1、人工挖孔灌注樁施工1.人工挖孔灌注樁的特點人工挖孔灌注樁與鉆孔灌注樁相比具有機具設備簡單，施工操作方便，占用場地和空間小，無泥漿排出，對周圍環境及建筑物影響小，施工質量可靠，可全面展開施工，縮短工期，造價低等優點。因此，近幾年得到廣泛運用，特別是在擴大頭的樁基施工中，人工挖孔樁施工更有其優越性，可以彌補機械施工的一些不足。挖孔樁適用于無地下水或少量地下水，且較密實的土層或風化巖層。若孔內產生的空氣污染物超過國家規定的標準，必須采取通風措施，方可采用人工挖孔樁施工。2.護壁厚度計算挖孔施工應根據地質和水文地質情況，因地制宜地選擇孔壁支護方案報批，并應經過計算，確保施工安全并滿足設計要求。護壁厚度
2、計算見“路橋施工計算手冊”第三篇第11章4.3節人工挖孔樁護壁厚度計算。現摘錄如下：為了防止塌方，確保操作安全，大直徑人工挖孔樁多采取分段挖土、分段護壁的方法施工。分段現澆砼護壁，一般取受力最大處，即地下最深段護壁所承受的土壓力及地下水的側壓力，由計算確定護壁厚度。設砼護壁厚度為t，則可按下式計算：tKN/fc或tKpD/(2fc)N-作用在護壁截面上的壓力，N/m，N=pD/2；p-土和地下水對護壁的最大總壓力，N/；-土的重量，kN/m3；w-水的重量，kN/ m3；H-挖孔樁護壁深度，m；h-地面至地下水位深度，m；D-挖孔樁或圓形構筑物外直徑，m；fc-砼的軸心抗壓強度設計值，Mpa；
3、K-安全系數取1.65當挖孔無地下水時： p=Htg2(45-/2)當有地下水時： p=htg2(45-/2)+( -w)(H-h) tg2(45-/2)+ (H-h) w算例：1.8m直徑砼灌注樁，深30m，用人工挖孔，砼護壁采用C20砼，每節高1m，地基土為粘性土，天然容重=19.5kN,內摩擦角=20，地面以下6m有地下水，試計算砼護壁厚度。解：最深段的總壓力為： p=htg2(45-/2)+( -w)(H-h) tg2(45-/2)+ (H-h) w =19.56tg2(45-10)+(19.5-10)(30-6)tg2(45-10) +(30-6)10=409.15kN / 用C20
4、砼，fc=10Mpa,D=1.8m，則有： t=KpD/(2fc)=1.65409.15180/(210103)=6.1注意：上述計算，fc=10Mpa為28天的強度，實際是每天都要施工、現澆護壁砼，不可能等待砼達設計強度再施工下節，所以計算的結果，不能照搬到實際應用中，我們在東二環項目取護壁厚20，C30砼，且配2008鋼筋是有道理的，這也是挖孔樁護壁常采用的數值。3.施工方法 3.1 施工前的準備工作1) 在正式施工前，應具備以下工程資料。主要包括建筑物場地的工程地質和必要的地下水位資料；樁基施工圖紙會審紀要；建筑場地地下管線（管道）資料；主要施工機械及其配套設備的技術性能資料；樁基的施工
5、組織設計或施工方案以及樁基鋼筋混凝土所用建材（水泥、砂石、鋼筋）的質檢報告。2) 施工前要制定周詳的質量管理措施。在施工平面圖上應標明樁位、編號、施工順序、水電線路和臨時設施位置；指定施工工序檢查程序；制定不良天氣（雨季）施工的技術措施。3) 人工挖孔樁施工中安全措施非常重要，施工單位必須高度重視，應做到以下措施保障：孔內設應急爬梯供人員上下井；施工人員進入孔內必須戴安全帽；使用吊籠、電葫蘆等應有安全可靠的自動卡緊保險裝置；開挖深度超過10m時應配有通風設備；挖出的土石方應及時運離孔口，不得堆放在孔口四周1m范圍內，機動車輛的通行不得對井壁造成安全影響；要注意安全用電，井下照明應采用12V以下
6、安全燈。3.2 施工順序與施工方法1) 挖孔灌注樁的施工順序場地整平放線、定樁位挖第一節樁孔土方支模澆灌第一節混凝土護壁在護壁上二次投測標高及樁位十字軸線安裝活動井蓋、垂直運輸架、起重電動葫蘆或卷揚機、活底吊土桶、排水、通風、照明設施等第二節樁身挖土清理樁孔四壁，校核樁孔垂直度和直徑拆上節模板、支第二節模板，澆灌第二節混土重復第二節挖土，支模、澆灌混凝土護壁工序，循環作業直至設計深度檢查持力層后進行擴底清理虛土，排除積水，檢查尺寸和持力層吊放鋼筋籠就位灌筑樁身混凝土。2）人工挖孔的施工方法（1）開始挖孔前，要平整好場地，清除地表松軟土層和一切雜物，布置好控制網，根據監理復合過的樁基位置，采用十
7、字交叉法訂立每一孔樁的位置，并在樁位外設置定位龍門樁。（2）根據設計樁徑及護壁厚度在地面上放出開挖線，然后向下挖深1m，澆筑混凝土井圈第一節護壁-鎖口砼。井圈應高出地面2030cm，且比護壁厚度加厚10cm，用以加強井口，以策安全。而后將樁位縱橫中心線測放到井圈上，并測出孔口控制高程，以利于下部掘進的高程控制，且要求第一井圈的中心線與設計軸線的偏差不得大于2cm。井圈高出地面還有利于防止地表水在施工過程中進入井內。（3）修筑鋼筋混凝土井圈應保證護壁的配筋和混凝土澆筑強度。上下節護壁的搭接長度不得小于5cm，每節護壁在當日施工完畢后宜養護24h后拆除；發現護壁有蜂窩、漏水現象時，應及時補強以防止
8、造成事故。（4） 進行第二節井孔土方開挖時，先從井口用垂球吊線找出井孔中心點，并在井孔底部打一短木樁，將樁中心投影到木樁頂上，以此為據進行第二節護壁的土方開挖。在開挖過程中應該密切注意地質狀況的變化。挖孔直徑應按設計規定，挖孔過程中，應經常檢查樁孔尺寸、平面位置和豎軸線傾斜情況，如有偏差應隨時糾正。對于孔內遇有巖石需采取爆破施工時，詳見后面3.4節。（5） 重復上述過程即可完成挖土護壁的工作，直至樁底設計高程。在施工過程中，應該以每一節護壁為驗收步驟，合格后方可進行下節的開挖施工。挖至設計標高時，孔底不應有積水，終孔后應清理好護壁上和孔底的渣物，驗收合格后方可進行下步混凝土的澆筑。 （6）挖孔
9、達到設計深度后，應進行孔底處理。必須做到孔底表面無松渣、泥、沉淀土。如地質復雜，應釬探了解孔底以下地質情況是否能滿足設計要求，否則應與監理、設計單位研究處理。（7）在施工中還要安排專職技術人員監督開挖土層的地質狀況，并備有人員應急上爬梯，遇見異常情況可及時處理，確保施工安全。3) 混凝土的澆筑混凝土的澆筑應在成孔后及時進行。孔內無積水方可不采用水下灌注砼施工，不采用水下灌注砼施工時，要用漏斗串筒灌注砼，分層澆筑，層厚30，機械振搗。關于鋼筋籠的加工、制作和安裝，以及混凝土的澆筑、樁頭處理，等同于其它常規灌注樁的施工，在此不再贅述。4) 成樁質量檢驗在施工中要求做到每根成樁應該具有鋼筋加工檢驗記
10、錄，混凝土拌和物質量記錄，混凝土試塊資料及樁身完整性檢測資料。3.3 人工挖孔樁施工過程中易出現的問題1) 地下水問題。地下水對人工挖孔樁的施工影響最大。當地下水位不大時可進行單樁樁內抽水；當地下水位較大時可采用多樁同時抽水法來降低地下水；如果樁設計深度不大時可考慮在場地四周設置井點排水。2) 流沙層問題人工挖孔樁在開挖時，如果遇到細砂、粉砂層地質時，再加上地下水的作用，極易形成流砂，嚴重時發生井漏，造成質量和安全事故。因此要采取有效可靠的措施。在流砂情況較輕時，可縮短挖孔層深，正常的1 m左右一段改為0.30.5 m，并隨挖隨檢隨護壁；在流砂情況較嚴重時，常用下鋼護筒的方法，鋼護筒同鋼模板相
11、似，以孔外徑為直徑，可分為46段圓弧。3) 淤泥質土層問題在遇到淤泥質等軟弱土層時，很容易發生護壁外圍泥砂塌落，如果地下涌水量不 大，塌落不嚴重，一般可用木板模板支檔，同時用直徑25mm圓鋼加固或鋼板套筒突擊成孔澆筑混凝土護壁。必要時可同時縮短開挖深度。3.4 人工挖孔樁嵌巖施工1)爆破技術設計挖孔樁入巖爆破宜采用小直徑淺孔微差爆破。挖孔樁掘進的主要特點是只有一個狹小的自由面，四周巖體的夾制性很強。在掘進中，最重要也是最困難的工作是在其斷面上先開一個掏槽。掘進工作面的炮眼按其位置和作用可分為掏槽眼、輔助眼和周邊眼。掏槽眼的作用是形成掏槽作為第二自由面，以利于其它炮眼爆破時提高炮眼利用率；輔助眼
12、的作用是擴大和延伸掏槽的范圍；周邊眼的作用是控制井巷斷面規格形狀。（1）爆破參數確定樁基入巖爆破參數不同于自由面大的隧道爆破參數，但可參照礦山豎井開拓時的一些爆破參數。其實際值應根據所爆破的孔樁直徑、巖石的物理力學性能、巖石的風化程度、巖石的結構組分、內聚力、裂隙性、特別是巖石的變形性及其動力特性、以及所用炸藥的性能來確定。 單位用藥量系數孔樁入巖爆破的巖石為中、微風化，孔樁直徑為1.3-2.5m，加上護壁厚度，直徑不超過3.0m。周邊對所爆破巖石的約束力大。單位用藥量系數K如下表：表一巖石類別巖石堅固性系數（f）單位用藥量系數（g/ m3）備 注強-中風化4-61200-1600中風化6-7
13、1600-2000中-微風化7-82000-2400微風化8-102400-3000如果孔樁的開挖直徑超過2m，在爆破同樣巖石的條件下，單位用藥量系數K值可降低20-30%。 炮眼間距孔樁入巖采用手持式氣動鑿巖機鉆眼，炮眼直徑d=32-42mm，即a=（15-20）d，a=500-800mm。 炮眼深度與循環進尺在小直徑孔樁入巖爆破中，巖石的周邊夾制力大，炮眼利用率低。一般炮眼深度L取孔樁直徑D的0.6-0.8倍，即L=（0.6-0.8）D。其中掏槽眼應比周邊眼加深100-200mm。孔樁爆破炮眼利用率一般可以達到85-95%，則循環進尺L=L=（0.85-0.95）L。（2）炮眼布置在小直徑
14、孔樁爆破中，工作面通常按掏槽眼3-4個，周邊眼7-13個。其中掏槽眼按照錐形布置，傾角10-15；周邊眼多用垂直眼，距孔樁護壁100-200mm均勻布置，但遇上有擴大頭的孔樁，則周邊應比擴大頭傾角小5-10，以保證擴大頭圍巖的穩定性及避免超挖。（3）裝藥量計算 每循環進尺所需用藥量 Q =KDL式中：Q每循環進尺用藥量（g）； K單位用藥量系數，見表1（g/m3）； D孔樁掘進直徑，（m）； L炮眼的平均深度，（m）； 單孔理論裝藥量q q=Q/N式中：q單孔理論裝藥量（g）；Q每循環進尺用藥量（g）；N工作面炮眼數量，（個）；（4）裝藥量的分配一般情況下，掏槽眼的藥量qt比周邊眼藥量qb多裝
15、20-25%。qt=(1.2-1.25)qqb=(0.85-0.95)q式中：qt掏槽眼裝藥量，（g）； qb周邊眼裝藥量，（g）；2）爆破器材的選型 炸藥人工挖孔樁入巖段爆破施工總是存在巖層裂隙水及成孔護壁時下滴的滲水，最好選用防水性好的炸藥，另外為了保證成孔護壁在爆破施工中的穩定性，應選用爆炸威力適中的炸藥。可選巖石乳化炸藥，其抗水性好、藥卷易于分割、威力適中；如選用2#巖石銨梯，需對炸藥本身做好防水處理。 雷管孔樁掘進爆破應用電雷管網絡，禁止使用導火索、火雷管起爆網絡。電雷管起爆網絡的接頭一定要有良好的絕緣性，接點應離開泥水面。同時，為取得較好的爆破效果，保護護壁的穩定性，應選用微差爆破
16、使用的秒延期雷管，周邊眼滯后掏槽眼起爆0.1s以上。 起爆器：可選用MFJ100國產電容式起爆器，串聯起爆能力可達100發，充電時間7-10s，供電時間3-6ms，電源1#電池4節。孔樁爆破每次起爆的雷管都在20發左右起爆器要求體積較小，便于攜帶，結構組成簡單，因此可選用MFJ100或JZDF300B國產電容起爆器。4.施工管理與組織人工挖孔樁施工過程中作業人數多，工序交叉多，為了保證入巖爆破安全、順利進行應按以下程序進行組織管理。4.1施工管理1）建立以項目部為指導的爆破作業指揮部，下設爆破總負責人、技術負責人、安全員及各班組長，各專業工種持證上崗。2）建立爆破器材集中收發制度，按工作量發料
17、。多余的爆破材料在當班施工完成后，應及時上交給發放人員收回，做到集中發料、統一制作、統一收回、集中保管，嚴格登記手續，避免爆破器材流入社會。3）安排好作業時間、爆破時間并將爆破時間告示于周圍居民。4）爆破總負責人負責施工組織、人員調配、生產安排，并對安全、生產負全責。5）技術負責人負責施工過程的技術工作，并監督安全和質量，全面指揮爆破工作的實施。6）安全員負責現場安全檢查，布置檢查爆破警戒。7）爆破員負責起爆工作。4.2施工組織孔樁入巖爆破通常采用爆破專業作業法或混合作業法。專業作業法即專業班組專職從事爆破工作，負責鉆眼、清孔、裝藥、連線、爆破、通風、處理瞎炮和啞炮，而鑿巖、清渣、出渣、成孔護
18、壁由其他作業組負責。混合作業法即鉆眼、裝藥、連線、爆破、處理瞎炮和啞炮由一組人負責，其余工作由另一組人負責。5安全技術措施 1) 爆破地震控制措施 孔樁入巖爆破對本樁及臨近孔樁的臨時支護和已澆筑的樁芯混凝土都可能產生影響。因此要求上節護壁砼澆筑小時才可進行下一節爆破。）孔口圍護措施 孔口四周必須澆筑砼護圈-鎖口砼，應高出地面 0. 3m。孔內作業時，孔口上面必須有人監護。挖出的土方應及時運離孔口，不得堆放在孔口四周1m范圍內，砼圍圈上不得放置工具和站人。孔內作業人員必須頭戴安全帽、身系安全帶，特殊情況下還應戴上防毒防塵面具。利用吊桶運土時，必須采取相應的防范措施，以防落物傷人，電動葫蘆運土應檢
19、驗 其安全起吊能力后方可投入運行。施工中應隨時檢查垂直運輸設備的完好情況和孔壁情況。 3）爆破飛石的控制措施 孔樁爆破工作面均在地表以下10m以外，在爆破孔樁口用竹笆或木模板覆蓋，并加壓砂袋，以防止爆破飛石飛出地面。 4）孔中防毒措施 地下特殊地層中往往含有CO、SO2、H2S或其它有毒氣體，故每次下孔前，必須對樁孔內氣體進行抽樣檢測（可用快速檢測管），發現有害氣體含量超過允許值時，應將有害氣體清除至化學毒物最低允許濃度的衛生標準，并采用足夠的安全衛生防范措施，如設置專門設備向孔內通風換氣（通風量不少于25L/S）等措施，以防止急性中毒事故的發生。人工挖孔作業一旦發生人員中毒、窒息等事故，必須
20、在現場按應急措施規范要求實施搶救，根據情況及時送醫院進一步搶救治療，并報當地建設行政主管部門和勞動、衛生部門，以便采取相應措施。 5) 爆破炮煙的排除措施 炸藥爆破之后產生的炮煙均為有毒有害氣體，必須進行機械性強制通風排煙，施工現場可利用鼓風機在井口進行壓入式通風排煙，或采用空壓機風管在井底通風排煙。通風排煙的時間以清除工作面炮煙為準。 6）防觸電措施 施工現場的一切電源、電路的安裝和拆除必須由持證電工操作。用電設備必須嚴格接地或接零保護且安裝漏電保護器，各樁孔用電必須分閘，嚴禁一閘多用。孔上電纜必須架空2.0m以上，嚴禁拖地相埋壓土中，孔內電纜、電線必須采用護套等有防磨損、防潮、防斷等保護措
21、施。孔內照明應采用安全礦燈或12V以下的安全燈。孔中操作工應手戴工作手套，腳穿絕緣膠鞋。7) 爆破防漏電措施 孔樁入巖爆破在裝藥時，應特別注意防漏電，在裝藥前孔樁內所有的電器設備應提升至地面。在裝藥時，雷管的腳線應短接，連接爆破母線時應保證接頭良好的絕緣性，嚴禁拖地接觸泥水，雷雨天氣應停止爆破作業。 8）瞎炮的處理 在孔樁爆破作業完成、清除孔樁內炮煙后，檢查人員應下到工作面檢查瞎炮情況，并及時按爆破規程進行處理。另外在清渣時發現瞎炮，應及時報告項目部安排專業人員處理，禁止非專業人員私下處理。 9）爆破器材的安全管理措施 爆破器材屬于危險物品，應進行嚴格管理。 （1）嚴格爆破器材的領用、發放、使用及回收制度； （2）現場爆破器材應該分明別類，分別用木箱盛裝，專人上鎖保管，嚴禁混裝。使用、運輸時應輕拿輕放，嚴禁碰撞；雷管在連母線前應短接，避免接觸帶電體。
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