保阜高速公路大直径挖孔桩基础施工技术|人工挖孔桩造价

　　摘要：大桥、特大桥桥梁大直径桩基础挖孔施工的关键是最大限16桥、特大桥所在地区的地质情况，就大直径桩基础挖孔施工技术和施工中应注意的问题，作了简单介绍。　　关键词：大直径 挖孔桩 基础 施工技术
　　1 工程概况
　　河北保阜高速公路BF-07合同段工程桥长1571m的通天河特大桥桥跨布置为39×40m（装配式连续T梁），桥长640.8m的马沟村2号大桥桥跨布置为21×30m（装配式连续T梁）。桥梁主跨设计为钻孔灌注桩基础，桩径为180～220cm，桩长为15～33m。
　　2 挖孔桩的施工设计
　　2.1 挖孔的适用范围 挖孔桩适用于持力层埋藏较浅、单桩承载力要求较高的基础。挖孔桩受力性能可靠，结构传力明确，沉降量小；成孔后可直观检查孔内直径、垂直度及持力层的土质情况，保证桩的质量。工程造价相对低廉；不需要大型机械设备，施工操作工艺简单，因此被广泛应用于大直径灌注桩施工。本标段由于深孔多，超过30m的深孔就有64根，因此出渣均采用2t慢速扬机提升。
　　2.2 井壁支护的施工设计 桩基施工决定先开挖基槽再施工桩基，以减少挖桩工作量，缩短时间。而施工中的难点要点主要是杂填土层、碎石层、风化岩层的成孔与支护技术的使用。人工挖孔桩施工的技术难点在于孔壁支护施工。施工单位需要考虑挖孔桩地段的地层特点、地下水分布特点、桩孔深度、桩周土参数、以及四周荷载情况，制定科学的施工方案。
　　以下是本合同段所采用的人工挖孔的护壁类型：①现浇C25号砼永久性护壁。②阶梯型护壁。对施工现场地质状况进行勘测后得知，该地段地质状况不利于井壁支护施工，桩径大，护壁井圈高度定位每节灌注1m，然后计算出护壁厚度。轴心受压或偏心受压的砼井圈的护壁厚度必须根据下式求得：t》Lh/24。式中，t和Lh分别代表井壁厚度和井圈圆环的换算长度，取Lh=1.82r，r是井圈半径。根据计算结果，施工时确定护壁厚度，从上往下计，孔深15m以内采用15cm；15～30m采用20cm；31～40m采用25cm。③护壁模板设计与支护。护壁混凝土中设Φ8钢筋，钢筋靠护壁混凝土内径放置。模板采用钢模板，表面不需要光滑平整，以利于与桩体混凝土的联结。模板高1m，分三块拼装，模板间用U形卡连接，上下设两道6号槽钢圈顶紧，钢圈由两半圆圈组成，用螺栓连接，不另设支承，以便浇筑混凝土和下节挖土操作。
　　3 施工工艺的确定
　　3.1 现场试验桩 ①根据桥位地质、地下水位变化，研究调整护壁及支护工艺，完成了挖孔灌注桩的主要施工方法、施工工艺、施工质量控制及技术措施研究，并现场实施了一口2.2m大直径挖孔灌注试验桩挖孔，完成挖孔并实施灌注。成孔数据见“表1试验桩成孔数据表”。
　　表1 试验桩成孔数据表
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　　②实践效果。试验桩的混凝土龄期到后，由权威检测部门对成桩质量进行桩身无破损检测。测试结果表明，桩身成型，无质量缺陷，桩的承载力亦满足设计要求。
　　3.2 施工工艺及控制
　　①平整场地，清除坡面危石、浮土，排除一切不安全的因素。②精心放样，准确定位；第一节护壁浇注好以后，把十字护桩固定在砼护壁上，便于以后校对核查；通过孔口周围的排水沟将地表水顺利排出，孔口处要搭设遮挡雨棚，装好提升设备，同时确保出渣道路通畅。施工过程中，为避免人员被滚落的土石砸伤，井口护壁砼应该比地面高约20cm～30cm，同时在井口周围设置防护栏和相应的警示牌；间歇时间内，如果井下没有施工人员作业，必须盖住井口。③掘进程序。a结合施工现场的地质状况和水文地理情况的探测资料，仔细分析施工图纸。根据土层特点和桩孔设计来安排工艺流程。如果土层致密，地下水水位小，可同时开挖一个墩台基础的所有桩孔，以减少施工时间；如果渗水现象比较严重，就要超前开挖其中一孔，使渗水汇集到这个孔洞，集中排出。如果土层松软、地下水位大，可采用对角开挖的施工方案，以免孔间隔层太薄导致孔洞坍塌。b孔内开挖及护壁。为防止孔洞坍塌，必须连续进行桩孔开挖和支撑护壁施工两道工序的施工。根据土质和渗水情况采用合适的支撑型式。部分施工地段的岩层比较坚硬、不透水，还比较完整的，可省去支撑的工序。c开挖孔道时，随时检查桩孔的平面位置、尺寸以及竖轴线，以防其发生位移破坏施工效果。④孔内爆破施工。a通过浅眼爆破法进行孔内爆破。爆破过程中，为防止孔壁因震动发生坍塌，孔内应采用电雷管引爆破，同时加强炮眼周围的支护结构。b打眼放炮，药包不能裸露在外。爆破时，根据岩石的质地来设计炮眼深度。如果岩石质地较硬，炮眼深度应该控制在0.5m以内，而在质地较软的岩石上爆破，炮眼深度不得超过0.8m。根据岩层断面方向来设计炮眼的位置、数目以及斜插方向，中间一组集中掏心，附近斜插挖边。c炸药药量也是爆破要点之一。药量不宜过多，将岩石震松即可。一般情况下，边眼装药1/3节～1/4节，中间炮眼装硝铵炸药1/2节。d存在积水的孔洞可通过防水炸药实施爆破，尽量避免瞎炮。放炮后，可在孔底放入电动鼓风机的高压风管吹风排烟。实时监测孔内二氧化碳浓度，孔深到达15m以后，正常情况每2h利用25m3/min的风机向孔底压风一次，每次4～6分钟；孔深到达30m以后，每次通风时间8～10分钟。配备检测二氧化碳的仪器，经常检查孔内混和气体中二氧化碳的浓度，如超过3‰，必须加强通风；如超过5‰，禁止人员下孔，并进行通风，直至符合要求。⑤孔内排水。施工时若出现孔内渗水的现象，就要加强孔壁支护，以免水侵蚀井壁而发生坍孔。在渗水量不多的情况下可通过人力将水排掉；如果渗水量大，就要将高扬程抽水机吊至孔内排水。如同一墩台的几个孔同时开挖，可提前开挖其中一孔，使地下水汇集到该孔排出。除在地表墩台四周挖截水沟外，并应对从孔内排出的水引流远离桩孔。先搞清楚地下水位高、地质状况复杂、水量丰富、砂层或淤泥层厚度等情况，开挖时采取保护措施，以免淤泥和流沙涌入孔内。⑥终孔检查。孔洞挖到一定深度以后，将孔壁及孔底浮土、松渣及沉淀等软层清理掉；按照规定的尺寸将孔底整平，使桩身混凝土和孔壁及孔底紧密贴合，而且能均匀受力。开挖时，要实时观测施工现场的地质状况，如发现某段地质状况达不到设计要求，必须尽快向监理工程师申请工程变更。终孔后钻探探明孔底以下的地质状况，看孔底是否存在淤泥夹层、薄层泥岩和溶洞等。⑦钢筋笼的加工与安装。在现场分节制作钢筋笼。每节长9m，根据施工要求制作好以后，运抵现场后放入孔内。钢筋笼骨架成型后，为防止钢筋笼错位，可将保护环安装在骨架外。可搭设支架或通过吊车吊放钢筋笼，也可以放入孔内绑扎。⑧灌注桩基砼。砼浇注前，先抽样检查河砂、碎石等原材料，坚决杜绝劣质原材料进入施工现场；合理选用外加剂，根据施工规范进行砼的试配；砼浇注过程中，试验工程师要严格把关，根据设计要求做好计量工作，水灰比设计要科学合理，同时注意砼的和易性。坍落度不宜超过18cm，无离析泌水现象，初凝时间为3h，以保证混凝土连续浇注施工的连续性。⑨桩的质量检验。成桩后进行无破损检测。
　　4 技术经济性评价
　　挖孔灌注桩施工技术符合施工现场地质状况和施工条件，施工效果也能得到保障。该措施能够减少人力、物力和资金的投入，同时可减少施工时间，提高工程进度，从而使经济效益最大化。在技术层面来分析，挖孔桩不需要施工人员具备太高的技术水平，也不需要多少高性能的施工机械，而且不用泥浆保护，也就不需进行泥浆的配置。实践证明，在我合同段内特大桥、大桥大直径深桩基础采用挖掘成孔工艺，在施工过程中其可靠性、安全性都能得到了保证，缩短了工期，降低了成本，有利于保证桩基质量。而且，经过多项工程实践的历练，我们已掌握了大直径挖孔灌注桩地施工的技术要点，以便日后更加从容的应对挖孔桩施工中出现的各类问题。在以后地桩基工程中，如果现场地质状况较好，也可以采用人工挖孔灌注桩基础。