人工挖孔桩施工质量控制.doc

摘要人工挖孔桩是用人力挖土、现场浇筑的钢筋混凝土桩。近几年，全国许多地区都采用和逐渐推广了人工挖孔桩。人工挖孔桩施工方便、速度较快、不需要大型机械设备，挖孔桩抗震能力较强，造价低。但是挖孔桩井下作业条件差、环境恶劣、劳动强度大，安全和质量显得由为重要。其特点是人工挖孔桩占施工场地少、成本低、施工操作工艺简单、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。因此分析了人工挖孔桩施工质量问题以及人工挖孔桩的施工工艺及流程、特点，提出了有效的解决方案。关键词 成孔质量控制，成桩质量控制，合理安排施工顺序2目 录一、概述1(一)人工挖孔桩的概念 1（二）工程近况1二、成孔质量控制 1（一）成孔地下水质量控制1（二）流砂成孔质量控制2（三）多种不利情况成孔质量控制 2（四）孔壁泥砂塌落控制措施3二、成桩质量控制3（一）封底混凝土质量控制3（二）桩身混凝土的浇筑3（三）桩身混凝土产生离析4三、合理安排施工顺序5四、桩检测5五、结束语5六、参考文献5人工挖孔桩施工质量控制一、概述(一)人工挖孔桩的概念人工挖孔桩，工程名词，用人力挖土、现场浇筑的钢筋混凝土桩。人工挖孔桩一般直径较粗，最细的也在800毫米以上，能够承载楼层较少且压力较大的结构主体，目前应用比较普遍。近几年，全国许多地区都采用和逐渐推广了人工挖孔桩，其特有的大承载力优势得到了许多设计、施工单位的认可，确实是一种在软弱地基上经济适用的基础形式。人工挖孔桩施工方便、速度较快、不需要大型机械设备，挖孔桩要比木桩、混凝土打入桩抗震能力强，造价比冲锥冲孔、冲击锥冲孔、冲击钻机冲孔、回旋钻机钻孔、沉井基础节省。但是挖孔桩井下作业条件差、环境恶劣、劳动强度大，安全和质量显得由为重要。其特点是人工挖孔桩占施工场地少、成本低、施工操作工艺简单、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，但其易于控制质量且施工的同时不易产生污染。（二）工程近况某市某集团开发的建筑装饰材料城工程，位于某市西一条路以西，西小一条路以东，爱民街以北、七星街以南，共占地1.4公顷。工程共规划了三个综合楼，即1、2、3号楼，建筑面积分别为11228m2、10962m2、9720m2，建筑层次有4层、6层、7层、8层，还有一个一层的营业大厅，建筑面积是7451m2，总计建筑面积是39361m2，结构形式部分为钢筋混凝土框架结构，部分为砖混结构。工程大量采用人工挖孔桩基础。本文结合工程实例，根据工程挖孔、护壁施工、钢筋笼绑扎时出现的质量问题，以及人工挖孔桩的施工工艺及流程、特点，分析所存在的施工质量问题发生原因，阐述人工挖孔桩施工质量的控制要点。 二、成孔质量控制（一）成孔地下水质量控制该工程地下水是施工中最常见的问题，它给人工挖孔桩施工带来许多困难。含水层中的水在开挖时破坏了其平衡状态，使周围的静态水充入桩孔内，从而影响了人工挖孔桩的正常施工，如果遇到动态水压土层施工，不仅开挖困难，连护壁混凝土也易被水压冲刷穿透，发生桩身质量问题。如遇到了细砂、粉砂土层，在压力水的作用下，也极易发生流砂和井漏现象。1、地下水量不大时 可选用潜水泵抽水，边抽水边开挖，成孔后及时浇筑相应段的混凝土护壁，然后继续下一段的施工。 2、水量较大时 当用施工孔自身水泵抽水，也不易开挖时，应从施工顺序考虑，采取对周围桩孔同时抽水，以减少开挖孔内的涌水量，并采取交替循环施工的方法，组织安排合理，能达到很好的效果。3、对不太深的挖孔桩 可在场地四周合理布置统一的轻型管井降水分流，对基础平面占地较大时，也可增加降水管井的排数，一般即可解决。4、抽水时环境影响 该工程施工周围环境特殊，一是抽出地下水进出时周围环境，基础设施等影响较多，不允许无限制抽水；二是周围有江沙、湖泊、沼泽等，不可能无限制达到抽水目的。因此在抽水前均要采取可靠的措施。处理这类问题最有效的方法是截断水源，封闭水路。桩孔较浅时，可用板桩封闭；桩孔较深时，用钻孔压力灌浆形成帷幕挡水，以保证在正常抽水时，达到正常开挖。 （二）流砂成孔质量控制人工挖孔在开挖时，如遇细砂，粉砂层地质时，再加上地下水的作用，极易形成流砂，严重时会发生井漏，造成质量事故，因此要采取有效可靠的措施。1、流砂情况较轻时 有效的方法是缩短这一循环的开挖深度，将正常的1m左右一段，缩短为0.5m，以减少挖层孔壁的暴露时间，及时进行护壁混凝土灌注。当孔壁塌落，有泥砂流入而不能形成桩孔时，可用纺织袋土逐渐堆堵，形成桩孔的外壁，并控制保证内壁满足设计要求。 2、流砂情况较严重时 常用的办法是下钢套筒，钢套筒与护壁用的钢膜板相似，以孔外径为直径，可分成4-6段圆弧，再加上适当的肋条，相互用螺栓或钢筋环扣连接，在开挖0.5m左右，即可分片将套筒装入，深入孔底不少于0.2m，插入上部混凝土护壁外侧不小于0.5m，装后即支模浇注护壁混凝土，若放入套筒后流砂仍上涌，可采取突出挖出后即用混凝土封闭孔底的方法，待混凝土凝结后，将孔心部位的混凝土清凿以形成桩孔。也可用此种方法，应用到已完成的混凝土护壁的最下段钻大，使孔位倾斜至下层护壁以外，打入浆管，压力浇注水泥浆，使下部土壤硬些，提高周围及底部土壤的不透水性，以解决流砂现象。（三）多种不利情况成孔质量控制1、在遇到淤泥质土层等软弱土层时，一般可用木方、木板模板等支挡，并要缩短这一段的开挖深度，并及时浇注混凝土护壁，这次支挡的木方可板要沿周边打入底部不少于0.2m深，上部嵌入上段已浇好的混凝土护壁后面，可斜向放置，双排布置互相反向交叉，能达到很好的支挡效果。2、挖孔时遇到厚的流砂层、淤泥层，尤其遇到大量地下水，随着护壁外围泥砂大量塌落，混凝土护壁成为悬空状态，失去支撑，进而产生裂纹，直至断裂、脱落。许多施工单位只好改用沉井基础，因而增加了造价。遇到这种情况，在施工时应采取加强措施：、顶层护壁用直径20cm圆钢加设24个吊耳，用钢丝绳固定在地面木桩上。、加密护壁竖向钢筋，并让钢筋伸出20cm以上，与下一节护壁的竖向钢筋及箍筋连成整体，然后再浇注成形。如果有必要，可在挖孔桩中部护壁上预留直径200mm左右的孔洞，但该部位的地质要选择比较坚硬的土壤，然后再将护壁与护壁外周的土锚在一起，用混凝土土桩、竹木桩都可以。这样护壁就不会断裂脱落。、在已成形的护壁上钻孔至砂土薄弱层，以充填、渗透和挤密的形式把灌浆材料充填到土体的孔隙中，以固结护壁外围土体，护保壁周泥砂不塌落，从而增加桩周摩擦力。压力灌浆材料可选择粉煤灰、早强型水泥混凝土、石灰粘土混合料等。（四）孔壁泥砂塌落控制措施挖孔时遇到砂性土、淤泥、流砂，很容易发生护壁外围泥砂塌落。如果地下涌水量不大，塌落不严重，可以用挡土板支撑，同时用直径25mm圆钢加固或钢板套筒突击成孔浇筑混凝土护壁。二、成桩质量控制（一）封底混凝土质量控制1、浇注混凝土前应检查孔底地质和孔径是否达到设计要求，并把孔底清理干净，同时把积水尽可能排干。2、为了减少地下水的积聚，任何一根挖孔桩封底时都要把邻近孔位的积水同时抽出。以减少邻孔的积水对工作孔的影响。3、孔深超过6m时，还要注意防止混凝土离析，一般把搅拌好的混凝土装在容量为12m左右坚固的帆布袋里，并用绳子打成活扣，混凝土送到井底时，拉开活扣就可将混凝土送到孔底，连续作业能迅速封好孔底，同时堵住孔底大部分甚至全部的地下水。4、如果地下水很多，而且挖孔桩较深，刚提起抽水泵，底部溢水就接近或超过20cm，这时用以上几种办法封底都会造成混凝土含水量太大，清理完孔底渣土后让水继续上升，等到孔中溢水基本上平静时，用导管伸入孔底，往导管里输送搅拌好的早强型混凝土，混凝土量超过底节护壁30cm以上，再慢慢撤除导管，由于水压力的作用，封底混凝土基本上密实，混凝土终凝后再抽水，由于封底混凝土已超过底节护壁，已经没有地下涌水，待水抽干，再对剩余的水进行处理。将表面混凝土（这部分混凝土中的水泥浆会逸散到水中）松散部分清除运到孔外，再继续下一道工序。5、施工时，为了保证孔位位置准确，每天都要在挖孔前校核一次挖孔桩位置是否歪斜，移位。尤其在浇注护壁前要检查模板，脱模后再检查护壁。个别壁周泥砂塌落，在浇注混后护壁容易产生位移和歪斜，应注意检查和及时纠正。（二）桩身混凝土的浇筑1、消除水的影响浇筑桩身混凝土主要应保证其符合设计强度，要保证混凝土的均匀性、密实性，因此防止孔内积水影响混凝土的配合比和密实性。2、孔底积水浇筑前要抽干孔内积水，抽水的潜水泵要装设逆流阀，保证提出水泵时，不致使抽水管中残留水又流入桩孔内。如果孔内的水抽不干，提出水泵后，可用部分干拌混凝土混合料或干水泥铺入孔底，然后再浇注混凝土。如果孔底水量大，确实无法采取抽水的方法解决，桩身混凝土的施工就应当采取水下浇筑施工工艺了。 3、孔壁渗水 对孔壁渗水，不容忽视，因桩身混凝土浇筑时间较长，如果渗水过多，将会影响混凝土质量，降低桩身混凝土强度，可在桩身混凝土浇筑前采用防水材料封闭渗漏部位。对于出水量较大的孔可用木楔打入，周围再用防水材料封闭，或在集中漏水部分嵌入泄水管，装上阀门，在施工桩孔时打开阀门让水流出，浇筑桩身混凝土时，再关闭，这样也可解决其影响桩身混凝土质量的问题。 4、保证桩身混凝土的密实性 桩身混凝土的密实性，是保证混凝土达到设计强度的必要条件。为保证桩身混凝土浇筑的密实性，一般采用串流筒下料及分层振捣浇筑的方法，其中的浇筑速度是关键，即力求在最短的时间内完成一个桩身混凝土浇筑，特别是在有地下压力水情况时，要求集中足够的混凝土短时间浇入，以便领先混凝土自身重量压住水流的渗入。 对于深度大于10m的桩身下线，可依靠混凝土自身的落差形成的冲击力及混凝土自身的重量的压力面使其密实，这部分混凝土即可不用振捣，经验证明，桩身混凝土能满足均匀性和密实性。而速度优于采用串流筒施工，对于桩身上部混凝土浇筑要采取正常的施工方法，因为一般上部很少有地下水影响，浇筑速度不必很快，也不能采用自由下落的特殊施工方法。 （三）桩身混凝土产生离析混凝土和易性差、坍落度小、混凝土初灌量过小、导管进水、导管埋深不足、在混凝土初凝前地下水位变化、拔管时管壁对混凝土产生摩阻力造成缩径离析或造成桩身局部断面混凝土离析。桩身混凝土的灌注方法不当，如对桩长较短的桩，可采用滑板法灌注，不应采用直接倾倒法。桩长较长的桩，严禁直接倾倒，否则极易造成混凝土离析，不采用滑板法，也易造成混凝土离析。应采用导管法送浆，边送边采用机械振捣。混凝土质量差，土受到强制扰动产生超孔隙水压力，桩周土如果为渗透系数较大的土层时，在桩管拔出混凝土灌注的过程中，土中的超空隙水压力会向尚未初凝的桩身混凝土中渗透，沿桩身向水压力较小的桩顶上移，常见桩顶冒水现象，造成桩身上部混凝土离析。1、对离析位置距桩顶距离小的，采取凿除上部混凝土及离析层重新浇筑混凝土接桩；2、对离析位置距桩顶距离较大的，用风钻沿桩身垂直钻孔，穿过离析层，然后以高压注浆填补离析层的空间。三、合理安排施工顺序合理安排人工挖孔桩的施工顺序，对减少施工难度起到重要作用，在施工方案中要认真统筹，根据实际情况合理安排。在可能的条件下，先施工比较浅的桩孔，后施工深一些的桩孔。因为一般桩孔愈深，难度相对愈大，较浅的桩孔施工后，对上部土层的稳定起到加固作用，也减少了深孔施工时的压力。在含水层或有动水压力的土层中施工，应先施工外围（或迎水部位）的桩孔，这部分桩孔混凝土护壁完成后，可保留少量桩孔先不浇筑桩身混凝土，而做为排水井，以方便其它孔位的施工。保证了桩孔的施工速度和成孔质量。四、桩检测试桩为检验桩身质量及单桩竖向极限承载力是否满足设计要求，根据建筑基桩检测技术规程JGJ106-2003规范要求，该工程对所有桩进行了低应变桩身质量检测，并抽查了桩径800毫米、桩径1000毫米无大头、1000毫米桩端扩大至1200毫米的3根桩，进行单桩竖向极限承载力试验。根据检测结果，单桩竖向极限承载力均满足设计要求，桩身质量类桩达86%，类桩达14%，无类桩。该工程桩基从施工开始到检测结束，共历时65天，大大缩短了工期，人工挖孔灌注桩造价为750元/立方米，节省了投资，取得较好的社会经济效益。五、结束语人工挖孔桩施工过程中,对地质、水文等环境因素和管理及人为技术因素的依赖性较大,地下可能存在不可预见因素,因此容易出现质量问题。为了防止质量问题或事故发生,施工、监理、建设单位通力协作,对可能发生的质量问题做了全面系统的分析。六、参考文献1、朱奎、桩基质量事故M、北京：中国建筑工业出版社、2009；2、滕延京，陈希泉，杨斌、建筑地基基础工程施工技术指南M、北京：中国建筑工业出版社、2005；3、曾巧玲，崔江余，陈文化等、基础工程M、北京：清华大学出版社、2007；4、江正荣、地基与基础工程施工禁忌手册M、北京：机械工业出版社、2006；5、汪月明、朱凯.桩基工程质量竣工资料实例M、上海：同济大学出版社、2005；6