喀斯特地區(qū)超深人工挖孔樁的混凝土澆筑施工

池卓航 吳新星 袁雄彪 何 城 潘櫻桃 趙國森

1. 中建四局華南建設(shè)有限公司 廣東 廣州 510663；2. 中國建筑第四工程局有限公司 廣東 廣州 510665

1 工程概況及施工難點

貴州省德江至習水高速公路正安至習水段第四合同段火焰洞特大橋全長1 102.577 m。右幅5#主墩的樁基為72.5 m超深人工挖孔樁基礎(chǔ)，為此標段最深的樁基。

本工程的特大橋樁基采用人工開挖形成井筒，灌注混凝土成樁工藝。人工挖孔樁樁徑為2.5 m，樁長為72.5 m。因地處喀斯特地區(qū)，樁身如遇溶洞，承載能力將較差。

工程施工難點主要如下[1-5]：

1）導管選擇：樁基孔徑大、樁身長，故需要的混凝土方量也很大，在這種情況下，需要選用合適的導管進行灌注。

2）混凝土澆筑方式：此樁身混凝土灌注量大，如果采用常規(guī)的混凝土澆筑方式，會延長澆筑時間，易導致施工冷縫，影響樁身穩(wěn)定性、整體性；工程樁徑超大，屬于大體積混凝土施工，操作不規(guī)范時易造成混凝土開裂，要求澆筑前原材料須準備充足。

2 施工技術(shù)管理

2.1 導管選擇

在本次樁基澆筑中，如果選擇過小管徑的導管，則阻力較大，不能使混凝土順利到達樁底，澆筑達不到設(shè)計要求。而選擇過大的管徑亦會遇到施工難度增大、造價加大等方面的難題，故需要選擇合適管徑的混凝土導管。

根據(jù)JTG/T F50—2011《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，混凝土的初灌量必須確保初次混凝土入孔后，導管埋入混凝土中的深度不小于1 m。經(jīng)計算，我們選擇了管徑為30 cm的導管用于混凝土輸送。

在選擇了直徑為30 cm的導管后，避免了過大或過小管徑的局限性，使得混凝土的運送達到較好的效果，最終將混凝土順利輸送至樁底。

2.2 混凝土運輸設(shè)備選擇

由于樁徑大、樁身長，導致澆筑所需的混凝土量大，澆筑持續(xù)時間較長。根據(jù)場地條件，選擇距離相對較近的拌和站采用泵車運送混凝土。

混凝土運輸車的選擇還需要符合以下條件：不吸水、不漏漿、內(nèi)壁平整光潔；能滿足運輸時間上的要求，運輸途中對混凝土進行慢速攪拌。

混凝土運輸車有3～16 m3等不同的規(guī)格可供選擇。為保證混凝土的供給量及泵送時間要求，選用4輛16 m3規(guī)格的運輸車來運輸混凝土，可保證交替運輸。

2.3 施工過程控制

工程地處巖溶地區(qū)，受喀斯特地貌的影響，需考慮樁身混凝土緩凝流體對護壁產(chǎn)生的擠破、串樁等影響，故在澆筑混凝土時需采用間隔澆筑，即在澆筑到一定深度時休息一段時間，使下層混凝土趨于穩(wěn)定狀態(tài)，同時要在混凝土未初凝時進行再次澆筑。必要時可在混凝土中加入緩凝劑，摻量嚴格按設(shè)計要求中的配合比執(zhí)行。混凝土施工應(yīng)連續(xù)有序地進行，中途不得中斷，否則易出現(xiàn)斷樁、樁體連接性不好、穩(wěn)定性較差等結(jié)構(gòu)性破壞。

本工程嚴格按照此種施工方法連續(xù)施工，晝夜作業(yè)。根據(jù)現(xiàn)場施工經(jīng)驗，在達到下層混凝土趨于穩(wěn)定且未初凝時，立即進行后續(xù)澆筑后，護壁未出現(xiàn)不良情況，同時也保證了樁基的完整性。

3 施工組織

3.1 便道修建

火焰洞特大橋右幅5#—8#樁基位置距左幅4#墩原地面相對高差36.5 m，考慮工程用車的最大爬坡角度不宜大于30°，便道修建成“Z”字形（圖1）。

圖1 施工便道修筑

施工便道采用厚度不大于30 cm的片石土作為基層，厚20 cm的C30混凝土作為路面，坡面進行錨桿掛網(wǎng)噴漿處理，樁基大里程靠近便道及線路左側(cè)采用冠梁式φ108 mm鋼管注漿加固。

在修好施工便道后，為保證施工安全及施工材料的順利運輸，一定要確保便道暢通。此便道的修筑，在很大程度上加快了樁基工程的進展，為混凝土和其他材料的運送，以及人員、大型車輛的行進提供了巨大的方便。

3.2 原料準備

本工程所需澆筑的混凝土量較大，故在配料方面要提前2 d，在攪拌站集中拌和，同時做好同步檢查保養(yǎng)。

本項目采用自建混凝土攪拌站，嚴格控制設(shè)計的配比，并能在混凝土澆筑施工前，提前準備好澆筑混凝土的供給料。

3.3 安全監(jiān)控

當孔深超過10 m時，因混凝土的溫度較高，且當混凝土澆筑量大時，孔內(nèi)的空氣會較為稀薄，工作人員難以施工。為使氧氣濃度及溫度指標在人體較為舒適的范圍內(nèi)，采用機械通風，保證孔底施工人員的安全。同時本項目采用三班倒換班施工制，保證施工人員的正常休息，每班配制人員為6名，分別為樁孔外工作人員4名（1人卸料、3人拆卸導管及觀察孔內(nèi)狀況）、井下工作人員2名，井下工作人員可分為振搗工人及輔助工作人員。

本項目在樁基施工過程中的每一個施工地段都應(yīng)配置1名以上的專職安全員、1名技術(shù)人員及1名施工人員，隨時注意施工時的各個環(huán)境因素，嚴防施工機械或孔的坍塌等造成的人員傷亡。

本項目在樁基作業(yè)時，堅持井下作業(yè)時排水送風先行的原則。工人下井作業(yè)之前需先鼓風通氣15 min，施工時應(yīng)不間斷地向井內(nèi)輸送新鮮空氣，必要時運用抽風送風同時進行的施工方法。施工過程中，毒氣檢測儀應(yīng)不斷地監(jiān)測井內(nèi)有無毒害氣體。

本項目也十分注重節(jié)能環(huán)保，做到環(huán)保施工、安全施工。同時做好給排水措施，現(xiàn)場要有足夠的照明設(shè)施，在主要通道與入口處均應(yīng)設(shè)有照明裝置，施工重地等危險地段必須設(shè)有警戒線，夜間施工設(shè)紅色示警燈。大雨、大風等惡劣氣候禁止施工。加強施工便道的維修，及時排出路面積水，使行車道路保持暢通無阻。

4 結(jié)語

正習高速火焰洞特大橋右幅5#墩超深基礎(chǔ)混凝土的成功澆筑，與施工中所選用的合適管徑的導管、運載量大的混凝土運輸設(shè)備以及混凝土澆筑過程控制等施工技術(shù)手段息息相關(guān)。為了保證樁基的混凝土澆筑順利，修筑的“Z字形便道，自建混凝土攪拌站及安全監(jiān)控措施等也作出了巨大貢獻。

當然，對于混凝土澆筑過程控制，若能在溫度、濕度等施工環(huán)境不盡相同的情況下，精確到具體的時間控制，將會更有利于今后的施工。本項目所采用的施工工藝、施工安全與施工組織措施，可為同類工程的施工提供理論依據(jù)與實踐經(jīng)驗。