挖孔樁最早是在旱地施工發(fā)展起來,后來用于城市跨線橋、立交橋。城市橋梁挖孔樁除了 可以節(jié)省鉆孔機具外,還可以避免鉆機的噪聲和泥漿對環(huán)境的污染。以后逐漸發(fā)展到水中也 采用挖孔樁,樁的直徑或邊長也由最初的1.0 -1.Sm發(fā)展到 4-6m,深度也發(fā)展到超過20m, 并由小直徑的挖孔實心樁發(fā)展到大直徑的挖孔空心樁。
在無地下水或有少量地下水,且較密實的土層或風化巖層中,或無法采用機械成孔或機械 成孑L非常困難,水文、地質條件允許的地區(qū),可采用人工挖孔施工。
1.小直徑挖孔樁施工要點
(1)孔壁支護
挖孔樁的施工方法比較單一,所不同的是護壁方法的不同。一般孔壁支護現(xiàn)都采用預制 混凝土護圈或鋼護圈支護,也可采用現(xiàn)澆或噴射混凝土護壁。挖孑乙與支護孔壁交錯進行,開挖 一段,支護一段。
一般采用護筒保護孔口,護筒宜高出地面300mm,除保護孔口不坍塌外,還可防止表面水 或地面泥土、雜物等滑落孔中。
孔中井壁宜設置預埋鋼筋做爬梯,每孔對稱兩排布置,以便一旦發(fā)生危險,孔中挖土的兩 人可同時離開。爬梯還有利于護壁和樁身混凝土的共同工作,增加樁的承載力。鋼板護壁可 用2 -3mm厚的鋼板卷制成護圈,每節(jié)高1.Om,豎向分成3 塊,每塊四周邊鑲L40mm X 40mm 的角鋼焊接而成。角鋼上鉆孔,用螺栓或銷釘連接成環(huán)形,每挖1.Om深的土方,組裝一節(jié) 護圈。
(2)挖土施工
挖孔樁開挖過程中,開挖和護壁兩個工序必須連續(xù)作業(yè)。挖土應均勻、對稱、同步進行。 挖孔時應注意施工安全,如有水滲入,應及時加強孔壁支護,防止水在井壁浸流造成坍孔。挖 孔較深時應向孔內鼓風以保證工人施工所需的新鮮空氣,同時采用礦工燈或其他照明方式,以 方便施工。
挖孔達到設計深度后,應進行孔底處理。清底工作一定要按要求清出曲線底面,有可能將 樁底擴孔呈大頭樁,以提高樁的承載力。樁底要清到無松渣、淤泥、沉淀等虛土。
(3)灌注混凝土
清底工作經檢查合格后,即可放入鋼筋籠。鋼筋籠制作、運輸、安放人孔與鉆孔灌注樁要 求相同。孔內的混凝土灌注應連續(xù)快速進行,防止污水泥土雜物掉進孔內,造成人為斷樁。若 施工接縫不可避免時,應按施工縫處理要求辦理。
采用在空氣中灌注混凝土方法時,應注意掌握灌注速度,混凝土應分層灌注、分層振搗,每層最深不得超過400mm??諝庵泄嘧⒌臉度鐬槟Σ翗?,且土質較好,短時期無支護不致引起 孔壁坍塌時,可在灌注過程中逐步由下至上拆除支護。
2.大直徑挖孔樁施工要點
大直徑挖孔樁不僅施工工藝和設備比較簡單,而且質量好,速度快,采用變截面樁身使樁 的受力更加合理。由于樁的剛度增大,可取消承臺,大大降低工程成本,實踐證明,可比鉆孔樁 降低達30% -40%的造價。
(1)成孔技術
對于旱地上的大直徑挖孔樁成孔過程的開挖支護,可以采用小直徑挖孔樁的方法,采用全 深護筒法(預制鋼筋混凝土或鋼護筒等)。目前,我國在水中進行大直徑挖孔樁的施工技術獲 得很大成功,具體方法有如下3種。
①鋼護筒法:沉人鋼護筒在筒內開挖,護筒腳最好能進入不透水的黏土層或風化巖層中。 如在透水層中且在地下水位以下時,宜配備適當?shù)呐潘O備如潛水泵等。
②鋼筋混凝土套筒法:具體做法是在河床上先筑島,在墩位處就地澆筑外徑為320 - 520cm. 厚10cm的鋼筋混凝土套筒,用大功率抽水機在鄰孔抽水來降低水位,人工在套筒內開挖。
③沉井內挖孔樁法:筑島將圓形沉井下沉至6 -8m的風化巖層面后,用水下混凝土和旋 噴工藝封住刃腳,止水后人工在風化巖中完成大直徑挖孔樁。
挖孔樁用鋼筋混凝土與沉井刃腳固結,而沉井內不填混凝土,作為空心墩的組成部分,形 成沉挖空心墩新結構。
(2)排水和止水方法
一般挖孔樁是在預估滲水量甚小時才采用,但在水中挖孔總難免遇到滲水,尤其是井底滲水。除一般采用潛水泵抽水外,如果滲水量較大,尚需先采取止水措施再挖進。實踐中采用如下幾種止水措施。
①內套筒壓漿止水
如果刃腳附近及以下皆為粗砂礫石層,則可放人直徑比沉井或外套筒小1.Om左右的鋼 內套筒,使其與井壁之間有50cm的空隙,用空壓機吹砂等方法沉至巖面,中間插1-2m間距 壓漿管(直徑450mm),將空隙用礫石填滿,頂面用纖維袋裝混凝土封閉,然后從井上壓注水泥 漿,將砂礫石固結封水。沉放內套筒等工序可在抽水情況下進行,而壓漿則宜在靜水狀態(tài)下進 行,以免水泥漿流失。如果必須在抽水狀態(tài)下進行時,水泥漿應加速凝劑(如鹽類、水玻璃等)。
②內套筒填灌混凝土止水
當沉井或外套筒在下沉過程因抽水而有大量粉細流沙涌入刃腳,或刃腳尚難下到風化層,其間的地層尚夾雜粉細顆粒,既不宜抽水,又不宜壓漿時,則應采用靜水沉放內套筒,向井內灌 水使水位高于井外,由潛水員下到刃腳,將刃腳與內套筒之間的流沙等清除干凈,從井上用套 管將不分散混凝土(或砂漿)灌下封閉止水。這個作業(yè)需潛水員三班連續(xù)進行,進度較慢但止 水效果較好,一次即可成功。
③井壁預鑿鉆孔旋噴止水
沉井較大時,事先在沉井壁中預留鉆孔(中300mm)通過刃腳,當沉井抽水不干時,用地質 鉆機從井面向下鉆孔,并旋噴水泥漿,將刃腳以下砂礫、黏性土等與水泥漿通過水力攪拌形成 混凝土,強度可達SMPa左右。旋噴有效范圍視土質而異,一般為60 - 100cm,因而預留孔間 距不宜過大。如果一次旋噴完成后抽水時還有較大漏水情況,還可在沉井之外進行補鉆旋噴。