人工挖孔灌注樁基礎(chǔ)施工專項方案

1、人工挖孔灌注樁基礎(chǔ)施工專項方案編制單位: 重慶市少云建筑安裝工程有限公司技術(shù)負責人：編制人 2010年6月22日人工挖孔灌注樁基礎(chǔ)施工專項方案 第一章 概述采用人工挖孔灌注樁做基礎(chǔ)，具有機具設(shè)備簡單，施工操作方便，占用施工場地小，對周圍建筑物影響小，施工質(zhì)量可靠，可全面展開施工，縮短工期，造價低等優(yōu)點。因此得到廣泛應(yīng)用。以我之前工地為例，在建工程為磚混、采用人工挖孔灌注樁基礎(chǔ)，這主要是該地域的地質(zhì)條件等因素造成的。人工挖孔灌注樁適用于土質(zhì)較好、地下水位較低的黏土、亞黏土、含少量砂卵石的黏土層。可用于高層建筑、公用建筑、水工建筑做樁基，作支承、抗滑、擋土之用。對軟土、流砂、地下水位較高

2、、涌水量大的土層不宜采用。人工挖孔灌注樁是一種通過人工開挖而形成井筒的灌注樁成孔工藝，適用于旱地或少水且較密實的土質(zhì)或巖石地層，因其占施工用場地少、成本較低、工藝簡單、易于控制質(zhì)量且施工時不易產(chǎn)生污染等優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于房屋建筑、橋梁、樁基工程的施工中。 第二章 施工方法2.1、挖孔及護壁人工挖孔灌注樁需要進行人工開挖、擴壁、土石方外運和護壁，是與其他灌注樁類型最大的區(qū)別之處。挖孔、護壁兩道工序是緊密相連的也是挖孔樁施工的重要工序，為了保證成孔的安全，在每開挖一米深時，要及時澆注砼護壁。在放線定位后，將樁周圍用護欄打圍，防止行人進入，確保施工安全，準備好手動葫蘆、鉛桶、手推運渣車及抽水泵(如地下

3、水位高時要在樁周圍打井點降水)。所有準備工作就緒后進行第一米開挖，挖孔樁第一米開挖、護壁、鎖口砼是整根挖孔樁的開始，也是護壁砼成功的關(guān)鍵，開挖到位后，馬上埋設(shè)鎖口鋼筋，在每節(jié)護壁與下一節(jié)護壁之間要埋設(shè)連接鋼筋(間距20cm)，為了保證挖孔的可操作性，挖孔、護壁節(jié)與節(jié)之間采用鋸齒形(鋸齒形也能增加樁的摩擦力)。挖孔樁每天只能挖一米，挖好后要及時安設(shè)護壁模板，并在當天澆注好砼，夜晚則是護壁砼養(yǎng)護時間；在開挖過程中要嚴格控制樁的中心線，以保證樁身尺寸滿足設(shè)計要求；孔內(nèi)排水一般采用明排，如滲水量過大，必須在孔周圍打井點降水；在挖孔到一定深度時，土質(zhì)情況會發(fā)生變化，會碰到巖層，對于堅硬的巖石，可采用風鎬

4、掘進，如開挖至設(shè)計標高仍未碰到巖層，要根據(jù)實際情況超挖。2.2、成孔、澆注樁身砼挖孔達到設(shè)計標高后，要及時對成孔的各項數(shù)據(jù)(樁徑、偏差、樁底滲水量)進行分析，以便及時采取補救措施；樁身鋼筋籠在預(yù)制場地上分段加工，在成孔前就要運至孔邊，安放到位后要及時固定，以防止其上浮；澆注砼前，要安放好導(dǎo)筒，要再次檢查孔底滲水量，滲水量過大，要采用水下砼澆注，如檢測需要，可埋設(shè)聲測管。有了簡單概述后現(xiàn)再關(guān)于人工挖孔灌注樁施工及質(zhì)量控制要點簡述如下，在此提出的施工及質(zhì)量驗收要點，應(yīng)是確保整個工程質(zhì)量與安全的關(guān)鍵。2.2.1、收集資料：在正式施工前應(yīng)具備必要的下列工程資料：（1）建筑物場地工程地質(zhì)和必要的水位地質(zhì)

5、資料；（2） 樁基施工圖及圖紙會審紀要；（3） 建筑場地和鄰近區(qū)域的地下管線（管道、電纜）資料；（4） 主要施工機械及其配套設(shè)備的技術(shù)性能資料；（5） 樁基的施工組織設(shè)計或施工方案；（6） 樁基鋼筋砼所用建材（水泥、砂、石、鋼筋）的質(zhì)檢報告；2.2.2、施工前質(zhì)量管理措施：（1） 施工平面圖上應(yīng)標明樁位、編號、施工順序、水電線路和臨 時設(shè)施的位置；（2） 制定施工作業(yè)計劃和勞動力組織計劃；（3） 制定機械設(shè)備、工具、材料供應(yīng)計劃；（4）制定季節(jié)性（冬、雨季）施工的技術(shù)措施；2.2.3、安全措施：人工挖孔灌注樁應(yīng)采取下列安全措施：（1） 人工挖孔灌注樁施工的重要因素是安全控制，施工操作面小，挖孔

6、深度深，不確定因素多，地下水位過高，天氣環(huán)境惡劣等等因素嚴重影響挖孔樁施工的安全，安全控制是重中之重；（2）在開挖前，孔周圍要用護欄隔離好，施工時孔口邊緣不能擺放尖銳的施工用具，孔口處根據(jù)現(xiàn)場條件要安全安放網(wǎng)，防止物體落入孔底，如不施工時，護欄要封閉，要將孔口用蓋板蓋好（3） 挖孔時因孔內(nèi)潮濕，照明燈電壓不能超過36伏，在手動葫蘆運渣及吊運護壁模板時，孔上孔內(nèi)操作人員要密切聯(lián)系，保持精神高度集中，孔口操作人員一定要將安全帶與護欄連接，以防止跌入孔中；（4） 挖孔到一定深度時，要經(jīng)常探測孔底氧氣含量及是否有毒氣，如氧氣含量過低或存在毒氣，要在施工前進行通風換氣；（5） 在排水時，孔底不能有操作人

7、員，如孔底滲水量過大，要停止施工，及時采用井點降水，如碰到流沙等不良地質(zhì)情況要另行處理，如遇上惡劣天氣，要停止施工2.3 人工挖孔擴底樁承載力實驗研究通過樁基規(guī)范測試元件的試驗，研究了軟土地區(qū)人工挖孔擴底樁的荷載傳遞機理及側(cè)阻力、端阻力的變化規(guī)律，文中統(tǒng)計和分析了人工挖孔樁的靜載試驗資料，提出了承載力的計算方法和樁端常用土層的極限承載力取值范圍。由于人工挖孔樁具有直徑大、能擴底、單樁承載力高、造價便宜、施工質(zhì)量易保證、施工機械簡易、施工速度快以及對環(huán)境影響小等優(yōu)點，被廣泛運用于多層或高層建筑物的基礎(chǔ)。施工和對該樁型適用性的認識上均存在問題，很有必要對人工挖孔樁的受力特性和承載力問題做進一步研究

8、?，F(xiàn)就本工程土質(zhì)及建筑的特點附上人工挖孔擴底樁承載力實驗研究2.3.1 現(xiàn)場試驗本文通過地質(zhì)勘察所提供在樁側(cè)主要土層的分界面和樁身開始擴大處埋設(shè)鋼筋應(yīng)力計的現(xiàn)場試驗研究樁身荷載傳遞狀況，探討樁土之間相互作用關(guān)系；在樁底擴大頭邊緣和中心點位置埋設(shè)土壓力盒，用于探討樁端土壓力的分布規(guī)律。(1)樁身軸力分布通過測量1、2、n等處應(yīng)力計的應(yīng)變值i，換算各點的鋼筋應(yīng)力i。運用下式計算相應(yīng)截面樁身軸力Qi：Qi=Ai() （1）其中A為樁身橫截面積。各組試驗的樁身軸力分布和樁頂荷載位移關(guān)系曲線QS (2)樁側(cè)阻力與樁端阻力將外加荷載Q分為樁側(cè)阻力Qs和樁端阻力Qp兩部分考慮：Q=Qs+Qp在試驗測試中，樁

9、端阻力為第n位置處樁身軸力，因此樁側(cè)軸力：Qs=Q-Pn(3)土層樁側(cè)摩阻力試驗中，由下面方法可以確定土層樁側(cè)阻力與樁土相對位移關(guān)系。第i土層平均樁側(cè)摩阻力由下式計算：fi=(Qi-Qi+1)/Aci（4）Qi、Aci：分別為第i測點樁身軸力和第i土層樁側(cè)表面積。對應(yīng)相對位移si為：s:為樁頂位移；hi、i分別為第i土層厚度和第i測點應(yīng)變值。2.3.2 結(jié)果分析（1）受力機理分析具有擴底的人工挖孔樁受力時，樁端土層受壓擠密，擴大頭兩側(cè)有側(cè)擠；端角處發(fā)生應(yīng)力集中而產(chǎn)生局部剪切，擴大頭斜面上出現(xiàn)塌落松動區(qū)。M.J Tomlinson1認為由松動區(qū)引起的樁側(cè)阻力減小的范圍Ls在擴大頭以上2d之間。從

10、本文的試驗結(jié)果和有限元分析結(jié)果看，影響范圍Ls在(2.03.0)(Dd)之間， 人工挖孔樁的破壞過程視持力層不同而變化，因地下水較為豐富，發(fā)生刺入破壞或因土層擠密引起沉降過大兩種。兩種類型其Qs曲線分為陡降型和緩變型兩種，（2）樁側(cè)阻力分析 a樁側(cè)阻力與樁頂位移變化關(guān)系人工挖孔擴底樁側(cè)阻力與等截面的沖鉆孔樁的樁側(cè)阻力變化關(guān)系不相同：當樁頂位移小于某一范圍時，樁側(cè)阻力隨樁頂位移增大(相應(yīng)的樁頂荷載增大)而增大；當樁頂位移繼續(xù)增大，樁側(cè)阻力隨著樁頂位移增大迅速減小，最終接近于零，樁頂荷載主要由樁端土層承擔，直至達到極限狀況。從試驗分析看，樁側(cè)阻力達到極限時樁頂位移范圍在36mm之間，相應(yīng)樁側(cè)阻力占

11、樁頂荷載的4060%。上述現(xiàn)象的主要原因在于擴大頭上部出現(xiàn)松動區(qū)，降低樁側(cè)阻力，最終完全散失，樁頂荷載只由樁端土層承擔。當樁端土層達到極限狀態(tài)時，該樁的承載力也達到極限狀態(tài)。b 樁側(cè)摩阻力與樁土相對位移關(guān)系樁側(cè)摩阻力達到最大值后的軟化現(xiàn)象非常明顯。從試驗結(jié)果可得本段所研究的主要土層極限樁側(cè)摩阻力取值與所對應(yīng)的樁土相對位移范圍，見表1所示表1主要土層極限樁側(cè)摩阻力取值和樁土相對位移土層粘土淤泥粉土粉質(zhì)粘土砂質(zhì)粘土強風化巖殘積土取值范圍(kPa)253510202030304035451802404060樁土相對位移(mm)37310254838102036因此，人工挖孔極限樁側(cè)摩阻力是相應(yīng)沖鉆孔

12、樁的6080%。(3）樁端阻力分析 在同樣的樁側(cè)土層條件下，樁端持力層強度較高的樁其樁側(cè)摩阻力要比樁端持力層強度較低的樁高，即樁端持力層強度越高，樁端阻力越大，樁端沉降越小，樁側(cè)摩阻力就越高，反之亦然。即懸底樁測出的樁側(cè)摩阻力要比實底樁測出的樁側(cè)摩阻力小。從上述樁側(cè)阻力分析可知，人工挖孔擴底樁受力形式是以端承力為主，因此樁端阻力分布和計算是承載力計算的主要問題。從試驗結(jié)果可知：在有地下水時，樁端持力層落在粘土或殘積土的樁底反力分布是端角處土壓力比中央處土壓力略大，持力層是先受壓擠密，到一定程度后發(fā)生刺入破壞；而對于有采用降水措施或樁端落在良好的強風化土層時，樁底反力分布為端角比端中央大較多，樁

13、底土層受力過程是端角出現(xiàn)局部剪切而后逐漸向中央發(fā)展，直至發(fā)生整體剪切破壞；而持力層落在含粘土碎卵石層時，樁端土為受壓擠密直至樁頂發(fā)生過大沉降，Qs曲線為緩變形。2.3.3 承載力的確定 通過上述試驗結(jié)果分析，當有地下水存在且樁長在15m之內(nèi)時，人工挖孔擴底樁極限承載力按下式計算：fi=(Qi-Qi+1)/Aci式中Qu：為單樁極限承載力。Ap、qp、qpk：分別為擴大頭橫斷面積、樁端極限阻力和沖鉆孔樁端極限阻力。、c、s：分別為綜合拆減系數(shù)、成樁條件系數(shù)和尺寸效應(yīng)系數(shù)。(1）綜合折減系數(shù)人工挖孔樁靜荷載試驗資料，研究了主要土層樁端極限承載力的取值約為沖鉆孔樁端極限承載力的4060%，見表2所示

14、。即綜合折減系數(shù)為0.40.6。主要土層樁端極限承載力取值范圍表2主要持力層粘土含粘土碎卵石殘積土強風化巖人工挖孔樁端極限承載力q'q(kPa)65095016002000800160016002400沖鉆孔樁端極限承戴力qp(kPa)12002000300060001500300040005000q'q/qp54%56%53%45（2）系數(shù)通過樁不同擴大頭尺寸、相同持力層(砂質(zhì)粘土)的靜荷載試驗結(jié)果和6根不同擴大頭直徑的模型樁試驗，研究了不同擴大頭直徑的樁端極限承載力變化關(guān)系。（3）成樁條件系數(shù)據(jù)式(6)、綜合折減系數(shù)和尺寸效應(yīng)系數(shù)，可以確定人工挖孔樁的成樁條件系數(shù)為0.60

15、.8。2.3.4 結(jié)論從現(xiàn)場試驗研究了人工挖孔樁的受力特性和承載力問題，得出了以下結(jié)論：(1)對于樁長不太長(5m15m)時，擴大頭上部一定范圍內(nèi)存在松動區(qū)，降低樁側(cè)阻力。當樁頂位移達到一定程度時樁側(cè)阻力達到極限狀態(tài)，樁頂位移繼續(xù)增大，樁側(cè)阻力迅速減小。樁側(cè)摩阻力達到極限時，樁頂位移變化在36mm之間，對應(yīng)的樁側(cè)阻力占樁頂荷載的4060%。(2)由于地下水的作用，樁端土層力學(xué)性能明顯降低，樁端持力層為粘土和殘積土?xí)r，樁端土層受力為先受壓擠發(fā)生局部剪切破壞而后發(fā)生整體刺入破壞；持力層為有采用降水措施的殘積土和強風化巖層時，樁底邊緣土先局部受剪，逐漸向內(nèi)部發(fā)展最終為整體剪切破壞；持力層為含粘性土碎

16、卵石層時，樁底土層為受壓擠密，Qs曲線為緩變型。(3)當樁長較短(l15m)時，人工挖孔樁的承載力按端承載進行計算；對于樁身較長的樁，要考慮擴大頭上部松動區(qū)對樁側(cè)阻力的影響，樁側(cè)阻力可以取相應(yīng)沖鉆孔樁側(cè)阻力的80%。地下水的存在很大程度上降低了樁端土層力學(xué)性能，使樁端土層產(chǎn)生軟化效應(yīng)，故其樁端極限阻力為相應(yīng)沖鉆孔樁端極限阻力的4060%。(4)擴底樁存在尺寸效應(yīng)問題，對于福州地區(qū)人工挖孔樁，擴大頭的尺寸效應(yīng)系數(shù)可以采用式(7)計算。(5)人工挖孔樁受力時，樁端擴大頭處土層出現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)，表現(xiàn)為擴大頭上部一定范圍內(nèi)樁周土出現(xiàn)臨空面。因此當人工挖孔樁樁長較長(l15m)；考慮樁側(cè)摩阻力時，需按有效樁

17、長計算。有效樁長Le=l-(2.03.0)(D-d)。第三章 監(jiān)控與救援方案3.1灌注樁孔的施工與質(zhì)量驗收：3.1.1對地質(zhì)資料、檢驗設(shè)備、工藝及施工技術(shù)要求是否適宜，樁在施工前，宜進行“試成孔”。 3.1.2 根據(jù)建設(shè)單位測量基準點和測量基線放樣定位，經(jīng)監(jiān)理復(fù)核，用十字交叉法定出孔樁中心。樁位應(yīng)定位放樣準確，在樁位外設(shè)置定位龍門樁。并派專人負責。3.1.3 當樁凈距小于2倍樁徑且小于2.5m時，應(yīng)采用間隔開挖。 3.1.4第一節(jié)井圈護壁的中心線與設(shè)計軸線的偏差不得大于20mm；井圈頂面應(yīng)比場地高出150200mm，壁厚比下面井壁厚度增加100150mm。3.1.5 修筑鋼筋砼井圈護壁應(yīng)保證：

18、護壁的厚度、配筋、砼強度符合設(shè)計要求；上下節(jié)護壁的搭接長度不得小于50mm；每節(jié)護壁在當日施工完畢；護壁模板在24h后拆除；發(fā)現(xiàn)護壁有蜂窩、漏水現(xiàn)象時，應(yīng)及時補強以防造成事故。3.1.6 挖至設(shè)計標高時，孔底不應(yīng)積水，終孔后應(yīng)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(yīng)立即封底和灌注樁身砼。3.1.7 成孔的允許偏差應(yīng)滿足：樁徑 ±50mm，垂直度 0.5%，樁位 ±50mm.且底部擴大段要按設(shè)計挖成圓臺狀，保證尺寸。3.2 鋼筋籠的制作與質(zhì)量驗收：3.2.1 鋼筋進場要驗收，要有質(zhì)保單，并要求作力學(xué)性能試驗和焊接試驗，合格后才能啟用。3.2.2

19、 焊條要有質(zhì)保單，型號要與鋼筋的性能相適應(yīng)。3.2.3 鋼筋籠制作嚴格按設(shè)計加工，主筋位置用鋼筋定位支架控制等分距離。主筋間距允許偏差±10mm；箍筋或螺旋筋螺距允許偏差±20mm；鋼筋籠直徑允許偏差±10mm；鋼筋籠長度允許偏差±50mm.3.2.4 加頸箍宜設(shè)在主筋外側(cè)，以加強對鋼筋籠的箍子作用，且不會增加施工難度，主筋一般不設(shè)彎鉤。3.2.5 鋼筋籠搬運和吊裝時，應(yīng)防止變形；安放前需再檢查孔內(nèi)的情況，以確定孔內(nèi)無塌方和沉渣；安放要對準孔位，扶穩(wěn)、 緩慢、順直，避免碰撞孔壁，嚴禁墩籠、扭籠。3.2.6 注意鋼筋籠的標高，到達設(shè)計位置后應(yīng)采用工藝筋（吊

20、筋、抗浮筋）固定，避免鋼筋籠下沉或受混凝土上浮力的影響而上浮。3.2.7 鋼筋保護層的厚度為無護壁時70mm、砼護壁時35mm.保護層用水泥砂漿塊制作，當無砼護壁時嚴禁用粘土磚或短鋼筋頭代替（磚吸水、短鋼筋頭銹蝕后會引起鋼筋籠銹蝕的連鎖反應(yīng)）。墊塊每1.5-2m一組，每組3個，圓周上相距120°，每組之間呈梅花形布置。保護層的允許偏差為±10mm.3.2.8 當成孔深度與設(shè)計深度不同時，鋼筋籠長度也宜隨之變化，但摩擦樁的鋼筋籠長度可不變。3.3 砼灌注施工3.3.1 檢查成孔質(zhì)量合格后應(yīng)盡快灌注砼。在灌注砼前，應(yīng)進行清孔工作，要求孔壁、孔底必須清理干凈，孔底無浮渣，孔壁無松

21、動?？椎壮猎穸葢?yīng)符合端承樁小于50mm、摩擦端承樁和端承摩擦樁小于100mm、摩擦樁小于300mm.3.3.2 當有地下水而滲水量不大時，則應(yīng)抽除孔內(nèi)積水后，用串筒法灌注砼，串筒末端離孔底高度不宜大于2m，砼宜采用插入式振搗器振實。如果滲水量過大，積水過多不便排干，則應(yīng)用導(dǎo)管法水下灌注砼。3.3.3 砼的粗骨料可選用碎石或卵石，其最大粒徑不宜大于50mm，并不大大于主筋凈距的1/3.3.3.4 堅持按配合比投料，砼坍落度不宜過大，以5-8cm為宜，每50cm為一層及時振搗，砼灌注要保持連續(xù)。坍落度損失大于5cm/h時，要調(diào)整配比。3.3.5 砼拌合料質(zhì)量控制，每盤砼的拌和時間不得少于90秒，開始攪拌時必須做一次坍落度檢測，調(diào)整好流動性，且具有