浅谈人工挖孔灌注桩成孔要点

1 工程概况

青海省西宁至湟源一级公路K32+022中桥是跨越湟水河的一座中型桥梁, 设计荷载汽车-超20级;挂车-120级, 桥面宽度:2*净11.25m (100Km/h) 上部结构采用4*20m先简支后连续预应力混凝土连续空心板, 下部结构台身为桩基肋板台, 墩身为桩基柱式墩。该桥平面位于圆曲线内, 立面位于i=0.785%的直线坡段内。湟水河是受季节影响较为明显的常年性河流, 桥位处河道较窄约40m。

湟水河2号中桥设计有桥台φ120cm桩基每支长11.0m共16支, 实际挖孔深在14m至15m之间, 设计桩顶以下0~6m为干处挖孔, 6m以下为水下挖孔桩, 设计桩顶0~4m为素土夹砾质土层, 4m以下分别为砂砾土质、中粒土、巨粒土, 其中0号台桩基有部分淤泥质土层;桥墩φ150cm桩基每支长18.0m共12支实际挖孔深在20m至24m之间。桥墩桩基挖孔前均进行了围堰回填, 0~3m为干处挖孔, 3m以下均为水下挖孔桩, 设计桩顶以下分别为砂砾土质、中粒土、巨粒土, 其中3号墩左幅桩基遇次风化岩夹层。

2 施工过程

2.1 施工前的准备工作

在正式施工前, 应具备以下工程资料。主要包括施工场地的工程地质和水文资料;桩基施工图纸会审纪要;施工场地地下管线 (管道) 资料;主要施工机械及其配套设备的技术性能资料;经监理工程师批准的桩基的施工组织设计及材料质检报告等。

施工前制定周详的质量管理措施。主要包括现场布置图、现场质量安全管理责任制度、施工安全管理制度及安全保障措施及安全应急预案、专项 (不良气候) 施工的技术措施等。

2.2 人工挖孔的施工

开始挖孔前, 首先应根据总体计划中的开挖顺序进行围堰改渠, 架设便桥等工作, 平整好场地, 清除地表松软土层和一切杂物, 布置好控制网, 采用十字交叉法订立每一桩孔的准确位置。

根据设计桩径及护壁厚度在地面上放出开挖线, 然后向下挖深1m, 浇筑混凝土井圈及第一节护壁。井圈应高出地面20cm, 厚度25cm。而后将桩位纵横中心线测放到井圈上, 偏差不超过2cm, 并测出孔口控制高程, 以利于下部掘进的高程控制。

修筑钢筋混凝土井圈应保证护壁的配筋和混凝土浇筑强度。上下节护壁的搭接长度不得小于5cm, 每节护壁在当日施工完毕后宜养护24h后拆除。本工程中护壁砼采用与桩身同标号即桥台桩基护壁为厚度1 5 c m C 3 0混凝土, 桥墩桩基护壁为厚度15cm C25混凝土, 浇筑砼经过24小时后拆模强度可达3MPa以上, 施工的安全系数较高。

进行第二节井孔土方开挖时, 先从井口用垂球吊线找出井孔中心点, 并在井孔底部打一短木桩, 将桩中心投影到木桩顶上, 以此为据进行第二节护壁的土方开挖。开挖完成后进行桩位复核、安装护壁模板并及时浇筑护壁混凝土。

重复上述过程即可完成挖土护壁的工作, 直至桩底设计高程。在施工过程中, 以每一节护壁为验收步骤, 合格后方可进行下节的开挖施工。挖至设计标高后应清理好护壁上和孔底的渣物, 验收合格后方可进行下步混凝土的浇筑。

本工程挖孔桩施工过程中遇到的技术难点有:地下水、流砂、淤泥质土层、巨粒土层、次风化岩夹层等, 分别采取了如下技术措施。

(1) 地下水。

本工程施工过程中所有桩基均受到了地下水的影响, 它给挖孔桩施工带来许多困难, 根据地下水水量不同采取了如下措施。

地下水量不大时选用潜水泵抽水, 边抽水边开挖, 成孔后及时浇筑相应段的混凝土护壁, 然后继续下一段的施工。水量较大时, 采取了对河道水流进行改移, 并从施工顺序考虑, 采取对周围桩孔同时抽水, 以减少开挖孔内的涌水量, 采取交替循环施工的方法, 达到了良好的效果。

(2) 流砂。

本工程桩基地质条件较好, 流砂现象仅在1号墩桩基成孔过程中发生, 流砂层厚度不大, 根据流砂的具体情况可分别采取了如下措施。

流砂情况较轻时采取缩短开挖深度, 将正常的100cm左右一段, 缩短为50cm, 以减少挖层孔壁的暴露时间, 及时进行护壁混凝土浇筑。

流砂情况较为严重时采取纺织袋土逐渐堆堵, 形成桩孔的外壁, 并控制保证内壁满足设计要求, 及时进行护壁混凝土浇筑。

流砂情况更为严重采用以上办法不能奏效时, 可采用下钢套筒 (护壁外模) 或挡土板支挡的办法解决, 采用的钢套筒与护壁相似直径径比护壁模板大30cm, 当开挖达到深度时分片组装成型, 并快速浇筑护壁砼。

(3) 淤泥质土层。

本工程0号台桩基有部分桩基遇到了淤泥质土层, 开挖成孔相对困难, 开挖过程中采取了如下措施。

在初遇淤泥质土层等软弱土层时, 首先缩短开挖深度及时浇筑混凝土护壁即可解决;当淤泥现象严重时用木方、木板模板等支挡, 开挖深度控制在50cm左右并及时浇注混凝土护壁。

(4) 巨粒土层。

本工程所有桩基均遇到了巨粒土, 粒径超过桩孔直径的巨石较多, 开挖极为困难, 为保证施工质量和进度, 采取了如下措施:

在遇到巨粒土层后, 首先采取人工采用了扩孔开挖, 当巨石的小直径小于孔径时设法调整巨粒土的小直径与孔口平行, 并用钢丝网兜捆绑稳固后用起重设备缓慢吊其出孔, 当巨石过大时安排经验丰富的石匠进行井底人工解小, 部分巨石无法进行人工解小时则采用孔底小型爆破, 解小到有一方向小于孔径后在孔底调整好巨粒土位置, 同样采用起重设备将其吊运出孔, 起吊过程中应严格按照操作规程, 避免其对已浇筑的护壁碰撞发生意外, 对孔内扩挖的部分采用纺织袋装砂砾堆填后的进行护壁浇筑。

(5) 次坚石岩夹层。

本工程施工过程中3号墩左幅桩基遇到了次坚石岩夹层。采用小直径浅孔微差爆破开挖, 选用该爆破主要为减小爆破对护壁的影响, 爆破用炸药选用防水性好的炸药, 另外为了保证成孔护壁在爆破施工中的稳定性, 选用爆炸威力适中的炸药。采用电雷管起爆网络, 禁止使用导火索、火雷管起爆网络。为取得较好的爆破效果, 保护护壁的稳定性, 应选用微差爆破使用的秒延期雷管, 周边眼滞后掏槽眼起爆0.1s以上。

通过本工程人工挖孔桩的施工笔者认为, 除注意以述技术问题以外, 合理安排人工挖孔桩的施工顺序, 对减少施工难度也可起到重要作用, 在施工方案中要认真统筹, 根据实际情况合理安排。在可能的条件下, 先施工比较浅的桩孔, 后施工深一些的桩孔。因为一般桩孔愈深, 难度相对愈大, 较浅的桩孔施工后, 对上部土层的稳定起到加固作用, 也减少了深孔施工时的压力。在含水层或有动水压力的土层中施工, 应先施工外围 (或迎水部位) 的桩孔, 这部分桩孔混凝土护壁完成后, 可保留少量桩孔先不浇筑桩身混凝土, 而做为排水井, 以方便其它孔位的施工。保证了桩孔的施工速度和成孔质量。

3 结语

经过对人工挖孔桩实施上述的技术控制, 使其达到了预期的效果, 在28支成桩进行的桩基质量检测证明, 人工挖孔桩满足设计要求, 达到了质量验评标准的优良等级。

摘要：现今公路及民用建筑工程建设中, 构造物基础大部分采用了桩基础, 从成孔工艺上来看, 主要有人工挖孔和机械钻孔两大形式, 因人工挖孔具有机具简单、噪声小、无振动、对周围建筑物影响小、施工速度快、排土少、造价较低、土层明确、沉渣干净、能直接判断持力层地质状况等特点, 较广泛应用于桥梁工程中, 但当地下水位有影响、地层是粉土、粉质粘土或细砂时, 人工成孔的施工难度较大。现本人通过青海省西湟一级公路湟水河2号中桥人工挖孔桩施工成功案例总结成文, 以期和同行切磋和交流。

关键词：人工挖孔桩,成孔,要点