用于流砂地质的人工挖孔桩施工工艺的制作方法

本发明涉及一种桩孔施工领域，具体涉及一种用于流砂地质的人工挖孔桩施工工艺。

背景技术：

人工挖孔桩是用人力挖土、现场浇筑的钢筋混凝土桩，因其具有施工机具简单、占用施工场地小、对周围建筑物无影响、桩身质量可靠、造价较低等优点，在国内外得到较广泛的应用。常见的施工方法就是由人工向下挖掘土(岩)成圆孔,且每挖1米左右支设模板并浇筑一圈混凝土护壁,如此不断下挖,一直到设计要求的深度。采用上述方法进行施工时，若遇到较为严重的流砂地质时，开挖时砂土容易不断向中间流动，无法继续开挖，进而影响施工进度。针对上述问题，申请人考虑改进施工工艺，以适应流砂地质下人工挖孔桩的施工。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种能够在流砂地质情况下还能对土方进行开挖，不影响人工挖孔桩施工周期的一种用于流砂地质的人工挖孔桩施工工艺。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种用于流砂地质的人工挖孔桩施工工艺，其特征在于，它包括如下步骤：步骤1，放线定位，对人工挖孔桩进行定位放线，按照设计要求在开挖部位确定桩的中心点，以桩的中心点为圆心，以桩的半径加护壁厚度为半径画圆，确定人工挖孔桩的开挖边线；步骤2，开挖首节桩孔并浇筑首节护壁，开挖第一节桩孔土方并支设护壁模板，在土方开挖完成后，灌注护壁砼，待护壁成型后拆除首节的护壁模板；步骤3，在护壁模板内安装模板支撑检测架，并通过模板支撑检测架检测护壁成型质量是否达标；步骤4，继续开挖下一层土方并支设护壁模板，在支设护壁模板后在护壁模板内固定安装模板支撑检测架，以确保护壁模板与桩孔同轴心；步骤5，在土方开挖完成后，浇筑护壁砼，待护壁成型后拆除该节护壁模板；步骤6，重复步骤4和步骤5的施工工艺，若在开挖过程中遇到严重流砂土质时，则停止开挖并将护壁模板组装后吊装到桩孔内，此时，护壁模板置于上一节护壁内，下端放置在流砂土质层上；在护壁模板吊装后，采用沉井法清掏孔内流砂，每清掏一段护壁模板在其自重的作用下即向下活动一截，直至模板外的流砂清掏完以后进行护壁混凝土浇筑；步骤7，孔桩开挖至设计标高后，检查持力层并清底验收；步骤8，制作钢筋笼，并将钢筋笼安装到桩孔内；步骤9，浇筑桩身砼。这样，在土方开挖过程中，若遇到严重流砂土质后，采用先吊装护壁模板，通过护壁把模板将流砂土质阻隔在外，对施工人员形成一道防护，便于施工人员对流砂土质的清掏。同时，在清掏过程中，护壁模板随着流砂土质清掏的进度在自重的作用下不但下沉，直至上端与上一节护壁底部相邻。这种施工方式不受流砂土质的影响，能够有效的保证其施工效率。另外，护壁模板内的模板支撑检测架不但能够对护壁模板进行支撑，还能够用于检测护壁成型质量。施工完成的同时就能完成检测，十分方便。

进一步的，步骤2中所采用的护壁模板由多块预制的曲面模板拼装而成，所述曲面模板采用壁厚为0.5mm-1mm的钢板制成，每块曲面模板的左侧和/或右侧向模板中心方向两次折弯，形成台阶状的折弯部，相邻两块曲面模板的相邻侧相互搭接，并通过多个铆钉铆接或螺钉固定连接；在每块曲面模板的中部、曲面模板内侧均设间隔设有两根竖向加强筋，在这两根竖向加强筋内、沿曲面模板高度方向上间隔设有多组用于与模板支撑架相连接的通孔。这样，采用薄质的钢板拼装模板，由于钢板自身的强度就较高，因此，使得模板的强度也具有保障。而相邻两块曲面模板相搭接，而曲面模板的一侧又呈折弯状，从而，搭接处的曲面模板部分重叠，有助于提高其密封性能，防止地下水进入模板内，同时，由于搭接处的厚度为模板厚度的两倍，进而使得搭接处的强度更高，连接更为稳固。将曲面模板左侧或右侧向内折弯，可确保相邻两块曲面模板在搭接后外端面为光滑的，进而不会影响护壁成型后的光滑度。另外，由于在护壁模板内固定有模板支撑检测架，因此，即使采用较薄的钢板也不会影响其抗压能力。

进一步的，步骤2-步骤6中所采用的模板支撑检测架包括中心定位立杆，在中心定位立杆上间隔安装有两个模板支撑架，位于上端的模板支撑架能够在中心定位立杆上上下滑动，位于下端的模板支撑架与中心定位立杆固定连接；所述模板支撑架包括至少三个以中心定位立杆为圆心周向分布的伸缩式支撑杆，所述伸缩式支撑杆径向设置在中心定位立杆四周，在每个伸缩式支撑杆的末端均安装有一个能够沿伸缩式支撑杆长度方向伸缩并定位的顶托，所述顶托由一个调节螺杆和模板安装板组成，调节螺杆其中一端置于伸缩式支撑杆内另一端固定安装在模板安装板上，在模板安装板上设有多个通孔，在调节螺杆上、靠近伸缩式支撑杆的一侧套设有一个与调节螺杆上螺纹方向相反的调节螺母，通过旋转该调节螺母，能够带动调节螺杆水平方向移动，从而对伸缩式支撑杆的长度进行微调，使伸缩式支撑杆与模板紧贴后通过螺栓贯穿模板安装板上的通孔和模板后固定在模板上，对模板形成支撑；位于上端的模板支撑架在解除顶托的固定后，在其自重的作用下，向下滑动，在滑动过程中，若伸缩式支撑杆不碰人工挖孔桩孔壁为合格；通过观察伸缩式支撑杆末端的顶托与孔壁的距离，确定护壁的位置。这样在使用时，可将模板支撑架中的伸缩式支撑杆与模板固定，进而确保伸缩式支撑杆对模板进行支撑，使得模板的承压能力更强。从而，有了伸缩式支撑杆的支撑后，可选用更薄的材料用作护壁模板，进而使得模板更加便于转运和吊装。由于伸缩式支撑杆周向设置，且能够进行长度调节，并在长度调节后固定，因此，能够满足不同桩径、不同模板的支撑。将伸缩式支撑杆设计为长度可调节的样式后，还便于其固定，具体来说，可在固定前将其长度调节为小于桩径半径的长度，在固定时，在将其长度调长，并固定。所设置的模板安装板能够与模板相贴，通过螺栓将模板安装板固定在模板内，进而将伸缩式支撑杆固定。另外，采用模板支撑架后，在护壁模板支设过程中，在确保各个伸缩式支撑杆长度一致，中心定位立杆与桩孔同轴心的情况下，在护壁模板安装时，可将上端的模板支撑架固定在护壁内，下端的模板支撑架固定在下一节的护壁模板内，进而确保各节护壁模板在支设后同轴心。在每完成一节护壁后，可通过下放上端的伸缩式支撑杆，使其沿中心定位立杆下滑，并通过滑动的情况判定孔壁是否合格，同时通过观察顶托的位置来确定护壁的位置。

进一步的，所述模板支撑架还包括一支撑杆安装盘，在支撑杆安装盘上设有多个用于安装伸缩式支撑杆的安装槽，所述伸缩式支撑杆的一端可转动地安装在安装槽内，并能够在转动到水平位置时，通过设置在支撑杆安装盘上的一圆形挡板将其固定在安装槽内。这样，支撑杆安装盘不但能够为伸缩式支撑杆提供安装位置，使其更加便于安装，同时，将伸缩式支撑杆设置为转动的样式后，在使用模板支撑架前，或用完模板支撑架后，可转动伸缩式支撑杆，进而实现伸缩式支撑杆的收折，使其占用空间小，更加便于转运和收纳。而所设置的圆形挡板能够将伸缩式支撑杆卡在安装槽内，使其保持水平状态，进而确保各个伸缩式支撑杆与中心定位立杆之间的角度一致，伸长或缩短相同距离后整个长度也就一致。

进一步的，所述圆形挡板套在中心定位立杆上，在圆形挡板的外沿设有六个与安装槽一一对应并供母杆转动时通过的缺口，旋转圆形挡板后，缺口以外的部分即会将母杆挡在安装槽内，再通过螺钉将圆形挡板固定在支撑杆安装盘上后即可将母杆锁紧在支撑杆安装盘上，防止其转动。这样，设置圆形挡板后，当需要收拢伸缩式支撑杆时，拆下固定圆形挡板的螺钉，再旋转圆形挡板，使圆形挡板上的缺口与支撑杆安装盘上的安装槽一一对应，此时，即可转动母杆，进而收拢伸缩式支撑杆。而在使用过程中，需要伸缩式支撑杆保持水平状态时，需旋转圆形挡板，使其缺口旁的挡板部分将安装槽覆盖，进而对母杆形成阻挡作用，将母杆卡在安装槽内，保持水平状态。

进一步的，步骤6中，土方开挖时若遇到坚硬土层，模板无法均匀下沉，需停止清掏，由人工逐层用镐、锹进行开挖，遇较硬土层用锤、钎或风镐破碎，挖土次序为先挖中间部分后周边，允许误差为30mm。这样，可确保不同情况下，桩孔都能开挖完成。

进一步的，每一节的护壁高度为0.9-1.2m，每一层护壁内侧均呈内八字状，相邻两节护壁之间通过搭接的方式连接，且其搭接长度不小于0.05m。这样，两节护臂之间保证了足够的整体性，确保桩孔开挖过程中护壁安全。

进一步的，浇筑桩身砼时，砼浇筑点固定在桩孔一侧，斜向分层浇筑，浇筑点的砼必须保持高出浮浆表面，然后四周赶推，防止浇筑时砼从过稀的浮浆中通过而离析；浇筑时应采取分层震捣，震捣的层厚不超过0.5m，振捣以垂直插入为主，操作做到快插慢拔，并使插点均匀排列，防止漏振，振捣上层砼时，振棒应插入下层5～10cm；在有少量渗水的桩孔中浇筑砼时，砼开始浇筑点必须在安全无水及无渗水位置进行，浇筑点的砼面要高出渗水出砼面，用振棒推赶至渗水处，并用抽水机将低处的水抽出孔外，确保砼浇筑点的砼不被水淹。这样，保证混凝土密实度，避免离析，提升桩身浇筑质量。

与现有技术相比，本发明得到的用于流砂地质的人工挖孔桩施工工艺具有如下优点：

1、在开挖桩孔前吊设护壁模板，在护壁模板支撑下进行土方开挖，一边开挖一边下放护壁模板，直至该节桩孔完成开挖。该施工方式中的护壁模板不但能够将流砂土质挡在外面，形成一道保护，还能在完成开挖后用作浇筑护壁混凝土的模板。

2、采用薄质的钢板拼装护壁模板，不但便于护壁模板的吊装和转运，同时，在护壁模板所固定的模板支撑检测架的使用，可增加护壁模板的侧向抗压能力，使得采用薄质的钢板也能适应桩孔的应用。

3、在护壁模板内的模板支撑检测架不但能够用于对护壁模板形成支撑，还能够在下放过程中，确保上下护壁之间同轴心，还能够在护壁成型后解开上端模板支撑架与护壁之间的顶紧结构，使其在中心定位立杆上滑动，通过滑动的情况判定孔壁是否合格，同时通过观察顶托的位置来确定护壁的位置。

4、模板检测支撑架中的伸缩式支撑杆既能够固定在支撑杆安装盘上，又能够转动，进而实现收折，使得其不但能够满足支撑模板的要求，还便于收折，转运十分方便。

附图说明

图1为实施例中护壁模板支撑架上端的模板支撑架呈展开状态，下端的模板支撑架呈收折状态的立体结构示意图；

图2为实施例中位于下侧模板支撑架的爆炸图；

图3为实施例中护壁模板支撑架的使用状态参考图；

图4为实施例中护壁模板的结构示意图。

图中：中心定位立杆1、支撑杆安装盘2、安装槽21、固定销22、圆形挡板23、缺口24、伸缩式支撑杆3、母杆31、卡槽32、子杆33、螺杆眼34、顶托4、调节螺杆41、模板安装板42、通孔43、调节螺母44、护壁模板5、首节护壁6。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例：

本实施例提供的用于流砂地质的人工挖孔桩施工工艺，它包括如下步骤：步骤1，放线定位，对人工挖孔桩进行定位放线，按照设计要求在开挖部位确定桩的中心点，以桩的中心点为圆心，以桩的半径加护壁厚度为半径画圆，确定人工挖孔桩的开挖边线；步骤2，开挖首节桩孔并浇筑首节护壁，开挖第一节桩孔土方并支设护壁模板，在土方开挖完成后，灌注护壁砼，待护壁成型后拆除首节的护壁模板；步骤3，在护壁模板内安装模板支撑检测架，并通过模板支撑检测架检测护壁成型质量是否达标；步骤4，继续开挖下一层土方并支设护壁模板，在支设护壁模板后在护壁模板内固定安装模板支撑检测架，以确保护壁模板与桩孔同轴心；步骤5，在土方开挖完成后，浇筑护壁砼，待护壁成型后拆除该节护壁模板；步骤6，重复步骤4和步骤5的施工工艺，若在开挖过程中遇到严重流砂土质时，则停止开挖并将护壁模板组装后吊装到桩孔内，此时，护壁模板置于上一节护壁内，下端放置在流砂土质层上；在护壁模板吊装后，采用沉井法清掏孔内流砂，每清掏一段护壁模板在其自重的作用下即向下活动一截，直至模板外的流砂清掏完以后进行护壁混凝土浇筑；步骤7，孔桩开挖至设计标高后，检查持力层并清底验收；步骤8，制作钢筋笼，并将钢筋笼安装到桩孔内；步骤9，浇筑桩身砼。

步骤2中所采用的护壁模板由多块预制的曲面模板拼装而成（如图3、图4所示），所述曲面模板5采用壁厚为0.5mm-1mm的钢板制成，每块曲面模板5的左侧和/或右侧向模板中心方向两次折弯，形成台阶状的折弯部51，相邻两块曲面模板5的相邻侧相互搭接（即搭接处相重叠，搭接处的厚度为曲面模板其余地方的两倍，从而使得模板搭接处的强度更高），并通过多个铆钉铆接或螺钉固定连接；在每块曲面模板5的中部、曲面模板5内侧均设间隔设有两根竖向加强筋52，在这两根竖向加强筋52内、沿曲面模板5高度方向上间隔设有多组用于与模板支撑架相连接的通孔54，每一组中的通孔54呈矩形或三角形排列；在曲面模板5内还设有两根横向加强筋53，所述横向加强筋53与纵向加强筋52交错设置。横向加强筋53和竖向加强筋52不到那能够从整体上提高曲面模板5的强度，同时，竖向加强筋52分别设置在模板支撑检测架固定位置两侧和相邻曲面模板5搭接处附近，从而还能够增加护壁模板的稳固性和连接强度，防止搭接处和模板支撑检测架固定处出现局部变形。

本实施例中的模板采用三块曲面模板5拼装而成，每块曲面模板5的左侧均呈弧形板状，右侧向内两次折弯。这样的设计可便于曲面模板5的批量制作。当然，在具体实施过程中，可以将其中一块曲面模板1的两端都设计成折弯状，另一块曲面模板1呈弧形板，剩下的一块一端呈弧形板状，另一端呈折弯状。这样的组装也能形成一个完整的模板，但容易引起混淆，且不利于开模制作曲面模板1。

如图1-图3所示，步骤2-步骤6中所采用的模板支撑检测架包括中心定位立杆1，在中心定位立杆1上间隔安装有两个模板支撑架，位于上端的模板支撑架能够在中心定位立杆1上上下滑动，位于下端的模板支撑架与中心定位立杆1固定连接；所述模板支撑架包括至少三个以中心定位立杆为圆心周向分布的伸缩式支撑杆3，所述伸缩式支撑杆3呈水平设置并与中心定位立杆1相垂直，在每个伸缩式支撑杆3的末端均安装有一个能够沿伸缩式支撑杆3长度方向伸缩并定位的顶托4，所述顶托4由一个调节螺杆41和模板安装板42组成，调节螺杆41其中一端置于伸缩式支撑杆3内另一端固定安装在模板安装板42上，在模板安装板42上设有多个通孔43，在调节螺杆41上、靠近伸缩式支撑杆3的一侧套设有一个与调节螺杆41上螺纹方向相反的调节螺母44，通过旋转该调节螺母44，能够带动调节螺杆41水平方向移动，从而对伸缩式支撑杆3的长度进行微调，使伸缩式支撑杆3与模板紧贴后通过螺栓贯穿模板安装板42上的通孔43和模板后固定在模板上，对模板形成支撑；位于上端的模板支撑架在解除顶托4的固定后，在其自重的作用下，向下滑动，在滑动过程中，若伸缩式支撑杆3不碰人工挖孔桩孔壁为合格；通过观察伸缩式支撑杆3末端的顶托4与孔壁的距离，确定护壁的位置。

在检测或对模板进行支撑前和完毕后，需要将模板制成检测架收纳后下次再使用。因此，为了便于收折，减少收纳空间，同时，在使用过程中更加方便操作，本实施例中的伸缩式支撑杆3设计为可转动的样式，具体如下：模板支撑架还包括一支撑杆安装盘2，在支撑杆安装盘2上设有多个用于安装伸缩式支撑杆3的安装槽21，所述伸缩式支撑杆3的一端可转动地安装在安装槽21内，并能够在转动到水平位置时，通过设置在支撑杆安装盘2上的一圆形挡板23将其固定在安装槽21内。

伸缩式支撑杆3的具体转动结构如下：伸缩式支撑杆3由一母杆31和子杆33组成，在每个支撑杆安装盘2的安装槽21内均固定安装有一个固定销22，在每个母杆31靠近支撑杆安装盘2的一端均设有一个向下开口的卡槽32，所述卡槽32的一端插入固定销22内，并能够以固定销22为中心上下转动。另外，为了便于母杆31转动，所述母杆31面向安装槽21的一端呈圆弧状。

在伸缩式支撑杆3使用过程中，需要确保伸缩式支撑杆3始终保持水平状态，基于上述目的，需要在使用时将伸缩式支撑杆3卡紧并锁死在安装槽21内。针对上述要求，本实施例采取了如下结构：圆形挡板23套在中心定位立杆1上，在圆形挡板23的外沿设有六个与安装槽21一一对应并供母杆转动时通过的缺口24，旋转圆形挡板23后，缺口24以外的部分即会将母杆31挡在安装槽21内，再通过螺钉将圆形挡板23固定在支撑杆安装盘2上后即可将母杆31锁紧在支撑杆安装盘2上，防止其转动。

另外，在具体操作时，若桩孔桩径较小，可采用三个伸缩式支撑杆3进行支撑，若桩孔桩径较大，可适当增加伸缩式支撑杆3的数量（一般来说，四个即可）。同时，为了确保模板的各个部位受力均匀，简化支撑杆安装盘2的设计，使其满足不同情况的需求。上下两个模板支撑架上均设有三个或四个伸缩式支撑杆3，所述伸缩式支撑杆3沿支撑杆安装盘2周向等间距分布，在每个支撑杆安装盘2上均间隔设有六个安装槽21，其中四个以支撑杆安装盘2的中心为圆心等间距呈十字形分布，另外二个安装槽21和上述其中安装槽21中的一个以支撑杆安装盘2的中心为圆形等间距分布。当然，在具体设置时，可在支撑杆安装盘2外沿周向均匀设置五个或六个，甚至更多，使用时，每个安装槽21上均相应的安装一个伸缩式支撑杆3。

上述伸缩式支撑杆3的伸缩结构通过如下方式实现：在每个母杆31内、沿其长度方向设有一插槽，所述子杆33为一根中空的方管，子杆33的一端置于母杆31的插槽内，另一端沿其长度方向设有一个用于供顶托4上调节螺杆41长度调整的盲孔，在子杆33和母杆31上均间隔设有多个螺杆眼34，相邻螺杆眼34之间的间距相等；所述子杆33通过螺杆贯穿母杆31和子杆33上的螺杆眼34后固定在母杆31上并精确调节伸缩式支撑杆3的长度。采用上述结构不但能够实现伸缩，等间距设置的螺杆眼34可用于观测子杆33的插入深度，还能够根据所观测到子杆33的插入深度来来确定每根子杆33的调节长度。当然，在具体实施过程中，可在子杆33上标示表示长度的刻度，从而用来观测子杆33的插入深度，进而确保每根伸缩式支撑杆3的调节长度一致。

为了在检测时实时观察母杆31是否呈水平状态，在母杆31上设有水平标。另外，为了在模板支撑过程中确保中心定位立杆1垂直于桩孔，在中心定位立杆1上也设置有水平标（图中未画出）。

步骤6中，土方开挖时若遇到坚硬土层，模板无法均匀下沉，需停止清掏，由人工逐层用镐、锹进行开挖，遇较硬土层用锤、钎或风镐破碎，挖土次序为先挖中间部分后周边，允许误差为30mm。还可缩短护壁混凝土浇筑高度，浇筑30cm~60cm高护壁混凝土，待护壁混凝土浇筑完成后进行下一模土方开挖。

每一节的护壁高度为0.9-1.2m，每一层护壁内侧均呈内八字状，相邻两节护壁之间通过搭接的方式连接，且其搭接长度不小于0.05m。

浇筑桩身砼时，应采用如下工艺：

(1)、砼有孔口设置的串筒下料至孔底，串筒底端出料口距砼筑面不超过2m，防止产生砼离析现象。

(2)、砼浇筑点固定在桩孔一侧，斜向分层浇筑，浇筑点的砼必须保持高出浮浆表面，然后四周赶推，防止浇筑时砼从过稀的浮浆中通过而离析。

(3)、采取分层震捣，震捣的层厚不超过0.5m。振捣以垂直插入为主，操作做到快插慢拔，并使插点均匀排列，防止漏振；振捣上层砼时，振棒应插入下层5～10cm。以保证砼上下层的总体结合。

(4)、在有少量渗水的桩孔中浇筑砼时，砼开始浇筑点必须在安全无水及无渗水位置进行。浇筑点的砼面要高出渗水出砼面，用振棒推赶至渗水处，并用抽水机将低处的水抽出孔外，确保砼浇筑点的砼不被水淹。如属上部渗水，要设接水装置将渗水引入一个大桶内用抽水机排除，防止水流入砼而造成离析。

(5)、桩身砼要确保连续浇筑，依次成桩。在浇筑中原则上下得有间歇时间。如遇特殊原因，如机械故障，停电等，其间歇时间应小于砼初凝时间。

(6)、桩身混凝土浇筑顶标高结合地梁钢筋锚固长度、上部框架柱混凝土标号进行确定，桩顶凿打软弱混凝土20cm以上。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。