矩形桩机械成孔施工工法

PAGE3矩形桩机械成孔施工工法1、前言抗滑桩是指利用桩体插入土体滑动面以下的稳定地层，用以支挡滑体的滑动力起到稳定边坡的作用。矩形抗滑桩受力条件好，施工方法简单，目前已广泛用于滑坡治理，边坡加固、基坑支护、路基支挡等工程。但传统的钢筋混凝土护壁支护、人工开挖的成孔方法存在施工安全风险大，工效低、工程造价高缺点。如何通过改进工艺及方法来降低成孔的安全风险、提高成孔效率、降低造价等乃是我们的最终目的。陕西建工机械施工集团有限公司在青海中煤清洁能源科研基地项目施工过程中采用了矩形抗滑桩机械成孔的施工工艺，降低了传统矩形桩人工成孔的安全风险，提高了成孔效率、降低了工程造价，获得了一定的社会效益和经济效益。2、工法特点矩形桩机械成孔的原理是采用旋挖钻自带的圆形钻头与自主研发的矩形扩孔钻头之间相互切换来完成成孔。具体做法是：首先用与矩形桩短边尺寸相同的圆形钻头进行首次开孔，开孔深度不超过3m，然后更换自主研发的矩形扩孔钻头进行扩孔，扩孔原理是依靠钻杆的推力及钻头的自重进行矩形桩孔的扩孔作业。为了保证桩体的垂直度和尺寸符合要求，钻头在每次钻孔及扩孔的深度均控制在3m以内，过程中要及时调整钻杆及矩形扩孔钻头的垂直度，以确保桩孔的垂直度，通过多次重复的钻孔和扩孔，最终完成矩形桩的成孔作业。完全实现矩形桩的机械化作业，成孔速度快，效率高，规避了矩形桩人工成孔的风险，在保证方形桩孔符合设计尺寸要求的前提下，大大的提高了成桩的效率，节约了造价。3、适用范围该工艺技术适用于湿陷性黄土地区，软土地区，且桩身深度内未见地下水的素填土层，马兰土层、含砾石粉质粘土及残坡积碎石地下土层等地区的矩形桩施工。4、工艺原理为了保证矩形桩定位桩体尺寸、成孔深度以及桩身垂直度的准确性，成孔前必须先进行锁口的定位施工，锁口的尺寸必须同桩体尺寸一致，锁口的内尺寸必须与桩身尺寸保持一致，锁口长宽必须略大于桩身长宽但不得超过10mm。矩形桩机械成孔的原理是先用与矩形桩短边尺寸相同旋挖钻机进行开孔，然后更换自主研发的矩形钻头进行扩孔，依靠钻杆的推力及钻头的自重进行矩形桩的成孔作业，矩形钻头在扩孔过程中必须随时调整钻杆及钻头的垂直度，以确保桩孔的垂直度。

5、工艺流程及操作要点5.1工艺流程图
5.2操作要点5.2.1施工准备①搜集相关技术资料、规范标准，结合施工图纸要求确定施工方案。②依据设计桩体尺寸进行矩形扩孔钻头的设计并加工成型。③进行矩形桩机械成孔的试桩并做好相关记录，提取相关参数。④对所有现场施工人员做好技术交底、安全交底，对机械设备进行清查、配置、试运转，做到齐全、正常、状态良好、备有易损配件。⑤依据施工图,首先进行锁口的定位施工，确保桩体成孔时桩长、桩体尺寸和垂直的能够得到保证。5.2.2测量放样依据设计图纸，利用全站仪测放出每根桩的四个角点，用300mm钢筋头作为锁口的开挖边线，锁口混凝土采用贯通设置。依据图纸设计的桩顶标高，利用水准仪测量出锁口开挖的地面标高，严格控制锁口的开挖尺寸。5.2.3锁口施工锁口开挖采用人工开挖，开挖过程中严格按照放线尺寸进行开挖，并注意控制锁口的顶面及底面标高。开挖完成后先进行锁口模板安装，然后绑扎钢筋，最后浇筑混凝土。
5.2.4矩形桩成孔当锁扣混凝土到达100%后，首先对锁口的尺寸和顶部高程进行复核，无误后在组织成孔。成孔前首先要校正好钻机位置，保证旋挖钻机的钻杆与桩孔中心线垂直，钻机就位后的底座与顶端应平稳，钻进中不得产生位移。就位完毕后，先用圆形钻头进行开孔，开孔深度不得超过3m，然后更换自主研发的矩形钻头进行扩孔，扩孔过程中要随时调整桩身的垂直度，当矩形钻头扩孔受阻时，再更换圆形钻头进行钻孔，每次钻进深度不超过3m，施工过程中要随时控制钻进深度，避免钻进过长造桩体尺寸和垂直度的偏差，重复以上工序数次，即可完成矩形桩的成孔。成孔过程中要有专人指挥，并随时用测绳测量桩孔深度，避免超挖。


5.2.5清孔当桩孔深度达到设计深度后，要及时进行清孔，采用旋挖钻头清除多余浮土、碎渣，确保孔内干净，保证孔底浮土达到规范要求。5.2.6钢筋笼制作与安装桩孔验收合格后立即进行钢筋笼吊装。钢筋笼采用现场加工，矩形桩钢筋笼加工过程中应保证以下几点：①主筋、架立筋和加强箍筋及箍筋的型号、尺寸、根数、间距、弯折角度符合设计要求，焊接搭接长度、弯钩尺寸符合规范要求，相邻两根主筋焊接接头错开35d（d为钢筋直径）且不小于500mm。②加强内箍第一套由桩顶向下0.8m开始布置，间距3m，与主筋焊接牢固，主筋外侧四周每隔3m用U型钢筋焊接与主筋外侧，用以控制矩形桩的保护层厚度。③箍筋数量必须符合设计要求，偏差不大于20mm，与主筋采用全数绑扎。④钢筋笼焊接接缝采用单面焊接时接头长度不小于10d，采用双面焊接时接头长度不小于5d。焊缝要饱满不能有夹渣、气泡。矩形钢筋笼分段施工时，将第一段钢筋笼吊至孔内后用钢管架好，以免掉入孔内；然后用吊车吊起第二段钢筋笼和第一段钢筋笼垂直对中，进行搭接焊连接，合格后方可落入孔内，当钢筋落至孔口位置时要检查钢筋距孔口的标高是否符合设计要求，中心是否偏斜。

钢筋笼加工5.2.7混凝土浇筑桩身混凝土采用干浇法浇筑。先将混凝土导管送入孔内，导管直径300mm，导管口距离孔底应不大于400mm。本次施工混凝土采用商品混凝土搅拌站集中搅拌生产，由混凝土罐车水平运输。浇灌混凝土前先浇捣一车较稠的纯水泥砂浆，然后进行混凝土的浇筑。灌注过程中应密切注意导管埋深，控制在2～4m为宜。混凝土浇筑时采用插入式振动器进行振捣，振捣器软管长8m，采用人工用麻绳将振动器放入孔内振捣，振捣时间要适宜掌握，当砼面每上升500mm振捣一次，每根桩身混凝土浇筑应连续进行，不得留有施工缝。
工种人数工作地点责任范围项目经理l施工现场工程总负责，负责各方面组织协调工作项目总工1施工现场负责方案的总体规划技术员2施工现场负责现场作业的技术控制质检员1施工现场现场质量管理、监督和检查安全员2施工现场现场生产安全管理、监督和检查材料员1仓库、现场材料采购、验收、保管和控制测量员2施工现场负责工程测量、放线旋挖钻机司机4施工现场旋挖钻机操作、维修保养等旋挖钻机指挥4施工现场负责旋挖钻机的就位，对孔，更换钻头等钢筋工25施工现场主要进行钢筋笼的加工，对接工作混凝土工8施工现场负责矩形桩的混凝土浇筑工作杂工6施工现场配合其他工种施工混凝土浇筑6、人员、材料及机具设备主要劳动力计划主要劳动力计划设备计划表序号名称型号单位数量备注1全站仪台12水准仪套13旋挖钻机台253米钢管架根206导管米1007振动棒具38电焊机台109扭力扳手套21035T吊车台2 7、质量控制7.1本工法必须遵照执行下列标准、规范：《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)(2016年版)《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)《建筑桩基检测技术规范》(JGJ106-2014)《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)《混凝土结构工程施工规范》(GB50666-2011)《钢筋焊接及验收规范》(JGJ18-2012)《湿陷性黄土地区建筑基坑施工安全技术规程》(JGJ167-2009）钢筋笼质量检验标准项目序号检查项目允许偏差或允许值(mm)检查方法主控项目1主筋间距±10用钢尺量2长度±100用钢尺量一般项目1钢筋材质检验设计要求抽样送检2箍筋间距±20用钢尺量3直径±10用钢尺量混凝土灌注桩质量检验标准序号检查项目允许偏差或允许值检查方法单位数值1桩位mm50成孔前量锁口，开挖后量桩中心2孔深mm+300只深不浅，用测绳测量3垂直度mm0.5%吊垂球4桩体质量检验按桩基检测技术规范按基桩检测技术规范5混凝土强度设计要求试件报告或钻芯取样送检6混凝土塌落度mm180±20塌落度仪测量7桩顶标高mm＋30、﹣50水准仪，需扣除桩顶浮浆层及劣质桩体7.2质量控制措施7.2.1为了保证矩形桩位置、标高、尺寸等的准确性，施工前应对锁口的位置，顶部标高等进行复核。7.2.2成孔前钻机首先得保证钻机的底座与顶端平稳，钻杆与桩孔的中心线垂直，首次钻进深度不得超过3m，更换矩形钻头后必须专人指挥，保证钻头入孔时不会对锁口混凝土造成破坏。7.2.3钻机在钻进过程中要及时调整钻杆的垂直度，装载机配合清理钻出的渣土，保证作业面的清洁。7.2.4钻孔完成后，下放钢筋笼之前必须要进行验收，确保矩形桩的截面尺寸、深度和垂直度等符合设计要求后及时下放钢筋笼，钢筋笼下放过程中安排专人指挥，下放过程要平稳防止钢筋笼碰撞周围土体造成塌孔。7.2.5钢筋笼就位后，及时用水准仪测量笼顶标高，确保钢筋笼外漏长度达到与冠梁的锚固长度。7.2.6浇筑混凝土前要提前联系好振动棒的设备，设置好导管，导管口距孔底不大于400mm，，在灌注过程中必须控制导管埋入混凝土的深度不得超过2～4m。8、安全措施8.1机械设备的安全装置必须处于良好状态，对暴露的传动系统或易于造成伤亡事故的突出部分需设防护罩。8.2开始生产作业前，必须对每个职工进行三级安全技术教育和安全技术交底，钻机操作工、指挥工、电焊工、吊车司机等特殊工种的操作工必须有安全操作合格证。8.3旋挖钻机及吊车、装载机等严禁带病作业，操作司机应有有效的相关资格证书。多台机械施工作业时，应保持安全车距。8.4建立安全操作规程，设备定人定岗，建立交接班制度，做好接班记录。8.5旋挖钻机、吊车作业时必须安排专人指挥，司机及其他作业人员必须听从指挥。8.6现场必须配有专业电工，用电设备严禁私拉乱接，电缆线等的保护措施必须全部符合要求，并定期进行检查。9、环境保护措施9.1夜间施工时，应在晚上9点之前结束施工并关闭主要光源，并对工人和司机进行环保教育，不得喧哗，禁止按喇叭。9.2施工时应封闭施工现场，减少对周围环境的影响。9.3施工照明灯的悬挂高度和方向要考虑不影响居民的夜间休息。9.4机械修理时防止油污污染环境。9.5对易产生粉尘、扬尘的作业面应制定具体的操作规程和洒水降尘制度。9.6施工现场严格管理，保证每天工完场清。9.7采取规范化施工，加强对全体职工的环保思想教育，使全体施工人员重视环境保护工作，把施工对环境造成的污染和对周边居民生活的影响减少到最低程度，并保证满足当地政府及业主要求。10、效益分析项目名称青海中煤清洁能源科研基地项目矩形桩施工工艺人工成孔机械成孔节约成本各项费用（万元）人工42人工933施工材料45施工材料540机械设备14122其他3其他12合计1042777矩形桩采用机械成孔与人工成孔相比较：1、机械成孔矩形桩的完全机械化，避免了人工成孔的可能发生的孔壁坍塌，缺氧等造成人身伤害事故。2、施工速度快，效率高，加快了施工进度，节约了施工成本。11、工法应用实例实例1：青海中煤清洁能源科研基地项目工程，位于西宁市生物园区三期内，本工程高边坡永久性支护结构采用矩形抗滑桩+预应力锚索体系。该支护工程矩形桩尺寸为1.0m×1.5m和1.0m×1.0m两种桩型，设计桩长最大为40m，支护桩共计：90根，计划成桩工期为90日历天，实际用60日历天，很大程度上缩短了高边坡永久性支护工程施工工期，减少了人工、机械投入，具有良好的经济效益和社会效益。实例2：由陕西建工机械施工集团有限公司施工的青海西宁汽车客运中心站位于西宁市城东区建国路与互助路交叉口北侧，与火车站相邻，占地面积29465㎡,东西长209m，南北47m,高23.45m,地下两层，地上四层框架结构，建筑面积38651㎡。基坑工程采用矩形排桩结构，计划工期60日历天，实际40日历天完成桩支护，桩体施工采用机械成孔施工工法，大大缩短了支护桩施工工期，减少了人