抵母河特大桥人工挖孔桩施工
2017-12-04
1.工程简介
杭瑞高速贵州省毕节至都格（黔滇界）公路抵母河特大桥位于六盘水市境内，设计标准为80Km/h的双向四车道高速公路技术标准，桥梁设计荷载为公路Ⅰ级。抵母河特大桥全长881.5m，其主桥采用538m单跨钢桁梁悬索桥，两岸索塔均采用群桩基础，毕节岸4#索塔单个承台下设6根直径2.8m的嵌岩桩，其中左幅桩长40m，右幅桩长62m，共计12根；都格岸5#索塔每个承台下设6根直径2.6m的嵌岩桩，左右幅桩长均为50m，共计12根。桩基均按照嵌岩桩设计，分别嵌入单轴极限抗压强度不小于30MPa的中风化基岩。抵母河特大桥桥型布置如图1所示。
抵母河特大桥桥位处为“U”型峡谷，属溶蚀—侵蚀中山峡谷地貌，两岸为陡崖及陡斜坡，峡谷外两岸台地峰谷发育、地形条件复杂，大部分基岩裸露。根据地质勘察资料，桥位处自上而下依次为粘土、块石土和基岩，岩层主要由灰岩、含燧石灰岩组成。
2.人工挖孔桩施工
2.1施工准备
人工挖孔桩施工前准备工作包括基坑开挖及场地整平、基坑边坡防护及排水沟开挖、桩基测量放样、工棚搭设、施工材料准备、搅拌机、空压机、发电机的安装、出渣提升设备以及相关防护设施安装等。
2.2挖孔施工
桩孔开挖应从上到下逐层进行，先挖中间部分，然后扩及周边，有效地控制开挖桩孔的截面尺寸，基桩开挖直径较设计桩基大30cm，开挖
每节的高度应根据地质状况确定，一般节开挖高度为0.7m～1.2m。对于强度较小的岩层，主要采用风镐来开挖，若遇到致密、坚硬的岩石，则需采用孔内爆破施工。
2.2.1孔壁防护
护壁采用内齿式混凝土护壁，顶口厚15cm，底口厚8cm，每开挖完成1节后立模浇筑护壁混凝土，最顶层混凝土需高出场地开挖线30cm，以免弃石等杂物掉入孔内。护壁混凝土标号不得小于桩基混凝土标号，模板采用组合钢模板自上而下循环周转使用，模板安装时，严格校核孔中心位置，每节护壁混凝土施工完成后，必须重新定位孔中心，然后再进行挖渣、支模、现浇护壁混凝土施工。一般为加速混凝土凝结，缩短施工工期，可在混凝土中掺入速凝剂和早强剂，提高混凝土的凝结速度，同时在护壁混凝土内布设单层φ8mm钢筋网片，防止开裂。
2.2.2孔内爆破
爆破施工是提高挖孔施工效率的有效手段之一，对于人工挖孔桩施工，一般采用预裂爆破或松动爆破。本工程为减小爆破对桩孔壁的扰动，结合周边环境和地质条件，采用小药量浅眼松动爆破法。
爆破方法确定后，需根据实际地质条件确定单位用药量、炮孔直径、深度、间距、布置等爆破参数。抵母河特大桥主墩基岩以强风化、中风化岩石为主，岩石坚固性系数为6左右，单位用药量选择800g/m3。炮孔采用手持风钻进行打设，直径d=28～32mm，则炮孔间距a=（15～20）d=420～640mm，取500mm。桩孔爆破采用中心掏槽眼、辅助眼与周边眼相结合的布孔方式，全部炮孔均采用梅花形布设。大桥桩位处顶部覆盖层岩质较软，炮孔深度取每层1.0m～1.2m进行，当开挖至强风化岩层后，岩质变为较硬，炮孔深度取每层0.7m～1.0m进行；最后开挖至中风化岩层后，岩质最硬，炮孔深度取每层0.5m～0.7m进行。
2.2.3孔内出渣
挖孔桩孔内出渣采用安装在孔口上的卷扬机提升系统出渣，地面用手推车运出至施工现场设置的临时土石方堆放场地。卷扬机提升系统主要包括卷扬机、钢支架、钢丝绳、铁吊桶等。提升系统布设前，须根据卷扬机的吊重验算钢丝绳的破断拉力、卷扬机的抗倾覆能力等是否满足要求，且应有一定的安全系数。
2.2.4孔内排水
挖孔桩孔口设置临时排水沟，以防地表水流入孔内。在挖孔施工过程中，若有地下水涌出，采取随挖随用吊桶将水和泥渣一起吊出。若渗水量较大时，可在孔底开挖30～50cm的集水坑，用高扬程潜水泵抽水至孔外。
2.2.5孔内通风与照明
孔内通风采用压入式通风，当挖孔深度超过10m时，施工人员入桩孔前，先用鼓风机通过输风管向孔底强制送入空气或氧气。由于成孔深度较深，孔内作业人员必须随身携带便携式瓦斯报警仪，随时检查孔内是否有可燃有毒气体。同时，桩内设置防水带罩灯泡照明，电压应为安全电压，电缆应为防水绝缘电缆，并应设置漏电保护器。
2.2.6孔内防护
由于挖孔桩施工需要人员长期在孔内作业，危险性较大，桩孔内必须放置应急软梯及钢筋爬梯，随挖孔深度增加放长至工作面，施工人员上下孔要用专用的吊笼。为防止孔内掉物，孔口上必须设置围护栏及防坠物网片，孔内护壁混凝土台阶上设置防坠物半月形护网。
2.2.7孔底处理
当挖孔接近桩底设计标高50～100cm时，应停止爆破施工，改为人工开挖，防止对基底的扰动，影响基底承载力，开挖至设计标高后，彻底将孔底的松渣、浮土等软弱层清除干净，再根据设计及规范指标进行成孔自检，包括设计桩位中心偏位、成孔孔深、成孔孔径、倾斜度等。
2.2.8基底检测
大桥桩基设计为嵌岩桩，其承载力全部来自于桩端支承力，基底检测尤为关键。首先判断桩底持力层的完整性，采用钎探、地质雷达扫描等手段判断基底以下岩层的完整性，厚度是否满足，是否存在不良地质。其次在孔底进行基底岩石取样，制成抗压试件，进行单轴抗压强度检测，将试验结果后与设计桩底承载力进行比较。
2.3特殊情况处理
2.3.1溶洞、溶槽处理
在挖孔桩施工中，经常会遇到溶洞、溶槽等不良地质，对发现的溶洞，首先应停止挖孔施工，对溶洞、溶槽的走向、大小、深度作出详细调查，绘制纵横剖面图，然后根据调查资料，制定具体的溶洞处理方案。对于较小的溶洞，在溶洞径向范围内壁增设钢筋，采用浆砌片石或片石混凝土对溶洞进行填充；对于洞深较大的溶洞，将溶洞内软弱层清除干净后，用硬质石方对溶洞进行回填，再利用浆砌片石对洞口进行封堵。
2.3.2裂隙、夹泥层处理
挖孔桩施工中遇到岩溶裂隙或夹泥层时，首先清除表面浮渣、松土、危石等，浇筑护壁混凝土之前，在裂隙或夹泥层中加密竖向，加大护壁混凝土厚度，若裂隙发育较深，可在裂隙内植入水平钢筋，防止孔壁局部塌陷。
2.3.3淤泥质土层处理
挖孔过程中遇到淤泥质土层时，应减小开挖深度，及时做好混凝土护壁浇注施工，沿周边将支挡的木方打入底部的深度必须超过20cm，上部嵌入上段已浇好的混凝土护壁后面，应斜向放置、双排布置，呈相互反向交叉状态，以达到预期的支挡效果。
3.结束语
在喀斯特地貌岩溶裂隙发育地区，采用钻孔桩易发生漏浆等导致成孔困难乃至无法成孔。本项目根据工程实际情况，采用人工挖孔桩施工工艺，较好的适应了与桥位处地质条件。截止目前，在建的抵母河特大桥索塔24根桩基已全部完成，在整个桩基开挖过程中，安全可控，质量优良、工效稳定，不良地质处理适当，成孔后通过基底基岩检测、钎探及物探检测，基底岩层均满足设计及规范要求，未发生一起安全质量事故，达到了预期的施工目标，具有重大意义。
参考文献：
[1]抵母河特大桥索塔工程.贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司.2012（2）.
[2]抵母河特大桥工程地质勘查报告.贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司.2011（10）.
