保阜高速公路大直徑挖孔樁基礎施工技術

摘要：大橋、特大橋橋梁大直徑樁基礎挖孔施工的關鍵是最大限16橋、特大橋所在地區(qū)的地質(zhì)情況，就大直徑樁基礎挖孔施工技術和施工中應注意的問題，作了簡單介紹。

關鍵詞：大直徑 挖孔樁 基礎 施工技術

1 工程概況

河北保阜高速公路BF-07合同段工程橋長1571m的通天河特大橋橋跨布置為39×40m（裝配式連續(xù)T梁），橋長640.8m的馬溝村2號大橋橋跨布置為21×30m（裝配式連續(xù)T梁）。橋梁主跨設計為鉆孔灌注樁基礎，樁徑為180～220cm，樁長為15～33m。

2 挖孔樁的施工設計

2.1 挖孔的適用范圍 挖孔樁適用于持力層埋藏較淺、單樁承載力要求較高的基礎。挖孔樁受力性能可靠，結構傳力明確，沉降量??；成孔后可直觀檢查孔內(nèi)直徑、垂直度及持力層的土質(zhì)情況，保證樁的質(zhì)量。工程造價相對低廉；不需要大型機械設備，施工操作工藝簡單，因此被廣泛應用于大直徑灌注樁施工。本標段由于深孔多，超過30m的深孔就有64根，因此出渣均采用2t慢速揚機提升。

2.2 井壁支護的施工設計 樁基施工決定先開挖基槽再施工樁基，以減少挖樁工作量，縮短時間。而施工中的難點要點主要是雜填土層、碎石層、風化巖層的成孔與支護技術的使用。人工挖孔樁施工的技術難點在于孔壁支護施工。施工單位需要考慮挖孔樁地段的地層特點、地下水分布特點、樁孔深度、樁周土參數(shù)、以及四周荷載情況，制定科學的施工方案。

以下是本合同段所采用的人工挖孔的護壁類型：①現(xiàn)澆C25號砼永久性護壁。②階梯型護壁。對施工現(xiàn)場地質(zhì)狀況進行勘測后得知，該地段地質(zhì)狀況不利于井壁支護施工，樁徑大，護壁井圈高度定位每節(jié)灌注1m，然后計算出護壁厚度。軸心受壓或偏心受壓的砼井圈的護壁厚度必須根據(jù)下式求得：t》Lh/24。式中，t和Lh分別代表井壁厚度和井圈圓環(huán)的換算長度，取Lh=1.82r，r是井圈半徑。根據(jù)計算結果，施工時確定護壁厚度，從上往下計，孔深15m以內(nèi)采用15cm；15～30m采用20cm；31～40m采用25cm。③護壁模板設計與支護。護壁混凝土中設Φ8鋼筋，鋼筋靠護壁混凝土內(nèi)徑放置。模板采用鋼模板，表面不需要光滑平整，以利于與樁體混凝土的聯(lián)結。模板高1m，分三塊拼裝，模板間用U形卡連接，上下設兩道6號槽鋼圈頂緊，鋼圈由兩半圓圈組成，用螺栓連接，不另設支承，以便澆筑混凝土和下節(jié)挖土操作。

3 施工工藝的確定

3.1 現(xiàn)場試驗樁 ①根據(jù)橋位地質(zhì)、地下水位變化，研究調(diào)整護壁及支護工藝，完成了挖孔灌注樁的主要施工方法、施工工藝、施工質(zhì)量控制及技術措施研究，并現(xiàn)場實施了一口2.2m大直徑挖孔灌注試驗樁挖孔，完成挖孔并實施灌注。成孔數(shù)據(jù)見“表1試驗樁成孔數(shù)據(jù)表”。

表1 試驗樁成孔數(shù)據(jù)表

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②實踐效果。試驗樁的混凝土齡期到后，由權威檢測部門對成樁質(zhì)量進行樁身無破損檢測。測試結果表明，樁身成型，無質(zhì)量缺陷，樁的承載力亦滿足設計要求。

3.2 施工工藝及控制

①平整場地，清除坡面危石、浮土，排除一切不安全的因素。②精心放樣，準確定位；第一節(jié)護壁澆注好以后，把十字護樁固定在砼護壁上，便于以后校對核查；通過孔口周圍的排水溝將地表水順利排出，孔口處要搭設遮擋雨棚，裝好提升設備，同時確保出渣道路通暢。施工過程中，為避免人員被滾落的土石砸傷，井口護壁砼應該比地面高約20cm～30cm，同時在井口周圍設置防護欄和相應的警示牌；間歇時間內(nèi)，如果井下沒有施工人員作業(yè)，必須蓋住井口。③掘進程序。a結合施工現(xiàn)場的地質(zhì)狀況和水文地理情況的探測資料，仔細分析施工圖紙。根據(jù)土層特點和樁孔設計來安排工藝流程。如果土層致密，地下水水位小，可同時開挖一個墩臺基礎的所有樁孔，以減少施工時間；如果滲水現(xiàn)象比較嚴重，就要超前開挖其中一孔，使?jié)B水匯集到這個孔洞，集中排出。如果土層松軟、地下水位大，可采用對角開挖的施工方案，以免孔間隔層太薄導致孔洞坍塌。b孔內(nèi)開挖及護壁。為防止孔洞坍塌，必須連續(xù)進行樁孔開挖和支撐護壁施工兩道工序的施工。根據(jù)土質(zhì)和滲水情況采用合適的支撐型式。部分施工地段的巖層比較堅硬、不透水，還比較完整的，可省去支撐的工序。c開挖孔道時，隨時檢查樁孔的平面位置、尺寸以及豎軸線，以防其發(fā)生位移破壞施工效果。④孔內(nèi)爆破施工。a通過淺眼爆破法進行孔內(nèi)爆破。爆破過程中，為防止孔壁因震動發(fā)生坍塌，孔內(nèi)應采用電雷管引爆破，同時加強炮眼周圍的支護結構。b打眼放炮，藥包不能裸露在外。爆破時，根據(jù)巖石的質(zhì)地來設計炮眼深度。如果巖石質(zhì)地較硬，炮眼深度應該控制在0.5m以內(nèi)，而在質(zhì)地較軟的巖石上爆破，炮眼深度不得超過0.8m。根據(jù)巖層斷面方向來設計炮眼的位置、數(shù)目以及斜插方向，中間一組集中掏心，附近斜插挖邊。c炸藥藥量也是爆破要點之一。藥量不宜過多，將巖石震松即可。一般情況下，邊眼裝藥1/3節(jié)～1/4節(jié)，中間炮眼裝硝銨炸藥1/2節(jié)。d存在積水的孔洞可通過防水炸藥實施爆破，盡量避免瞎炮。放炮后，可在孔底放入電動鼓風機的高壓風管吹風排煙。實時監(jiān)測孔內(nèi)二氧化碳濃度，孔深到達15m以后，正常情況每2h利用25m3/min的風機向孔底壓風一次，每次4～6分鐘；孔深到達30m以后，每次通風時間8～10分鐘。配備檢測二氧化碳的儀器，經(jīng)常檢查孔內(nèi)混和氣體中二氧化碳的濃度，如超過3‰，必須加強通風；如超過5‰，禁止人員下孔，并進行通風，直至符合要求。⑤孔內(nèi)排水。施工時若出現(xiàn)孔內(nèi)滲水的現(xiàn)象，就要加強孔壁支護，以免水侵蝕井壁而發(fā)生坍孔。在滲水量不多的情況下可通過人力將水排掉；如果滲水量大，就要將高揚程抽水機吊至孔內(nèi)排水。如同一墩臺的幾個孔同時開挖，可提前開挖其中一孔，使地下水匯集到該孔排出。除在地表墩臺四周挖截水溝外，并應對從孔內(nèi)排出的水引流遠離樁孔。先搞清楚地下水位高、地質(zhì)狀況復雜、水量豐富、砂層或淤泥層厚度等情況，開挖時采取保護措施，以免淤泥和流沙涌入孔內(nèi)。⑥終孔檢查。孔洞挖到一定深度以后，將孔壁及孔底浮土、松渣及沉淀等軟層清理掉；按照規(guī)定的尺寸將孔底整平，使樁身混凝土和孔壁及孔底緊密貼合，而且能均勻受力。開挖時，要實時觀測施工現(xiàn)場的地質(zhì)狀況，如發(fā)現(xiàn)某段地質(zhì)狀況達不到設計要求，必須盡快向監(jiān)理工程師申請工程變更。終孔后鉆探探明孔底以下的地質(zhì)狀況，看孔底是否存在淤泥夾層、薄層泥巖和溶洞等。⑦鋼筋籠的加工與安裝。在現(xiàn)場分節(jié)制作鋼筋籠。每節(jié)長9m，根據(jù)施工要求制作好以后，運抵現(xiàn)場后放入孔內(nèi)。鋼筋籠骨架成型后，為防止鋼筋籠錯位，可將保護環(huán)安裝在骨架外?？纱钤O支架或通過吊車吊放鋼筋籠，也可以放入孔內(nèi)綁扎。⑧灌注樁基砼。砼澆注前，先抽樣檢查河砂、碎石等原材料，堅決杜絕劣質(zhì)原材料進入施工現(xiàn)場；合理選用外加劑，根據(jù)施工規(guī)范進行砼的試配；砼澆注過程中，試驗工程師要嚴格把關，根據(jù)設計要求做好計量工作，水灰比設計要科學合理，同時注意砼的和易性。坍落度不宜超過18cm，無離析泌水現(xiàn)象，初凝時間為3h，以保證混凝土連續(xù)澆注施工的連續(xù)性。⑨樁的質(zhì)量檢驗。成樁后進行無破損檢測。

4 技術經(jīng)濟性評價

挖孔灌注樁施工技術符合施工現(xiàn)場地質(zhì)狀況和施工條件，施工效果也能得到保障。該措施能夠減少人力、物力和資金的投入，同時可減少施工時間，提高工程進度，從而使經(jīng)濟效益最大化。在技術層面來分析，挖孔樁不需要施工人員具備太高的技術水平，也不需要多少高性能的施工機械，而且不用泥漿保護，也就不需進行泥漿的配置。實踐證明，在我合同段內(nèi)特大橋、大橋大直徑深樁基礎采用挖掘成孔工藝，在施工過程中其可靠性、安全性都能得到了保證，縮短了工期，降低了成本，有利于保證樁基質(zhì)量。而且，經(jīng)過多項工程實踐的歷練，我們已掌握了大直徑挖孔灌注樁地施工的技術要點，以便日后更加從容的應對挖孔樁施工中出現(xiàn)的各類問題。在以后地樁基工程中，如果現(xiàn)場地質(zhì)狀況較好，也可以采用人工挖孔灌注樁基礎。