超厚煤矸石地层中人工挖孔桩施工技术总结.doc

人工挖孔桩在超厚煤矸石地层中的施工

摘要：根据xxx煤矿工程施工经验，简述了挖孔桩在超厚煤矸石地层中成孔、护壁、灌注成桩过程中的质量控制措施和矸石缝隙中大量涌出地下水的处理。
关键词：人工挖孔桩、煤矸石、护壁、施工安全、地下水

人工挖孔桩具有机具设备简单，施工操作方便，占用场地小，无泥浆派排出，对周围环境及建筑物影响小，施工质量可靠，可全面展开施工，缩短工期，造价低等优点，特别是在扩大头的桩基施工中，人工挖孔桩施工更有其优越性，可以弥补机械施工的一些不足。现就xx县xxx煤矿人工挖孔桩工程谈谈挖人工挖孔桩桩基的施工。
1、工程概况
xxx煤矿位于xx市xx县，本工程主要施工部位为精煤仓和浓缩池，剪力墙结构，基础形式采用筏板基础，由于天然地基承载力不足，采用人工挖孔灌注桩桩基础。精煤仓位于9m高的陡坡下方，陡坡主要是有松散的煤矸石组成。

建筑物概况

序号
建筑物名称
设计地坪标高
结构类型
变形要求
建筑物基础
形式
基础埋深
基底压力(kPa)
1
浓缩池
208
框架
敏感
筏板
4.50
180
2
精煤仓
199
剪力墙
敏感
筏板
3.50
300

2、场地工程地质条件
主要地层情况见表

序 号
地层名称
层厚（m）
状态
地基承载力
（kpa）
地层简述
1
杂填土
0.7～10
中密
70
灰黑色为主、夹灰白色,稍湿，底部较为松散,主要由煤渣、煤块石、煤粉及碎石堆积而成。
2
粉质粘土
1.4～4.1
可塑
150
红褐色, ,干强度和韧性中等,含锰质结核。
3
粘 土
0.6～2.3
硬塑
220
红褐色,干强度和韧性高,含少量砂粒，顶部卵石含量较低,底部含量较高。
4
卵石土
0.8～5.70
稍密～中密
280
红褐色,稍湿,卵石含量40％～60％，呈中风化，泥浆钻进较困难，粒间充填红褐色呈硬塑状态的含砂粘土，局部粘土薄层中见胶结砂岩块。
5
全风化砂岩
1.20～9.80
全风化
300
褐黄色为主,夹灰色,砂岩与页岩互层出现,夹少量铝土矿,砂页岩呈砂土粉末状,夹少量强风化砂页岩碎块,干钻较为困难。
6
强风化砂岩
1.8～14.00
强风化
600
黄褐色～灰色,稍湿,砂岩与页岩互层出现,节理裂隙较为发育,裂隙面见水锈，岩体被切割成碎块状,手可掰断,泥浆钻进进尺较慢。
地下水由大气降水补给，主要是上层滞水和岩石层面的裂隙水,在施工过程中大量桩孔中有发现。

图1 精煤仓部位场区图
3、桩基础设计情况
精煤仓桩径为1000mm，桩身砼强度等级为C30,桩长18m，共计182根桩，桩底部500mm范围内扩大成直径1.2m的扩大头，持力层为（6层）强风化岩，桩端进入持力层≥1.0m；浓缩池桩径为1000mm，桩身砼强度等级为C30,桩长14m，工程桩54根，持力层为（6层）强风化岩，桩端进入持力层≥2.0m，护壁砼强度等级为C30，厚度150mm，每节护壁高度为1.0m。
4、矸石地层施工中的质量控制点
4.1成孔
上部回填的煤矸石松散易塌落，为防止煤矸石在开挖时落入孔中，便于第一节砼护壁施工，开挖前应以桩中心点为中心，按相应的桩径加大40cm用砖砌一圈，宽度为120mm，高出井周围地面200mm，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。要求每模都进行吊中，拆模后进行复检，及时修正，做到中心偏差在10mm以内。
桩井开挖过程中遇土层、砂卵石采用短镐、锄头类工具挖掘，遇坚硬状障碍物或全风化、强风化砂岩时，改为风镐掘进。弃土采用吊桶装载，用人力或机器绞架垂直提升到井口，弃土于离井口5米以外或指定地点。
为保证施工安全，开挖过程中煤矸石地层和岩石破碎带必须护壁支模。精煤仓每节护壁高度0.5米，浓缩池护壁每节高度1.0m，必须护壁定型组合钢模装好，然后根据桩孔中心点校正模板，保证护壁厚度0.15m、桩孔尺寸不小于1.0m和垂直度偏差不大于0.5%，按设计配护壁钢筋，然后浇注护壁砼。《建筑桩基技术规范94-2008》中规定上下节护壁间搭接长度不得小于50mm，护壁混凝土必须保证振捣密实，护壁模版的拆除应在灌注混凝土24h之后。拆模后进行校正，对不合格部分进行修正，直至合格。
扩大头施工、清底验收，《建筑桩基技术规范94-2008》中规定挖孔桩扩底端直径与桩身直径比不应大于3，且抗压桩扩底端地面宜呈锅底型。设计对扩大头和清底要求。
（1）深度和持力层达到要求，持力层为第（6）层强风化；

（2）井底沉渣厚度为零
（3）精煤仓扩大头部位直径1.2m；
（4）保证入岩深度，精煤仓入岩1.0m，浓缩池入岩2.0m。

图2 挖孔桩第一节护壁高出地面图

图3 人工挖孔桩施工
4.2钢筋笼的制作、吊放方法：
钢筋经试验合格后，加强筋采用搭接焊，主筋采用闪光对焊焊接，主筋必须在同一中心线上，同一断面焊接点数不超过50%。根据现场桩井的实际施工深度定制钢筋笼，运至孔口后先下一节钢筋笼悬挂于井口后采用电焊机井口对接钢筋笼。
钢筋笼成型要求：
钢筋笼长度： ±50mm        钢筋笼直径：  ±10mm
主筋间距：   ±10mm        箍筋间距：    ±20mm
钢筋笼需检验合格后方可下井，钢筋笼用吊车吊放，安装时应慢吊慢放，防止碰撞井壁，垂直下放到位后，检查钢筋笼中心与桩孔中心是否重合，钢筋笼与井壁间垫砼垫块，以确保保护层的厚度均等。

4.3砼灌注方法
该工程处于坡地，地势较低在粘土层表面和下部基岩面得裂隙都发现有大量地下水。针对桩孔内的积水情况我们采用直接灌注和水下灌注相结合的方法，在施工中收到的良好的效果。灌注前应先对桩孔进行清理，下井清理沉渣，保证清底干净。灌注前应做砼配比试验，砼运输采用HBT60型砼输送泵，该设备的生产能力能满足工期要求，将混凝土由搅拌站至孔口，确保砼顺利浇注。坍落度控制在18-22cm，砼连续灌注不得中断，井口用漏斗并连接导管灌注混凝土，无地下水部位导管离砼面高度不超过2.0米，对部分桩孔底部有大量积水，在施工中我们一直采用水下灌注混凝土的方法，灌注完整根桩，保证混凝土灌注质量。水量不大的桩孔我们则采用前期水下灌注，当地下水完全渗入到地层中后降导管提出砼面随管随拆除导管，灌注速度明显提高。
为保证砼密实度，采用振动棒分层捣实。振动棒操作做到“快插慢拔”，在振捣过程中宜将振动棒上下略作抽动，以使上下振捣均匀。每点振捣时间一般以20秒～30秒为宜，但还应视表面呈水平不再显著下沉，不再出现气泡，表面泛出灰浆为准。分层浇注振捣，振动棒应插入下层5cm左右，以清除两层之间接缝。砼灌注完毕，应按要求留置试块，桩顶覆盖草袋养护保温做好防冻措施。

图4 灌注混凝土

5施工安全控制措施
人工挖孔桩施工中安全措施非常重要，施工单位必须高度重视，应做到以下措施保障：针对煤矸石地层，地层深处易产生有毒气体必须及时通风，孔深超过10m后，必须采取通风措施，风量大于25L/s，保证井下作业人员安全；施工人员进入孔内必须戴安全帽，下孔前必须认真检查吊钩、掉筒、钢丝绳（麻绳）、刹车等；使用吊笼、电葫芦等应有安全可靠的自动卡紧保险装置；开挖深度超过10m时应配有通风设备；挖出的土石方应及时运离孔口，不得堆放在孔口四周1m范围内，机动车辆的通行不得对井壁造成安全影响；孔内照明采用24V以下安全电压，使用防水、防潮的电缆、开关、灯具并设漏电保护装置；卷扬机的钢丝
绳直径不小于Φ12mm，手摇绞车用的麻绳直径不小于Φ20mm。钢丝绳麻绳放出后，卷筒上至少要保留4圈。
6 地下水的处理
精煤仓地势较低，地下水容易汇集，下覆粘土土层和基岩的表面，含有大量下水，而且分布很不均匀。
成孔过程中水量很大，我们选用潜水泵抽水，边抽水边开挖。当桩井挖至粘土和煤矸石交接处、基岩破碎带，混凝土护壁材料中加入水玻璃，用以加速混凝土的凝固和止水，待护壁达到一定强度和不在冒水后，再开始向下挖掘。施工证明这种方法收到了良好的效果。
7 结语
施工过程中地下水对成孔和灌注影响较大，在选择此工艺前一定要对对勘察报告有充分的了解，对水文情况做到心中数。成孔质量、护壁质量和长度、扩大头的施工、桩身上部混凝土的浇注都是人工挖孔灌注桩的质量控制的关键点，在施工方案中针对上述影响制定出有效的技术措施。 桩基施工完毕后甲方对桩基进行了检测，所有桩基全部到达设计和国家规范要求。

参考文献：《建筑桩基技术规范94-2008》、《桩基工程手册》。