爆扩灌注短桩基础施工工法

爆扩灌注短桩基础施工工法一、前言爆扩灌注短桩基础，以下简称爆扩桩，是桩基础的一种，它适用于可压缩的土壤，更宜用于可以爆扩成型的粘性土中。爆扩桩是60年代我公司与化工部第五设计院在兴平化肥厂建设中推广的一种新结构、新技术。经过当时爆扩桩试研组大量的试验、摸索、研究，测试出一系列黄土地基中较完整的爆扩参数和数据。并在原机械打拔成孔的基础上创造了爆扩成孔法（二次爆扩新工艺），以及用改制的大口径洛阳铲直接人工成孔法等。并自制数种检查、测试用具和装置，取得了：承压、抗拔、水平推力，其中包括常规的多项试验数据，获得了爆扩桩在黄土地区应用较完整的设计依据。并摸索出一套爆扩桩施工完整的施工工艺，在兴平化肥厂及兴平公司生产基地的厂房中大面积采用。当时我们在爆扩桩的试验、试桩、施工在国内处于领先地位，国内不少设计与施工单位前了参观、学习。65年施工建设的陕西兴平化肥厂及公司基地工程，所有采用爆扩桩灌注短桩基础的建筑物和构筑物，经过长时间的考验都以较常规少得多的下沉量，牢固的竖立在那里。爆扩桩74年已纳入国家设计规范、施工验收规范，88年纳入新修定的质量检验评定标准，89年又纳入新编制的基地与基础工程施工操作规程。我们在兴化建厂时所制定的爆扩桩施工工艺，完全适用于现行规范和新验评标准的要求，对照现行的规范（TJ—74、GBJ202—83）和质量现行检验评定标准（GBJ301—88），仍显示出这一施工工艺在技术上是严密的、成熟的，故将这一施工工艺回忆整理撰写成工法，以供今后同类工程施工时参照应用。二、原理、构造及单桩承载力（一）原理爆扩桩是桩基础的一种，它利用炸药在地下爆炸的能量，压密桩端土壤形成空腔放置钢筋骨架灌注砼而成。爆扩桩可以由单桩直接承载或承台下由群桩承载。（二）一般构造要求（见下图）承台桩身承台桩身扩大端dDAL2.桩身长度：L：2.5～7.0m3.扩大端直径：D2.5～3.5d4.桩中心距：S≥1.5D5.砼强度等级：≥C156.桩身配筋：不宜少于4ф127.桩顶嵌入承台内的长度不宜少于5cm；当桩承受水平力时不宜少于10cm。8.承台厚度：一般不应小于30cm。9.钢筋保护层：不宜小于5cm。10.承台边距桩中心：不宜小于桩的直径。（三）单桩承载力单桩允许承载能力宜通过现场静载荷试验确定。在同一条件下的试桩数量不宜少于总桩数的1%，并不少于2根。在地质条件相同的地区，可参照已有的试验资料，根据具体情况确定，也可按下述方法确定：单桩的垂直允许承载力PaPa=RdAd（当桩长L≤5m时）式中：Rd—爆扩桩扩大端支撑处土的允许承载力。Ad—爆扩桩扩大端的水平投影面积。单桩的抗拔力、水平允许抗推力，取决于桩的截面、刚度、入土深度、土质条件、桩顶允许水平位移和桩顶嵌固情况等因素。一般应通过试验确定。三、施工工艺爆扩桩基础的桩身成孔方法基本可分为三种：1.人工成孔法（洛阳铲或手摇钻成孔）2.机械成孔法（钻机械成孔或打拔管成孔）3.爆扩成孔法（炸药爆扩成孔）人工成孔，适用于3m深以内的直径小于300mm的浅孔，优点是经济。以3m深ф250mm孔为例，每人一天可成孔2～3个。机械成孔，形状规则，但造价高，需用重型机械，占用劳动力也较多，场地要具备重型机械的施工条件。以上两种成孔方法我们都比较熟悉，本工法不予叙述，我们采用的是爆扩成孔法，该成孔方法成本低、速度快、效率高、劳动力耗用低，适用于各种深度和直径的桩孔。爆扩桩是埋在地下的承重结构，完工后不象地上结构易于检查，所以在施工前必须制定完善、严密的施工方案，施工中必须严格操作规程，做到每一工序一丝不苟，既要做到安全作业，又要确保工程质量。（一）施工前准备：1.熟悉图纸及地质水文资料，在施工区域进行试爆，求得桩身及桩扩大端的爆扩参数，确定各种型号的桩身一次爆扩炸药筒的直径，及桩扩大端二次爆扩炸药包的形状及装药量。2.编制施工方案，确定桩的施工顺序。3.工器具准备，人员配备培训及进行全面的技术交底。4.场地整平、放线、铲探及地下空坟及其它需处理物的处理，挖土至桩承台底面标高。5.离爆扩区20m范围设禁区标志。（二）施工工艺流程（见下图）爆扩灌注短桩基础施工工艺流程场地整平铲探场地整平铲探桩定位放线桩位挖洞打孔安放炸药筒引爆成孔鼓风排除硝烟孔壁检修孔底夯实孔底安放炸药包填十公分干砂一次灌砼引爆成扩大桩端鼓风排除硝烟扩大桩端检测钢筋骨架安装二次浇筑砼炸药筒制作炸药包制作砼搅拌钢筋制作绑注：本流程参见爆扩灌注短桩基础施工流程图。挖洞打孔下炸药筒炸扩成孔下炸药包引炸成扩大端放钢筋灌砼挖洞打孔下炸药筒炸扩成孔下炸药包引炸成扩大端放钢筋灌砼引爆导线400~50045º~60º60m/m炸药筒干沙d砼干沙炸药包DL1500~2000100（三）桩身成孔1.复查桩位2.挖Ф500mm圆柱形土洞，深400～500mm，底为倒锥形，斜度400～600（见施工流程图）。3.用洛阳铲在土洞中心（桩中心），掏600mm圆孔至扩大端中心标高，要求孔垂直度误差不大于1%L。4.炸药筒制作：（1）用200克油毡纸卷制玛帝脂粘结成油毡纸管，管长1.5m米，内径按桩径d计算确定。（2）用漏斗将硝铵炸药徐徐装入油毡管，并分层用木棒捣实，制成桩身成孔用炸药筒（爆扩管）。（3）将炸药筒组接成所需长度，接头处用3根300mm长竹片作邦条，用麻绳绑扎。炸药筒中应每距1.5m安放一支8#电雷管，用塑料导线组成并联回路（电雷管在使用前必须用万用表检查电桥通路及测定电阻以防瞎炮）。5.将组合好的炸药筒徐徐放入孔中至孔底，上端外露10cm，炸药筒应位于孔中心，周围空隙用干砂填实。6.将炸药筒导线接至20m以外电源处。7.发出准备爆扩信号，所有人员撤出爆扩区，并设置标志，禁止任何人员靠近爆扩区。8.按指挥引爆信号，通电引爆，引爆可用起爆器、串联干电池、15v储电池或32v低压电源。9.用普通厨用吹风机，将空气通过胶管送入孔底将孔中硝烟排除。10.检查修整孔壁，并核实扩孔尺寸及标高，将落入孔底的松土用长木杆夯实。11.桩孔允许偏差：位置偏差≤20mm孔径偏差≤+40mm,-20mm垂直偏差≤1%孔深偏差≤±50mm（四）扩大端的爆扩及砼浇灌1.按设计要求的桩扩大端直径D，称取一定数量的硝铵炸药，内埋二支8号电雷管，用塑料布2～3层捆包成扁圆形药包；雷管用1.13～1.37mm2塑料导线组成并联回路，随塑料布卷包，导线与炸药包要固定好以防瞎炮。2.每支雷管在使用前必须用万用表检查电桥通路及测定电阻以防瞎炮。3.将已包好的炸药包徐徐放入桩孔底部中心处，并将导线在孔外妥善固定好，然后在药包盖10cm厚的干砂，以防药包的位移及砼直接冲击药包。4.用万用电表检查引爆线路。5.桩孔内灌入坍落度10～12cmC15砼，高1.5～2m，并在孔口压盖钢盖板。6.操作人员撤至爆扩区外。7.按指挥的信号用起爆器或电池及其他电源通电引爆。8.引爆后拿掉钢盖板，检查砼是否下落，如没落下可用振动器振落，而后将吹风机胶管伸入桩孔底，开机将孔内硝烟排除。9.用量孔器检查扩大端孔径D，误差不应大于±50mm，并查看端孔有无塌土，有塌土应用取土器取出。10在二次砼浇灌前应进行细致的检查，将桩身及桩端的成孔实测结果作详细的记录，并由专职质量检查员核查后签证。11.桩孔检查合格后，放入已绑扎成型的钢筋骨架并固定。12.二次灌入坍落度不大于10cm的C15～C20砼并用振动器捣固（在振动器达不到的深度可用人工认真捣固）至桩的设计标高。13.以上工序均应连续进行中间不宜间歇。（五）炸药量的计算1.炸药成孔炸药筒直径φ的计算50100150200300400500600700510152025303540炸药筒直径与成孔计算图表φ=a+k50100150200300400500600700510152025303540炸药筒直径与成孔计算图表（注）：φ—炸药筒内径。a—系数d—爆扩参数（桩身）。k1—桩身成孔直径。“炸药筒直径与成孔计算图表”系按陕西兴平化肥厂的试验资料求得的系数、爆扩参数而绘制，供参考。2.桩扩大端爆扩炸药量计算黄土地区建议按罗马诺夫公式计算：C=K2r3r—爆扩桩扩大端半径（m）。K2—对于各类土壤的炸药威力系数（扩大端爆扩参数）。C—炸药量（Kg）。兴化3m桩试爆结果桩号DCr3K281.2m1kg0.2164.62991.04m0.65kg0.14064.623101.4m1.58kg0.3434.606兴化6m桩试爆结果桩号DCrK2111.22m1.2kg0.2275.28121.4m1.8kg0.3435.25131.15m1kg0.1905.26（1）由上表试爆结果得：3m桩——K2≈4.626m桩——K2≈5.26（2）由试爆结果知爆扩参数与炸药性能、土壤类别、密实度、含水量及桩深均有关系。（3）以上结果系在陕西兴平化肥厂的试爆结果。四、劳动组织及工器具配备（一）劳动组织织1、爆扩桩的施工工现场应用用一个专业业爆扩组和和一个砼组组紧密配合合施工。2、爆扩组的人员员组成如下下：放线木工1人，负负责桩位放放线及钢筋筋骨架的安安装固定及及其检查测测绘工作。爆破工2人，负负责爆扩材材料的领取取、存放和和保管，爆爆扩筒及炸炸药包的制制作、管理理、爆扩及及其检测等等全部工作作。探喷工2人，负负责铲探及及掏孔工作作。清工3～4人，负责责挖坑、掏掏孔及其它它配合性工工作。以上共计8～99人。3、爆扩组应有组组长1人，组长长应由熟悉悉爆扩作业业的爆破工工或木工担担任。4、爆扩组的全体体成员必须须经专业培培训和爆扩扩作业的安安全知识教教育。爆破破工尚应取取得特种作作业操作许许可证。（二）爆扩组的的工器具配配备（见下下表）序号名称型号数量备注1万用电表1只2电工工具1套3厨用普通吹风机机1台4洛阳铲10把5圆头铁锹6把6扩大端直径检测测尺1个自制7扩大端土壤取土土器1个自制8盘秤1台9装药用塑料漏斗斗4个10电雷管起爆器或或15V蓄电池或干电池等起爆爆电源1有一种即可11钢盘尺50m1只12千分尺250mm1把（三）其它1、砼组按常规编编制及正常常工器具配配备，人数数根据工作作量大小，此此不予叙述述。2、砼的搅拌由现现场搅拌站站供应。3、钢筋骨架的制制作绑扎，采采取委托预预制加工，不不编入爆扩扩作业的劳劳动组织；；钢筋骨架架现场由爆爆扩组负责责安装。五、安全技术措措施（一）爆扩桩的的施工必须须在当地公公安部门备备案，施工工前必须经经安全部门门进行现场场检查，并并签爆炸许许可证后，方方可进行爆爆炸作业。（二）爆炸材料料的贮存，应应有物资供供应部门设设立专库，库库房的安全全距离、警警卫、保管管等安全措措施，应按按专门规定定执行。（三）炸药、雷雷管的领、用用、退、销销，均应填填写记录，记记录需有关关负责人签签字。（四）雷管、炸炸药应分开开领、取，已已领回的雷雷管、炸药药应分间放放置，休息时时应有专人人看管。（五）雷管、炸炸药必须当当日领，当当日退，现现场不得存存放过夜。（六）绝不允许许将雷管、炸炸药携带至至宿舍，工工棚及其不不应去的地地方，更不不得靠近电电、气焊工工作场地。（七）雷管在领领取及安装装过程中不不得振动、碰碰撞。（八）炸药筒可可以预先分分段装药，但但不得安放放雷管，雷雷管应在使使用时安放放；炸药包包也应在使使用时捆包包。（九）炸药筒及及炸药包，应应在专门的的工作间内内制作，工工作间应防防潮避阳光光直射，操操作范围内内不得有带带电的电器器装置。（十）电雷管在在起爆前，应应将每个电电雷管的脚脚线联成短短路，直到到用时解开开，并严禁禁与电池及及任何带电电体和电源源线路靠近近；已和雷雷管联接的的导线末端端也要联成成短路，用用胶布包裹裹以防碰触触电源发生生爆炸。（十一）电雷管管在使用前前必须进行行全数检查查，金属壳壳雷管表面面有绿色斑斑点的裂缝缝、皱皮或或爆药浮出出，纸壳雷雷管表面有有松裂、管管底爆药有有碎裂以及及脚线有扯扯断者，均均不得使用用。外观合格者尚需需用万用表表进行电桥桥通路及电电阻检查，以以及组合线线路的通路路检查，以以防瞎炮。检检查时雷管管应放置在在档板后面面，距工作作人员5m远的地方方。（十二）爆扩线线路与电源源的联接，必必须在爆扩扩前所有准准备工作均均已完毕，现现场作业人人员已退至至安全区（20m警戒线以外）方准进行。（十三）电源箱箱要上锁，并并有专人看看管，得到到命令后方方准开箱通通电起爆。（十四）引爆前前所有现场场人员必须须听从指挥挥，撤出危危险区。（十五）引爆命命令应由工工程负责人人下达。（十六）电爆线线路的导线线只准使用用橡皮绝缘缘和塑料绝绝缘软线，其其导线一般般为1.13～1.37mmm2。（十七）暴风雨雨或闪电打打雷时，禁禁止药包制制作及现场场施爆作业业，并应将将雷管的脚脚线或导线线的两端联联成短路。（十八）爆扩作作业的现场场操作区域域，不得有有置于地面面的电焊线线，也不得得有置于地地面的其它它电气线路路。低空架架设的临时时线路必须须符合有关关标准的规规定。（十九）爆扩作作业不宜夜夜间进行。六、注意事项（一）爆扩桩的的最小桩距距不应小于于1.5D，如采用用爆扩成孔孔且不得小小于1.88m，即使使在上述条条件下，在在群桩施工工中，尚必必须保证在在一个承台台下的一组组桩，最后后一个桩的的爆扩应在在最早一个个桩砼的终终凝前爆完完，并需对对已灌砼的的桩身进行行二次振捣捣，以消除除桩身砼的的裂缝。（二）在深埋55m以上上的群桩施施工中，在在扩大端爆爆扩时，可可能会发生生明显的表表面土层下下沉，在爆爆扩中心最最大的下沉沉量可达225cm，同同时周围土土层中会出出现裂缝，其其原因是扩扩大端在地地下爆扩时时，因炸药药爆扩的强强力振动，造造成扩大端端上部土壤壤结构的破破坏，孔隙隙被压缩而而造成。我们的处理办法法是：将面面层50～100cm由于振动动而裂缝的的土层挖掉掉，然后分分层回填夯夯实。但从从