一种基于冻结法的人工挖孔扩底桩施工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于建筑行业施工方法技术领域，特别涉及一种基于冻结法的人工挖孔扩底粧施工方法。
【背景技术】
[0002]人工挖孔灌注粧适用于持力层在地下水位以上的各种地层，粧径一般都在800?2000mm左右，属于大直径粧，其主要优点如下:1、粧端可设置在较好的持力层，并且形成扩大头，单粧承载力高；2、施工过程无噪音、无振动、无挤土影响，是一种非挤土粧；3、便于质量检查，成粧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，可多根粧同时施工。因此，人工挖孔灌注粧得到了广泛应用，特别适用于严格限制噪声、振动和挤土影响的粧基础工程中。
[0003]但是，人工挖孔灌注粧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，人工挖深粧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，成粧质量不可靠。上述缺点导致人工挖孔灌注粧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。
【发明内容】
[0004]本发明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粧承载力高的基于冻结法的人工挖孔扩底粧施工方法。
[0005]本发明技术方案为:一种基于冻结法的人工挖孔扩底粧施工方法，其特征在于，包括如下步骤:(1)、在粧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，在粧基础平面内进行人工挖孔扩底粧施工，具体操作为:a、根据人工挖孔扩底粧的设计直径和人工挖孔扩底粧外圈的粧周冻结壁厚度确定粧周冻结管的布置直径，在粧周冻结壁厚度范围内间隔设置粧周冻结管，粧周冻结管钻至设计深度山、粧周冻结管开始冻结，形成粧周冻结壁；C、待粧周冻结壁达到设计厚度和强度后起到支护作用，在粧周冻结壁内进行人工挖孔，形成粧孔；d、人工挖孔至达到粧孔设计深度，并在粧孔端部形成扩大头空腔；e、在粧孔和扩大头空腔内放置钢筋笼；f、向置有钢筋笼的粧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粧孔顶部；g、待混凝土具有一定强度后拔出粧周冻结管；h、粧周冻结管停止冻结，使粧周冻结壁融化，即形成基于冻结技术的人工挖孔扩底粧；
(4)、外围冻结管停止冻结，拔出外围冻结管。
[0006]所述外围止水冻结壁的厚度不小于1cm ;人工挖孔扩底粧的设计直径为1.0m?
2.0m，粧周冻结壁的设计厚度不少于人工挖孔扩底粧设计直径的10%，且不小于10cm，粧周冻结壁的设计强度不小于5MPa。
[0007]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。
[0008]所述步骤(3)的d操作中，在粧孔端部形成扩大头空腔的同时，在粧孔内壁上人工挖出O?5个支盘空腔，支盘空腔的深度和高度均不小于10cm。
[0009]所述粧基础平面内的冻结施工顺序为:施工I —施工2 —施工3，施工I为粧基础平面的外围冻结管施工，施工2为粧基础平面内的中间一排粧周冻结管和人工挖孔扩底粧施工，施工3为粧基础平面内中间一排人工挖孔扩底粧两边各排粧周冻结管和人工挖孔扩底粧施工；在施工2和施工3中，同一排的人工挖孔扩底粧从中间向左右两边循环进行，直至完成粧基础平面内全部人工挖孔扩底粧。
[0010]同一排的外围冻结管或者粧周冻结管的长度不一致。
[0011]所述外围冻结孔与最外围的人工挖孔扩底粧中心的距离不小于人工挖孔扩底粧的直径，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%。;外围冻结管和粧周冻结管均采用直径为100_、厚度不小于4_的无缝钢管，外围冻结管和粧周冻结管位于粧基础平面以下的长度不小于人工挖孔扩底粧的直径。
[0012]所述外围冻结管和粧周冻结管的冻结温度为-22?_25°C，外围冻结管和粧周冻结管内布设有测温计，测温计间隔为15m。
[0013]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
1、本发明为基于冻结法的人工挖孔扩底粧施工方法，包括如下步骤:(I)、在粧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，在粧基础平面内进行人工挖孔扩底粧施工；(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，粧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，粧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，粧孔成孔速度快；粧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；粧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粧孔内，实现优化人工挖孔作业环境的目的；在粧周冻结壁支护作用下人工挖孔一次成孔、一次浇筑成粧，粧的整体性强，可提高粧的承载力，且粧周土层不存在泥皮等不良现象，粧与粧周土层的接触良好；在粧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，进一步发挥粧端阻力作用，可使粧的整体承载力进一步增强；另外，粧端沉渣可以得到有效控制甚至消除，可有效地发挥粧端阻力，承载力得到进一步提尚。
[0014]2、外围止水冻结壁的厚度不小于1cm;人工挖孔扩底粧的设计直径为1.0m?
2.0m，粧周冻结壁的设计厚度不少于人工挖孔扩底粧设计直径的10%，且不小于10cm，粧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。
[0015]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，在粧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，进一步发挥粧端阻力作用，可使粧的整体承载力进一步增强。
[0016]4、在粧孔端部形成扩大头空腔的同时，在粧孔内壁上人工挖出O?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，浇筑混凝土后可在粧身表面形成凸凹不平的表面，粧身混凝土与粧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粧的总承载力。
[0017]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粧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，且能保证粧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。
[0018]6、外围冻结孔与最外围的人工挖孔扩底粧中心的距离不小于人工挖孔扩底粧的直径，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%。;外围冻结管和粧周冻结管均采用直径为100_、厚度不小于4_的无缝钢管，外围冻结管和粧周冻结管位于粧基础平面以下的长度不小于人工挖孔扩底粧的直径，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。
[0019]7、外围冻结管和粧周冻结管的冻结温度为-22?_25°C，既能保证冻结质量，又能节约能源；外围冻结管和粧周冻结管内布设有测温计，测温计间隔为15m，可实时监测，便于控制，为间断性开启冻结提供技术支持。
[0020]8、本发明的适用范围得到了极大的扩展:1)适用范围广，一般土层均可采用，特别适用于地下水位较高、流砂地质等复杂土层中；2)可广泛用于公路桥梁、高层建筑、地下人防洞室、大型深基坑支护等粧基础的设计和施工中；3)在沿江、沿海地下水比较丰富的地区也可以得到广泛应用，人工挖孔至较好持力层，发挥大直径扩底粧粧端阻力大的优势，形成达到或超过承载力设计要求的扩底粧。
[0021]9、本发明方法得到的扩底粧是一种大直径扩底粧，由于有较好的持力层，并且粧侧表面的摩阻力可以得到大大提升，可以有效地把粧顶荷载传递给持力层，粧侧、粧端阻力充分发挥，可以承担较高承载力。因此，该人工挖孔扩底粧是一种适用范围广、承载力高的优越粧型。
【附图说明】
[0022]图1为本发明中粧基础平面内的冻结施工顺序图；
图2为本发明总体施工顺序图；
图3为