超大人工挖孔桩施工工艺及监理控制要点

超大人工挖孔桩施工工艺及监理控制要点（一）工程概况重庆渝中区属亚热带湿润季风气候区，具冬暖春早，雨量充沛，夜雨多，空气湿度大，云雾多，日照偏少，夏热秋凉，秋雨绵绵，无霜期长等特点。朝天门码头的枯、洪水位差幅特别非常大，近几年的年最高洪水位多出现在每年7月，2009年7月洪水位标高183.11m，2010年7月洪水位标高185.56m，最高为2012年7月24日，洪水位为188.2m（31年一遇）。场地位于构造剥蚀丘陵及朝天门一、二级阶地地貌部位，长江与嘉陵江交汇处的三角形地带，地势总的趋势南边势头及中间高，北侧及东、西两侧低。经后期人工改造，场地呈多级台阶状。用地红线北京路范围内南侧新华路最高点高程223m左右，西侧低点高172m左右，东侧低点高程180m左右，北侧低点高程195m左右，场地最大高差为51m。据地面进行调查及钻探揭露，拟建场地内产自的地层有：第四系全新统人工填土，第四系全新统冲洪积层粉质粘土、粉土、含粉质黏土卵石土、砂卵石土，侏罗系军统局沙溪庙组泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩、砂岩。T3N塔楼人工挖孔桩共36根，直径1000mm～5800mm不等，深度8-40m不等，主要尺寸(mm)为1000、1200、1300、1500、1800、2100、2200、2400、2500、3000、3100、3200、3400、3600、4000、5800，扩大头最大达到9400mm。（二）施工工艺技术1、测量定位放线由测量人员根据建筑物定位资料对建筑物主要控制轴线进行了测设，并在轴线的延长线上西南部以及中部适当位置埋设了控制点或红漆标志，在此基础上按照建设进行提供的桩基开挖平面布置图对所有桩单位了精确定位，将桩逐一编号，砌筑井圈、作好标记。2、砌筑井圈为了保证桩基施工期间基孔顶部杂物不易坠落至井内伤人，基孔周围地表水不至于大量渗入混入井内影响井下作业。故在基孔顶部采用页岩实心砖沿定位线砌筑高于基础垫层底800mm。井圈砌筑完成后，表面采用1:2.5水泥砂浆抹面，井圈砌筑砌筑结束后才，将之上定位放出线反投测至井圈上。并用红、黑油漆锐角在轴线位置画倒三角形，同时将基桩参数信息填写至基桩井圈上。3、搭设井架（1）桩径3米以下采用钢管架采用Φ48钢管沿井圈大小搭设筑造高度不小于2.5m高井架，在井架顶部安装讯葫芦,对于吊装出土的铝制采用10号工字钢或加强的切割机架，卷扬机安装在除渣的反侧，用U型螺栓将卷扬机固定在井架横向上。为了保障在除渣时其它面都有防护栏杆，在井架除除渣面其它面都用工具式栏杆加多层板封堵，遇有水的桩，在桩底中部设集水井，并随时进行抽排。全钢管防护棚搭设示意（2）桩径3m及以上桩径的桩采用龙门架或悬臂吊进行垂直吊运土石，架体在尾端需与相邻相互连接起来，形成整体，同时为保证安全，改采用0.5T的卷扬机进行垂直起吊。4、桩孔开挖（1）平直段桩孔开挖当桩径小于2.0m时，以2人/组，一人在桩进行梨皮吊土进行开挖作业，一人在桩下挖土。当桩径小于3m时，以4人/组，一人在桩进行梨皮吊土进行开挖作业。当桩径为大于等于3m时，以6人/组进行开挖，其中在孔口设置2人吊土，4人在下部开挖，针对塔楼T3N的四个巨柱采用9人/组进行开挖，其中在孔口设置3人吊土，6人在下部开挖。粘土、粉土，卵石土、砂卵石土采用人工配铁锹、铁铲进行开挖，泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩、砂岩采用人工配合水钻进行改建工程施工；遇有流砂、流泥、等不利条件采用钢护筒并配合人工施工。塔楼多桩成孔时，采取间隔跳挖的演算法，以减少水的渗透，防止塌孔；对于大直径桩石方的挖掘，采用水钻(可根据需要有选择不同大小直径套管的钻头，如100mm、150mm、200mm、250mm等)掘进，楼前先将挡土桩桩芯与四周基岩分离，然后将中部的岩方钢錾分小块进行，水钻施工前必须或进行定位放线，搭设坏固定水钻的脚手架，确定出有施工的边线，明确钻机的行走路线，以保证桩径设计要求。在挖孔过程中，应随时对桩的垂直度和直径进行跟踪检查，发现偏差，随时纠正，确保桩位准确，检查的简易方法是采用自制的“十”字架对准轴线标记(桩中心),在十字交叉中心避震器垂球，复核模板位置，保证垂直度，保证任何二正交直径的误差不大于50mm。垂直度允许偏差小于0.5%，成孔符合设计及有关其要求。土方的吊运采用卷扬机，将井内土方用胶桶装载运输运输出井口，由于桩位较密，桩间距较小，为了保证施工安全管理，土方运出孔后，立即组织人员成功进行运输，远离井口堆放。（2）扩大头开挖依据设计图纸，本工程桩扩径范围在1.5m-10.0m，塔斜率a/h为1:3，扩孔开挖均在桩修筑孔开挖至中风化基岩线以下200mm位置处设置扩孔起始点，主要采用沿桩径开挖至桩底人体工学要求高度后，从上部扩孔位置处向下一步一步扩孔开挖扩大头，主用水钻，切割机配合并车床及时用卷扬机掘出。采用沿桩其要求径开挖至桩底设计要求高度后，再从上部扩孔位置处与向下一步一步扩孔开挖①对于大的直径桩石方的挖掘，采用水钻掘进，先将挡土桩桩芯楼前与四周基岩分离，然后将的岩方钢錾分小块进行破除，水钻施工前必须进行定位放线，搭设糟固定水钻的脚手架，确定出更施工的边线，明确油井的行走路线，以保证桩径设计要求。开挖至桩底模块化设计要求高度后，从上部扩孔位置处向下一步一步扩孔开挖同步扩孔开挖②当扩孔开挖至设计标高之时，进行桩底清理工作，局部未清理完成岩石块体采用空压机及浅层人工处理，并保证桩底的干燥及清洁。扩大头示意图5、出土及护壁开挖第一节桩孔土方，由人工从上到下逐层或进行，先挖中间部分然后扩及周边,视土质好不好岩体和操作难易程度，每步挖深可定为500mm～1000mm，每步挖后立即清除，并对周围清壁处理，校核垂直度和出射，检查无误后方可进行下步沙泽莱。第一节护壁壁厚比下面井壁厚度增加100mm。开挖第二节桩孔土方后，安放附加钢筋，并与上节预留的竖向钢筋连接，支护第二节护壁模板，要求上节护壁的上部嵌入下节护壁的上部混凝土中，上下搭接50～75mm，依此逐层往下循环作业，将桩孔挖至设计深度，清除虚土，检查土质情况，桩底要支承在设计所规定的持力层上以。桩护壁大样护壁钢筋的连接方式采用绑扎连接，整根长度根据设计35d的搭接要求。对较易塌方施工段要即挖，即校对，即验收，即灌注护壁砼，开挖时必须连续作业，以防塌孔。人工浇筑，人工捣实，要保证砼密实度，砼强度不低于桩身混凝土强度，坍落度控制在80～100mm，确保孔壁的稳定性。随着挖孔深度的提高，护壁砼可用串桶送出，相较于电狮子头运输，可增大工效和安全性。如有少量流沙的桩位，先将附近无流沙的桩孔先挖深，使其起集水井作用，集水井应选水井在地下水流的正下方，用水泵抽水时，将桩孔和附近的地下水位降至井底下让，使千野部免除水淹状态下用下施工。如发现流沙层，仍须减少每节护壁高度，可用300～500mm，砼应加速凝剂，加快凝固速度。6、成孔孔开挖到设计标高后应会同建设单位、地勘单位、设计单位明确基础静载试验和桩底3d或5m覆盖范围是否存在不良地质情况，并对成孔桩的底标高、嵌岩深度、桩径等进行检查。7、钢筋笼制作和装配钢筋笼制作采用人工下孔绑扎和加工棚制作完毕吊装两种方法，对于桩径在2000mm以上的采用人工下孔绑扎；对于装进2000mm以下的采用加工棚制作完毕后吊装的方法进行施工。（1）加工棚制作及吊装，钢筋笼在戏楼加工棚制作已经完成后，现场采用吊车(或塔吊)吊运至桩孔，吊放入孔。如钢筋笼仅为单节，则采用塔吊一次吊装完成；当钢筋笼为数节时，需有分节吊装焊接组装；吊装方法为：先将第一节钢筋笼吊置第三段孔桩内，在孔口处用钢管或槽钢把第一节钢筋笼支撑住，然后再将第二节钢筋笼停吊在孔口处，与其第一节钢筋笼钢制，采用搭接焊，焊缝长度应满足：双面焊不小于5d，单面焊不小于10d，焊接接头间距不高于1000mm,每种焊接点必须保证同心，偏心不得大于20mm。焊接时电流不应过火，避免烧坏主筋。如此循环直至数节钢筋笼吊装完成。（2）桩内绑扎加工，在桩内搭设一个正六边形操作平台，进行坑内绑扎，操作平台可在坑内直接搭设漂亮在坑外搭设或了直接吊运至坑内，为了保证施工安全管理每隔3M间距在横杆上设置一道钢管，支撑到护壁上，以保架体的稳定。对于桩径为5.8m的，吊装难度大，容易变型，采用直接四周从桩底沿桩四周筑成1200mm宽的操作架，中部每隔1800，连成整体保持架体稳定，钢筋直接在桩内进行绑扎，以保证质量。桩架体平面图8、桩身混凝土浇筑（1）钢筋笼吊放就位后，应立即派人下至孔底进行二次清底，达到施工进行规范要求后，将基础插筋按设计与施工规范要求绑扎就位固定。（2）混凝土浇筑之前前将井孔底部积水，不超过50mm、散土和被浸的软弱土处理干净。砼由地泵直接泵送至孔桩内，由于桩长较深，为保证灌注时的砼不产生离析，灌注桩基混凝土必须用软管借助溜槽或串筒直接向下灌筑，控制浇筑口距钢板面在2m以内，不准在桩口抛铲或倒车斜料，以免砼离析，影响砼整体强度，浇筑时桩基要垂直灌入桩孔内，尽量避免混凝土斜向冲击孔壁，造成塌方。串筒采用铁皮管，每浇筑一次串筒上提将最上面一节串筒，再进行浇筑。9、机械设备配备（三）监理控制要点及对策1、桩孔控制：测量定位放线→浇筑垫层→孔口井护圈→挖孔→扩大头施工→桩孔验收→二次清孔→钢筋笼绑扎→浇灌桩身砼→养护。在挖孔过程中，每开挖1m应对桩的复核垂直度和直径或进行跟踪复核，当桩孔开挖进入基岩后，要按照设计明确要求及时取芯送样，挖孔完成后要进行桩底清理，做到桩底平整、无松渣、淤泥等，达到设计要求后通知地勘及各方现场验桩，验桩前要核对静载试验和查核桩底3d或5m范围是否有无不良覆盖范围地质情况，并对桩底标高、嵌岩深度、悬臂径进行复核确认，下才验收合格后方可下进入下纯手工。桩孔验收包括以下资料：（1）地勘单位出具的桩底3D或5m范围是否有软弱无线电通信层或不良大地测量情况的书面说明（2）工程地质勘察报告、桩基施工图、图纸会审纪要、设计变更等（3）施工组织设计、经专家论证专家论证的人工挖孔桩专项施工方案（4）桩基测量定位放线图（5）桩基沙盘和桩顶标高图（6）岩芯检测报告（7）施工分包的转包检验批自检资料现场岩心取样送检监理进入桩内共验收2、钢筋笼绑扎：由于桩径较大，桩长较深，吊装难度大，容易变型，鉴于此种情况，为了有效保证安全和质量，钢筋笼采用在桩孔内进行直接绑扎，首先在桩内搭设操作电子商务平台，现场采用直接从桩底当晚沿桩四周搭设1200mm宽的操作架，中部每隔1800mm，每隔3M间距在横杆上设置一道钢管，支撑到护壁上，以保架体的稳定，然后采用塔吊将钢筋分批次吊入钢管桩内进行人工绑扎。3、桩身混凝土浇筑控制：在如此巨大的孔桩中浇筑混凝土也被誉为本工程混凝土浇筑工程项目的一大难点。浇筑时间长、方量多、组织供应难度大、工程条件复杂和技术要求高等特点。每根石柱桩混凝土浇筑时间时间大约12小时左右，必需一次性连续浇筑完毕，中途不得停止。铺设混凝土搭设的操作平台平台，必须安全稳固，能够满足浇筑要求。混凝土含氧量的入模环境温度不应大于32℃.（1）配合比控制：优化配合比，减少水泥用量，掺粉煤灰，使用缓凝高效减水剂，改善混凝土的塑性和可泵性，减低水化热，延缓温升峰值的出现，提高混凝土密实度。（2）混凝土入模温度控制在28度以下，采用加冰混凝土，塌落度为250MM。（3）混凝土保温养护，混凝土浇筑完毕后，采用一层塑料布+一层麻袋覆盖，防止混凝土表面失水干缩产生裂缝。（4）在桩身大体积混凝土修造养护投资过程中，对块体内外温差和降温平均速度进行监测。根据现场实测结果随时掌握与温控施工控制数据有关的数据，随时调整保温养护措施以满足温控指标的要求。实测混凝土入模温度现场采用溜槽+导管的从下至上依次分层浇筑，混凝土振捣棒采用振动棒振捣，做到“快插慢拔”，上下抽动，振捣时应依次进行，以防发生漏振。为使砼振捣密实，T3N巨型桩各配备3台振动棒，通过操作平台，确保桩身混凝土振捣均匀。混凝土浇筑桩内振动棒振捣除了必须满足预制的强度、刚度、整体性和耐久性等要求外，如何控制温度变形裂缝的发生；如何在的孔桩中安全的浇筑混凝土；如何配置相应的人工及依此设备，保证混凝土连续浇筑，也是控制的关键。浇筑前按照施工方案布置测温点，用以测定混凝土里外湿度、降温水量流速及环境温度为原则,测温点如下图所示。混凝土测温点布置图混凝土浇筑已经完成后，应指派专人负责24小时连续测温，每次测温结束后，应立刻整理、分析测温结果并给出结论，一旦发现混凝土内外温差大于25℃，立即在巨型桩桩芯混凝土上面脚手架，用碘钨灯加温。混凝土测温4、安全监理（1）现场的安全管理。在进行施工同时也要注意安全管理财务管理措施，准备好应急预案，时刻注意安全生产的重要性，严格要求每位挖孔都要系好安全带，佩戴安全帽，之后方可开组织工作业。（2）孔口防护措施。施工中，孔口防护与覆盖层防护时这一项工程的关键环节，为了可以保证护壁的稳定可靠，隔墙需要参照工程的具体情况规划处挖孔桩壁的厚度。尤其是孔口与覆盖层，大部分是泥夹著石块，其稳定性非常差，应该作为关键环节防护的对象，孔口周围前护木需要浇筑混凝土护圈，同时在栏栅护圈上严格制作围栏进行有效地围护，围栏可能需要超出地面80cm。（3）井壁坍塌的努力实现。开挖当中，通常会遇见流砂或者含水层，对人工挖桩护壁施工造成重大的困难。（4）对于地下水与有毒气体的并重。在人工挖孔桩过程中所，需要用到气体检测仪，开工前或施工中需要或进行严格的检测。试验孔内有无一些有毒或者有害的气体，塞雷县需要装置送风机，施工场地需要有防毒气面具。每天开挖之前，要严格检查孔底积水条件，确保积水被抽干，安排人员负责抽水教育工作，抽水时井下不允许人此项工作。（6）孔口围护措施，在孔口四周浇筑混凝土护圈,并设置围栏围护;混凝土护圈高出地面0.3m,围栏高出地面0.8m。挖出的碴土及时运至临时堆土场,不得堆放在孔口四周1m范围内,混凝土护圈上亦不得放置工具和站人。职员孔内作业人员必须戴安全帽;孔桩不施工时用钢筋网片将孔口封闭,孔桩开挖时在距开挖面2.5m以上设置钢筋网片以设置避免出现落物伤人。（7）孔中防毒及通风措施，当桩孔开挖深度大于5m时,给桩孔内送风,开工前送风时间不得少于10min,孔深超过10m时,恒定送风量不宜少于25L/s。桩孔内的抽水及通风设备均采用双回路电源,以保证不断电。孔井内作业人员应勤轮换,连续作业时间切不可超过2h,以防止疲劳或缺氧引发安全事故。（8）防触电措施，桩孔内照明采用36V以下安全电压,照明灯具采用100W以上的关键部位带罩灯泡。用电设备严格接地或接零保护且安装漏电保护器,各桩孔燃煤分闸设置,保证一闸一用。孔井地表的电缆架空1.5m以上,避免拖地相埋压土中,桩孔内电缆、电线均采用护套电缆等有防磨损、防潮、防断等保护措施。孔井内的施工作业人员均均佩带工作手套,穿绝缘胶鞋。（9）混凝土浇筑安全措施①作业前，检查电源线路无破损保险丝，漏电过载灵活可靠，机具各部件连接紧固，旋转方向正确。②振捣器不得放在初凝的须水泥、楼板、脚手架、道路和干硬的地面上需要进行试振。如检修或电焊间断时，必须切断电源。③插入式振捣器软轴的弯曲半径不得小于50cm，并不得多于二个弯；操作时振捣棒自然垂直地插入混凝土，不得用力硬插、斜推或使钢筋夹住棒头，也不得全部嵌入混凝土中。④振捣器保持清洁，不得有混凝土黏结在电动机外壳上妨碍散热，发现温度过高时，停歇降温前方可使用。⑤作业转移时，电动机的保持有足够的长度和松度，严禁用电源线拖拉振捣器。⑥电源线路要悬空移动，注意避免与地面和钢筋相磨擦及车辆的辗压。经常检查电源线的完好情况，发现破损立即进行处理。⑦桩内混凝土浇筑必须安排专职安全管理人员现场旁站监督。⑧夜间浇筑必须保证幕墙照明充足。（10）监理过程检查①施工准备阶段a、审查施工单位质量、安全管理体系，各项管理制度是否健全。b、审查人工挖孔桩专项施工方案并经过专家论证批准后实施。c、施工平面图布置须符合场地条件及作业要求，应明确桩位、编号、施工顺序、水电线路和临时设施的环上位置。检查核实排水设施是否完好、畅通；用电线路是否满足安全施工用电的要求，是否有利于施工现场作业。d、督促施工单位加强施工人员安全生产及防护救护知识大批量生产培训教育，确保施工人员明确个人防护和救护的基本方法，增强自我保护意识避免进一步提高盲目施救造成施救人员伤亡。逐级进行安全教育、技术交底工作。e、检查现场施工组件、通风设备、毒气检测仪器、鸽子、安全装置、工具备件、劳保用品、防坠器等是否满足施工要求，对各项准备工作逐项检查落实，做好施工前各项准备工作。②施工阶段a、进场的钢材、水泥等材料，应当有出厂合格证及有关资料，并按有关规定见证送检。b、护壁的结构形式、厚度、拉结筋、配筋、混凝土强度应符合设计要求。c、随时检查护壁的质量情况，发现有蜂窝、漏水现象及时加以堵塞或导流，防止孔外水通过护壁流入桩孔内，及时补强以防止事故的遭遇。d、挖孔施工中如遇到流动性淤泥或流砂时，制订增加护壁钢筋数量、加大钢筋厚度并以e、私自施工人员乘坐料斗上下，必需另配钢丝绳及滑轮和防坠器，并配有自动卡紧保险装置和断绳保护装置，提升设备宜用按钮式开关，孔内必须设置应急软爬梯，并随挖孔深度放至工作面。f、孔口须设置护挡板，防护板可用钢板或木板制作。g、配备向孔内送风的专用设备，且风量不宜小于25L/S。当桩孔浇筑深度超过5m时，每次下井前检查井壁并进行孔内有毒气体的检测，当有害气体超过规定浓度或井深超过10米时，应用鼓风机连续送风换气，严禁用纯氧或进行通风换气。孔底凿岩时应加大送风量，并应采用湿式作业法，加强通风防尘措施。h、每天工作前或停挖4h后，若要重新开挖，须先进行井下气体检测，确定数据安全后方可下井作业。5、挖孔桩危险源清单6、突发情况处理措施（1）开挖范围内破碎地质处理措施：在扩孔面上气泡出现小的不四度的裂隙块体，按照局部剔除，然后做护壁处理。①扩孔位置护壁制作施工：在扩孔过程中，为保证防止塌孔，郑家庄村部分措施采用钢筋混凝土护壁施工，其护壁制作采取以下方式护壁或进行。在需做护壁的位置开挖标定分段高度后立即进行护壁制作，因扩孔面无定型钢模，护壁采取木模支设施工，钢筋网片规格同上部护壁钢筋网片，钢筋直径加大到12mm，同时上下段钢筋网片需形成的搭接，钢筋网片铺设的整个过程中，要保证网片能固定在岩壁上，中所以确保在混凝土浇筑演化过程中钢筋位置的正确，方案采用直径为8mm的U型钢筋在钢筋网片绑扎位置处将其钉于岩壁上。钢筋网片固定护壁大样图②浇筑护壁为达到尽快拆除护壁模板的目的，开展下一节扩孔施工，应使混凝土尽快达到其可拆模强度值，为加快混凝土早期灵敏度，在混凝土配制中，混凝土采用硅酸盐水泥，加入早强剂，同时采用比设计标号提高一个等级的混凝土进行浇筑，这样能降低提高混凝土早期强度要求，达到应尽快拆模的要求。（2）在扩孔面上若遇已连续的、大的裂隙，需采用型钢支撑措施确保扩孔的安全性。上时当发现扩孔斜面上有连续的、大的裂隙时，每开挖一层岩土，立即成功进行一节型钢支撑，型钢支撑采用10#槽钢做环梁及肋梁。岩层遇到大裂隙，型钢支撑型钢支撑三维示意图（3）突遇泥岩有裂隙水时，采取加护壁加泄水孔施工方式处理：在开挖过程中遇泥岩，同时泥岩中有裂隙水渗出，会导致岩体软化，为维护施工的安全性，在开挖过程中，每进行一层岩土开挖，立即做一层混凝土护壁，同时在护壁上专设孔径为50mm的泄水孔，孔距为2000mm，梅花状布置。（4）若遇泥岩与砂岩交界处处理措施：在开挖过程中会遇到砂岩与泥岩交界面，此处在扩孔过程中，岩土稳定性差。工程建设为保证扩孔过程中施工的安全性，发现交界面后，立即采用型钢支撑，上部型钢支撑上部撑于板岩层上，下部撑于泥岩层上。为保证型钢支撑在交界面相对位置固定，型钢支撑下部设置型钢柱，其上部顶于型钢支撑下部环梁上，其下部置于桩底，形成柱网结构。型钢支撑采用10#槽钢做环梁及肋梁、16#工字钢做型钢柱。泥岩与砂岩岩性隔河相望防塌处理措施(剖面图)型钢支撑空间布置示意图7、常见施工问题处理保护措施人工挖孔桩施工过程中，当遇有地下水等不利情况时，采取如下措施：（1）地下水量不大时，采用潜水泵抽水，边抽水边开挖，蓬阿穆北段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，采用施工科表自身水泵抽水，也不易开挖时，应从施工顺序综合考虑，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推行的方法，组织安排合理，能达到很好的效果。（3）遇到流砂时，本工程靠江一侧局部区域遭遇石板层，此时