安装照明灯、通风机、水泵等

场地平整

测量放样及定桩位

桩基中心位置检测

支护壁模板

开挖第一节桩孔土方

成孔

第1节土方开挖节段高度一般取1m，开挖时，先开挖桩孔中间部分的土方，然后向周边扩挖，控制好桩孔截面尺寸（桩径+2倍护壁厚度）。

5.3.2护壁厚度计算

为了防止塌方，保证操作安全，我部人工挖孔桩大多采用分段挖土、分段护壁的方法施工。

护壁采用现浇混凝土护壁，混凝土标号与桩身设计标号相同，坍落度控制在14厘米左右为宜。

第一节混凝土护壁径向厚度为20cm，分段现浇混凝土护壁厚度，一般取受力最大处，即地下最深段护壁所承受的土压力及地下水侧压力，由计算确定护壁厚度。

设混凝土护壁厚度为t，则可按下式计算：

当挖孔无地下水时：

P=rHtan²（45°-φ/2）

t≥KN/fc

当有地下水时：

P=rHtan²（45°-φ/2）+（r-rw）（H-h）tan²（45°-φ/2）+（H-h）rw

t≥KPD/（2fc）

护壁受力计算见图如下：

N-作用在护壁截面上的压力，N/m²，N=pD/2；

P-土和地下水对护壁的最大总压力，N/m²；

r-土的重度，kN/m³；

rw-水的重度，kN/m³；

H-挖孔桩护壁深度，m；

h-地面至地下水位深度，m；

D-挖孔桩外直径

fc-混凝土的轴心抗压强度设计值，MPa；

K-安全系数取2.0。

例如：

某项目枯竹寨大桥左幅1-0#桩基，为2.0m直径混凝土灌注桩，桩长19m，钻孔设备无法到达，采用人工挖孔施工，最后一节段高度1m，地基为白云岩，天然重度r=28kN/m³，内摩擦角φ=0°，无地下水。

确定混凝土护壁厚度t：

见下面计算。

解最深段的总压力为：

P=rHtan²（45°-φ/2）

=28×19×tan²（45°-0°）

=532kN/㎡

护壁混凝土采用最低标号C15，fc=7.2N/mm²=0.0072kN/10-6㎡=7200≥P

依照上式可得出：

护壁混凝土可采用C15混凝土进行护壁，无需加入钢筋。

t≥KN/fc

t≥2.0×（532.0×200/2）/11.9×103

t≥8.94cm

一般护壁厚度取值在10-20cm，所以本部将护壁厚度定为10cm。

5.4桩基中心检测

每一节段桩孔开挖完成后，检查孔径、垂直度及中心偏位，每一节段挖孔成型后，检查孔位中心是否与桩中心在同一垂直线上，桩孔的中心位置偏差：

群桩不大于100mm；单桩不大于50mm。

每层必须检查其孔位及孔径符合要求后方可支模板。

以保证整个桩基的护壁厚度、孔径及倾斜率。

5.5支护壁模板

每一节段挖孔完成后，在节与节之间必须安放附加钢筋。

护壁模板通过拆上节、支下节的方式重复周转使用。

模板采用三块钢模板拼接而成，模板必须有足够的刚度。

模板用木桩加固支撑，其中轴线与桩心在同条垂直线上，偏差不大于1cm来控制，以保证桩基的垂直度符合规范要求。

桩径不小于设计桩径。

模板之间用卡具、扣件连接固定，也可在浇注节段护壁上端、下端各设一道弧形的、用槽钢或角钢做成的内钢圈作为支撑，防止模板受力变形。

为操作方便，不设水平支撑。

模板安装牢固后，监测模板的位置，以保证桩孔及其垂直度。

模板不需光滑平整，以利于与桩体混凝土的联结。

为了进一步提高柱身混凝土与护壁的粘结，同时方便混凝土入模，采用喇叭错台状护壁。

5.6浇注护圈及第一节护壁混凝土

孔口护圈必须高出原地面30cm以上，以防在施工过程中杂物落入孔中伤人。

护圈与第一节段连接处安放长20cm的Ф8附加钢筋，钢筋间距20cm。

浇筑混凝土坍落度控制在10cm左右，人工浇筑、人工振捣。

护圈与第一节护壁同时浇筑，浇筑完成，复测桩位，利用十字护桩检测桩孔中心偏位、桩径、桩孔倾斜度等。

浇筑24h后方可拆模。

5.7安装钢管垂直运输架

垂直运输架提升利用钢管框架作为承重结构，门式工字钢梁架作为承重梁，配置滑轮提升及横移。

第一节桩孔浇筑完混凝土后，钢管框架安装在桩孔旁，能过三角架的转动横移。

门式工字刚梁架安装在桩孔正上方，能过滑轮提升，沿工字刚梁横向移动。

必须搭设牢固、稳定。

5.8安装卷扬机

在垂直运输架上安装滑轮组，穿上卷扬机钢丝绳，在不阻碍施工而且不对桩孔边产生压力的位置安装卷扬机，地面运土用小翻斗车。

5.9安装活底吊桶、活动盖板、照明、水泵及通风机

在安装滑轮组和吊桶时，保持吊桶与孔壁之间留有适当距离，防止施工过程中吊桶碰撞孔壁，预防安全事故。

井底照明应设防水带罩灯泡照明，电压应为安全电压，电缆应为防水绝缘电缆，并应设置漏电保护器。

当孔桩深度大于10米时，应进行井底机械强制通风措施，加强空气的流动，必要时向井下输送氧气，防止有毒气体对人体的危害，操作时上下人员轮流作业，孔桩上方人员必须密切观测桩孔下人员的情况，互相呼应，预防安全事故的发生。

当地下渗水量小时，随挖随将泥水用吊桶运出，当地下水量较大时，在桩孔底先挖集水坑，用高扬程水泵抽水，边降水边挖土，水泵的规格应按照抽水量选定。

地下水位较高时，应先采用统一降水措施，然后再开挖。

桩孔口安装水平推移的活动安全盖板，当桩孔内挖孔时，应掩好安全盖板，防止杂物掉下砸伤人。

吊运土时，才打开安全活动盖板一定面积，留一定宽度作为挖孔人员的安全空间。

5.10开挖第二节段桩孔土方

5.10.1桩孔开挖时，确定开挖节段高度，在土质好的情况下，约为1m为宜，当土层坚硬，不致坍陷时加大到1.5m；当土层松软如细沙土或含水量大的粘性土时，开挖节段高度可减小至0.4～0.8m为一施工节段。

5.10.3挖孔进入硬质岩层时，为保证岩层整体性，采用水钻施工工艺进行施工。

水钻施工，即采用工程水钻钻芯机在桩孔周边开挖线钻孔取芯，规则形成桩基开挖轮廓线，每循环理论钻深500mm，此工艺俗称“水钻”。

主要工艺流程如下：

场地平整→放线定桩位→架设支架或电动葫芦→准备潜水泵、鼓风机、照明设备等→工程水钻沿桩孔圆周钻孔→出碴→每50cm进行桩孔周壁的清理→校核桩孔的直径和垂直度→自检→成孔验收→下钢筋笼→灌注混凝土。

钻机就位

钻机支架必须安全地固定在孔桩侧壁上，其高差应满足每循环钻进尺寸要求，并随本循环不同位置或下一循环不同高度重新加固。

钻孔

a钻机取芯套筒的斜率必须保证，取芯套筒直径为150mm，套筒支架外延较之宽出100mm，套筒支架总高度1400mm，则（100+150/2）/1400=1/8，故此应保证套筒向孔桩侧壁外倾角度不小于7.5度，这样在下一循环才可以保证钻机就位后套筒起钻点能够置于设计孔桩边线而不致造成缩孔，此措施将使桩孔呈节段式倒台体，从而增加少量开挖掘进量和桩体混凝土浇注量，但是可以保证成孔截面尺寸。

b桩体垂直度必须保证，一般采取最少2循环进行一次孔中心、直径等偏心率检查，确保成孔后桩体垂直偏差不超过设计规范要求。

c水钻操作过程中必须保证钻头处于冷却水中，同时冷却水流保有一定压力对钻头直接进行冲洗，使之不淤钻、卡钻，能够保持钻头在清洁状态下正常稳定地工作，故此每台钻机配置一台500W水泵为钻头