混凝土挖孔墩基礎(chǔ)施工工藝及質(zhì)量控制

陳 慧

福建省三明鋼鐵廠勞動服務(wù)公司

1 挖孔墩基礎(chǔ)設(shè)計要點和主要特征

（1）結(jié)合項目現(xiàn)場地勘報告及支承土的實際受力情況，分析混凝土挖孔墩基礎(chǔ)施工的可操作性和施工時的重難點，明確項目所在地的地下水對混凝土挖孔墩基礎(chǔ)施工以及地基承載力的可能造成的影響；（2）在明確混凝土挖孔墩基礎(chǔ)的墩基類型、設(shè)計方案以及構(gòu)造做法時，通過采用容許承載力計算的方式進(jìn)一步明確墩基的變形沉降范圍；（3）通過計算墩基每根柱所承受的荷載大小進(jìn)一步得出每根墩基的長度、直徑大小、構(gòu)造配筋等相關(guān)參數(shù)，并驗算其承載力是否滿足設(shè)計要求；（4）在實際施工過程中若出現(xiàn)現(xiàn)場實際與理論設(shè)計不一致的情況，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實際對施工圖或設(shè)計方案進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整和優(yōu)化。

與樁基礎(chǔ)相比而言，挖孔墩基礎(chǔ)在方案設(shè)計和承載力計算要求方面與其類似。挖孔墩基礎(chǔ)的實際端阻力和周身側(cè)摩阻力的受力大小主要取決于該基礎(chǔ)周邊土層性能、墩基形式等影響因素，墩基的實際受力狀態(tài)較樁基礎(chǔ)而言也更為復(fù)雜。所以在進(jìn)行挖孔墩基礎(chǔ)方案設(shè)計時，針對不同的墩基礎(chǔ)形式，需綜合考慮其端阻力和側(cè)摩阻力的受力特征，結(jié)合項目實際地質(zhì)情況，進(jìn)一步明確挖孔墩的墩基類型。

2 挖孔墩基礎(chǔ)的施工過程分析

2.1 施工步驟

現(xiàn)場放線并完成墩基定位及高程確定→根據(jù)施工組織計劃進(jìn)行首節(jié)墩孔的土方開挖工作→墩孔開挖完成后對孔壁進(jìn)行模板支撐并放置鋼筋→完成首節(jié)墩孔的護(hù)臂混凝土澆筑→復(fù)核墩位軸線的垂平與方正→根據(jù)墩位布設(shè)方案完成垂直運(yùn)輸機(jī)的布設(shè)工作→完成電動葫蘆的安裝及調(diào)試→完成其余施工配套設(shè)備的安裝工作→進(jìn)行第二節(jié)墩孔的土方開挖工作→完成開挖后需拆除首節(jié)墩孔的護(hù)臂木板，進(jìn)行第二節(jié)墩孔的支模及下方鋼筋→完成第二節(jié)護(hù)壁混凝土的澆筑→復(fù)核墩位軸線的偏離程度→以此完成所有墩孔的循環(huán)施工→當(dāng)墩孔開挖到最底部時，驗收前需完成清孔檢查→按設(shè)計要求下發(fā)鋼筋籠→結(jié)合深度要求下方混凝土導(dǎo)管進(jìn)行澆筑前的準(zhǔn)備工作→完成墩身的混凝土澆筑，在澆筑過程中，應(yīng)注意隨時振搗，保證澆筑質(zhì)量。

2.2 施工準(zhǔn)備

（1）材料準(zhǔn)備：墩身及護(hù)壁混凝土宜采用抗壓強(qiáng)度為25MPa的混凝土；粗骨料粒徑應(yīng)小于等于70mm，且不大于鋼筋之間最小凈距的四分之三；嚴(yán)格按照設(shè)計要求選用合適的鋼筋級別和直徑，鋼筋進(jìn)場施工前應(yīng)對批量鋼筋進(jìn)行抽檢，并提供合格的材料出廠證明和性能檢測報告；施工模板通常選擇組合式木模，根據(jù)現(xiàn)場實際施工要求對弧形工具式木模進(jìn)行組合拼裝以滿足墩基的孔徑要求。。

（2）作業(yè)條件：在進(jìn)行墩孔土方開挖施工前，應(yīng)確?，F(xiàn)場具備施工條件，實現(xiàn)三通一平。確保施工現(xiàn)場地上和地下的管網(wǎng)、電線電纜、廢舊設(shè)備基礎(chǔ)等障礙物均已清除干凈；施工現(xiàn)場的臨水臨電設(shè)施、安全文明施工的相關(guān)防護(hù)措施均已落實完成；充分了解項目所在地的地勘報告及土層分布、受力情況；根據(jù)施工圖和施工組織計劃要求協(xié)調(diào)材料、設(shè)備投入和進(jìn)場時間；合理布設(shè)墩孔的位置、保證墩位的軸線滿足要求，每項工作完成后安排人員進(jìn)行復(fù)核，確保墩位及高程的準(zhǔn)確性；按施工工藝要求完成每節(jié)墩孔的開挖、支模、護(hù)壁混凝土澆筑，最后完成清孔和鋼筋籠下方；進(jìn)行混凝土澆筑時應(yīng)保證混凝土材料攪拌運(yùn)輸?shù)你暯?；根?jù)地下水位情況實時調(diào)整并控制挖孔的節(jié)奏；采用人工挖孔時，要高度關(guān)注施工人員的安全問題，提高施工技術(shù)人員安全文明施工意識，開展充分地技術(shù)交底，做好充分地安全防護(hù)措施。

2.3 墩孔開挖及護(hù)壁澆筑

在完成施工現(xiàn)場三通一平的前提下，結(jié)合建筑物的測量控制網(wǎng)數(shù)據(jù)、建筑物測量控制網(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)以及基礎(chǔ)平面布置圖，確定混凝土挖孔墩基礎(chǔ)的墩基定位及高層點測定。進(jìn)行墩孔的土方開挖時需嚴(yán)格按照順序進(jìn)行開挖，由上往下逐節(jié)開挖支護(hù)，由中心往四周進(jìn)行開挖，避免孔徑在開挖過程中產(chǎn)生過大的變形。每節(jié)開挖的深度需結(jié)合周邊土層受力情況和施工條件適當(dāng)調(diào)整，每節(jié)開挖深度通?？刂圃?.5m～1m范圍內(nèi)。

在進(jìn)行墩孔第一節(jié)護(hù)壁木板支承施工時，應(yīng)使護(hù)壁模板高出地面一定長度，一般以150mm～200mm 較為合適，這樣不僅能夠起到地面水、土的阻擋作用，還能夠提高施工現(xiàn)場的安全警示和安全防護(hù)意識。該墩位的中心軸線和已測定的高程需醒目地標(biāo)準(zhǔn)在第一節(jié)護(hù)臂模板上，且護(hù)臂模板厚度和深度要復(fù)核規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計要求。每完成一節(jié)墩孔的土方開挖后，應(yīng)及時進(jìn)行護(hù)臂模板支承和混凝土澆筑。通常采用人工澆筑和振搗方式，一般選用C25 強(qiáng)度等級的混凝土，且所拌制的混凝土應(yīng)控制合理地坍落度，從而保證孔壁支護(hù)的安全性。每完成一節(jié)墩孔護(hù)壁支承后，需復(fù)核墩位中心軸線及高程是否存在偏差，若出現(xiàn)偏差，應(yīng)及時進(jìn)行糾偏，避免待墩孔挖到最底部時，墩孔側(cè)斜，嚴(yán)重影響混凝土挖孔墩基礎(chǔ)的質(zhì)量。

開挖吊運(yùn)第二節(jié)墩孔土方，從第二節(jié)開始，利用提升設(shè)備運(yùn)土。墩孔挖至規(guī)定的深度后，墩孔開挖施工應(yīng)遵循由上至下的原則，在進(jìn)行護(hù)壁模板支承時，為了提高模板的利用率，通常采用拆上節(jié)模板支下節(jié)模板的方式，逐節(jié)支承。在拆除上節(jié)護(hù)壁模板后，應(yīng)及時利用混凝土或砌磚進(jìn)行該節(jié)墩孔的封堵，避免影響下一節(jié)墩孔的護(hù)壁模板支承和護(hù)壁混凝土澆筑。進(jìn)行第二節(jié)墩孔護(hù)壁混凝土澆筑時，通常采用人工澆筑和振搗，避免因機(jī)械澆筑破壞上節(jié)混凝土護(hù)壁。為了提高施工工期和效率，可結(jié)合現(xiàn)場實際情況，調(diào)整早強(qiáng)劑的摻入量和摻入時間。每節(jié)墩孔完成護(hù)壁混凝土澆搗后，要以孔口處最初測量的墩位軸線和高程為參考，逐節(jié)測量每節(jié)墩孔的軸線偏差程度。逐節(jié)逐層進(jìn)行墩孔的開挖和施工，確保開挖到設(shè)計要求的深度并將墩底設(shè)置于持力層上。在進(jìn)行混凝土挖孔墩基礎(chǔ)設(shè)計時，應(yīng)充分結(jié)合建筑物類型和承載力結(jié)算結(jié)果確定墩底是否擴(kuò)底，若采用擴(kuò)底方式，挖到墩底時應(yīng)按照設(shè)計要求完成擴(kuò)底部位墩身的圓柱體土方開挖，并按圖進(jìn)行施工。待成孔后需進(jìn)行清孔、軸線標(biāo)高檢測等隱蔽驗收工作，詳細(xì)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，以便后期復(fù)核。

2.4 鋼筋籠和混凝土澆搗的注意事項

嚴(yán)格按照規(guī)范和設(shè)計要求選擇鋼筋直徑并完成鋼筋籠的制作，有條件時宜整根制作吊裝，也可分段制作，分段長度約5000mm～9000mm，然后現(xiàn)場焊接，主筋焊接位置應(yīng)錯開500mm及35d（d 表示主筋直徑），且不小于500mm，每隔一根主筋方可在同一位置焊接，焊接接頭可采用雙面幫條焊或單面幫條焊，也可采用氣壓焊或機(jī)械連接，在接頭1000mm 范圍內(nèi)箍筋應(yīng)用@100箍加密，箍筋應(yīng)采用螺旋箍。

縱向主筋間距要均勻相等，箍筋、加勁箍筋均應(yīng)與主筋點焊，主筋的保護(hù)層厚度一般不宜小于35mm，外側(cè)應(yīng)設(shè)混凝土墊聲或定位環(huán)，以確保混凝土保護(hù)層的厚度。鋼筋籠堆放及運(yùn)輸過程，嚴(yán)了扭轉(zhuǎn)及彎曲，安放要吊直對準(zhǔn)孔位緩慢下降，避免碰撞護(hù)壁，就位后應(yīng)立即固定。

當(dāng)墩孔開挖到設(shè)計標(biāo)高后，需及時進(jìn)行孔底的積水排除和淤泥、殘渣清除，按要求完成隱蔽工程驗收后，需馬上進(jìn)行混凝土澆筑封底，封底混凝土至少應(yīng)灌到擴(kuò)孔部位的頂面以上200mm。澆灌封底混凝土后應(yīng)立即澆筑墩身混凝土，如因條件所限需要延遲時，應(yīng)在以后澆灌前先抽清孔內(nèi)積水，清理封底混凝土層的表面，然后澆筑墩身混凝土?；炷翝仓r的坍落度宜為8cm～10cm。在進(jìn)行墩孔混凝土澆筑時，須采用串筒進(jìn)行混凝土的送料和澆筑，控制混凝土的自由下落高度和速度，澆筑時要進(jìn)行隨澆隨搗，分層澆筑振搗，盡可能保證混凝土的澆搗質(zhì)量。批量澆筑前，應(yīng)做好充分地澆筑準(zhǔn)備，避免因澆筑不連續(xù)導(dǎo)致施工縫的產(chǎn)生，影響墩身混凝土的黏結(jié)強(qiáng)度。預(yù)留墩身的混凝土同批次的混凝土試件，以便對混凝土的相關(guān)性能進(jìn)行試驗。嚴(yán)格按照設(shè)計標(biāo)高和規(guī)范要求進(jìn)行混凝土的澆筑，控制每層的澆筑深度。

2.5 成品保護(hù)

當(dāng)墩孔開挖工作完成后，必須對墩孔實行嚴(yán)格規(guī)范的安全保護(hù)措施，墩孔處要采用牢固的木板或鋼筋網(wǎng)等材料進(jìn)行固定覆蓋，避免施工人員墜落及阻擋雜物。不可使用草袋或網(wǎng)格布等材料進(jìn)行遮蓋，容易造成安全誤區(qū)。已完成開挖的墩孔在進(jìn)行清孔工作后應(yīng)及時下方鋼筋籠，并進(jìn)行混凝土的澆筑和振搗，避免因施工間隔時間過長，導(dǎo)致墩孔坍塌。在地下水位較高的墩孔施工時，要及時排出墩孔內(nèi)的積水，避免因積水浸泡導(dǎo)致鋼筋生銹，影響施工質(zhì)量。墩孔孔口處應(yīng)按照規(guī)范要求設(shè)置擋土臺，可阻擋地面的水、土及雜物掉落。已制作好的鋼筋籠應(yīng)注意存放，避免因搬運(yùn)、吊裝、保存不當(dāng)導(dǎo)致變形或生銹。下方鋼筋籠的過程中，應(yīng)控制吊裝距離，降低對孔壁的破壞。完成鋼筋籠下方后，及時進(jìn)行混凝土的澆筑，在澆筑過程中，應(yīng)注意固定鋼筋籠的位置，防止鋼筋籠在澆筑過程中產(chǎn)生錯位或傾斜，導(dǎo)致墩孔局部混凝土保護(hù)層過薄，降低墩孔強(qiáng)度。鋼筋籠不要被泥漿污染;澆筑混凝土?xí)r，在鋼筋籠頂部固定牢固，限制鋼筋籠上浮。在整個施工過程中，都應(yīng)時刻關(guān)注并復(fù)核墩位的中心軸線和高程，嚴(yán)格控制偏差程度。

3 施工過程中常見問題及質(zhì)量控制

（1）地下水問題：在進(jìn)行深基礎(chǔ)施工過程中，地下水的問題是最為普遍的，給人工挖孔樁的開挖和施工增加了許多不確定性，很大程度上提高了施工難度。在對含水土層進(jìn)行開挖時，直接破壞了原含水土層中的受力狀態(tài)，導(dǎo)致孔周的地下水涌入孔內(nèi)，影響施工。尤其是遇到動態(tài)水壓土層時，施工難度更大，流動的地下水壓力過大的情況下會直接沖破墩孔的支承護(hù)壁，給施工帶來了極大地安全隱患和質(zhì)量風(fēng)險。針對地下水問題的常用解決方法有：①當(dāng)?shù)叵滤惠^小時，可直接對孔內(nèi)的積水及時抽除，減少積水對鋼筋和護(hù)壁模板在積水中的浸泡時長；②如需在地下水中進(jìn)行開挖，需在樁孔中設(shè)置一超前挖掘集水坑，并通過潛水泵抽取集水坑中的積水，以確保正常施工；③若樁的設(shè)計深度較小，可采取在樁基周圍布設(shè)井點的方式實現(xiàn)排水。

（2）樁身混凝土問題：在進(jìn)行墩身混凝土澆筑時，應(yīng)嚴(yán)格把控混凝土的澆筑質(zhì)量，尤其是遇到有地下水的情況下，對混凝土的澆筑應(yīng)更注意規(guī)范施工，避免因地下水混入混凝土內(nèi)，導(dǎo)致砂漿稀釋，影響樁身質(zhì)量。常用的解決方式有：①在進(jìn)行有地下水的混凝土澆筑時，可通過串筒法澆搗的方式對混凝土進(jìn)行集中快速澆筑，利用混凝土的自身質(zhì)量阻止地下水的稀釋作用；②若地下水較少時，可對孔內(nèi)的積水及時抽干，并及時進(jìn)行混凝土澆筑，摻入一定強(qiáng)度的早強(qiáng)劑，加快混凝土的凝結(jié)周期。

4 結(jié)論

隨著混凝土挖孔墩在過程中應(yīng)用的增加，其施工工藝也日益受到人們的關(guān)注，對于挖孔墩基礎(chǔ)施工質(zhì)量的控制也日益重要。在挖孔墩基礎(chǔ)施工過程中，嚴(yán)控地下水、樁身混凝土質(zhì)量問題、墩基和人工挖孔樁問題等，能大大提升挖孔墩基礎(chǔ)的施工質(zhì)量。