挖孔桩及承台施工技术探讨
2017-06-19
该大桥为5跨预应力混凝土变截面连续刚构桥，由左右两幅两座分离式桥梁组成，桥梁中心桩号分别为ZK57+532和YK57+540，桥梁全长474米，跨径组合为（56+114+140+114+50）米，两桥反对称布置。桥梁位于山谷中，两端分别与隧道相连，左右两幅桥中心线相距约30米，桥梁上跨县级公路，交通较便利。
桥梁上部结构采用单箱单室预应力混凝土变截面连续刚构箱梁，箱梁根部梁高主墩为8米、次主墩为6米，跨中及端部梁高均为3米，顶板宽11.8M，底板宽6.5M。桥梁下部主墩采用双薄壁空心墩，墩顶与梁体固结，最高墩78米；次主墩采用空心薄壁墩，墩顶设盆式支座；墩柱基础均采用直径2M的钻孔灌注桩，桩长6～22米，主墩每个承台9根桩，次主墩每个承台6根桩，每幅桥共计30根，皆为嵌岩桩；桥台为重力式片石混凝土桥台，扩大基础。
2 施工总体部署
根据工程实际情况和工期要求，总体上采用左右幅顺序施工的方法进行施工，即以上部工程为主线，先施工左幅桥，合龙后施工右幅桥，配置一幅桥的模板和机具，合理安排施工流水和搭接，先后进行两幅桥的施工，既能充分利用资源、减少一次性投入，又能满足工期要求。在一幅桥的施工顺序上，先施工主墩、次主墩，抢悬灌梁施工，桥台在桥两端的隧道打通后施工，不影响边跨合龙。
施工前先做好“三通一平”，在桥上游修一条跨沟便桥，通往每个墩位处都修通临时便道，桥两端分别设钢筋加工场和施工队驻地等临时设施。
钻孔灌注桩考虑数量少、桩身短、嵌岩多、施工场地条件差等因素，采用人工挖孔较为经济可行，可以大面积同时施工，进度也有保证，尤其要保证左幅主墩先行结束。
承台采用挖掘机结合人工进行开挖，遇岩石进行控制爆破，模板采用组合钢模，混凝土采用泵送入模，浇筑时采取体内设散热管降温的措施防止混凝土出现温度裂缝。
墩柱采用翻模施工，每套模板配置3节，节长2.25米，共配三套，主墩配二套，次主墩配一套，每次混凝土浇筑高度为4.5米，外模上附设操作平台。人员上下搭设爬梯。墩柱横系板采用在已成墩柱上预埋钢板焊接型钢形成平台的办法进行施工。
0#块采用托架现浇，采用在已成墩柱上预埋钢板焊接型钢形成三角托架以形成平台的办法进行施工，0#块和1#块同时浇筑。箱梁采用挂篮悬浇，配置四对挂篮，一幅桥的四个T构同时施工，完成后转到另一幅桥施工。边跨直线段采用支架现浇。
钢筋、模板等材料和小机具的垂直提升采用125型塔吊吊运，每座桥安设三台，分别设在1#、2#、3#墩位处，4#墩采用25吨汽车吊吊运。混凝土采用“万士乐”内燃输送泵泵送入模，能确保泵送高度。
3 施工方法及工艺
3.1 挖孔桩施工
3.1.1 施工准备
清除坡面危石浮土；定出桩孔准确位置；设置护桩并经常检查核对；孔口做好排水系统，并搭好孔口雨棚；安装提升设备，布置好出碴道路；合理堆放材料和机具，使其不增加孔壁压力、不影响施工。井口周围用混凝土制成锁口予以围护，防止土、石、杂物滚入孔内伤人。若井口地层有较大的渗水量时，用井点法降低地下水位。
3.1.2 成孔工艺
成孔方式可根据土质软硬采取人工直接挖掘或凿眼爆破，在井口架设三角架，用人工辘轳或10kN～20kN慢速卷扬机提升出碴。
成孔顺序：挖掘程序将以土层性质确定，土层紧密、地下水位不大者，同一个墩台基础的所有桩孔可同时开挖、集中一孔抽水，以降低其它孔水位。土层松软、地下水位较高者，采用对角开挖，避免孔间间隔层太薄造成坍塌。
工艺要求：控制孔壁衬砌，以增加桩的摩擦力；桩孔误差平面位置不大于50mm，倾斜度不超过1%，孔径、孔深要符合设计要求；为防止坍孔，支护要及时，挖孔及支撑护壁两道工序连续作业，每一米为一节段。
对需要爆破的桩孔岩石，采用导爆管起爆，并设置上下方便的设施。炮眼数目、位置、斜插方向，按岩层结构进行爆破设计，严禁裸露药包；严格控制用药量，以松动为主。炮眼附近的支撑要加固或设保护措施。一个孔内进行爆破作业，其他孔内的施工人员也要到安全处躲避。放炮后用高压风管迅速进行排烟、除尘后，再进入孔内施工。
3.1.3 支撑护壁
支撑护壁采用外齿式混凝土护壁，该种形式的护壁，其抗塌孔的性能好，又便于人工用钢钎捣实混凝土，增大了桩的摩擦阻力。
3.1.4 排水
孔内渗水量不大时，可用铁皮桶盛水，人工提引排走；渗水量大时，可用水泵排水。孔深小于水泵吸程时，水泵可设在孔外；孔深大于水泵吸程，须将水泵吊入孔内抽水。
3.1.5 终孔检查处理
挖孔达到设计标高后，进行孔底处理。做到平整，无松渣、污泥及沉渣等软层。入岩深度符合设计要求。
3.1.6 钢筋骨架制作及安装
根据施工条件，挖孔灌注桩钢筋骨架可在孔外预绑扎后吊入孔内或也可以在孔内绑扎。为使钢筋骨架正确牢固定位，除主筋上安设钢筋“耳环”或混凝土垫块外，可在孔壁上打入钢钎，用钢丝与主筋绑扎使其牢固定位。
3.1.7 灌注混凝土
桩孔只有小量渗水时，可采用干灌混凝土的工艺。孔内混凝土一次连续灌注完毕。若孔内渗水量较大时，影响灌注质量时，采用水下灌注混凝土的施工工艺。
3.2 承台施工
3.2.1 基坑放样
承台基坑开挖采用1：0.75放坡，考虑排水及施工作业空间预留0.8米施工工作面；据以上原则确定承台基坑平面位置。测量放线后用白灰将边线标记出来。
3.2.2 基坑开挖
基坑采用挖掘机配合人工进行开挖。开挖时按设计边坡控制。当开挖至桩头位置处，设专人指挥挖掘机操作，避免挖弯桩头顶部露出的钢筋。当挖掘机开挖至基坑底设计标高30cm以上时，挖掘机停止开挖改用人工找平至设计标高，严禁超挖。
3.2.3 注意事项
基坑开挖连续进行，人工找平至设计标高后立即组织下一道工序施工，防止基坑长期暴露和扰动；深基坑开挖过程中经常检查基坑边坡稳定性和标高，防止出现坍塌和超挖现象。
3.2.4 承台垫层混凝土
为便于承台立模，垫层砼尺寸较设计每边加宽30cm。在基坑开挖完成后，基坑坑底找平，在四角打桩挂线，用厚度为10cm的C15混凝土浇筑垫层。
3.2.5 承台钢筋加工及绑扎
钢筋在加工前，首先将钢筋表面油渍、漆皮、鳞锈等清除干净，对弯折的钢筋进行调直。依据图纸设计进行下料，弯制加工成型，并按图纸钢筋编号对钢筋分类编号存放。钢筋弯钩无具体要求的，按标准弯钩进行加工。
承台内抽干水、清除干净后，放出承台定位桩，然后进行钢筋绑扎。钢筋绑扎严格按照图纸进行,首先绑扎底层钢筋，绑扎完毕后，结合散热钢管的布置，然后再进行其余钢筋绑扎，进行墩身位置的轴线放样，定出墩身主筋的位置和底面高程，在承台内绑扎好预埋段钢筋。然后绑扎顶层钢筋，顶层钢筋要预留活动口，以便浇注混凝土时下人捣固，待混凝土浇注至顶面时再绑扎固定。
钢筋绑扎经检查合格后，再立模。模板采用平面组合钢模板，用拉杆、钢管把模板支撑牢固，防止跑模。承台施工必须从基坑开挖成形至承台砼终凝的这段时间，要做好基坑排水工作，以保证砼的质量。
3.2.6 混凝土的浇注
承台模板拼装加固后经检验合格，然后把模板和钢筋上的淤泥、杂物清除干净，模板上均匀的涂上脱模剂，再进行砼的浇筑和震捣。砼采用泵送入模，因承台面积大、高度大，为保证工程质量，均一次连续浇筑，按一定的顺序和方向分块、分层进行，震捣方式采用插入式震动棒。分层厚度不应超过30cm，其移动间距不能超过震动棒作用半径的1.5倍，靠近模板震动时要保持5cm至10cm的间距。操作时应注意快插慢拔，以保证砼的震捣密实。
3.2.7 防止砼开裂的措施
因承台混凝土体积较大，承台中分层布置散热管，为Ф32MM的钢管，在浇筑及养护过程中进行通水散热，防止混凝土水化热使承台产生裂纹。
冷却水管的安装：根据承台尺寸冷却水管下料切割成各种不等节段,两头要车丝,各段要配好弯管及套管,在绑扎好的承台架立钢筋上分别放置冷却管并用铁丝固定好。端头用弯管连接好，使之形成一个封闭的循环系统。同时将测温线绑在钢筋上，测温线的温敏元件置于测点位置，并不得与钢筋直接接触，插头留在外面，以便于测定测点温度。
承台开始浇注前，冷却管应通水试循环，避免阻塞。在承台开始浇注后，冷却水管就开始通水，通水时间根据实际情况确定。
为防止大体积砼承台产生裂纹，除布置散热管外，对砼表面进行覆盖养护也是一项有利的措施。安排专人监测承台砼内外温度，并做好记录，控制内外温差不大于10℃，否则应采取措施。夏季施工时混凝土用料应遮盖，避免日光曝晒，并用冷却水搅拌混凝土，以降低入仓温度。遇气温骤降的天气或寒冷季节浇注混凝土后，应注意覆盖保温。
另外浇筑过程中应分层浇筑,每层30CM,并控制浇筑速度,以加快砼散热速度。改善骨料级配、降低水灰比、掺加混合料、掺加外加剂等方法减少水泥用量。尽量采用水化热低的矿渣水泥。养护采用草苫覆盖，宜用自动喷水系统和喷雾器，湿养护应不间断，不得形成干湿循环。
结语
在对挖孔桩及承台施工的过程中，管理人员一定要提升管理意识，做好协调与统筹，对于施工中遇到问题需要及时给以妥善处理。技术人员一定要熟悉施工工艺流程，对关键环节和重要工序加强施工的过程控制，保证工程质量。
参考文献
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