公路桥挖孔桩施工技术
2017-06-19
1 挖孔桩施工
挖孔桩采用砼护壁，人工手持风镐开挖，绞车提升出土，护壁砼采用现场拌和，桩身砼采用拌和站集中拌制，砼搅拌运输车运输，导管法进行砼灌注。
1.1 现场准备
平整场地，测量定出桩孔准确位置，复核设计桩顶标高，保证桩顶标高在永久地坪以下50cm，孔口四周搭设警戒线，以防止安全事故发生。安装提升绞车，布置好出碴道路，合理堆放材料和机具，使其不增加孔口四周压力。孔口周围用砼锁口护壁予以围护，锁口护壁高出地面20cm，防止土、石、杂物滚入孔内伤人。
1.2 锁口
孔口开挖1.0m后，施作钢筋砼锁口，锁口钢筋采用Φ8钢筋间距按30cm设置。锁口宽度为孔口40cm范围。
1.3 孔身护壁
孔身每开挖1.0m即进行支护，随挖随支，挖孔施工的孔壁支护采用等厚度现浇C30早强砼护壁，护壁厚度15cm。模型采用自制锥形木模，分四块加工，护壁间留10cm空隙，以便混凝土灌注施工。浇注护壁砼时，人工大铲入模，ZN30插入式振捣棒进行捣固。在浇注护壁砼前，必须预埋节段连接钢筋，连接筋采用Φ12螺纹钢，间距30cm，分别伸入上下节段不少于35cm。挖孔进入岩层后，根据岩层松散情况，如岩层较完整坚硬可不在进行护壁。
1.4 挖孔
同一墩台桩孔开挖应视地层情况、设计桩位布置及间距采取对角开挖或单孔开挖。在碎石土层，挖孔采用空压机配合人工手持风镐进行。在基岩层，挖孔采用浅眼松动爆破开挖，炮眼深度，硬岩不得超过0.4m，软岩层不得超过0.8m。炮眼数目、位置和斜插方向，应按岩层端面方向而定。中间一组集中掏心，四周斜插挖边。起爆方式应采用电引起爆。对不能采用电引起爆的施工场所，应先对导火线作燃速试验，根据试验结果确定导火线所需长度，采用火花起爆。严格控制用药量，以松动为主。一般中间炮眼装药长度不超过1/3炮眼深度，边眼装药1/3～1/4节。有水眼孔使用防水炸药，尽量避免瞎炮，瞎炮按安全规程处理。爆破前对炮眼附近的支撑采取防护措施，护壁砼强度未达到2.5MPa时不宜进行爆破作业。挖孔至设计标高后，进行自检，桩基终孔检查内容包括桩孔中心线位移偏差、桩径偏差、终孔深度、孔底浮渣等情况，各项偏差应在设计及规范允许范围内。嵌入岩深度符合设计要求。若孔底地质复杂或开挖过程中发现不良现象（如溶洞、薄层泥层、不规则的淤泥分布等）时，应钻探查明孔底以下地质情况。在灌注桩身混凝土前桩尖的地质情况必须监理工程师确认并同意后方可施工。
1.5 钢筋笼的制作及吊装
在钢筋加工厂将桩身钢筋笼加工成型，用汽车吊分节吊装入孔，为使钢筋骨架正确牢固定位，在主筋四周安设钢筋“耳环”。钢筋笼下放到设计标高后，用4根Φ16钢筋焊接固定在桩顶护壁上，防止灌注砼过程中钢筋笼上浮。
1.6 检测管的埋设
桩基预埋检测管为Φ50×3mm，长度大于桩长，检测管下端伸入桩底，上端高出破桩头顶面20cm，下端用钢板焊牢，要求不漏水，浇注桩基砼前将其用水灌满水，上口用塞子封死。检测管等间距布置，沿桩周埋设3根。钢管焊接在钢筋笼加强筋上，和钢筋笼一起下到孔里，严防起吊过程的扭曲变形。
1.7 砼灌注
按一般砼灌注有关规定进行砼灌注，开始灌注时，孔底积水不超过5cm。桩基砼一次性连续浇注完成。在灌注过程中，经常测探孔内砼面的位置，及时调整导管埋深。桩基砼按设计要求灌注到桩顶面至少50cm以上，桩顶以上砼强度大于5MPa后采用人工凿除。
2 安全、质量控制要点
2.1 施工质量控制要点
2.1.1 护壁施工
为保证挖孔桩施工质量及安全，采用混凝土护壁。桩孔开挖1m后复核桩位中心无误后现场立模浇筑锁扣护壁砼。锁扣混凝土厚40cm，高出地面至少20cm，防止雨水及孔口四周松散土体进入孔桩内，护壁厚度15cm。护壁模板采用木模或组合钢模，模板高度按0.5m-1.0m配置，护壁模板做成下口比上口尺寸要大20cm（每边大10cm）以便浇筑及捣鼓砼。上下两节护壁之间插入间距20cmφ16钢筋做连接使用，钢筋伸入下层30cm。护壁砼浇筑完成养护24小时或强度达到2.5MPa后方可拆除模板，进行下一节段开挖。
2.1.2 挖孔
采用人工开挖，从上到下逐层用镐、锹进行开挖，遇坚硬土或岩层用锤、钎破碎。挖土顺序为先挖中间后挖周边，按设计桩径加护壁厚度每边15cm厚再加大5厘米控制截面大小。孔内挖出的土装入吊桶，架设三脚架用绞车提升，垂直运输到地面的手推车内，然后堆积到指定地点（桩位以外至少10m远），以防止污染环境。根据土质情况每次开挖深度0.5m-1.0m，并及时支护施工。当桩底有水时，在桩底一虐开挖集水井，并根据水量大小设置抽水机抽水。
2.1.3 人工挖孔桩尺寸及测量控制
基桩轴线的控制点和水准点应设在不受施工影响的地方。开工前，经复核后应妥善保护，施工中应经常复测。
在做锁扣护壁前再次检查孔桩中线，桩中线无误后施工锁扣砼，在锁扣砼做桩中心线护桩。然后每开挖1m由现场技术人员恢复桩中心线，桩位轴线用正交的十字线控制，作为往下施工模板对中和桩位垂直度偏差控制点依据，直径检查用尺量的办法进行。经检查桩中心线，无误后方可关护壁模板进行护壁施工。按规范规定桩孔中心线的平面位置偏差不大于50mm，桩的垂直度偏差不大于0.5%装长，桩经不得小于设计直径。 2.1.4 钢筋笼骨架制作及安装
钢筋笼在钢筋加工成预制成型，用专用的钢筋笼运输车运输至现场，钢筋笼根据现场情况采取一节或分节预制现场焊接成型。相邻两接头的主筋连接时用样板定位以保证安装时快速对位连接，接头错开100cm。钢筋笼主筋与箍筋、加强筋之间每环点焊6～12个点，相邻环间点焊点相互错开。
制作成型的钢筋笼必须存放在平整的方木上，注意防雨、防潮。在钢筋笼每个节段上都要挂上标志牌，写明墩号、桩号、节号等。
孔桩开挖完成并经过自检、专检和监理工程师检查合格后，将绑扎成型的钢筋笼节段用25t汽车或有起吊能力的钻机吊放钢筋笼。由于钢筋笼顶一般比钢护筒顶低，要根据每根桩的钢护筒顶标高在顶节钢筋笼上端加设4根同主筋直径的加长钢筋，加长钢筋的顶端做吊钩；钢筋笼吊放就位后，加长钢筋挂在钢护筒上，将其焊接固定在钢护筒上，防止灌注混凝土使其上浮或下沉。
钢筋笼节间主筋根据设计和规范要求套筒挤压连接，接头错开100cm。
钢筋笼采用两吊点吊运，即同时用吊车主钩和副钩起吊，吊点设在距离笼端0.22L位置，吊点必须焊接牢固。起吊前在钢筋笼内侧绑扎两根Φ15以上的圆杉木杆或焊接十字交叉钢筋以加强其刚度、减少变形量。起吊时应先水平起吊再竖直起吊钢筋笼，边下放钢筋笼边解除杉木杆或钢筋与钢筋笼之间的连接，灌注混凝土前将杉木杆或钢筋取出。
钢筋骨架要保证不变形，箍筋与主筋要点焊，钢筋笼吊入孔内后，要保证其与孔壁间有足够的保护层。
2.1.5 人工挖孔桩混凝土浇筑
桩孔挖至孔底设计标高时，应立即清渣，经验收合格后，随即封底和浇注混凝土，所用混凝土可根据实际情况采用商品砼或者自拌砼。
桩身混凝土施工时桩体砼要从桩底到桩顶标高一次完成。如遇停电等特殊原因，必须留施工缝时，可在砼面周围加插适量的短钢筋。在灌注新的砼前，缝面必须清理干净，不得有积水和隔离物质。
灌注桩身砼，必须用溜槽及串筒保证下料口离砼面在2m以内，且应连续浇灌，分层高度约300—600mm。不准在井口抛铲或倒车卸料，以免砼离析，影响砼整体强度。
在灌注砼过程中，注意防止地下水进入，不得有超过50mm厚的积水层，否则，应设法把砼表面积水层用导管吸干，才能灌注砼。
砼浇筑，采用插入式振动器捣鼓，以保证砼的密实度，为了避免收缩裂缝，混凝土在初凝前抹压平整，表面出现浮浆层应凿除，来保证上部承台与底板良好的连接。在灌注桩身砼时，相邻10m范围内的挖孔作业应停止，并不得在孔底留人。灌注砼时，应留置试块，每根桩不得少于1组（3件），及时提出试验报告。
2.2 安全措施
人工挖孔桩必须特别重视施工安全。工人在桩孔内作业，必须严格按安全操作规程施工，并有切实可靠的安全措施。
（1）从事挖孔作业的工人必须经健康检查和井下、高空、用电、吊装及简单机械操作等安全作业培训且考核合格后，方可进入现场作业。
（2）要认真研究钻探资料，分析地质情况，对可能出现流沙、管涌、涌水以及有害气体等情况制定有针对性的安全措施；施工时施工人员必须戴安全帽，穿绝缘胶鞋，孔内有人时，孔上必须有人监督防护。
（3）孔周围要设置安全防护栏；每孔必须设置安全绳及应急安全软梯；孔下照明要用安全电压；使用潜水泵必须有防漏电装置。护壁要高出地面150～200mm，挖出的土方不得弃在孔四周2m范围内，以防滚入孔内。
（4）设置通风机，以便向孔内输送新鲜空气，排出有害气体等，孔深超过10m时，必须进行通风。
（5）爆破施工前，做好安全爆破的准备工作，划定安全距离，设置警戒哨，闪电雷鸣时禁止装药、接线，施工操作时严格按安全操作规程办事，爆破后向孔内强制输送清洁空气，排出有害气体，待有害气体排完后方可下井作业。
（6）挖孔桩施工密切注意天气变化，遇雨天必须停止施工，且用塑料布将孔口盖死，以免积水浸泡路基。
（7）挖孔时应保证孔内不得积水，整个施工过程中要不间断排水，坚决避免在施工间隙内不进行排水，导致积水浸泡路基从而影响既有线运营安全。
（8）当孔深大于10m以上时，应向孔下通风，加强空气对流，必及时输送氧气，防止有毒气体危害。操作时上下人员轮换作业，桩孔上人员密切注意观察桩孔下人员情况，预防安全事故发生。
3 结语
本文对挖孔桩施工工艺的施工步骤、工艺和安全防护措施做了一个简单的介绍，适合大多数挖孔桩在铁路工程上的运用。
参考文献
[1]铁路桥涵工程施工技术指南[2005]110号[S].
[2]杜永昌.高速与客运专线铁路施工工艺手册[M].北京：科学技术文献出版社，2006.
[3]武广铁路客运专线有限责任公司.武广铁路客运专线建设技术汇编（第一辑）[M].成都：西南交通大学出版社，2007.
