人工开挖斜桩施工工法

'人工开挖斜桩施工工法 (ZJ1GF－079－98) 本工法是在总结我公司施工的石家庄电视塔62度大直径超长斜桩施工经验基础上形成的。经河北省科学技术情报研究所查新，该技术在国内文献中未见报道，达到国内领先水平。 1　特点1.1　人工挖斜孔对孔深、斜度容易控制，随时可以掌握进尺，孔径，偏差较小。桩孔质量容易保证，也便于检查、验收。1.2　采用护壁桩护壁，先护壁后掘进，安全可靠。同时，由于护壁桩的锚固作用，其与桩共同作用时，可提高桩的承载力。1.3　桩端承载力和周侧摩阻力大于机械湿成孔。1.4　桩底无沉渣，清孔干净。1.5　孔内下钢筋笼和灌注砼有问题时，可以直接观察看情况，进行人工修正。 2　适用范围本工法适用于无地下水或水位较深，土质较好的稳定地层(包括砂层)，也适于姜石、卵砾石含量较高的复杂地层，不适合流塑、水位较浅、液化地基及岩石层。 3　工艺原理本工法的工艺核心部分主要有两部分内容：3.1　护壁采用阶梯模板及护壁桩护壁。护壁桩护壁先护壁后掘进，速度快且安全，可顺利穿越砂层和小砾石层。在遇到卵石量多且粒径大地层，采用短模板现浇护壁法。3.2　斜孔的斜度测量控制方法采用“巷道三线法”跟踪腰线测量控制的方法。 4　工艺流程及操作要点桩孔定位→桩口开挖护壁→斜孔护壁→人工斜孔掘进→掘进测量控制→斜孔验收→钢筋安放定位→砼浇注4.1　桩孔定位按施工平面布置图放好孔位(桩位)，每孔中心做好标记。4.2　桩口开挖护壁桩位开挖时，做好“十字线”，四个锚钉拉线找中心点。开挖1m时做好孔口现浇护壁，护壁墙出自然地坪200～300cm，防止雨、雪水进入孔内，同时防止其它物品滚入孔内伤人。4.3　斜孔掘进护壁4.3.1　护壁桩护壁。斜孔的连续护壁采用护壁桩19～22根(如图4-3-1所示)，为防止护壁桩孔坍塌采用跳打法。先用洛阳铲成孔→孔深1.8～1.9m→下锚杆体→灌注细石砼→绑扎桩顶圈梁→灌注砼→使砼凝固到一定强度→拆除模板第二次开始掘进从第一层杆圈梁上端算起开始挖土，当掘进至第一层锚杆还埋入土中300mm左右时，清理好底平面，继续进行上述工作程序。每打一次桩顶圈梁后进行测量校对是否偏离，每次开挖应用经纬仪测量核对倾角和方位角。人工挖桩从井内运送出来的土方应远离孔口，便于工作和施工安全。斜孔掘进中严禁超挖，以避免底部护壁桩裸露，发生危险。  图4-3-14.3.2　阶梯现浇护壁。人工挖掘到有大块胶结砂岩层、高含量卵砾石层时，洛阳铲不能成孔，不能下锚杆，卵石坍塌严重，边将卵石掏出，边插入钢筋挡住石块下落，进尺缓慢，当掘进0.5m时支模板灌注砼，即缩短现浇护壁长度。工艺流程为：将卵石掏出→插入钢筋挡住石块→缓慢掘进→掘进0.5m时支模板→浇筑砼→待砼达到一定强度时除模板4.3.3　为了加快速度和保证施工安全，尽量缩短护壁工序所需的时间，护壁砼用的水泥采用快凝快硬水泥。4.4　掘进测量控制采取“三线法”标定斜孔中腰线指示掘进，具体作业程序：4.4.1　井口位置O1的标定见图4-4-1。在标定井口位置O1时，先标定其测站点E(O1E>半径R)，方向点F(O1F>孔设计孔深)，使EO1F三点在同一设计方位线上。破土前标定孔口中线点c1、d1和腰线点a1、b1，使O1b1=O1h1=R，O1c1=O1d1=S=R/sina,各点打入钢筋头固定，并用水准仪抄平。在开挖2～3m以内，用坡度板控制腰线。 图4.4.1　掘进测量控制示意K：理论仪器高　i：实际仪器高，EO1不同高时应加高差改正　E：测站点　F：定向点R：腰线点至斜孔中心线的水平垂距　S：中线点至中心线的水平距离　d：斜孔倾角a=62°δ：按倾角d测设的点应加的改正数　δ=(K－i)×ctga 4.4.2　掘进过程的斜度控制。在E点安放经纬仪，量取仪器高i计算改正数δ值，照准F点，竖盘对准倾角a，十字线中心瞄准孔底小钢尺面O′2处读数(沿视线方向水平放置一小钢尺)，然后加入改正数δ值，求得O2点(掘进面上的孔中心点)。紧接着在O2点前后按δ距离标定中线点c2、d2，再将十字丝中对准O2点，并通过O2点拉一线绳，左右移动，使其与横丝准确重合后，向两侧量取半径R，用铁钉固定。即在腰线点a2、b2，用线绳连接腰线a1a2、b1b2、c1c2，即可准确反映出孔壁偏斜状况，使施工人员及时修正孔壁，铲除挡线土，沿三条线方向掘进。每进尺2～3m测量一次。遇不稳定地层，每挖深0.5m～1m测量一次。斜孔终孔后，由有关各方共同对方向、倾角、桩底情况、直径等进行验收。4.5　钢筋笼子下入4.5.1　钢筋绑扎符合施工规范要求。4.5.2　斜孔下笼子，在孔下侧放一根钻杆直通孔底，笼子沿钻杆下滑到底，钻杆直径与钢筋笼保护层厚度相同，钻杆随桩砼浇筑而撤掉。4.6　斜桩砼灌注斜桩采用高坍落度砼，经溜筒送到孔底，边浇筑边振捣边提拔溜筒。 5　材料钢筋：Ⅰ、Ⅱ级钢。水泥：硅酸盐水泥或矿渣水泥，用于桩身砼。快凝快硬水泥：初凝时间不小于10s，终凝时间不多于60s，用于护壁。砂：中砂。石子：5～10mm、10～20mm两种规格。  6　机具设备6.16.1      主要机具(表6.1)机具名称型号用途电动铰车1~1.5t土方提升电动气泵 送风汽车吊16t吊装钢筋笼电焊机 钢筋焊接对焊机 钢筋对焊运土车及道轨 土方垂直运输 6.2　其它常用工具：短锹、镢头、镐、洛阳铲、胶皮斗、灌浆漏斗、护壁用模板。 7　劳动组织及安全7.1　劳动组织。人工挖孔每工作班3人。2人轮流换班挖土和地面警戒看守，1人开电动绞车并负责输氧气。专设护壁班组，人员视工作量大小而设，但每一桩孔作业人员不少于2人。钢筋班、砼班人员视工作量大小而设、专设电焊工、对焊工。7.2　安全措施7.2.1　建立健全安全保证体系，加强对上岗人员的安全教育。7.2.2　认真做好安全防护工作，在挖桩现场周围设置防护栏杆和警示牌，运输车辆要按规定的场内道路行驶，孔口、孔下设置防坠物入孔的遮挡装置。7.2.3　人工挖孔必须配备空压机，气泵等送风设施，定时给孔内送风。隔班作业的桩孔必须先送风后下人。7.2.4　桩孔护壁用砼必须按配比制作，以保证其强度安全可靠。孔口护壁要高出地坪20～30cm。当护壁砼没有达到一定强度时，不准下孔作业。7.2.5　桩孔下挖10m后，必须装安全灯泡照明，孔内照明用12V低压电源，每下挖10m应增加一个灯泡。7.2.6　电动铰车刹车装置必须灵敏可靠。7.2.7　井下作业人员在斜孔应登滑道横筋上下，严禁乘运土车升降。7.2.8　斜孔开挖应隔孔开挖。 8　质量标准8.1　人工挖孔孔的斜度不大于5％。8.2　成桩后的中心相对于设计桩位中心偏差，任何方向均不得大于50mm。8.3　桩径偏差不得大于±50mm。8.4　砼护壁的强度等级不低于桩身砼强度等级。阶梯现浇护壁，其厚度不应小于100mm。8.5　检查成孔质量应尽快安装钢筋笼和浇筑砼。8.6　钢筋制作，安装和砼搅拌应按国家现行标准规定操作及验收外，还应达到下列要求：8.6.1　钢筋笼在制作时，应每隔2～3m设置一道加劲箍筋。8.6.2　钢筋笼外侧应按设计要求设立，保证砼保护层厚度的导向架。 8.6.3　砼除了满足设计强度外，尚应具有良好的流动性，其坍落度宜为20±2cm。砼按规定应留置试块。8.6.4　桩砼浇注到顶部时，应超过设计高度50～100mm，等基坑开挖时，再行凿除，以确保桩顶质量。8.7　桩的质量检验8.7.1　检查钻孔和现场砼灌注记录，以确定成桩质量。8.7.2　每根桩的砼块的28d抗压强度应不小于设计的规范要求。8.7.3　桩身的完整性，可根据有关规范进行无破损试验。8.7.4　单桩轴向承载力检验，按规范及设计要求进行。 9　效益分析利用本工艺方法进行人工挖斜桩，成孔的斜度、几何尺寸等指标，较机械钻孔更容易保证。由于采用锚杆和阶梯现浇护壁方法，使得人工挖孔更加安全可靠。桩端无沉渣，桩承载力可大大的提高。另外，人工挖斜桩较机械钻孔成本降低30～40％。采用斜桩的基础承台，根据受力计算还可取消基础梁，故而具有推广价值。经济和社会效益显著。 10　工程实例石家庄电视铁塔高280m，塔基由四个基础承台16根62度斜桩、48根直桩所组成，桩直径为1000mm，直桩长32m，斜桩长34.5m。本工程地层复杂，桩身穿透多种类型的地层，局部含90～100％卵砾石，施工难度大。我公司应用本工艺进行施工，创出在国内砂卵砾石层中人工挖桩斜度最大、孔最深的国内记录，受到业主、监理、质监和设计单位的高度赞扬。 编制单位：中建一局(集团)六公司执笔人：董清崇'