浙江大学毕业设计-人工挖孔桩施工工艺.doc

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1、浙江大学环境工程分院毕业设计( 2011届 )题目 人工挖孔灌注桩施工工艺专 业土木工程班 级土木0711学 号50姓 名小猪指导老师 小猫完稿时间2011年6月1日 目 录前 言一.人工挖孔灌注桩施工工艺概述5二.人工挖孔灌注桩主要施工工艺2.1 开工前的准备工作2.2 挖孔2.3 护壁2.3.1护壁钢筋2.3.2 护壁模板2.3.3 浇筑护壁混凝土2.4钢筋笼的制作与安装2.5灌注混凝土三.施工安全技术及施工注意事项3.1 桩孔内作业人员应遵守的规定3.2 施工中应做好的安全措施3.3 注意事项四.工程实例分析4.1 工程概况4.2 施工方案4.3 施工过程1结 论1致 谢1参考文献1人工

2、挖孔灌注桩的施工工艺摘 要 人工挖孔灌注桩是一种通过人工开挖而形成井筒的灌注桩成孔工艺，适用于旱地或少水且较密实的土质或岩石地层，因其占施工用场地少、成本较低、工艺简单、易于控制质量且施工时不易产生污染等优点而广泛应用于桩基工程的施工中。随着大规模城市建设工程的开展，人工挖孔灌注桩应用的越来越娴熟。通过本次论文设计，对日后的人工挖孔灌注桩的施工工艺提供了一个很好的资料，对人工挖孔灌注桩的发展有一定的促进作用。本文根据丽水市水阁开发区国际商贸中心为例子具体研究了人工挖孔灌注桩的施工工艺。人工挖孔灌注桩是一种通过人工开挖而形成井筒的灌注桩成孔工艺，适用于旱地或少水且较密实的土质或岩石地层，因其占施

3、工用场地少、成本较低、工艺简单、易于控制质量且施工时不易产生污染等优点而广泛应用于桩基工程的施工中。人工挖孔灌注桩是指桩孔采用人工挖掘方法进行成孔，然后安放钢筋笼，浇筑混凝土而成的桩。为了确保人工挖孔桩施工过程中的安全，施工时必须考虑预防孔壁坍塌和流砂现象发生，制定合理的护壁措施。护壁方法可以采用现浇混凝土护壁、喷射混凝土护壁、砖砌体护壁、沉井护壁、钢套管护壁、型钢或木板桩工具式护壁等多种。本文首先分析人工挖灌注桩施工挖孔前的准备工作以及施工过程，讲述了施工过程中的一些安全技术及注意事项。尽可能地做到质量控制以预防为主,确保工程的质量，并结合工程实例进行分析。关键词 人工挖孔灌注桩 施工工艺

4、注意事项前 言随着我国国民经济的快速发展，各类工程建筑业日益走向高层次、规模化，人工挖孔灌注桩(扩底桩)以其特有的单桩承载力高，抗震能力强，受力性能可靠，能保证桩径的完整性，速度快，节省投资，可降低工程造价，适应范围广等优势得到许多建设、勘察设计、施工单位的认可。实践证明确实是一种宜操作，经济适用的基础形式。人工挖孔灌注桩适用于桩径800mm以上(端承桩)，在无地下水或地下水较少的软质岩(强风化岩)、稍密一中密的碎石土、粘性土、粉性土地基中，特别适于湿陷性黄土层中，深度一般不超过15m，当大于15m时应采取相应工程防护措施。对有流砂，地下水位较高、涌水量大的冲积层及近代堆积的含水量高的淤泥、淤

5、泥质土层中不宜使用或慎用。人工挖孔灌注桩的施工程序：场地平整放线定桩位架设支架或电动基芦准备潜水泵、鼓风机、照明设备等边挖边抽水每下挖900mm进行桩孔周壁的清理、校核桩孔的直径和垂直度支撑护壁模板浇灌护壁混泥土拆模继续下挖至设计孔深验收绑扎钢筋笼验收钢筋笼排除孔底积水，放入串通，浇筑混泥土。一. 人工挖孔灌注桩施工工艺概述人工挖孔灌注桩是一种通过人工开挖而形成井筒的灌注桩成孔工艺，适用于旱地或少水且较密实的土质或岩石地层，因其占施工用场地少、成本较低、工艺简单、易于控制质量且施工时不易产生污染等优点而广泛应用于桩基工程的施工中。人工挖孔灌注桩适用于桩径800mm以上(端承桩)，在无地下水或地

6、下水较少的软质岩(强风化岩)、稍密一中密的碎石土、粘性土、粉性土地基中，特别适于湿陷性黄土层中，深度一般不超过15m，当大于15m时应采取相应工程防护措施。对有流砂，地下水位较高、涌水量大的冲积层及近代堆积的含水量高的淤泥、淤泥质土层中不宜使用或慎用。人工挖孔灌注桩是指主要采用人工挖孔成桩，具有施工机具操作简单，占有施工场地小，对周围环境影响小，桩质量可靠，可全面展开，缩短工期，造价较低等优点。挖孔桩在施工过程中，工人在井下作业，劳动条件差，安全事故多。据调查显示，桩基施工中发生安全事故以挖孔桩为最多。主要集中在地面或高空坠物、地面人员失足跌入桩孔、触电、起重工具失灵、桩孔内出现有毒气体致使人

7、员窒息和桩孔内涌水、流砂等六类。所以在施工中要针对以上情况采取必要的措施，防止事故的发生。二. 人工挖孔灌注桩主要施工工艺2.1 开工前的准备工作1.平整场地，做好抗滑桩锁口周围的排水措施，并做到水通、电通、路通。调查了解施工现场地上、地下的障碍物，如地下电缆、光缆、上下水管道等的分布情况。2.准备好施工必须的资料，如桩的设计图纸、地质勘察报告书，以便掌握施工区域各层土的物理力学性质，桩持力层的岩土特征及埋深，地下水埋深及分布情况，根据。3.认真编制人工挖孔灌注桩施工方案，施工用电专项方案。其方案首先要保证安全施工，要有全面的安全技术措施，全面指导施工。4.挖孔桩深度超过2M后要对其坑口采取安

8、全护栏，不允许非施工人员入内。5.准备好施工工具如挖孔施工工具、模板、通风机、水泵、照明及动力电器等。6.开工前施工单位应根据施工中可能出现的事故、意外伤害，编制相应的应急救援预案2.2 挖孔 挖孔前应按施工图纸准确放线，确定桩位中心位置，并向桩心位置四周引出四个控制点，以控制桩心。桩中心线控制采用在第一节混凝土护壁上设十字控制点，每一节设横杆吊大线坠作中心线，用水平尺找圆周。为保证桩的垂直度，每浇灌完三节护壁校核桩中心心位置及垂直度。桩的开挖应自上而下分层进行，每一层土方开挖区的形状呈上小下大圆台体形状，厚度一般为100cm，上底和下底的口径一般大于设计桩径20cm和40cm。自上而下分步进

9、行开挖，开挖区的侧壁要求做到光滑平整，底面要水平，挖出的土方要及时运送到地面并外运，不得堆放在孔边。在挖孔过程中施工人员必须熟悉所挖孔的地质情况，井上和井下之间应保持良好的联络信号。要勤检查，注意土层的变化，当遇到流沙、大量地下水等影响挖土安全时，要立即采取有效防护措施后，才能继续施工。人工挖孔比较容易组织，一般以二到三名工人为一组，井下工人使用短把铁锹、羊镐等工具开挖，挖土次序为先挖中间部分，后挖周边，允许尺寸误差为3cm。扩底部分采取先挖桩身柱体，再挖扩底尺寸从上到下削土终成扩底形。井上工人使用手插绞盘支架将井下工人装到料斗中的土方绞上来，并用手推车推到指定的地方。如果井下没有岩层，人工开

10、挖一个12m深的井筒大约需要68天。就单个井筒而言，人工挖孔的速度不如钻孔，但人工挖孔可以几个甚至十几个工作面同时开展施工作业，从而大大加快了施工进度。2.3 护壁 对地基土条件好的桩孔可为自然井壁，可一次性挖至设计孔深；对地基条件差的桩孔，为防止塌孔，确保安全施工，每一层土方开挖后应进行护壁。壁的类型以圆台为宜，有利于混凝土的浇筑，孔壁的完整性好，可提高桩的侧摩阻力。2.3.1 护壁钢筋护壁钢筋笼的形状为一个圆台体的侧表面，一般由6道8环形钢筋及8道8母线钢筋焊接而成，环形钢筋间距为20cm，自上而下排列，其顶部和底部环向钢筋的直径分别大于设计桩径10cm和30cm，其余环向钢筋的直径按线性

11、变化的规律自上而下递增。第一层开挖位于地表，可将其开口适当加大，以使护壁钢筋笼在场地上制作好后直接放入其中，对于第二层及以下各层而言由于护壁钢筋笼底部直径大于顶部钢筋直径，所以护壁钢筋笼不能直接放入，只能在井下制作完成。2.3.2 护壁模板浇铸护壁的模板相应也呈圆台体形状，其上口的直径大于等于设计桩径，下口的直径大于设计桩径20cm，高100cm，由3块呈曲面扇形的薄钢板制作而成，背后焊接三角铁作为骨架起支撑作用，相邻两块模板拼缝要预留2cm间隙。拼接时用螺栓将相邻模板从拼缝处固定，并用木条填塞预留缝隙，以方便拆卸。拆模的方法是：卸掉拼缝处固定的螺栓，向内侧敲打填塞的木条，使各块模板松动、分离

12、后逐一取下。2.3.3 浇筑护壁混凝土浇筑护壁使用的混凝土一般按C20设计。浇筑护壁时，为了防止模板产生偏移，应对称下料，用敲击模板或木棒插实的方法振捣，由于护壁混凝土在地面以下，湿度、温度对护壁混凝土强度的形成和增长非常有利，一般半天就可以拆模。如拆模后发现护壁有蜂窝、漏水现象，要及时加以堵塞和导流，保证护壁混凝土强度及安全。第一节护壁混凝土浇筑：模板支好后应立即浇筑护壁混凝土，人工浇筑、捣实，混凝土强度到达12MPa即可拆模，护壁混凝土根据气候条件，一般情况下浇注完毕须经30h后拆模。在做第二节护壁时，应先拆第一节，再支第二节护壁模板、放附加钢筋：护壁模板采用拆上节支下节依次周转使用，模板

13、上口留出高度为100mm的混凝土浇筑口。从第二节护壁混凝土浇筑开始，混凝土用吊桶往下运送，采用人工浇筑、捣实。2.4钢筋笼的制作与安装钢筋笼的主筋为通长钢筋，接头采用对焊，主筋和箍筋间隔点焊固定，控制平整度误差一般不大于5cm，在钢筋笼四侧主筋上一般每隔3m设置耳环，以控制保护层厚度，钢筋笼外形尺寸要求比孔小。钢筋笼骨架的加工还可以在加工场地分段制作，分段长度视起吊设备的高度和钢筋主筋规格而定，一般为6m左右，如12m长的钢筋笼可分为两段。为使钢筋笼骨架有足够的刚度，每隔2.5m应在主筋外侧设置一道18加强箍筋，以保证在运输和吊放过程中不产生变形。将钢筋笼运至现场后，用吊车起吊，第一段放入孔内

14、后用钢管或型钢临时搁支在护壁上，再起吊第二节钢筋笼，对正位置焊接，焊接应采用搭接焊法，要注意搭接应满足规范的要求，焊接后逐段放入孔内至设计标高。安放前需再检查孔内的情况，以确定孔内无塌方和沉渣，安放要对准孔位，扶稳、缓慢、顺直，避免碰撞孔壁，严禁墩笼、扭笼。放入后应反复校正设计标高并用工艺筋固定，防止钢筋笼下沉或上浮。2.5灌注混凝土在浇筑混凝土之前，应先清除孔底积水及残渣。混凝土拌制配合比严格按实验室配合比进行，混凝土坍落度宜控制在79cm，搅拌时间不小于90s。用导管向孔底灌注筑混凝土，导管底端控制高度距孔底2m，灌注须分层连续进行，随着混凝土表面不断上升同时逐步提升导管，严禁在井口向井下

15、抛铲或倾倒混凝土料，以免产生离析现象，影响混凝土整体强度。混凝土的振捣由工人用插入式振动器捣振，插入形式为垂直式，插点间距约4050cm，应做到“快插慢拔”，以保证混凝土的密实度。当灌注深度6m以下时，人工震捣有困难时，可以采用在混凝土中掺入水泥用量的O25%的木钙减水剂，使混凝土坍落度增至1518cm，利用混凝土大坍落产生的冲击力使混凝土自身密实。在距孔口6m时，分层灌注，控制层高1l_5m，震捣厚度不大于O5m。硷浇筑到桩顶时，应适当超过桩顶设计标高，以保证在剔除浮浆后，桩顼标高符合设计要求。孔内的混凝土必须一次连续灌注完成，不留施工缝。混凝土浇筑12h后进行渗水养护。三. 施工安全技术及

16、施工注意事项3.1 桩孔内作业人员应遵守的规定（1）必须戴安全帽，穿绝缘胶鞋；（2）严禁酒后作业；不准在孔内吸烟；不准在孔内使用明火；（3）每天开工前应用空压机对孔底送风，然后施工人员才能下孔作业,每工作4小时应出孔轮换以防止孔内缺氧造成人员伤亡；（4）开挖复杂的土层时，每挖深0.5m1m应用钢筋对孔底做探查，探查孔底以下是否有洞穴、涌砂等，确认安全后，方可继续进行挖掘；（5）认真留意孔内一切动态，如发现流砂、涌水、护壁变形等不良预兆以及有异味气体时，应停止作业并迅速撤离；（6）在施工中途抽水后，必须先将场面上的专用电源切断，作业人员方可下孔作业。3.2 施工中应做好的安全措施（1）孔口四周必

17、须设置护栏；闲置的孔口必须覆盖，夜间孔口应设红灯警示标志。（2）雨季施工，应做砖砌井口保护圈，高出地面20cm以防地面水流入井孔口；最上节混凝土护壁，在井口处，混凝土沿45cm宽（厚度与护壁相同）以保护井口。（3）孔口操作平台应自成体系，防止在护壁下沉时被拉跨。（4）在使用提升设备过程中，人工开挖位置以上2米位置必须用双层竹条板搭建防护措施，当向上或向下吊东西时，孔内作业人员必须躲避到竹条板一侧，以防止提升设备故障造成人员伤亡。（5）孔内必须设置应急软爬梯，供人员上下孔使用的电葫芦、吊笼等应配有机械制动卡紧保险装置，不得用麻绳、尼龙绳吊扶或脚踏井壁凸缘上下人。电葫芦用按扭开关，使用前必须检验其

18、安全起吊能力。（6）吊运土方用的绳索、滑轮和盛土容器应完好牢固，起吊时垂直下方严禁站人。（7）每日开口前必须检测井下的有毒有害气体，并应有足够的安全保护措施，桩孔开挖深度超过10m时，应有专门向井下送风的设备。当孔内有人时，孔上必须有人监护，不得擅离岗位。（8）挖出的土方应及时运走离开孔口，孔口1m范围内不得堆放；机动车不得在孔口附近通行。（9）各孔用电必分闸，严禁一闸多用。孔上电缆必须架空2m以上，严禁拖地和埋压土中，孔内电缆电线必须有防湿、防潮、防断等保护措施，照明应采用安全矿灯或12v以下的安全灯。（10）浇筑桩身混凝土时，相邻10m范围内应停止挖孔作业，孔底不得留人。（11）挖孔时还应

19、注意如下事项多桩孔同时成孔，应采取间隔挖孔方法，相邻的桩不能同时挖孔、成孔。必须待相邻桩孔浇灌完混凝土之后才能挖孔，以保证土壁稳定。扩底时，为防止侧面塌方，可采取间隔扩底挖土措施，留一部分土方作为支撑，待灌注混凝土前再挖除。挖、扩孔完成后，一律应在当天验收并接着浇灌混凝土，特别是孔壁是砂土、松散填土、饱满和软土等更不得过夜再浇灌混凝土，以免塌孔。3.3 注意事项（1） 挖孔桩连续性全面展开分批开挖。在土方开挖过程中若孔内有积水，应在孔底挖集水井，用潜水泵抽出。（2） 挖孔桩护壁模板采用定型组合钢模板，第一圈护壁必须高出自然地面100，防止雨水和其它杂物落入孔内。（3）挖孔桩按间隔式分批开挖，分

20、批浇筑。（4） 桩孔开挖过程中，应经常检测孔内有无毒害气体和缺氧现象，施工中不断向孔内输送足够的新鲜空气，以保证孔下施工人员安全。（5） 挖孔达到设计深度后，应及时进行孔底处理，必须做到无松渣、淤泥等扰动软土层，使孔底情况满足设计要求；（6） 嵌入承台的锚固钢筋长度不得低于规范规定的最小锚固长度要求；（7） 混凝土的原材料和混凝土强度必须符合设计要求和施工规范的规定，且桩芯灌注混凝土量不得小于计算体积；四. 工程实例分析4.1 工程概况上尚广场综合楼由浙江上尚房地产开发有限公司开发，项目位于丽水经济开发区水阁商贸中心01#地块，地块位于开发区南北交通主动脉绿谷大道的东侧，张村路南侧，发展大厦北

21、侧。本工程项目约4.8万平方米，地下一层，地上二十八层，裙房三层，总投资约1.3亿。本工程为框架、剪力墙结构，基础采用钢筋混凝土柱下独立基础，楼面为全现浇结构。建筑高度为99.30m。设计使用年限50年。地下室总建筑面积：5114m2，人防建筑面积1535 m2.。地下室为平战结合设计原则：平时功能，地下停车场。战时功能，甲类核六级常六级二等人员掩蔽所。耐火等级一级，防水等级二级。4.2 施工方案先期进行的钻探表明,场地内地基土以砂岩为主。根据各种资料分析,采用人工挖孔灌注桩作为墩基,墩基受到的主要是端承力。本工程基础采用人工挖孔灌注桩，桩径分别为800，900,1000，1200mm，设计墩

22、长3-6m，单桩竖向承载力特征值分别为1750KN，2200KN，3300KN，13200KN。基坑采用三面放坡，一面采用喷锚支护体系（亦称土钉墙）。由于工程桩基施工工期紧迫，施工单位根据现场情况以及地质条件，拟安排10个挖孔班组同时进行施工作业。并安装型号为QTZ-5510塔吊一台，用以运送护壁混凝土、废弃土等等，以加快施工进度。图1-1 施工现场图4.3 施工过程根据本工程地质特点，采用人工挖孔成孔施工工艺。其工艺流程为：放线定桩位及高程开挖第一节桩孔土方支护壁模板放附加钢筋浇筑第一节护壁混凝土检查桩位(中心)轴线架设垂直运输架安装电动葫芦(卷扬机或木辘轳)安装吊桶、照明、活动盖板、水泵、

23、通风机等开挖吊运第二节桩孔土方(修边)先拆第一节模板、支第二节护壁模板(放附加钢筋)浇筑第二节护壁混凝土检查桩位(中心)轴线逐层往下循环作业开挖扩底部分检查验收吊放钢筋笼放混凝土溜筒(导管)浇筑桩身混凝土(随浇随振)桩顶位置。图1-2 施工示意图在桩放线定位后开始挖第一节桩孔土方，并浇筑第一节护壁混凝土（要求加附加钢筋）。做好第一节桩孔之后，复测桩心位置，及时的控制桩孔正确的位置，不让其偏移、跑位。从第二节桩孔土方开挖开始，采用吊桶远送土方以及护壁混凝土，每挖一层需复测桩心位置，逐层开挖至持力层。经勘探单位检测合格后，方可终孔并进行下一道工序。图1-3 施工现场图 图1-4 施工现场图钢筋笼下

24、方前，在主筋上每隔3-4m左右设一个20耳环，作为定位垫块。下放钢筋笼时应对准孔位，吊直扶稳，缓慢下放，若遇阻应正反旋转，不得猛放，防止孔壁坍塌、钢筋笼上浮下窜。钢筋笼放到设计位置时，要立即固定。本工程采用商品混凝土，塌落度8-10cm，混凝土可使用粒径不大于50mm的石子。灌注前要检测混凝土的塌落度，并取样做好混凝土试块，试块制取按规定要求进行，做好灌注施工记录。混凝土落差不大于2m，桩孔深度超过12m时，要采用混凝土导管浇筑。浇筑时要连续进行，分层振捣密实。第一步浇筑到扩孔部分的顶面，然后浇筑上部混凝土。分层高度按振捣的工具而定但不大于1.5m。灌注中及时测量桩内混凝土面高度，并做好灌注记

25、录。混凝土浇筑到桩顶时，要适当超过桩顶设计标高，一般可为20-30mm，以保证在剔除浮浆后，桩顶标高符合设计要求。在人工挖孔灌注桩在成孔的过程中，要求每节核验垂直度，以确保垂直偏差不至于过大。混凝土浇筑要做好操作技术交底，坚持分层浇筑、分层振捣、连续作业，以防止出现缩颈、空洞、夹土等质量缺陷。结 论随着我国国民经济的快速发展，各类工程建筑业日益走向高层次、规模化，人工挖孔灌注桩(扩底桩)以其特有的单桩承载力高，抗震能力强，受力性能可靠，能保证桩径的完整性，速度快，节省投资，可降低工程造价，适应范围广等优势得到许多建设、勘察设计、施工单位的认可。实践证明确实是一种宜操作，经济适用的基础形式。人工

26、挖孔灌注桩是一种通过人工开挖而形成井筒的灌注桩成孔工艺，适用于旱地或少水且较密实的土质或岩石地层，因其占施工用场地少、成本较低、工艺简单、易于控制质量且施工时不易产生污染等优点而广泛应用于桩基工程的施工中。其工艺流程为：放线定桩位及高程开挖第一节桩孔土方支护壁模板放附加钢筋浇筑第一节护壁混凝土检查桩位(中心)轴线架设垂直运输架安装电动葫芦(卷扬机或木辘轳)安装吊桶、照明、活动盖板、水泵、通风机等开挖吊运第二节桩孔土方(修边)先拆第一节模板、支第二节护壁模板(放附加钢筋)浇筑第二节护壁混凝土检查桩位(中心)轴线逐层往下循环作业开挖扩底部分检查验收吊放钢筋笼放混凝土溜筒(导管)浇筑桩身混凝土(随浇

27、随振)桩顶位置。根据工程施工实践情况，总结其优缺点主要体现在以下几个方面：(1) 优点： 施工工艺简单、方便，机械设备简单，适应于地下水位以上且有可靠的持力层的各种建筑场地。 单桩承载力高，抗震能力强，受力性能可靠，能保证桩径的完整性，可直检持力层状况。 可多桩同时进行施工，速度快，节省投资，可降低工程造价。(2) 缺点： 井下作业条件差，环境恶劣，劳动强度大，工作者安全特别重要。 挖孔桩的深度受到限制，一般不大于15m。致 谢本论文是在刘泽刚老师的悉心教诲指导下完成的，在整个毕业综合实训期间，得到了导师的认真指导和帮助，导师的严谨学风和渊博学识使本人受益匪浅，在此表示诚挚的敬意和由衷的感谢。

28、同时要感谢分院领导和老师给我们提供了良好的环境和热心指导。对所有给予指导和帮助的人，在此一并表示感谢。 感谢在百忙中评阅论文和参加答辩的各位领导和老师，由于首次做论文报告经验不足，错误、漏洞一定不少，望各位老师不吝赐教。 最后感谢母校给与本人深造的机会。参考文献1 史佩栋.实用桩基工程手册M.北京:中国建筑工业出版社.19992 韦懿. 人工挖孔灌注桩在高层建筑工程中的应用M.20093 刘君奎， 董晓明， 张素磊.人工挖孔灌注桩施工工艺及安全措施分析J.2010，（4）4 YB 9258-97.建筑基础工程技术规范S.冶金工业出版社.19985 中华人民共和国行业标准. JGJ9494建筑桩基技术规范S6徐昌生钻孔灌注桩的施工技术和质量控制 北方交通 2007年06期