一種基于凍結(jié)法的人工挖孔擴底樁施工方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑行業(yè)施工方法技術領域，特別涉及一種基于凍結(jié)法的人工挖孔擴底粧施工方法。
【背景技術】
[0002]人工挖孔灌注粧適用于持力層在地下水位以上的各種地層，粧徑一般都在800?2000mm左右，屬于大直徑粧，其主要優(yōu)點如下:1、粧端可設置在較好的持力層，并且形成擴大頭，單粧承載力高；2、施工過程無噪音、無振動、無擠土影響，是一種非擠土粧；3、便于質(zhì)量檢查，成粧質(zhì)量比較容易控制和保證；4、施工方法和所用設備簡單，土方處理容易，可多根粧同時施工。因此，人工挖孔灌注粧得到了廣泛應用，特別適用于嚴格限制噪聲、振動和擠土影響的粧基礎工程中。
[0003]但是，人工挖孔灌注粧也存在如下主要缺點:1、持力層在地下水位以下時則難以成孔，特別是具有較厚流砂層的工況；2、成孔速度慢，如遇工期緊張則需投入大量勞動力，勞動力不足則嚴重延誤工期；3、作業(yè)安全性差，人工挖深粧或地下有毒氣體時容易產(chǎn)生安全事故；4、遇到地下水豐富或流砂地質(zhì)，施工困難，成粧質(zhì)量不可靠。上述缺點導致人工挖孔灌注粧在地下水位比較高的地層以及一些人工安全要求比較嚴的地方的使用受到極大地限制，阻礙其進一步推廣應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種充分利用凍結(jié)法適應地層廣、凍結(jié)壁質(zhì)量可控和人工挖孔灌注粧承載力高的基于凍結(jié)法的人工挖孔擴底粧施工方法。
[0005]本發(fā)明技術方案為:一種基于凍結(jié)法的人工挖孔擴底粧施工方法，其特征在于，包括如下步驟:(1)、在粧基礎平面外圍施工外圍凍結(jié)孔，在外圍凍結(jié)孔內(nèi)安設外圍凍結(jié)管；
(2)、外圍凍結(jié)管開始凍結(jié)，以形成外圍止水凍結(jié)壁；(3)、在外圍止水凍結(jié)壁的止水作用下，在粧基礎平面內(nèi)進行人工挖孔擴底粧施工，具體操作為:a、根據(jù)人工挖孔擴底粧的設計直徑和人工挖孔擴底粧外圈的粧周凍結(jié)壁厚度確定粧周凍結(jié)管的布置直徑，在粧周凍結(jié)壁厚度范圍內(nèi)間隔設置粧周凍結(jié)管，粧周凍結(jié)管鉆至設計深度山、粧周凍結(jié)管開始凍結(jié)，形成粧周凍結(jié)壁；C、待粧周凍結(jié)壁達到設計厚度和強度后起到支護作用，在粧周凍結(jié)壁內(nèi)進行人工挖孔，形成粧孔；d、人工挖孔至達到粧孔設計深度，并在粧孔端部形成擴大頭空腔；e、在粧孔和擴大頭空腔內(nèi)放置鋼筋籠；f、向置有鋼筋籠的粧孔與擴大頭空腔內(nèi)澆筑混凝土，混凝土澆筑方向為從擴大頭空腔向粧孔頂部；g、待混凝土具有一定強度后拔出粧周凍結(jié)管；h、粧周凍結(jié)管停止凍結(jié)，使粧周凍結(jié)壁融化，即形成基于凍結(jié)技術的人工挖孔擴底粧；
(4)、外圍凍結(jié)管停止凍結(jié)，拔出外圍凍結(jié)管。
[0006]所述外圍止水凍結(jié)壁的厚度不小于1cm ;人工挖孔擴底粧的設計直徑為1.0m?
2.0m，粧周凍結(jié)壁的設計厚度不少于人工挖孔擴底粧設計直徑的10%，且不小于10cm，粧周凍結(jié)壁的設計強度不小于5MPa。
[0007]所述擴大頭空腔的上部為上小下大的錐形、下部為球面形，擴大頭空腔的高度與寬度比值范圍為0.15?0.2。
[0008]所述步驟(3)的d操作中，在粧孔端部形成擴大頭空腔的同時，在粧孔內(nèi)壁上人工挖出O?5個支盤空腔，支盤空腔的深度和高度均不小于10cm。
[0009]所述粧基礎平面內(nèi)的凍結(jié)施工順序為:施工I —施工2 —施工3，施工I為粧基礎平面的外圍凍結(jié)管施工，施工2為粧基礎平面內(nèi)的中間一排粧周凍結(jié)管和人工挖孔擴底粧施工，施工3為粧基礎平面內(nèi)中間一排人工挖孔擴底粧兩邊各排粧周凍結(jié)管和人工挖孔擴底粧施工；在施工2和施工3中，同一排的人工挖孔擴底粧從中間向左右兩邊循環(huán)進行，直至完成粧基礎平面內(nèi)全部人工挖孔擴底粧。
[0010]同一排的外圍凍結(jié)管或者粧周凍結(jié)管的長度不一致。
[0011]所述外圍凍結(jié)孔與最外圍的人工挖孔擴底粧中心的距離不小于人工挖孔擴底粧的直徑，外圍凍結(jié)孔的間距根據(jù)現(xiàn)場水文地質(zhì)條件、工期要求等因素確定，且不大于外圍凍結(jié)管直徑的5倍，外圍凍結(jié)孔全孔偏斜率不大于5%。;外圍凍結(jié)管和粧周凍結(jié)管均采用直徑為100_、厚度不小于4_的無縫鋼管，外圍凍結(jié)管和粧周凍結(jié)管位于粧基礎平面以下的長度不小于人工挖孔擴底粧的直徑。
[0012]所述外圍凍結(jié)管和粧周凍結(jié)管的凍結(jié)溫度為-22?_25°C，外圍凍結(jié)管和粧周凍結(jié)管內(nèi)布設有測溫計，測溫計間隔為15m。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明為基于凍結(jié)法的人工挖孔擴底粧施工方法，包括如下步驟:(I)、在粧基礎平面外圍施工外圍凍結(jié)孔，在外圍凍結(jié)孔內(nèi)安設外圍凍結(jié)管；(2)、外圍凍結(jié)管開始凍結(jié)，以形成外圍止水凍結(jié)壁；(3)、在外圍止水凍結(jié)壁的止水作用下，在粧基礎平面內(nèi)進行人工挖孔擴底粧施工；(4)、外圍凍結(jié)管停止凍結(jié)，拔出外圍凍結(jié)管；該施工方法利用凍結(jié)技術形成凍結(jié)壁后再進行人工挖孔，粧周凍結(jié)壁可以臨時起到磚、混凝土等護壁襯的支護作用，與傳統(tǒng)護壁襯相比，粧周凍結(jié)壁可以一次成形，免去傳統(tǒng)護壁襯的制作、運輸、安裝等工序，粧孔成孔速度快；粧周凍結(jié)壁的形成可大大降低人工挖孔時發(fā)生的土層坍塌、流砂、涌泥等安全事故的幾率，以提高施工人員的安全性，且可大大擴展施工方法的應用范圍；粧周凍結(jié)壁可阻斷地下水的流通，省去人工降水工序，避免孔內(nèi)出現(xiàn)滲水、滴水、漏水等現(xiàn)象，降低地下水影響，還可以避免有毒氣體散播到粧孔內(nèi)，實現(xiàn)優(yōu)化人工挖孔作業(yè)環(huán)境的目的；在粧周凍結(jié)壁支護作用下人工挖孔一次成孔、一次澆筑成粧，粧的整體性強，可提高粧的承載力，且粧周土層不存在泥皮等不良現(xiàn)象，粧與粧周土層的接觸良好；在粧周凍結(jié)壁的支護作用下擴大頭空腔可以進一步擴大和優(yōu)化，進一步發(fā)揮粧端阻力作用，可使粧的整體承載力進一步增強；另外，粧端沉渣可以得到有效控制甚至消除，可有效地發(fā)揮粧端阻力，承載力得到進一步提尚。
[0014]2、外圍止水凍結(jié)壁的厚度不小于1cm;人工挖孔擴底粧的設計直徑為1.0m?
2.0m，粧周凍結(jié)壁的設計厚度不少于人工挖孔擴底粧設計直徑的10%，且不小于10cm，粧周凍結(jié)壁的設計強度不小于5MPa，既能保證凍結(jié)強度和質(zhì)量，又能節(jié)約能源，使用成本最優(yōu)。
[0015]3、擴大頭空腔的上部為上小下大的錐形、下部為球面形，擴大頭空腔的高度與寬度比值范圍為0.15?0.2，在粧周凍結(jié)壁的支護作用下擴大頭空腔可以進一步擴大和優(yōu)化，進一步發(fā)揮粧端阻力作用，可使粧的整體承載力進一步增強。
[0016]4、在粧孔端部形成擴大頭空腔的同時，在粧孔內(nèi)壁上人工挖出O?5個支盤空腔，支盤空腔的深度和高度均不小于10cm，由于支盤空腔的存在，澆筑混凝土后可在粧身表面形成凸凹不平的表面，粧身混凝土與粧周土層的接觸進一步加強，摩阻力增大，可大大提高人工挖孔擴底粧的總承載力。
[0017]5、根據(jù)凍結(jié)壁的厚度和強度要求，同一排的外圍凍結(jié)管或者粧周凍結(jié)管的長度可以不一致，以節(jié)約管材、節(jié)約能源、降低凍結(jié)成本，且能保證粧周凍結(jié)壁和外圍止水凍結(jié)壁的質(zhì)量；在實際凍結(jié)過程中，可以根據(jù)凍結(jié)壁的質(zhì)量和水文地質(zhì)條件間斷性地開啟凍結(jié)管，從而進一步節(jié)約能源，降低成本。
[0018]6、外圍凍結(jié)孔與最外圍的人工挖孔擴底粧中心的距離不小于人工挖孔擴底粧的直徑，外圍凍結(jié)孔的間距根據(jù)現(xiàn)場水文地質(zhì)條件、工期要求等因素確定，且不大于外圍凍結(jié)管直徑的5倍，外圍凍結(jié)孔全孔偏斜率不大于5%。;外圍凍結(jié)管和粧周凍結(jié)管均采用直徑為100_、厚度不小于4_的無縫鋼管，外圍凍結(jié)管和粧周凍結(jié)管位于粧基礎平面以下的長度不小于人工挖孔擴底粧的直徑，既能保證凍結(jié)強度和質(zhì)量，又能節(jié)約能源、節(jié)約用料，使用成本最優(yōu)。
[0019]7、外圍凍結(jié)管和粧周凍結(jié)管的凍結(jié)溫度為-22?_25°C，既能保證凍結(jié)質(zhì)量，又能節(jié)約能源；外圍凍結(jié)管和粧周凍結(jié)管內(nèi)布設有測溫計，測溫計間隔為15m，可實時監(jiān)測，便于控制，為間斷性開啟凍結(jié)提供技術支持。
[0020]8、本發(fā)明的適用范圍得到了極大的擴展:1)適用范圍廣，一般土層均可采用，特別適用于地下水位較高、流砂地質(zhì)等復雜土層中；2)可廣泛用于公路橋梁、高層建筑、地下人防洞室、大型深基坑支護等粧基礎的設計和施工中；3)在沿江、沿海地下水比較豐富的地區(qū)也可以得到廣泛應用，人工挖孔至較好持力層，發(fā)揮大直徑擴底粧粧端阻力大的優(yōu)勢，形成達到或超過承載力設計要求的擴底粧。
[0021]9、本發(fā)明方法得到的擴底粧是一種大直徑擴底粧，由于有較好的持力層，并且粧側(cè)表面的摩阻力可以得到大大提升，可以有效地把粧頂荷載傳遞給持力層，粧側(cè)、粧端阻力充分發(fā)揮，可以承擔較高承載力。因此，該人工挖孔擴底粧是一種適用范圍廣、承載力高的優(yōu)越粧型。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明中粧基礎平面內(nèi)的凍結(jié)施工順序圖；
圖2為本發(fā)明總體施工順序圖；
圖3為