机械洛阳铲成孔扩底钢筋砼灌注桩施工技术

1.前言

机械洛阳铲成孔扩底钢筋砼灌注桩是一种经常采用的地基处理形式，近年来被广泛应用于各类建筑施工中。相对于机械成（扩）孔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容易保障。某高层住宅楼工程施工中，地基处理采用了机械洛阳铲成孔人工扩底钢筋砼灌注桩，桩端头要求持力层为砂砾石层，桩长在15～22m之间，桩径1～1.2m，桩端头1.5～1.7m。根据地质勘察资料，持力层为陡坡分布，地质情况复杂，项目部大胆创新，经过调研、方案论证，确定了采用上述方案施工，经实践取得了良好效果，符合设计和规范要求，受到了各方好评。

2.工法特点

2.1工程造价低，施工时间短。

2.2施工条件简单，施工工艺易于操作。

2.3由于采用机械洛阳铲成孔和扩底，桩径、桩身垂直度和桩端头尺寸易于保障。

3.适用范围

本工法适用于一般工业与民用建筑工程地基处理，要求地基土质为粘土、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。 

4.工艺原理

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选择不同型号，有0.6～1.2m桩径可供选择。机械洛阳铲依靠重力自由落体成孔和扩底闭和抓土，至地面卸土，依次循环成孔施工。扩底时先挖桩身圆柱体，再按扩底尺寸从上到下削土修成扩底形。扩底直径一般为1.0～3.0d;锅底中心比四周低150～500mm。通过扩底施工桩端扩大头和支盘提高了钢筋砼灌注桩的承载力，使建筑基础地基处理设计优化，从而降低工程成本，经济效益显著。

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→开挖桩孔→测量控制→机械洛阳铲挖土到设计标高→扩孔器扩底→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、首先放线定桩位及高程：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进行开机（洛阳铲）操作，利用卷扬机提升机械洛阳铲，依靠重力自由落体下落闭和抓土，至地面卸土，依次循环成孔。

3、扩底部分采用特制扩孔器，同样依靠重力自由落体下落扩孔取土。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。（桩端大样参见图5.2.1-1）

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；

2、扩大头的尺寸检查是否满足设计要求；

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后，方可吊放钢筋笼；

2、钢筋笼放入前应先绑好砂浆垫块，一般为δ=70mm。垫块采用预制轮型砼块，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。钢筋笼放到设计位置时应立即固定。（桩体断面图参见5.2.3-1）

                         图5.2.3-1  桩体断面图

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㎝,桩孔深度超过12m时，宜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，砼通过导管自上向下顶压和自重增强其密实性，桩顶以下5.0m范围内使用插入式振捣器进行振捣，以保证桩顶质量。

3、混凝土浇注到桩顶时，应适当超过桩顶设计标高，以保证在剔除浮浆后，桩顶标高符合设计要求。

4、桩顶超灌高度为0.5m，充盈系数不小于1.0。

5、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。

6.材料机具设备

                         表6.1  主要机具设备表

7.1质量标准

机械洛阳铲成孔扩底钢筋砼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《混凝土钢结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002.

7.2桩质量允许偏差及检验方法参见表7.2.1

钢筋笼质量允许偏差及检验方法参见表7.2.2                 

表7.2.1  桩质量允许偏差及检验方法

8.1施工人员必须经过安全培训，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扩底施工，如果作业人员或监理需要进入桩孔内进行检查时必须先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，每人必须系挂2根安全绳。

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20m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。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。

9.环保措施

9.1及时清除施工垃圾，设垃圾分拣站，施工垃圾及时清运，洒水降尘，严格遵守《城市建筑垃圾管理规定》。

9.2 在施工中严格执行国家《建筑施工场界噪声标准》的规定。所有机械均按有关噪声控制；对人为活动噪声进行管理，特别杜绝人为敲打、叫嚷、野蛮装卸噪声等现象，最大限度减少噪声扰民；扣件、钢管等材料进出场采用成捆吊装，严禁抛掷，操作中轻拿轻放，严禁野蛮施工；

10.效益分析

采用机械洛阳铲成孔至设计深度后采用特制扩孔器进行扩孔施工，从而减少了工人在井下作业，降低安全风险。采用此工法施工成孔速度快、效率高，可降低工程成本，缩短工期，确保成桩的质量，具有显著的社会效益。通过扩底施工桩端扩大头和支盘提高了钢筋砼灌注桩的承载力，使建筑基础地基处理设计优化，从而降低工程成本，经济效益显著。

11.工程实例

某高层住宅楼，总建筑面积25000㎡，地基处理采用机械洛阳铲成孔扩底的钢筋混凝土灌注桩工艺，合理组织施工，比计划提前6天完工，成本降低12万元。成桩后，通过静载试验和桩体小应变测试，桩身完整，施工质量达到了设计和规范的要求，得到了设计、监理、业主和省市质量监督部门的高度评价。