CN106703028B - 大直径人工挖孔桩预制拼装式钢护壁及其施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了人工挖孔桩护壁领域内的大直径人工挖孔桩预制拼装式钢护壁及其施工工艺，包括若干弧形的标准片和邻接片，标准片和邻接片的上、下两端均固定有相匹配的弧形端板，标准片和邻接片的左、右两端均固定有竖直的侧板，端板和侧板上均设有若干连接孔，连接孔内穿设有螺栓，若干标准片和邻接片左、右两边的侧板相互螺栓连接形成圆形的钢护筒，所述标准片面板弧面外部的下端设有下料口。本发明解决了现有人工挖孔桩护壁砼强度低，护壁整体刚度小，施工效率低的问题。

Description

大直径人工挖孔桩预制拼装式钢护壁及其施工工艺

技术领域

本发明涉及人工挖孔桩护壁领域，具体涉及一种大直径人工挖孔桩预制拼装式钢护壁及其施工工艺。

背景技术

随着社会经济的发展，建筑工程大量兴建，为了适应各种工程的需求，出现了一些大直径或者超大直径的桩基，但是由于工程场地限制桩基成孔不能引进机械施工，只能靠人工挖掘的方式进行，人工挖孔桩，是用人力挖土、现场浇筑的钢筋混凝土桩，目前应用比较普遍。其优点是施工方便、速度较快、不需要大型机械设备，挖孔桩要比木桩、混凝土打入桩抗震能力强，造价比冲锥冲孔、冲击锥冲孔、冲击钻机冲孔、回旋钻机钻孔、沉井基础节省。为在确保安全的条件下进行人工挖孔桩，通常需要在每向下挖一节桩孔后进行护壁浇筑，以确保人工挖孔桩的安全。常规人工挖孔桩混凝土护壁为直接在人工挖就的土石孔的孔壁上浇筑混凝土层形成混凝土护壁，采用现场绑扎制安钢筋形成护壁架，然后浇筑混凝土形成护壁。

常规人工挖孔桩混凝土护壁的缺点：1)护壁砼强度低：由于护壁砼的每次使用量很小,一般由挖孔工人(多为民工)在孔口随拌随用,缺乏对护壁砼材料配合比及拌和质量的控制,是造成了护壁砼的强度过低的直接原因。2)护壁砼厚度小:挖孔直径决定护壁的厚度,护壁厚度的大小直接关系到挖孔的施工效率。挖孔作业工人在追求效率利益中牺牲了护壁厚度；3)护壁制作需要现场制安绑扎钢筋，需要在施工现场搭建钢筋房，工人现场施工工序多，施工效率低，现场施工环境脏、乱、差；4)钢筋护壁整体刚度较小，当桩孔施工到较深时，若遇较松土层，则容易发生护壁滑移塌陷坠落，从而危害到施工人员的安全。

发明内容

本发明一个目的意在提供大直径人工挖孔桩预制拼装式钢护壁，以解决现有人工挖孔桩护壁砼强度低，护壁整体刚度小的问题。

本发明另一个目的意在提供大直径人工挖孔桩预制拼装式钢护壁施工工艺，以解决现有人工挖孔桩护壁砼强度低，护壁整体刚度小，施工效率低的问题。

为达到上述目的，本发明的基础方案一如下：大直径人工挖孔桩预制拼装式钢护壁，包括若干标准片和邻接片，所述标准片和邻接片均包括矩形弧面状面板，面板弧面内部的上、下两端均固定有与面板弧度相匹配的弧形平面端板，面板弧面内部的左、右两端均固定有竖直的平面侧板，所述端板和侧板上均设有若干连接孔，连接孔内穿设有螺栓，若干标准片和邻接片左、右两边的侧板相互螺栓连接形成圆形的钢护筒，所述标准片面板弧面外部的下端设有下料口，所述标准片包括第一标准片和第二标准片。

优选方案一，作为基础方案的一种改进，所述下料口外侧的面板上设有下料罩，下料罩的底部设置有开口。设置下料罩在从上至下依次通过下料口对钢护筒和土石之间缝隙进行混凝土浇筑时能对下料口进行遮挡，避免上方的混凝土将下料口封堵造成无法对下方钢护壁与土石之间的缝隙进行混凝土浇筑。

优选方案二，作为优选方案一的一种改进，所述面板的弧面内部固定有若干纵横交错分布的加强板，加强板上设有吊装孔。设置加强板对钢护壁进行结构加强，加强板与面板之间形成T型连接，增强面板的抗变形性能，防止浇注混凝土时面板受到混凝土的挤压变形影响桩基的性能。

本发明的基础方案二，大直径人工挖孔桩预制拼装式钢护壁施工工艺，包括以下步骤：

一、放线定桩位，确定桩位中心，以中心为圆心，以桩身半径加钢护壁厚度为半径确定桩孔的顶端尺寸；

二、挖桩孔土方，从上至下逐层从桩孔中心向外辐射进行挖掘；

三、支护钢护筒，将标准片和邻接片吊装至挖好的桩孔内通过螺栓连接侧板形成圆形钢护筒；

四、浇筑护壁混凝土，向钢护筒与土石之间的缝隙中浇筑砼；

五、检查桩位轴线和标高；

六、重复第二步到第四步直至达到预设桩孔深度；

所述第一步中在桩孔顶端外侧用M5水泥砂浆筑成300mm高240mm厚护圈；支护钢护筒时先将多个第一标准片通过螺栓连接，然后在标准片的自由端螺栓连接第二标准片，再在第二标准片的自由端螺栓连接邻接片形成圆形的钢护筒。

优选方案三，作为基础方案二的一种改进，所述钢护筒顶端高于地坪150～200mm。这样设置进一步防止外部的杂物、泥土或水流入到桩孔内。

优选方案四，作为基础方案二的一种改进，所述钢护筒中心线与桩孔中心线偏差小于20mm。这样设置保证钢护筒与桩孔的同轴度，避免钢护筒偏斜造成最后浇筑成型的桩基偏斜，防止桩基偏斜影响对建筑的支撑作用。

优选方案五，作为基础方案二的一种改进，所述浇注护壁混凝土时采用人工浇筑、人工捣实，混凝土坍落度小于100mm。采用人工浇筑、人工捣实，便于人工控制混凝土浇筑的紧实度和坍落度，防止混凝土层中形成空穴等薄弱点，确保孔壁的稳定性和强度。

本发明的原理及优点是：实际应用时，根据施工需要的桩的大小预制成型若干标准片和邻接片，先确定好桩基位置，然后挖掘桩孔，再在桩孔内拼装标准片和邻接片形成圆筒形的钢护壁，然后在钢护壁与桩孔的土石壁之间浇注砼进行加固，最后在桩孔内装入钢筋笼进行混凝土浇筑成桩。采用预制成型的弧长不等的第一标准片、第二标准片和邻接片拼接形成钢护壁，在拼接成圆形钢护壁时直接将预制好的标准片和邻接片在桩孔中拼装成钢护筒，钢护壁运至现场即可拼装使用，提高了施工效率，不用现场制安、绑扎钢筋架设桩孔护壁，减少了现场制作钢筋护壁架的工序，基础挖孔期间无需设置钢筋房等钢筋加工场地，有利于环境保护及安全文明施工，避免了现场人工进行钢筋绑扎作业带来的基础施工脏、乱、差的局面，实现了环境保护与工程实体的结合。标准片和邻接片均采用10mm厚的钢板制成，钢护壁架设完成后再在钢护壁与桩孔土石壁之间浇注混凝土，采用混凝土层和钢护壁双重护壁支撑桩孔，有效解决了钢筋混凝土护壁在软弱土质塌孔引起的成孔质量问题。标准片和邻接片采用弧形的面板使得标准片和邻接片拼接后能够围成圆筒状的钢护壁，在面板弧面内部的上下两侧设置与面板弧度相匹配的弧形平面端板，在端板上设置连接孔便于通过端板和螺栓进行上、下相邻两节钢护壁之间的定位固定和连接，在面板弧面内部的左右两侧设置竖直的平面侧板，在侧板上设置连接孔便于通过侧板和螺栓进行同一节钢护壁上标准片与标准片之间或标准片与邻接片之间的定位连接。在标准片面板弧面外部的下端设置下料口，这样能够通过上一节钢护壁的下料口向下一节钢护壁与土石之间的缝隙中浇筑混凝土进行桩壁土石的加固。拼装时采用多块预制成型的标准片和邻接片，先进行标准片的拼装再进行邻接片的拼装，相比于现有的现场钢筋绑扎的护壁，采用了成块化、模块化的操作，运输方便，安装方便，不需要在施工现场搭建专用钢筋房进行钢筋护壁的绑扎制安，不会在施工工地产生钢筋边角料，不需要在施工现场使用钢筋切割、弯制、储存、焊接等设备，消除了常规桩基作业过程中使用设备和制造的废料、噪音对居民生活区的严重影响，施工产生的噪声、扬尘、废水污染等得到了有效的控制，施工效率高，自动化程度高，劳动力需求少，劳动强度低。本发明技术方案适用于大直径人工挖孔桩工程、各种深度回填土、杂填土等填土地质，松散地质条件下的公路、桥梁、建筑等各型工程的桩基施工，也可用于软弱地质、流砂地质、地下水丰富地质的桩基作业，有效解决了钢筋混凝土护壁在软弱土质塌孔引起的成孔质量问题。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2为实施例一中第一标准片的主视图；

图3为实施例一中第一标准片的俯视图；

图4为实施例一中第二标准片的主视图；

图5为实施例一中第二标准片的俯视图；

图6为实施例一中邻接片的主视图；

图7为实施例一中邻接片的俯视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：面板1、端板2、侧板3、加强板4、下料口5、连接孔6、吊装孔7、下料罩8、第一标准片9、第二标准片10、邻接片11。

实施例基本如附图1所示：大直径人工挖孔桩预制拼装式钢护壁，包括五片标准片和一片邻接片11，如图4～图7所示，所述标准片和邻接片11均包括矩形弧面状面板1，面板1弧面内部的上、下两端均焊接固定有与面板1弧度相匹配的弧形平面端板2，面板1弧面内部的左、右两端均焊接固定有竖直的平面侧板3，所述端板2和侧板3上均设有若干连接孔6，连接孔6内穿设有螺栓，如图2、图3所示，所述标准片面板1弧面外部的下端设有宽350mm、高250mm的下料口5，所述下料口5外侧的面板1上焊接有长为350mm、高为250mm、内壁与面板1弧顶之间距离为80mm的矩形下料罩8，下料罩8采用厚度为7mm的钢板制成，下料罩8的底部设置有开口；所述面板1的弧面内部固定有若干纵横交错分布的加强板4，横向的加强板4与端板2相平行，纵向加强板4上设有吊装孔7，吊装孔7的中心与端板2之间的距离为150mm。所述面板1、端板2和侧板3均为厚度为10mm的钢板制成，加强板4为厚度为12mm的钢板制成。

如图1～图4所示，标准片包括三片第一标准片9和两片第二标准片10，第一标准片9的弧面外部半径为1455mm，弧面外部弧长为1728mm，左、右两侧板3的宽度均为80mm；第二标准片10的弧面外部半径为1455mm，弧面外部弧长为1728mm，左、右两侧板3的宽度分别为80mm和93mm；邻接片11的弧面外部半径为1455mm，弧面外部弧长为482mm，左、右两侧板3的宽度分别均为93mm。三片第一标准片9通过侧板3依次螺栓连接，位于两端的第一标准片9通过侧板3分别螺栓连接一片第二标准片10，两个第二标准片10之间通过侧板3螺栓连接一片邻接片11形成圆形的钢护壁。

大直径人工挖孔桩预制拼装式钢护壁施工工艺，实际操作时，将单片的第一标准片9、第二标准片10和邻接片11批量运送到施工工地，施工包括以下步骤：

一、放线定桩位，确定好桩位中心，以中心为圆心，以桩身半径加护壁厚度为半径画出上部的圆圈。撒灰线作为桩孔开挖尺寸线。桩位线定好之后，井口用M5水泥砂浆做300mm高240mm厚砖护圈,为防止杂物及地表水流入孔内。在井圈上用油漆标注轴线、标高，必须经监理监理工程师复查合格后才能进行施工；

二、挖桩孔土方，由人工从上到下逐层用镐、锹进行,遇坚硬土层及孤石用锤、钎破碎(软弱土层用锄头进行开挖，石头等坚硬土层采用短把的空压机、风镐和凿石工具开挖。空压机、风镐用于松次坚石；岩石水钻机用于嵌岩部分石灰岩的施工)。挖土顺序为先周边后中间，挖掘时以每1000mm为一个循环，按设计桩直径加两倍护壁厚度控制开挖截面；第一节挖深约1500mm，立即安装护壁钢模板，放线，对中，吊正，方可浇筑砼；

三、支护钢护筒，将三片第一标准片9、两片第二标准片10和一片邻接片11吊装至挖好的桩孔内，拼装每一节钢护壁时先确定一片第一标准片9，然后在其左右两侧分别依次螺栓连接一片第一标准片9，在三片第一标准片9形成的整体上再在其左右两侧分别依次螺栓连接一片第二标准片10，再然后在两个第二标准片10之间螺栓连接一片邻接片11，形成一个圆筒形的护壁单元，第一节钢护壁的顶部高出地坪200mm；护壁中心线与设计轴线偏差不得大于20mm；

四、浇筑护壁混凝土，桩孔护壁混凝土每挖完一节以后应立即浇筑混凝土，人工浇筑、人工捣实，坍落度控制在100mm以内，确保孔壁的稳定性；第一节钢护壁上部的砼应与定位砖砌的井圈顶面齐平，便于引测井圈控制轴线和进行安全防护；

五、重复第二步到第四步，使多个护壁单元竖向叠加直至达到预设桩孔深度；清除虚土，检查土质情况，桩底应支承在设计所规定的持力层上，桩底可分为扩底和不扩底两种情况。挖扩底桩前先将扩底部位桩身的圆柱体挖好，再按设计扩底部位的尺寸、形状自上而下削土。

六、检查桩位轴线和标高，基坑凿至设计嵌岩深度和持力层后，根据岩层地质情况，在监理指定取样的孔位和数量，在初步验孔后取岩样，送试验室试验，取得资料符合设计承载力强度；成孔以后必须对桩身直径、扩头尺寸、孔底标高、桩位中线、井壁垂直度、虚土厚度进行全面测定。

对比例，以传统的现场制作的钢筋混凝土护壁为对象，以传统的现场制作的钢筋混凝土护壁的施工数据为1个单位，将本实施例与传统的现场钢筋混凝土护壁施工相比，通过下表可见：

通过对比可见，使用上述大直径人工挖孔桩预制拼装式钢护壁和施工工艺，钢护壁架设完成后再在钢护壁与桩孔土石壁之间浇注混凝土，采用混凝土层和钢护壁双重护壁支撑桩孔，有效解决了钢筋混凝土护壁在软弱土质塌孔引起的成孔质量问题。拼装时采用多块预制成型的标准片和邻接片，先进行标准片的拼装再进行邻接片的拼装，相比于现有的现场钢筋绑扎的护壁，采用了成块化、模块化的操作，运输方便，安装方便，减少现场施工的钢筋工序，基础挖孔期间无需设置钢筋房等钢筋加工场地，不会在施工工地产生钢筋边角料，不需要在施工现场使用钢筋切割、弯制、储存、焊接等设备，施工速度快，减小了人工挖孔桩钢筋护壁施工作业带来的安全隐患。消除了常规桩基作业过程中使用设备和制造的废料、噪音对居民生活区的严重影响，施工产生的噪声、扬尘、废水污染等得到了有效的控制，同样的适用范围下操作难度降低，施工效率大幅提高，更适合于实际应用。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.大直径人工挖孔桩预制拼装式钢护壁，其特征在于，包括多个护壁单元，每个所述护壁单元均包括若干标准片和至少一个邻接片，所述标准片和邻接片均包括矩形弧面状的面板，面板的上、下两端均焊接固定有与面板弧度相匹配的弧形平面状的端板，面板的左、右两端均焊接固定有竖直的平面状的侧板，所述端板和侧板上均设有若干连接孔，连接孔内穿设有螺栓；若干标准片和至少一个邻接片通过侧板依次螺栓连接形成圆筒形的护壁单元，所述标准片面板弧面外部的下端设有下料口，所述标准片包括第一标准片和第二标准片；所述下料口外侧的面板上设有下料罩，下料罩的底部设置有开口。

2.根据权利要求1所述的大直径人工挖孔桩预制拼装式钢护壁，其特征在于：所述面板的弧面内部固定有若干纵横交错分布的加强板，加强板上设有吊装孔。

3.如权利要求1～2任一所述大直径人工挖孔桩预制拼装式钢护壁的施工工艺，包括以下步骤：

一、放线定桩位，确定桩位中心，以中心为圆心，确定桩孔顶端位置，桩孔的顶端直径等于桩身直径与钢护壁厚度之和；

二、挖桩孔土方，从上至下逐层从桩孔中心向外辐射进行挖掘；

三、支护钢护筒，将标准片和邻接片吊装至挖好的桩孔内通过螺栓连接侧板形成圆形钢护筒；

四、浇筑护壁混凝土，向钢护筒与土石之间的缝隙中浇筑砼，通过上一节钢护壁的下料口向下一节钢护壁与土石之间的缝隙中浇筑混凝土进行桩壁土石的加固；

五、检查桩位轴线和标高；

六、重复第二步到第四步直至达到预设桩孔深度；

所述第一步中确定好桩孔的顶端直径和位置后在桩孔顶端外侧用M5水泥砂浆筑成300mm高240mm厚护圈；第三步中先将多个第一标准片的侧板通过螺栓连接，然后在第一标准片的自由端螺栓连接第二标准片，再在第二标准片的自由端螺栓连接邻接片形成圆形的钢护筒。

4.如权利要求3所述的大直径人工挖孔桩预制拼装式钢护壁施工工艺，其特征在于：所述钢护筒顶端高于地坪150～200mm。

5.如权利要求4所述的大直径人工挖孔桩预制拼装式钢护壁施工工艺，其特征在于：所述钢护筒中心线与桩孔中心线偏差小于20mm。

6.如权利要求5所述的大直径人工挖孔桩预制拼装式钢护壁施工工艺，其特征在于：所述浇注护壁混凝土时采用人工浇筑、人工捣实，混凝土坍落度小于100mm。