深基坑人工挖孔桩施工技术
1 工程概况
广商中心工程总建筑高度约375.5m (含冠顶),结构高度336.3m,地上60层,地下5层。该工程人工挖孔桩桩端持力层为微风化泥质岩,桩径2 400~3 000mm,护壁采用C20混凝土,桩身采用C40混凝土。桩基长16.1~24.97m,钢筋采用HPB300,HRB400。
人工挖孔桩平面布置如图1所示,桩基施工时,主体结构深基坑已开挖到底,标高为-24.600m。桩基施工前需对基坑进行硬化处理,浇筑100mm厚C20混凝土。主体结构深基坑采用3道混凝土内支撑+地下连续墙的支护方式,第3道内支撑距基坑底约10m。基坑北侧为双塔路,可作为出土口;南侧为已硬化的场地,可堆放及加工材料;东、西侧为其他项目用地。
2 施工难点与应对措施
1)场地狭小,大型机械转移空间不足,桩基施工出土不便。为此,使用运斗车将土方运至北侧基坑底,使用1台PC200型挖掘机进行堆土处理。
2)第3道内支撑由于距基坑较近,影响部分钢筋笼吊装。为此,采用孔内人工绑扎钢筋的方式制作钢筋笼。
3)基坑东侧为广州市地铁18号线施工场地,北侧为市政道路,无法布置混凝土输送泵车,因此东北侧桩基混凝土浇筑困难。为此,在场地西侧布置1台混凝土地泵,并架设支撑架,将泵管引至东北侧桩基处。
图1 人工挖孔桩平面布置
3 施工工艺
3.1 挖土与护壁施工
人工挖孔桩土方工程量较大,且主要为碎石,主要使用风镐、电动凿岩机等工具进行挖掘。第1节井圈护壁顶面高出地面100mm,上壁厚225mm,下壁厚150mm。第1节桩成孔后,在桩孔上口架设垂直运输支架,并在支架上安装卷扬机。井底照明须使用低压电源、带罩防水安全灯具。及时向井下送风,加强空气对流,必要时输送氧气,防止有毒气体造成危害。从第2节开始,利用提升设备运土,桩孔内人员须系好安全带并佩戴安全帽。
桩孔内土方首先装入吊桶,由电动葫芦运出,需注意吊桶内的土不能过满,避免吊桶振荡导致石块掉落伤人;然后由推车运至基坑北侧堆土区,并由1台PC200型挖掘机进行集中堆放;最后由位于基坑顶部的长臂式挖掘机转运至基坑外,装车外运。
现场加工护壁钢筋并在孔内绑扎,护壁上段竖向钢筋每隔1根伸入下段护壁内,伸入长度≥300mm,易塌方位置应适当减小护壁高度,适当加强配筋。每节开挖深度为1m,开挖完成后安装护壁钢模板,插口相连,支模时须校正模板中心位置、直径及弧度。混凝土浇筑时应分层沿四周入模,每节护壁须同日连续施工完毕,可根据土层渗水情况在护壁混凝土中加入速凝剂(不得人工拌合),每节护壁须由监理单位验收合格。护壁混凝土终凝8h、强度达到1.2MPa后方可拆模。施工下节护壁前,须清理上节护壁底部并打毛,以便连接牢固。
3.2 钢筋加工与绑扎
1)将直径较桩径大5~10cm的冷拉螺旋钢筋网按1m桩长用量截为1段,利用钢丝绑扎钢筋网,使其直径小于桩径,然后下放至护壁上方凹口处,解开钢丝使钢筋网回弹,因钢筋网直径较大,不会落至孔底。
2)在孔口处使用力矩扳手将每根桩纵向钢筋进行套筒连接,根据桩长和现场内支撑分布情况,将每根纵向钢筋分为2~3段进行机械连接,同一截面内钢筋接头面积百分率≤50%。当内支撑不影响纵向钢筋下放至孔底时,纵向钢筋可直接在基坑底部连接至桩长;当内支撑影响纵向钢筋下放时,首先连接前2段纵向钢筋,然后将其下放至孔内,与第3段纵向钢筋相连。
3)将焊接弯钩的槽钢(下放5~6m)挂在首节护壁上,槽钢须在孔口处焊接1圈钢筋笼定位箍。沿着槽钢和定位箍将连接完成的纵向钢筋逐根下放,可避免纵向钢筋触碰护壁。钢筋下放至基坑底部后,调整间距,以确保钢筋笼直径、钢筋保护层厚度及垂直度满足要求。每根纵向钢筋须缓慢下放,并绑扎1根安全绳,确保安全。
4)加劲箍沿着纵向钢筋下放(间距2m),须使加劲箍中心与桩底中心重合,施工人员在孔内将主筋扶正,并绑扎主筋与加劲箍。将放置在护壁上的螺旋箍按图纸间距缠绕在纵向钢筋上,并绑扎固定,按先加劲箍后螺旋箍的方式,自下而上完成整个钢筋笼的绑扎。
5)在孔口护壁处设置钢立柱,与钢丝绳连成八边形栏杆防护,作为孔内施工人员安全措施(见图2)。进行孔内作业时,将双钩生命绳安全带挂在孔口钢丝绳上,利用护壁及螺旋箍进行爬升作业。孔内及时送风,避免施工人员出现缺氧窒息情况。
图2 孔口防护示意
3.3 混凝土浇筑
钢筋笼绑扎完成后,将上方槽钢拆除,进行混凝土浇筑。使用4根钢管将料斗和串筒固定在孔口处,每浇筑1m拆除1节串筒,不断向上提升串筒,确保混凝土自下而上一次浇筑成型,避免因底部混凝土初凝形成断桩。每浇筑50cm振捣1遍,每遍振捣15~20次。
计算知,使用1台混凝土输送泵车进行东南、西侧桩基混凝土浇筑时,可满足要求;因在北侧道路布置泵车将导致交通堵塞,所以布置1台地泵浇筑东北侧桩基混凝土;需在南、西侧道路布置2台混凝土输送泵车,同时浇筑西南侧桩基混凝土。
4 结语
广商中心工程深基坑作业区空间狭小,使用大型机械进行桩基施工将影响基坑支护安全和施工进度,为此采用人工挖孔桩。由于桩基出土不便,使用运斗车运土,并利用挖掘机进行堆土处理。由于内支撑影响钢筋笼绑扎,采用孔内人工绑扎钢筋的方式制作钢筋笼。由于施工现场道路可能存在堵塞情况,选择合理的混凝土泵车布置方案,满足混凝土浇筑要求。通过采用合理的人工挖孔桩施工工艺,加快施工进度,保证桩基施工质量。
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