一种基于冻结法的人工挖孔扩底桩施工方法,包括如下步骤:(1)、在桩基础平面外围施工外围冻结孔,在外围冻结孔内安设外围冻结管;(2)、外围冻结管开始冻结,以形成外围止水冻结壁;(3)、在外围止水冻结壁的止水作用下,在桩基础平面内进行人工挖孔扩底桩施工;(4)、外围冻结管停止冻结,拔出外围冻结管。本发明专利技术利用冻结技术形成冻结壁后再进行人工挖孔,桩周冻结壁可以临时起到砖、混凝土等护壁衬的支护作用,与传统护壁衬相比,桩周冻结壁可以一次成形,免去传统护壁衬的制作、运输、安装等工序,桩孔成孔速度快;桩周冻结壁的形成可大大降低人工挖孔时发生的土层坍塌、流砂、涌泥等安全事故的几率,以提高施工人员的安全性。
【技术实现步骤摘要】
一种基于冻结法的人工挖孔扩底桩施工方法
本专利技术属于建筑行业施工方法
,特别涉及一种基于冻结法的人工挖孔扩底桩施工方法。
技术介绍
人工挖孔灌注桩适用于持力层在地下水位以上的各种地层,桩径一般都在800~2000mm左右,属于大直径桩,其主要优点如下:1、桩端可设置在较好的持力层,并且形成扩大头,单桩承载力高;2、施工过程无噪音、无振动、无挤土影响,是一种非挤土桩;3、便于质量检查,成桩质量比较容易控制和保证;4、施工方法和所用设备简单,土方处理容易,可多根桩同时施工。因此,人工挖孔灌注桩得到了广泛应用,特别适用于严格限制噪声、振动和挤土影响的桩基础工程中。但是,人工挖孔灌注桩也存在如下主要缺点:1、持力层在地下水位以下时则难以成孔,特别是具有较厚流砂层的工况;2、成孔速度慢,如遇工期紧张则需投入大量劳动力,劳动力不足则严重延误工期;3、作业安全性差,人工挖深桩或地下有毒气体时容易产生安全事故;4、遇到地下水丰富或流砂地质,施工困难,成桩质量不可靠。上述缺点导致人工挖孔灌注桩在地下水位比较高的地层以及一些人工安全要求比较严的地方的使用受到极大地限制,阻碍其进一步推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种充分利用冻结法适应地层广、冻结壁质量可控和人工挖孔灌注桩承载力高的基于冻结法的人工挖孔扩底桩施工方法。本专利技术技术方案为:一种基于冻结法的人工挖孔扩底桩施工方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)、在桩基础平面外围施工外围冻结孔,在外围冻结孔内安设外围冻结管;(2)、外围冻结管开始冻结,以形成外围止水冻结壁;(3)、在外围止水冻结壁的止水作用下,在桩基础平面内进行人工挖孔扩底桩施工,具体操作为:a、根据人工挖孔扩底桩的设计直径和人工挖孔扩底桩外圈的桩周冻结壁厚度确定桩周冻结管的布置直径,在桩周冻结壁厚度范围内间隔设置桩周冻结管,桩周冻结管钻至设计深度;b、桩周冻结管开始冻结,形成桩周冻结壁;c、待桩周冻结壁达到设计厚度和强度后起到支护作用,在桩周冻结壁内进行人工挖孔,形成桩孔;d、人工挖孔至达到桩孔设计深度,并在桩孔端部形成扩大头空腔;e、在桩孔和扩大头空腔内放置钢筋笼;f、向置有钢筋笼的桩孔与扩大头空腔内浇筑混凝土,混凝土浇筑方向为从扩大头空腔向桩孔顶部;g、待混凝土具有一定强度后拔出桩周冻结管;h、桩周冻结管停止冻结,使桩周冻结壁融化,即形成基于冻结技术的人工挖孔扩底桩;(4)、外围冻结管停止冻结,拔出外围冻结管。所述外围止水冻结壁的厚度不小于10cm;人工挖孔扩底桩的设计直径为1.0m~2.0m,桩周冻结壁的设计厚度不少于人工挖孔扩底桩设计直径的10%,且不小于10cm,桩周冻结壁的设计强度不小于5MPa。所述扩大头空腔的上部为上小下大的锥形、下部为球面形,扩大头空腔的高度与宽度比值范围为0.15~0.2。所述步骤(3)的d操作中,在桩孔端部形成扩大头空腔的同时,在桩孔内壁上人工挖出0~5个支盘空腔,支盘空腔的深度和高度均不小于10cm。所述桩基础平面内的冻结施工顺序为:施工1→施工2→施工3,施工1为桩基础平面的外围冻结管施工,施工2为桩基础平面内的中间一排桩周冻结管和人工挖孔扩底桩施工,施工3为桩基础平面内中间一排人工挖孔扩底桩两边各排桩周冻结管和人工挖孔扩底桩施工;在施工2和施工3中,同一排的人工挖孔扩底桩从中间向左右两边循环进行,直至完成桩基础平面内全部人工挖孔扩底桩。同一排的外围冻结管或者桩周冻结管的长度不一致。所述外围冻结孔与最外围的人工挖孔扩底桩中心的距离不小于人工挖孔扩底桩的直径,外围冻结孔的间距根据现场水文地质条件、工期要求等因素确定,且不大于外围冻结管直径的5倍,外围冻结孔全孔偏斜率不大于5‰;外围冻结管和桩周冻结管均采用直径为100mm、厚度不小于4mm的无缝钢管,外围冻结管和桩周冻结管位于桩基础平面以下的长度不小于人工挖孔扩底桩的直径。所述外围冻结管和桩周冻结管的冻结温度为-22~-25℃,外围冻结管和桩周冻结管内布设有测温计,测温计间隔为15m。与现有技术相比,本专利技术的有益效果是:1、本专利技术为基于冻结法的人工挖孔扩底桩施工方法,包括如下步骤:(1)、在桩基础平面外围施工外围冻结孔,在外围冻结孔内安设外围冻结管;(2)、外围冻结管开始冻结,以形成外围止水冻结壁;(3)、在外围止水冻结壁的止水作用下,在桩基础平面内进行人工挖孔扩底桩施工;(4)、外围冻结管停止冻结,拔出外围冻结管;该施工方法利用冻结技术形成冻结壁后再进行人工挖孔,桩周冻结壁可以临时起到砖、混凝土等护壁衬的支护作用,与传统护壁衬相比,桩周冻结壁可以一次成形,免去传统护壁衬的制作、运输、安装等工序,桩孔成孔速度快;桩周冻结壁的形成可大大降低人工挖孔时发生的土层坍塌、流砂、涌泥等安全事故的几率,以提高施工人员的安全性,且可大大扩展施工方法的应用范围;桩周冻结壁可阻断地下水的流通,省去人工降水工序,避免孔内出现渗水、滴水、漏水等现象,降低地下水影响,还可以避免有毒气体散播到桩孔内,实现优化人工挖孔作业环境的目的;在桩周冻结壁支护作用下人工挖孔一次成孔、一次浇筑成桩,桩的整体性强,可提高桩的承载力,且桩周土层不存在泥皮等不良现象,桩与桩周土层的接触良好;在桩周冻结壁的支护作用下扩大头空腔可以进一步扩大和优化,进一步发挥桩端阻力作用,可使桩的整体承载力进一步增强;另外,桩端沉渣可以得到有效控制甚至消除,可有效地发挥桩端阻力,承载力得到进一步提高。2、外围止水冻结壁的厚度不小于10cm;人工挖孔扩底桩的设计直径为1.0m~2.0m,桩周冻结壁的设计厚度不少于人工挖孔扩底桩设计直径的10%,且不小于10cm,桩周冻结壁的设计强度不小于5MPa,既能保证冻结强度和质量,又能节约能源,使用成本最优。3、扩大头空腔的上部为上小下大的锥形、下部为球面形,扩大头空腔的高度与宽度比值范围为0.15~0.2,在桩周冻结壁的支护作用下扩大头空腔可以进一步扩大和优化,进一步发挥桩端阻力作用,可使桩的整体承载力进一步增强。4、在桩孔端部形成扩大头空腔的同时,在桩孔内壁上人工挖出0~5个支盘空腔,支盘空腔的深度和高度均不小于10cm,由于支盘空腔的存在,浇筑混凝土后可在桩身表面形成凸凹不平的表面,桩身混凝土与桩周土层的接触进一步加强,摩阻力增大,可大大提高人工挖孔扩底桩的总承载力。5、根据冻结壁的厚度和强度要求,同一排的外围冻结管或者桩周冻结管的长度可以不一致,以节约管材、节约能源、降低冻结成本,且能保证桩周冻结壁和外围止水冻结壁的质量;在实际冻结过程中,可以根据冻结壁的质量和水文地质条件间断性地开启冻结管,从而进一步节约能源,降低成本。6、外围冻结孔与最外围的人工挖孔扩底桩中心的距离不小于人工挖孔扩底桩的直径,外围冻结孔的间距根据现场水文地质条件、工期要求等因素确定,且不大于外围冻结管直径的5倍,外围冻结孔全孔偏斜率不大于5‰;外围冻结管和桩周冻结管均采用直径为100mm、厚度不小于4mm的无缝钢管,外围冻结管和桩周冻结管位于桩基础平面以下的长度不小于人工挖孔扩底桩的直径,既能保证冻结强度和质量,又能节约能源、节约用料,使用成本最优。7、外围冻结管和桩周冻结管的冻结温度为-22~-25℃,既能保证冻结质量,又能节约能源;外围冻结本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于冻结法的人工挖孔扩底桩施工方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)、在桩基础平面外围施工外围冻结孔,在外围冻结孔内安设外围冻结管;(2)、外围冻结管开始冻结,以形成外围止水冻结壁;(3)、在外围止水冻结壁的止水作用下,在桩基础平面内进行人工挖孔扩底桩施工,具体操作为:a、根据人工挖孔扩底桩的设计直径和人工挖孔扩底桩外圈的桩周冻结壁厚度确定桩周冻结管的布置直径,在桩周冻结壁厚度范围内间隔设置桩周冻结管,桩周冻结管钻至设计深度;b、桩周冻结管开始冻结,形成桩周冻结壁;c、待桩周冻结壁达到设计厚度和强度后起到支护作用,在桩周冻结壁内进行人工挖孔,形成桩孔;d、人工挖孔至达到桩孔设计深度,并在桩孔端部形成扩大头空腔;e、在桩孔和扩大头空腔内放置钢筋笼;f、向置有钢筋笼的桩孔与扩大头空腔内浇筑混凝土,混凝土浇筑方向为从扩大头空腔向桩孔顶部;g、待混凝土具有一定强度后拔出桩周冻结管;h、桩周冻结管停止冻结,使桩周冻结壁融化,即形成基于冻结技术的人工挖孔扩底桩;(4)、外围冻结管停止冻结,拔出外围冻结管。
【技术特征摘要】
1.一种基于冻结法的人工挖孔扩底桩施工方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)、在桩基础平面外围施工外围冻结孔,在外围冻结孔内安设外围冻结管;(2)、外围冻结管开始冻结,以形成外围止水冻结壁,外围止水冻结壁的厚度不小于10cm;(3)、在外围止水冻结壁的止水作用下,在桩基础平面内进行人工挖孔扩底桩施工,具体操作为:a、人工挖孔扩底桩的设计直径为1.0m~2.0m,桩周冻结壁的设计厚度不少于人工挖孔扩底桩设计直径的10%,且不小于10cm,桩周冻结壁的设计强度不小于5MPa,根据人工挖孔扩底桩的设计直径和人工挖孔扩底桩外圈的桩周冻结壁厚度确定桩周冻结管的布置直径,在桩周冻结壁厚度范围内间隔设置桩周冻结管,桩周冻结管钻至设计深度;b、桩周冻结管开始冻结,形成桩周冻结壁;c、待桩周冻结壁达到设计厚度和强度起到支护作用后,在桩周冻结壁内进行人工挖孔,形成桩孔;d、人工挖孔至达到桩孔设计深度,并在桩孔端部形成扩大头空腔,扩大头空腔的上部为上小下大的锥形、下部为球面形,扩大头空腔的高度与宽度比值范围为0.15~0.2,在桩孔端部形成扩大头空腔的同时在桩孔内壁上人工挖出0~5个支盘空腔,支盘空腔的深度和高度均不小于10cm;e、在桩孔和扩大头空腔内放置钢筋笼;f、向置有钢筋笼的桩孔与扩大头空腔内浇筑混凝土,混凝土浇筑方向为从扩大头空腔向桩孔顶部;g、待混凝土具有一定强度后桩周冻结管停止冻结,使桩周冻结壁融化,拔出桩...
【专利技术属性】
技术研发人员:任连伟,孔纲强,王光勇,郭佳奇,王辉,
申请(专利权)人:河南理工大学,
类型:发明
国别省市:河南;41
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