基础工程之一：挖孔桩工程施工技术.ppt

1、挖孔桩施工技术,一、概述 二、施工准备工作三、挖孔机具四、作业人员五、挖孔步骤六、钢筋笼制作七、钢筋笼安放八、混凝土浇筑方法九、成桩检测十、工艺框图十一、挖孔桩安全注意事项,主要内容：,一、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。 适用范围：适用于旱地或少水且较密实的土质或岩石地层。 优点：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桥梁桩基工程的施工中。另外，挖孔桩施工一般不受场地限制，灵活机动性好，特别适合山区地形条件较差，大型设备不易进入施工现场的情况。就单根桩而言，人工挖孔的速度不如钻孔，但人工挖孔可以几个甚至十几

2、个工作面同时开展施工作业，从而大大加快了施工进度。,1. 桩基质量易于保证桩基为隐蔽工程，质量好坏直接影响建筑物整体质量及使用年限，挖孔桩一般情况下无需灌注水下混凝土，消除了钻孔与灌注水下混凝土的许多质量隐患，如扩桩、塌孔、卡钻、断桩、钢筋笼上浮、保护层厚度不均、沉淀层过厚等问题，从而保证桩的完整性和质量。同时，因清孔彻底，桩底无淤泥，易于扩大桩底孔径，增加桩底面积，提高桩基承载力。 2. 施工进度快由于挖孔桩所需设备简单而易于获得，劳动力也不存在问题，制约挖孔桩施工进度的客观因素少，施工中可以多孔平行施工，加快进度。,3. 施工成本低人工挖孔桩的施工机械由简单的起重设备代替钻机，节省了许多钻

3、孔重型设备和原材料，其成孔造价比一般的机械钻孔造价要低30%40%，大量节省成孔成本；同时，由于挖孔桩的砼灌注较少采用水下混凝土浇筑，桩身的质量易于保证无需进行超声波检测，可以节约高昂的检测费用。 4.桩径的适用性强 人工挖孔桩施工对于基桩桩径大小的适用性比机械钻孔要强，钻机受到钻头以及钻机功率等方面的局限，造孔的极限直径一般为3m；而人工挖孔桩施工只要在地下水位和地层地质不太恶劣的情况下，挖孔的直径没有严格的限制。,人工挖孔桩的缺点： 1、人工挖孔桩的缺点是挖孔中劳动强度较大，单桩施工速度较慢。 2、人工挖孔桩施工中安全风险高，现场施工负责人必须高度重视。 3、地下水及细砂、粉砂层地质对施工

4、进度影响很大。,二、施工准备工作,1、场地平整，清除地表四周的危石浮土，铲除松软土层并夯实。 2、测量放样，定出桩孔准确位置，并设置保护桩经常进行检察。 3、孔口四周挖好排水沟，做好排水系统，雨季时要搭好孔口雨棚，安设提升设备，布设做好出渣道路，合理堆放材料和机具设备，使其不增加孔壁压力，防止塌孔。,准备工作要点,（1）准备工作 1）基础开挖和场地平整：挖孔作业场地开挖平整应与桩位的承台或系梁基坑综合考虑，原则上应下挖至承台或系梁的底标高。首先应测出原地面线，进而推算出开挖坡界限，开挖坡比不应小于1：0.75，高于8m的边坡应设置碎落台，碎落台宽度2m。基础土方采用挖掘机开挖，人工修整；基础石

5、方采用松动爆破法开挖，控制装药量，以保证基岩的完整性不被破坏。挖掘机开挖时注意随时测定基底标高，在距设计基底标高0.3m处时停止机械操作，改由人工清底，禁止超挖。基坑开挖到设计标高后，核对基底地质情况、地基承载力及基坑几何尺寸标高是否满足设计要求，并报请监理工程师检查，如不符合设计则及时办理变更设计。所有墩台基础开挖时先做好排水设施。,准备工作要点,2）基坑开挖完毕后，应对坑底进行平整。值得注意的是，在开挖基坑的同时应该规划出桩渣的出渣便道，可在基坑的一侧边坡上另行开挖一条坡比较缓的便道。 （2）测量放样 1）基桩施工放样时，应认真核对设计图表中数据无误后进行，并依 据控制网提前测设施工基桩桩

6、位中心，以作为首节基桩护壁的中心。 2）首节基桩护壁浇筑好后，测量组要对桩位进行复测。同时通过 桩中心引两条垂直直径线与井圈相交得四点，在这四点处设置四个 钢钉，或用油漆在这四点作标记，作为控制中心点及施工中控制垂 直度的依据。 3）在首节护壁砼上，用红油漆标记标高控制点，以控制开挖基桩 的孔底标高。终孔前测量组应复测孔位偏差和护壁砼标记点标高。,1、施工机具 人工挖孔桩施工用的机具比较简单,主要有:、 卷扬机和提土桶 用于材料和弃土的垂直运输以及供施工人员上下工作使用。、 护壁钢模板。、 潜水泵。、 鼓风机、空压机和送风管。、 镐、锹、土筐等挖运工具: 若遇到硬土或岩石, 尚需风镐、潜孔钻。

7、、 插捣工具,用于插捣护壁砼。、 应急软爬梯。、 照明灯、对讲机、电铃等。,三、挖孔机具,提渣桶,井架1,井架2,井架3,龙门吊井架,适用条件：群桩施工，场地平整,护壁模板,应急软爬梯,人工挖孔桩作业工人一般为2人，孔径较大时，孔中作业空间允许的条件下，每组可增加至3-4人。每组作业人员同时负责两个孔的挖孔作业，其中一个孔护壁等强期间进行另一个孔的挖孔作业，两个孔交替进行。 作业分工：一人负责孔中挖孔作业（大孔径可增加至2人），另一人（或两人）负责开卷扬机吊放出扎渣桶弃渣作业,四、作业人员,1、测量放样 由测量放样定好桩位中心，并引出护桩，护桩采用混凝土护桩，施工期间要注意保护护桩，经常进行复

8、测，开挖孔径为设计孔径加护壁厚度。,五、挖孔步骤,2、桩孔开孔 开挖桩孔应从上至下逐层进行，先挖四周，然后扩及圆心部分，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。同时要经常量测，有效地控制开挖桩孔的截面尺寸，每节高度根据地质情况定为80-120 cm。,五、挖孔步骤,护壁类型,3、为防止挖孔桩孔壁塌方，确保施工安全，视其围岩等实际情况，必要情况下要设置护壁，护壁形式可分为内齿式和外齿式。,内齿式示意图,外齿式示意图,内齿式护壁,一般均采用内齿式（如右图）,内齿式护壁照片,护壁照片,内齿式护壁照片,五、挖孔步骤,4、第一节护壁 桩孔开挖完第一节后

9、，应及时安装护壁模板，立即浇注护壁混凝土，护壁混凝土采用人工浇注，人工振捣，混凝土强度要求不低于基桩混凝土土强度，一般为C25，坍落度宜控制在10 cm左右。为保证护壁砼的整体性，视护壁土质情况，须用8钢筋均匀布置作拉结。 第一节护壁砼高出地面20-25cm，防止土、石、杂物落入孔内伤人。,护壁模板安装,5、护壁混凝土浇筑 护壁为现浇钢筋混凝土或素混凝土，要求与孔壁能紧密结合，稳定性和整体性好，且受力均匀。 护壁模板采用拆上节、支下节周转使用，护壁厚度通过计算确定，一般根据孔径不同在15 cm30 cm。上下护壁间的搭接长度不得少于50mm。 浇铸护壁时，为了防止模板产生偏移，应对称下料，用敲

10、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1天强度就能达到10Mpa左右，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。,五、挖孔步骤,护壁施工,1）挖孔桩开挖过程中，开挖和护壁两个工序，必须连续作业，以确保孔壁不坍。桩孔每开挖一节，即需立模浇筑混凝土护壁，护壁长度一般20100cm，视地质情况而定。模板采用定性的钢内膜。 2）挖孔时考虑到孔壁支护，便于井下作业，桩平面尺寸要大于设计桩径，为确保施工人员安全，防止渗水和坍塌。成孔后应设置井圈，宜优先采用现浇钢筋混凝土井圈护壁。当桩

11、的直径不大，深度小、土质好、地下水位低的情况下也可以采用素混凝土护壁。 3）护壁的厚度应根据井圈材料、性能、刚度、稳定性、操作方便、构造简单等要求，并按受力状况，以及所承受的土侧压力和地下水侧压力，通过计算来确定。土质较好的小直径桩护壁可不放钢筋，但当设计要求放置钢筋或挖土遇软弱土层需加设钢筋时，桩孔单节开挖完毕并验收合格后，安放钢筋，然后,护壁施工,安装护壁模板。护壁中水平环向钢筋不宜太多，竖向钢筋端部宜弯成U型钩并打入土面以下100mm200mm，以便与下一节护壁中钢筋相联接。 4）护壁模板用薄钢板、圆钢、角钢拼装焊接成弧形。钢模每节由4至5块组合式钢模板预制拼装而成。采取拆上节、支下节的

12、方式重复周转使用。模板之间用卡具、扣件连接固定，也可以在每节的上下端各设一道用槽钢或角钢做成的圆弧形内钢圈作为内侧支撑，防止内模变形。为方便操作不设水平支撑。第一节护壁以高出地面150mm200mm为宜，护壁厚度按设计计算确定，一般取100mm150mm。第一节护壁应比下面的护壁厚50mm100mm，一般取150mm250mm。护壁中心应与桩位中心重合，偏差不大于20mm，且任何方向正交直径偏差不大于50mm，桩孔垂直度不大于0.5%。符合要求后可用木楔稳定模板。,护壁施工,5）护壁采用C25混凝土护壁，坍落度控制在70mm100mm，确保孔壁的稳定性。护壁混凝土应根据气候条件，浇筑完毕须经过

13、24h后方可拆模，一般在下节桩孔土方挖完后进行。拆后若发现护壁有蜂窝、漏水现象，应加以堵塞或导流。 6）第一节护壁浇筑完成后，将桩孔中轴线控制点引回到护壁上，并进一步复核无误后，作为确定下节护壁中心的基准点，同时用水准仪把相对水准标高定在第一节孔圈护壁上。每节的护壁做好以后，必须将桩位十字轴线和标高测设在护壁上口，然后用十字线对中，吊线坠向井底投设，以半径尺杆检查孔壁的垂直平整度，随之进行修整。井深必须以基准点为依据，逐根进行引测，保证桩孔轴线位置、标高、截面尺寸满足设计要求。每下挖一段支护一次，随挖随护。护壁厚度上口为15cm，下口为10cm，每节高度一般为50100cm，视地质情况而定。,

14、护壁厚度计算公式,现浇混凝土护壁厚度，一般取受力最大处，即地下最深段护壁所承受的土压力及地下水的侧压力确定其厚度。施工过程中地面不均匀堆土产生偏压力的影响可不考虑。 混凝土护壁厚度t可按下式计算： t(KN)/Fc或t(KpD）/（2Fc） 式中 N作用在混凝土护壁截面上的压力（N/m2），N=pD/2 K安全系数，一般取K=1.65； fc混凝土轴心抗压强度（MPa）； P土和地下水对护壁的最大侧压力（MPa）；,护壁厚度计算公式,土和地下水对护壁的最大侧压力（MPa）分两种情况计算： 1、对无粘性土： 当无地下水时，p=H*tg245（/2) 当有地下水时，p=H*tg245（/2)+（-

15、w）*（H-h）*tg245（/2)+（Hh）w 2、对有粘性土： 当无地下水时，p=H*tg245（/2)-2ctg45（/2) 当有地下水时，p=H*tg245（/2)-4c*tg45（/2)+（Hh）*（-w）*tg45（/2)+（H-h）w 式中 土的重度（kN/m3）； w水的重度（kN/m3）； H挖孔桩护壁深度（m）； h地面至地下水位深度（m）； D挖孔桩外直径（m）； 土的内摩擦角（）； c土的粘聚力（kN/m2）。,五、挖孔步骤,6、爆破施工（方法一） 当挖孔到达一定深度遇到岩层时，应采用爆破的方法进行。 采用光面松动爆破，避免爆破施工中所引起的冲击波和地震波对相邻的地质层

16、带来影响。基桩爆破挖孔采用YIP23风钻，孔径40mm，爆破方法采用微差毫秒雷管松动爆破，采用人工装药，装药时应该注意连续紧密，封堵良好，起爆方式采用通电起爆。起爆顺序按掏槽眼辅助眼周边眼分别依序进行，引爆材料采用分段防水微差毫秒雷电管，引爆器采用2000型放炮充电起爆，电路网络采用并串联式。,五、挖孔步骤,爆破深度：每一次爆破的厚度大约为60120cm， 炮眼布置：炮眼布置要以孔径进行设计，以120cm孔径为例，以桩孔的中轴线为圆心，分别以20cm和60cm为半径，各以相等的间距打两圈80cm深的垂直炮孔。其中里圈炮孔为4个，外圈炮孔为8个，每个炮孔装药约300g，里圈的装药先爆炸，300毫

17、秒后，外圈的装药再爆炸。这样，里圈的四个药包将爆碎的岩体向上抛起，外圈的8个药包对爆破部位的残存岩体实施光面爆破，以形成垂直的井壁。 其他事宜：经过清孔后，再进行相同程序的爆破，直至桩底标高。爆破后形成的井壁不需要进行混凝土护壁，但爆破时的飞石有可能会使上面土体中护壁遭到破坏，所以每次爆破后，应逐一进行检查，将受到破坏的护壁进行加固处理，以免发生安全事故。,五、挖孔步骤,7.水磨钻施工技术（方法二） 水磨钻又称水钻，通过在基桩内边缘钻一圈小孔（孔深约60cm，孔径约15cm），小孔两两相切形成一个圆环的形状，圆环将桩芯与周围岩体隔离，而后利用风镐、钢楔、大锤等工具将桩芯破成碎片、运出。离终孔标

18、高2050cm时，应该用人工，风镐开挖，以确保桩底基岩的完整性。 相较而言，水磨钻施工比爆破施工噪音小，受孔内渗水影响较小，且无炸材供应限制，对周围岩体及护壁影响小；具体施工方法见下面的视频。,五、挖孔步骤,7、终孔检查 、在距离设计孔底标高1m范围内的岩层，不能进行爆破施工，只能用风镐破除岩石。防止造成孔底岩层松动，降低承载力。 、检查桩底沉渣并清除干净，下放钢筋笼浇筑混凝土前重新检查沉渣厚度并清除干净，同时把积水尽可能排干。 、终孔后要量测孔深，计算是否到达孔底标高。 、按规范要求制作检孔器，并吊放检孔器检查孔径，孔的竖直度是否符合要求。,检孔器,处理挖孔中地下水的技术措施,地下水是深基础施工中最常见的问题，它给人工挖孔桩施工带来许多困难。含水层中水开挖时破坏了其平衡状态，使周围的静态水充入桩孔内，从而影响了人工挖孔桩的正常施工，如果遇到动态水压土层施工，不仅开挖困难，连护壁混凝土也宜被水压冲刷穿透，发生桩身质量问题。如遇到了细砂、粉砂土层，在压力水的作用下，也极易发生流砂和井漏现象。 1、地下水不大时 ：可选用潜水泵抽水，边抽水边开挖，成孔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 ：当用施工孔自身水泵抽水，也不易开挖时，应从施工顺序考虑，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的方法，组织安排合理能达到很好