分析双碑嘉陵江大桥挖孔桩施工技术
2017-06-19
1.工程概述
双碑嘉陵江大桥工程为重庆综合交通规划的“三横线”西起西永，起于沙坪坝双碑、跨越嘉陵江，与石马河立交相连，经双碑、石马河、松树桥、红旗河沟、黄泥磅、五里店、弹子石、峡口接江南通道。西引桥起点里程左幅K7+080.5（右幅为K7+085.5），接双碑隧道工程，止于K8+100.0，与双碑大桥主桥工程相接，西引桥左幅全长1019.5m（右幅全长1014.5m）。
P26号墩桩基承台、P25号辅助墩的围堰及封底混凝土已完成。桥墩桩基础均为嵌岩桩基础。桩基采用嵌岩深度和桩底岩石天然极限抗压强度双控，其中嵌岩深度不得小于7米，桩基岩石天然单轴极限抗压桥墩不得小于6.0Mpa。
桩基混凝土为C30混凝土，采取商品混凝土浇筑，本工程挖孔桩部分为：P0～P25，共205根桩，桩间距为3.6～6m。全桥桩径分别为1.5m、1.8m、2.5m三种，深度为10～29m，其中φ1.5m的桩深度为10～29m， φ1.8m的桩深度为20～28.5m， φ2.5m的桩深度为10～26m，护壁厚度为15cm，C20混凝土，桩基为C30混凝土，采取商品混凝土浇筑，钢筋为Ⅰ级和Ⅱ级。
2.施工方法及措施
2.1施工工艺及技术要求
挖孔桩施工工艺流程
2.2场地平整
平整场地、清除杂物、夯打密实。桩位处地面应高出原地面50厘米左右，场地四周开挖排水沟，防止地表水流入孔内。
2.3测量放样
进行施工放样，施工队配合测量班按设计图纸定出孔位，经检查无误后，由施工队埋设十字护桩，十字护桩必须用砂浆或混凝土进行加固保护，以备开挖过程中对桩位进行检验。
2.4桩孔开挖
孔口雨棚（兼提升支架）用[10型钢制作，并留出桩孔位置。承台四周（除运土通道）用竹跳或50厚的板材围挡，围挡高度不少于120cm。
采用从上到下逐层用镐、锹、风镐、水钻进行开挖，挖土顺序为先挖中间后挖周边，按设计桩径加15厘米控制截面大小。机械出渣选用1t的卷扬机、1t的滑轮、φ9.3mm的钢丝绳和φ12的钢筋弯制吊钩，具体计算附后。在开挖过程中孔内挖土先孔内挖出的土装入吊桶，采用自制卷扬机将渣土垂直运输到地面，堆积到指定地点，防止环境污染。
当无地下渗水（或较小），且土层密实时，同一承台下的桩可同时开挖。当地下渗水较大，或土质较差，易坍孔时，按对角线分两组开挖，在前组挖孔桩挖至岩层后再实施后一组的开挖施工。
2.4.1护壁施工
对岩层、较坚硬密实土层，不透水，开挖后短期不会坍孔的，可不设护壁，其它土质情况下，必须施作护壁，保持孔壁稳定，以策安全。护壁拟采用现浇模注混凝土护壁，混凝土标号为C20。在孔口浇筑宽1.0m、厚0.2～0.3m的混凝土锁口圈，水平筋用φ6、竖向筋用φ8，按@200布置，相邻两节护壁钢筋搭接不少于20cm。模板不需光滑平整，以利于与桩体混凝土的联结。为了进一步提高柱身砼与护壁的粘结，也为了砼入模方便，护壁方式可采用喇叭错台状护壁。护壁砼的施工，采取自制的钢模板。钢模板面板的厚度不得小于3mm，浇注混凝土时拆上节，支下节，自上而下周转使用。模板间用U形卡连接，上下设两道6～8号型钢圈顶紧。
该方法适用于各类土层，每挖掘0.3～1.0m深时，即立模灌注混凝土护壁。平均厚度15cm。两节护壁之间留10～15cm的空隙，以便混凝土的灌注施工。注意挖孔过程中，不必将孔壁修成光面，要使孔壁稍有凹凸不平，以增加桩的摩擦力。
混凝土搅拌应采用滚筒搅拌机拌制，坍落度宜为14厘米左右。
2.4.2桩基施工排水措施
根据沿线水文地质资料，易受地表水、地下水的影响，特制定以下排水措施：
①在地下水丰富、水位较高的桩孔位置配备高扬程的污水泵φ100，及时抽水。
②随挖周边上方随铺设钢筋网片，并固定牢固，随挖随浇注砼，以缩短井壁四周土壤暴露时间，阻塞上部空隙水的流入。同时，缩短护壁的浇筑高度，在护壁混凝土中掺加早强剂，加快和提高混凝土初期强度，以尽快形成钢筋混凝土护壁，阻塞上部孔隙水进入桩孔的通道。
③在局部发生出水集中地点或塌孔，及时用高压灌入速凝水泥砂浆或填充混凝土，堵住出水孔。
④对基础涌水量特别大，成孔困难时，及时上报甲方、监理和设计单位，建议将挖孔桩改为钻孔成桩，砂卵石层采用下钢护筒加冲抓机冲击成孔。
⑤对基坑底部涌水量特别大时，也可对基底以采取水下高压大泵量分层注浆加固措施，以封堵水下孔洞。
2.4.3检查、检测
在挖孔桩进入中风化基岩一定深度后，便邀请设计、地勘单位现场确定嵌岩线，以此确定桩底标高。
所有桩基深度均应采取天然单轴极限抗压强度和设计嵌岩深度指标双控，即保证天然单轴极限抗压强度6.0Mpa前提下，嵌入中风化不少于7.0m。
挖孔桩实测项目
2.5钢筋的制作
对于较短的桩基，钢筋笼宜制作成整体，一次吊装就位。对于孔深较大的桩基，钢筋笼需要现场焊接的，钢筋笼分段长度不宜少于18米，以减少现场焊接工作量。现场焊接须采用单面帮条焊接。
制作时，按设计尺寸做好加强箍筋，标出主筋的位置。把主筋摆放在平整的工作平台上，并标出加强筋的位置。焊接时，使加强筋上任一主筋的标记对准主筋中部的加强筋标记，扶正加强筋，并用木制直角板校正加强筋与主筋的垂直度，然后点焊。在一根主筋上焊好全部加强筋后，用机具或人转动骨架，将其余主筋逐根照上法焊好，然后吊起骨架阁于支架上，套入盘筋，按设计位置布置好螺旋筋并绑扎于主筋上，点焊牢固。 钢筋骨架保护层的设置方法：
钢筋笼主筋接头采用双面搭接焊，每一截面上接头数量不超过50%，加强箍筋与主筋连接全部焊接。钢筋笼的材料、加工、接头和安装，符合要求。钢筋骨架的保护层厚度可用焊接钢筋“耳朵”或转动混凝土垫块，见下图。设置密度按竖向每隔2m设一道，每一道沿圆周布置8个。
骨架的运输无论采取何种方法运输骨架，都不得使骨架变形，当骨架长度在6m以内时可用两部平板车直接运输。当长度超过6米时，应在平板车上加托架。如用钢管焊成一个或几个托架用翻斗车牵引，可运输各种长度的钢筋笼，或用炮架车采用翻斗车牵引或人工推，也可运输一般长度的钢筋笼。
2.6骨架的起吊和就位
钢筋笼制作完成后， 骨架安装采用汽车吊，为了保证骨架起吊时不变形，对于长骨架，起吊前应在加强骨架内焊接三角支撑，以加强其刚度。采用两点吊装时，第一吊点设在骨架的下部，第二点设在骨架长度的中点到上三分点之间。对于长骨架，起吊前应在骨架内部临时绑扎两根杉木杆以加强其刚度。起吊时，先提第一点，使骨架稍提起，再与第二吊同时起吊。待骨架离开地面后，第一吊点停吊，继续提升第二吊点。随着第二吊点不断上升，慢慢放松第一吊点，直到骨架同地面垂直，停止起吊。解除第一吊点，检查骨架是否顺直，如有弯曲应整直。当骨架进入孔口后，应将其扶正徐徐下降，严禁摆动碰撞孔壁。然后，由下而上地逐个解去绑扎杉木杆的绑扎点及钢筋十字支撑。当骨架下降到第二吊点附近的加强箍接近孔口，可用木棍或型钢（视骨架轻重而定）等穿过加强箍筋的下方，将骨架临时支承于孔口，孔口临时支撑应满足强度要求。将吊钩移到骨架上端，取出临时支承，将骨架徐徐下降，骨架降至设计标高为止。将骨架临时支撑于护筒口，再起吊第二节骨架，使上下两节骨架位于同直线上进行焊接，全部接头焊好后就可以下沉入孔，直至所有骨架安装完毕。并在孔口牢固定位，以免在灌注混凝土过程中发生浮笼现象。
骨架最上端定位，必须由测定的孔口标高来计算定位筋的长度，并反复核对无误后再焊接定位。在钢筋笼上拉上十字线，找出钢筋笼中心，根据护桩找出桩位中心，钢筋笼定位时使钢筋笼中心与桩位中心重合，然后在定位钢筋骨架顶端的顶吊圈下面插入两根平行的工字钢或槽钢，在护筒两侧放两根平行的枕木（高出护筒或护壁5cm左右），并将整个定位骨架支托于枕木上。
注意按设计要求进行声测管的安装，并将底部进行封闭。
钢筋骨架的制作和吊装的允许偏差为：主筋间距±10mm；箍筋间距±20mm；骨架外径±10mm；骨架倾斜度±0.5%；骨架保护层厚度±20mm；骨架中心平面位置20mm；骨架顶端高程±20mm；骨架底面高程±50mm。
挖孔桩钢筋骨架允许偏差
2.7灌注砼
2.7.1干孔浇筑
桩孔及钢筋检查验收合格及时进行桩基砼浇筑，以免钢筋锈蚀。
桩基砼采用预拌C30砼泵送到位浇筑，砼塌落度控制在16～18cm以内，水灰比不大于0.45。浇注时应注意相邻近的两孔不得同时浇注，以免搅动孔壁造成串孔或断桩。采用漏斗串筒下料，管口距砼表面高差不超过2m，混凝土浇筑采取分层进行，每层高度50cm。开始浇注时，孔底泥渣清洗干净，积水深度不超过5厘米，每灌注0.3～0.4m捣固一次，尽可能加快浇筑速度，一次连续浇筑完毕。砼顶面标高根据浮浆的厚度决定，一般比设计标高超灌0.5m，浇筑完成后立即清除桩顶表面的离析混合物和水泥浮浆。
采用插入式振捣棒捣实砼。对每一振动部位，必须振动到该部位砼密实为止，砼密实的标志为：砼没有明显下沉，表面平坦，泛浆，不再有气泡冒出。振动棒应与砼表面垂直下插，遵循快插慢拔的原则，振捣时间要合适，一般控制在25s-40s为宜。振动棒移动间距为作用半径的1.5倍，并插入下层砼5-10cm。
2.7.2水下导管法浇筑
当孔内渗入的地下水上升速度大于6mm/min时，按水下砼灌注要求施工，其施工要点如下：
灌注砼之前孔内的水位至少应与孔外稳定地下水位同样高度，对桩孔质量、回淤沉淀厚度、钢筋骨架质量、桩底标高（应符合设计要求）等应进行一次全面的最终检查，并认真填写记录，合格后方允许灌注砼。
灌注首批砼时，应注意导管下口至孔底的距离，一般在10cm为宜，并保证首批混凝土浇筑后，导管埋入砼中的深度不得小于2m。
灌注开始后要连续进行浇筑，并尽可能缩短拆除导管的间隔时间。
在灌注过程中，要经常探测孔内砼面位置，及时地调整导管埋深。
