机械洛阳铲成孔灌注桩施工组织设计

机械洛阳铲成孔人工扩底钢筋混凝土灌注桩施工技术

摘要机械洛阳铲成孔人工扩底钢筋混凝土灌注桩是一种应用于土质为粘土、粉质粘土

等直立性较好，且地下水位低的土层，尤其适用于黄土地区地质；相对于机械成孔钢筋混

凝土灌注桩来说具有成本低、操作简便、质量易控制、环保等优点，桩身垂直度及成桩质

量易保障。全面掌握其施工技术，是确保工程质量的关键。

关键词洛阳铲成孔人工扩底灌注桩施工技术

1 前言

在山西夹马口渡槽工程灌注桩施工中，设计要求地基处理形式为现浇钢筋混凝土灌注桩。桩端头持力层为砂砾石层，桩长25.3m，桩径0.8m，桩端头直径1.2m，共计244根。根据地质勘察资料，场地为III级（严重）自重湿陷性黄土，湿陷深度在地面以下17.5m左右。湿陷土层桩侧摩擦力特征值按-10kPa考虑，非湿陷性土层桩侧摩擦力特征值按15kPa考虑。极限端阻力标准值按1100kPa考虑，地基承载力为fak=90kPa。经过调研、方案论证，采用了机械洛阳铲成孔人工扩底钢筋混凝土灌注桩施工技术进行施工，经实践取得了良好效果，通过静载荷试验和小应变检测，结果均符合设计要求。施工工艺得到了业主、监理及质量监督部门的一致好评。

2 机械洛阳铲成孔技术特点

2.1 采用机械洛阳铲成孔较人工直接挖孔取土及垂直运土作业避免了塌方、流沙等安全隐患风险，保证了施工作业人员的安全；

2.2 采用机械洛阳铲成孔较钻机成孔节约了施工成本，且不受地形条件限制，方便了施工。

2.3 采用机械洛阳铲成孔，提高了工作效率，能够加快施工进度；

2.4 采用洛阳铲成孔，减少了护壁施工工序，同时也避免了环境污染。

2.5 通过人工扩底施工桩端扩大头提高了钢筋混凝土灌注桩的承载力，使建筑基础地基处理设计优化，降低工程成本，经济效益显著。

3 技术原理

成孔原理示意图见图1。桩位检验合格后，利用卷扬机提升洛阳铲（洛阳铲外径可根据设计桩径制作出不同型号，有0.6～1.5m桩径可供选择），靠洛阳铲自重及自由下落加速度闭合抓土，卷扬机通过钢丝绳提升至地面卸土，依次循环成孔。达到扩底部分时采用人工操作，扩底时先挖桩身圆柱体，再按扩底尺寸从上到下削土修坡成形。扩底直径一般为1.5～3.0d。该方案在施工中能够真实反应地质层的变化，为桩端头是否达到持力层提供直观可

靠的依据，确保了桩身完整。 4 主要施工技术

采用特制的直径与桩径一致的简易机械洛阳铲，利用卷扬机作为施工提升动力，靠自重及下落加速度进行挖土和垂直运输，取代人工在井下直接挖土，仅需要在桩底扩大部分和枝盘处采用人工作业，从而减少了人工在井下作业，降低安全风险，在确保桩体成孔质量的前提下，提高了工作效率，加快了施工进度；且简易机械洛阳铲施工不受地形条件限制，方便了工程施工。

该技术适用于地基土质为粘土、粉质粘土等直立性较好，且地下水位低于桩深的土层。尤其适用

于黄土地区地质。 图1 机械洛阳铲成孔原理示意图 5 施工工艺流程及操作要点 5.1 工艺流程：

准备工作→放线定位→设备就位→测量控制→洛阳铲挖土到设计标高→人工扩底→桩底验收→安放钢筋笼→浇筑桩芯混凝土→养护→凿桩头→试验。 5.2 施工工艺操作要点 5.2.1 挖孔施工

（1）定桩位及高程：在场地三通一平的基础上，依据建筑物测量控制网的资料和基础平面图，测定桩位轴线方格控制网和高程基准点。根据桩位进行孔口定位。

（2）孔口定位预检合格后开机（洛阳铲）操作，利用卷扬机提升洛阳铲，闭合抓土，至地面卸土，依次循环成孔。

（3）扩底部分采用人工手工工具操作，先挖桩身圆柱体，再按扩底尺寸从上到下削土修成扩底形。扩底直径一般为1.5～3.0d;锅底中心比四周低150～500mm 。 详见图2。 5.2.2 桩端头验收

验收内容主要是：

（1)桩端是否进入持力层，且不小于设计深度；

0.8-2.0d

150-500

m m （1.5-3）d

（2)扩大头的尺寸检查是否满足设计要求； 图2 桩端大样图 （3)桩径垂直度等是否符合规范要求。 5.2.3 钢筋笼吊装

（1）钢筋笼入孔前，需经施工技术人员及监理进行检查验收、填写隐蔽工程验收单，经四方联合验收后，方可吊放钢筋笼；

（2）钢筋笼放入前应先绑好砂浆垫块。垫块采用预制轮型混凝土块，绑扎在钢筋笼上，每组四块水平对称排列。吊放钢筋笼时，要对准孔位，

直吊扶稳、缓慢下沉，避免碰撞孔壁。钢筋 图3 桩体施工断面图 笼放到设计位置时应立即固定。见图3。

（3）若钢筋笼较长可采用两段连接，连接采用双面搭接焊，接头数按50%错开，以保证钢筋位置正确，保护层厚度符合要求。 5.2.4 桩芯混凝土施工

（1）桩底验收合格、钢筋笼安放固定后，应尽快浇注桩芯混凝土。

（2）桩身混凝土坍落度宜采用14±2㎝,用混凝土料斗和导管垂直灌入浇注，浇注时应连续进行，利用上下提升导管，混凝土通过导管自上向下顶压和自重增强其密实性，桩顶以下7.0m 范围内使用插入式振捣器进行振捣，以保证桩顶质量。

（3） 桩顶超灌高度为0.3m ，以保证在剔除浮浆后，桩顶标高符合设计要求，充盈系数不小于1.0。

（4）凿除桩头时先用切割机在设计桩顶处割出一条圆线，深度应小于钢筋保护层10㎜。然后从上往下分小块凿除，离桩顶标高约5～10㎜时，用细錾子小心剔出。桩顶深入片筏基础5～10cm 。 6 施工设备配置见表1。 7 质量控制 7.1 质量标准

机械洛阳铲成孔人工扩底钢筋混凝土灌注桩施工质量验收标准执行设计要求和国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002及《混凝土结构工程施工

轮型砼垫块

砼保护层厚度

主筋

箍筋

质量验收规范》GB50204-2002.

7.2 桩体及钢筋笼质量允许偏差及检验方法见表2、表3。

8 安全措施

8.1 施工人员须经过安全培训，合格后上岗。严格执行工地安全规定。采用机械洛阳铲成孔至设计深度后进行人工扩底施工，在作业人员进入桩孔时需要对桩孔井壁进行检查，看是否有土体裂缝等不安全隐患，并设置通风设备和管道向桩孔内送风，保证作业人员的安全。桩孔内作业人员必须戴安全帽，系挂安全绳。

表1 主要设备配置表

8.2 孔内设应急软爬梯，供人员上下使用的吊笼安全可靠，不得使用麻绳和尼龙绳掉挂。当桩孔深大于10m时，应向井下通风，加强空气对流。必要时输送氧气，防止有毒气体的危害。操作时上下人员轮换作业，桩孔上人员密切观察桩孔下人员的情况，互相呼应，切实预防安全事故的发生。

8.3 孔口四周必须设置安全防护设施，防止孔口杂物掉入砸伤人员。

8.4 在10米深以下作业时，应在井下设100W防水带罩灯泡照明。

8.5 根据土质情况，人员在孔底扩孔时，孔壁隔一定距离加设钢护筒，以防孔壁塌方。

9 小结

夹马口引水渡槽工程灌注桩施工见图4。采用了简易机械洛阳铲成孔设备，进行了干式成孔施工，施工中成孔质量效果较好，无斜孔、塌孔等情况发生。本项目的施工对于类似工程的设计、施工提供了宝贵的经验，为推动同类型建筑施工起到积极的促进作用，具有显著的社会效益。采用此技术进行地基处理施工，可降低工程成本，节约工期，确保成桩的质量，具有积极的推广意义。

夹马口渡槽灌注桩地基处理采用机械洛阳铲成孔人工扩底的钢筋混凝土灌注桩工艺，通过合理组织施工，比计划提前20天完工，施工成本降低约55万元。成桩后，经静载试验和桩体小应变测试，Ⅰ类桩238根，占抽检总数的97.5%；Ⅱ类桩6根，占抽检数量的2.5%；无Ⅲ类桩；桩身完整性较好。得到了设计、监理、业主和省质量监督部门的高度评价。

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