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1、情境四 桩基础工程施工,1. 掌握预制沉桩施工工艺。2. 掌握泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺。3. 掌握人工成孔灌注桩施工工艺。4. 掌握基桩的检验方法。,单元三 挖孔灌注桩施工,在桥梁施工中，有些大型桥梁由于自重大，墩台底面积小，对地基的单位压力很高，需要大直径的桩来承受，但却往往受到钻孔设备的限制而难以完成。在这种情况下，人们较多地采用了挖孔灌注桩。挖孔灌注桩的施工，是在测量定位后开挖工人下到桩孔中去，在井壁护圈的保护下，直接进行开挖，待挖到设计标高，桩底扩孔后，对基底进行验收，验收合格后下放钢筋笼，浇筑混凝土成桩。挖孔时如遇地下水，可使用潜水泵随时将水排除。挖孔灌注桩多用人工开挖和小型爆破、
2、配合小型机具成孔，再灌注混凝土形成桩基。,单元三 挖孔灌注桩施工,该方法适用于土质较好且地下水位较低的黏土、亚黏土、含少量砂卵石的黏土层，对软土、流砂、地下水位较高、涌水量大的土层不宜采用，桩径一般为13 m，桩深2040 m，最深可达6080 m。其特点是机具设备简单，施工操作方便，占用施工场地小，对周围建筑物影响小，施工质量可靠，可全面展开施工，缩短工期，造价低。缺点是施工速度较慢。,单元三 挖孔灌注桩施工,一、 施工前准备工作 施工前应根据水文地质条件、安全施工、提高挖掘速度和因地制宜的原则，选择合适的孔壁支护类型；平整场地，清除表面浮土，铲除松软层并夯实；施测墩台十字线，定立桩孔准确位
3、置，设置护柱并经常检查校核；搭好孔口雨棚，安装提升设备，布置好出渣道路；合理堆放材料和机具，以免增加孔壁压力；防止土、石、杂物滚入孔内伤人；若孔口地层松软，为防止孔口坍塌，可在孔口使用混凝土护壁，每节护壁模板安装应设专人严格校核中心位置及护壁厚度。二、 施工工艺流程 挖孔灌注桩施工工艺流程见图4.3.1。,单元三 挖孔灌注桩施工,三、 挖孔灌注桩施工要点 施工时，需按照地质、水文情况选择合适的挖孔及清渣方式。 1.人工开挖 位于无水或极少量水地层的桩基，护壁施工后，可人工直接开挖，遇到岩石则采用浅层小药量爆破，人工清渣掘进，通过小型慢速卷扬机提升设备将渣石吊运出井。位于有水地基时要边开挖边用水
4、泵排水。,单元三 挖孔灌注桩施工,2. 爆破开挖 桩孔开挖至较坚硬土层或全风化、强风化及中风化岩层时，用风镐开挖；当遇中风化、弱风化岩层，风镐挖掘难于作业时，可采用爆破方法开挖。孔口爆破时，现场其他孔内作业人员必须撤离，孔口应加盖。爆破后，孔内必须通风排烟15 min并经检查无有害气体后，方可继续下孔作业。,单元三 挖孔灌注桩施工,3. 出渣 在孔口安设垂直提升架、起重卷扬机、活底吊土桶及排水、通风、照明等设施，并检查其安全性能。在使用过程中，施工现场所有设备、设施、安全装置、工具、配件等必须经常进行检查，确保完好和使用安全。开挖时由人工逐层用镐、锹进行开挖，挖土顺序为先中间，后周边，开挖土石
5、方由起重卷扬机配合吊土桶起吊出孔外，再利用自卸汽车外运至指定弃土场。,单元三 挖孔灌注桩施工,4. 护壁 （1） 混凝土护壁 第一节桩孔开挖完成后，进行锁口、护壁混凝土施工。护壁混凝土需振捣密实，防止渗漏水，桩孔分段开挖完成后应尽快灌注护壁混凝土，且同段必须一次灌注完毕。护壁模板可采用组合式钢模板，并用桩心点校正模板位置。护壁混凝土宜采用C20早强混凝土。由于护壁厚度较小，应用钢筋插捣及用力拍打模板的方法振捣，注意浇筑速度要快，振捣要密实，护壁下口要凿毛，上下护壁结合密实，不渗水。锁口混凝土顶面高出现场地面30 cm，以防杂物掉入伤人及地表水流入孔桩内。,单元三 挖孔灌注桩施工,待第一节孔圈护
6、壁完成以后，重新布设桩心控制点，即将孔桩中心点用十字线布设于护壁顶面，标高基点布设于护壁上，并检查复测其准确性和精度。在桩孔开挖过程中，以此为标准来检查其垂直度和几何尺寸。 护壁混凝土强度及混凝土坍落度等级应满足设计要求，并按照设计要求进行配筋。设计有护壁钢筋的，土方开挖前应开始护壁钢筋的制作，进行钢筋绑扎时，注意竖向钢筋的间距和箍筋的间距。竖向钢筋应锚入土层300 mm。绑扎护壁时应注意整节护壁钢筋的位置，以免偏差过大影响模板安装及出现露筋现象。,单元三 挖孔灌注桩施工,（2） 沉井护圈 挖孔前，先在桩位上制作钢筋混凝土井筒，然后在筒内挖土，井筒靠自重或附加荷载来克服筒壁与土壤之间的摩阻力，
7、使其下沉至设计标高，再在筒内浇注混凝土。 （3） 钢套管护圈 钢套管护圈挖孔桩，是在桩位处先用桩锤将钢套管强行打入土层中，再在钢套管的保护下，将管内土挖出，吊放钢筋笼，浇注桩基混凝土。待浇筑混凝土完毕，用振动锤和人字拔杆将钢管立即强行拔出移至下一桩位使用。这种方法使用于流砂地层，地下水丰富的强透水地层或承压水地层，可避免产生流砂和管涌现象，能确保施工安全。,单元三 挖孔灌注桩施工,四、 特殊地质情况处理 1.孔桩流砂的处理 人工挖孔时，当遇到地质突变，出现细砂、粉砂层，特别是在地下水的作用下形成流砂时，要采取有效可靠的措施。 流砂情况较轻时，可以缩短循环开挖深度，缩短孔壁的暴露时间，及时进行护
8、壁混凝土灌注。当孔壁塌落，有泥砂流入而不能形成桩孔时，可用纺织袋装土逐渐堆堵，形成桩孔的外壁，并保证内壁满足设计要求。,单元三 挖孔灌注桩施工,流砂情况较严重时，可以下钢套筒，加强护壁。钢套筒与护壁钢模板相似，以孔外径为直径，可分成46段圆弧，再加上适当的肋条，相互用螺栓或钢筋环扣连接，每开挖0.5 m左右，即可分片将套筒装入，伸入孔底不小于0.2 m，插入上部混凝土护壁外侧不小于0.5 m，安装后即支模灌注护壁混凝土。若放入钢套筒后流砂仍上涌，可采取混凝土封闭孔底，待混凝土凝结后，将孔心部位的混凝土凿除以形成桩孔。必要时，可以打管注浆，固结砂土后开挖。,单元三 挖孔灌注桩施工,2. 孔桩淤泥
9、质土层的处理 在遇到淤泥质等软弱土层时，一般可用方木、木板、模板等支挡，并要缩短这一段的开挖深度，及时灌注混凝土护壁。支挡的方木沿周边打入底部不小于0.2 m，上部嵌入上段已浇好的混凝土后面，可斜向放置、双排布置互相反向交叉。,单元三 挖孔灌注桩施工,五、 终孔检查 挖孔达到设计高程后，应进行孔底处理。必须做到平整、无松渣、污泥等软弱层。检查孔底形状、桩径、垂直度、嵌入岩层深度是否符合设计要求，可采用检孔器进行终孔检查。开挖过程中应经常检查了解地质情况，如有与设计资料不符的，应提出变更设计。按技术规范要求检查桩位、成孔的倾斜度、孔径，如符合要求，并经监理工程师检查同意后，进入下一道工序。检查项
10、目详见表4.3.1。,单元三 挖孔灌注桩施工,六、 钢筋笼制作与吊装 为确保钢筋笼质量，钢筋笼在钢筋加工房加工，并绑扎成型，通过临时便道由运输车运至现场。加强筋点焊在主筋上，保证钢筋笼骨架刚度。螺旋箍筋调直后均匀地绑扎在主筋上，为确保连接牢固，每节钢筋笼两端箍筋点焊在主筋上。同一截面受拉区其主筋接头不能超过50，受压区不限制。接头双面焊接的长度不应小于5d（d为钢筋直径）；如采用单面焊接，其长度不应小于10d。预先在钢筋笼上设导向鼻（钢筋制作），同一截面设置三个，在竖向错开60布置，或预制8 cm厚的水泥垫块绑扎于钢筋笼外侧，以确保保护层的厚度。,单元三 挖孔灌注桩施工,为使钢筋骨架正确牢固定
11、位，除主筋上安设钢筋“耳环”或混凝土垫块外，也可在孔壁上打入钢钎，用铁丝与主筋绑扎使其牢固定位。在安放钢筋笼前，先用探孔器检查桩孔有无缩孔现象，探孔器长为钢筋笼直径3倍，或46 m长，孔径应比桩径小2 cm为宜。察看探孔器是否顺利放到底，孔径是否符合要求。 钢筋笼利用吊车分节起吊、安放，现场焊接各段钢筋笼。钢筋笼底口应向内弯曲1015 cm为宜，钢筋笼慢慢吊起移至孔口，在操作人员的扶持下将正位后的钢筋笼骨架慢慢吊入孔内。在骨架入孔时，清除骨架上的泥土和杂物，修复变形或移位的箍筋，重焊或绑扎已开焊的焊点。,单元三 挖孔灌注桩施工,钢筋笼焊接时上下两节必须保证在同一竖直线上，主筋采用机械连接，在连
12、接时，先将孔内钢筋笼用两根16号工字钢或钢管穿过，并固定在孔两侧的方木上，上部钢筋笼露出适当高度，以方便操作，然后用吊车将上节钢筋笼垂直吊起，慢慢移至孔口，将上下两钢筋笼对好，采用直螺纹套筒连接。钢筋笼在起吊、运输或安装时应采取措施，防止变形、扭转、弯曲。 钢筋笼吊装应对准孔位，扶稳后，缓慢下放，不得碰损孔壁。吊放就位时，钢筋笼必须居中设置，应特别注意钢筋笼配筋方向与设计一致，不得偏转，并应检测其水平位置和高程，以及预埋检测管的位置是否达到设计要求，合格后方可固定钢筋笼。,单元三 挖孔灌注桩施工,桩的钢筋骨架在混凝土灌注前整体放入孔内。钢筋笼按设计长度及实际成孔的尺寸（有时会超出设计长度）分节
13、制作，采用机械连接接长钢筋笼。为了保证运输或安装时不变形，应在制作时加设三角形内撑。钢筋笼用吊车起吊竖直下至孔内，并适时割去钢笼内三角形支撑，当放至上端接头时，将钢筋笼临时固定在平台上松去吊点，用吊车依次吊起相邻的上一节钢筋笼，与临时固定在平台上的钢筋笼焊接。,单元三 挖孔灌注桩施工,接头完成后，埋设好无破损检测的预埋管（桩径1.8 m的桩基埋设57声测管4根，桩径1.8 m的桩基埋设57声测管3根），并完成接头处的箍筋绑扎工作，经监理工程师同意后，松去平台上的临时固定设施，再用吊车起吊下放钢筋笼。钢筋笼下放至孔内后，应进行定位，选36根纵向主筋接长并与钢护筒顶端焊好，防止其上浮和偏位。钢筋笼
14、安装完毕，声测管上端口也必须用10 mm厚钢板封口，防止杂物及泥浆进入管内。钢筋笼安装示意如图4.3.2所示。,单元三 挖孔灌注桩施工,图4.3.2 钢筋笼安装示意图,单元三 挖孔灌注桩施工,七、 灌注混凝土 混凝土集中拌和后，用搅拌运输车运至孔口，下料采用串筒或导管，不得在孔口抛铲或倒车卸入。混凝土浇筑应连续分层浇筑，每层厚度不得超过1.5 m，采用插入式振捣棒振捣。浇筑前应将孔内积水排干净，并检查钢筋笼上预埋件是否固定牢靠，位置是否准确，之后浇筑混凝土，混凝土桩头超浇150.3 m，灌注后加以保护并设明显标志，以免发生意外。浇筑桩芯混凝土时，相邻孔内不得作业，孔底不得留人。桩头混凝土应适时
15、凿除。灌注桩身混凝土时应留置试块，试块组数按照规范要求。,单元三 挖孔灌注桩施工,桩芯混凝土施工中对混凝土的浇筑、振捣、养护等工序严格按技术标准进行操作，加强质量监督与自检，控制各工序的施工质量。为保证施工质量应注意以下问题： （1）每辆混凝土输送车必须有配料单和混凝土使用部位及性能的相关资料，到达施工现场后，试验人员检查混凝土的数量、坍落度、和易性、含砂率、混凝土运输时间及混凝土的温度，若不能满足要求，则不签收。 （2）严格控制混凝土骨料粒径，保证混凝土密实度；混凝土自由倾落高度不得大于2 m，否则应加串筒，防止引起混凝土离析。,单元三 挖孔灌注桩施工,（3） 混凝土采用分层连续浇筑，每层浇
16、筑高度不得大于1.5 m，中断时间不得大于45 min，紧随分层捣实。振捣采用插入式振捣器，振捣器转动后方可插入混凝土内，振完后徐徐提出，不能过快或停转后再拔出来。振动过程中应避免振动器与钢筋直接接触。,单元三 挖孔灌注桩施工,八、 成桩的质量检测 为了检查挖孔灌注桩的混凝土浇筑质量，桩径1.8 m的挖孔灌注桩其钢筋笼内埋设4根57的声测管，呈正方形布置；桩径1.8 m的挖孔灌注桩其钢筋笼内埋设57声测管3根，呈正三角形布置。声测管用钢板密封管底，管顶临时加盖，以防混凝土或杂物掉入管内(声测管埋设如图4.3.3所示)。,图4.3.3 声测管埋设示意图,单元三 挖孔灌注桩施工,桩基达到一定强度后
17、，通过预埋的声测管逐桩采用超声波对成桩的混凝土质量进行检测，要求类桩比例不低于98%，类桩不大于2%，且不允许出现类桩。声测管采用无缝钢管，不得使用焊管，其长度应延伸至平台顶面。声波检测前清理出超声波管头，锯开封口，灌放清水，等待检测。声测管底部用钢板焊接封底，管内充水，并用木塞钢板焊接封堵管口。检测合格后，管内用水泥浆灌注填充。必要的时候还需采取钻芯取样进行桩基检测。,单元三 挖孔灌注桩施工,案例 泥浆护壁钻孔灌注桩施工方案 大桥右线4#墩Y1钻孔桩，桩号：右线YK11+398，桩基直径2.2 m，设计桩长30 m。由于大桥的地质以卵石为主，且桩基需嵌入弱风化熔结凝灰岩不小于2.5D，且桩入土深度不小于15 m。决定钻孔的方法采用冲击钻，本桩采用JK8型钻机冲击成孔。 1.施工顺序 桩位测量放样场地准备与钻孔平台搭设护筒制作与埋设泥浆制备钻孔清孔检孔器检孔插放钢筋笼灌注水下混凝土检测。,单元三 挖孔灌注桩施工,2. 准备工作 钻孔灌注桩施工前准备工作的主要内容有桩位测量放样，场地准备，护筒制作和埋设，泥浆制备等。 （1） 桩位测量放样 测量放样采用全站仪进行，根据待放桩位的中心坐标和附近两个互相通视的导线点坐标，利用极坐标法即可放出中心桩。为便于检查复核，应在中心桩附近适当位置的纵横方向上各设置两个保护桩。 （2） 场地准备,