人工挖孔樁在高速公路橋梁工程中的運用研究

熊永波

(貴州路橋集團有限公司)

1 工程概況

貴州省綏陽至遵義高速公路青山至檬梓橋段位于遵義市，是國家高速公路網(wǎng)蘭海高速公路和杭瑞高速公路在遵義市的聯(lián)絡(luò)線工程。為地區(qū)資源開發(fā)和旅游業(yè)的發(fā)展提供了更加安全、舒適、快捷的交通服務(wù)，對加速遵義市周邊地區(qū)資源開發(fā)，促進地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展有著重要意義。貴州省綏陽至遵義高速公路青山至檬梓橋段第2 合同段起點位于遵義市新蒲新區(qū)中橋鎮(zhèn)三合村(樁號為K4+600)，終點位于遵義市新蒲新區(qū)中橋鎮(zhèn)中橋村(樁號為K9+780)，路線全長5.18 km。

2 人工挖孔樁

2.1 原理

人工挖孔樁是基礎(chǔ)灌注樁的一種，主要就是運用人力挖土、現(xiàn)場澆筑的鋼筋混凝土樁。人工挖孔樁一般直徑較粗，最細的也在800 mm 以上，能夠承載樓層較少且壓力較大的結(jié)構(gòu)主體，目前應(yīng)用比較普遍。樁的上面設(shè)置承臺，再用承臺梁拉結(jié)、連系起來，使各個樁的受力均勻分布，用以支承整個建筑物。

2.2 施工方法特點

人工挖孔樁施工方法的主要特點是施工所需設(shè)備、工器具數(shù)量少，能形成固定的作業(yè)程序，施工準備。施工人員數(shù)量定量化;施工操作簡單，施工工藝不復(fù)雜;占地面積小，土石方開挖量小，棄土量較少，對環(huán)境影響較小;地質(zhì)條件必須滿足要求，施工過程需及時鑒定地質(zhì)情況;工程造價較低;安全風險較大，應(yīng)制訂規(guī)范化的安全措施。

2.3 適用范圍

人工挖孔樁的適用范圍如下:人工挖機樁基礎(chǔ)樁直徑不得小于800 mm，且不宜大于2 500 mm。樁深不宜大于30 m。人工挖機孔樁基礎(chǔ)適用于無地下水或地下水較少的黏土、粉質(zhì)黏土，含少量的砂、砂卵石、漿結(jié)石的黏層采用，特別適用黃土層使用，在巖石地質(zhì)地有一定應(yīng)用。

3 人工挖孔樁施工技術(shù)

3.1 準備工作

在施工前搞好開孔位置的場地清理和場地平整工作，對非高樁承臺樁基，在挖孔前需按設(shè)計要求進行基坑開挖，并做好邊坡防護處理。用全站儀準確放樣，并設(shè)置護樁以備檢查校核。做好孔口排水系統(tǒng);搭建孔口雨棚。準備好各種抽水、通風設(shè)備。

3.2 開挖及護壁施工

樁孔開挖采用人工配合爆破方法進行，爆破方式選擇多炮眼少藥量方式，防止對樁孔圍巖造成破壞，裝藥量根據(jù)基底圍巖的強度情況確定。爆破施工完畢后，孔壁修整采用人工或風鎬進行，避免發(fā)生超欠挖和對孔壁破壞現(xiàn)象。在孔深小于10 m時，出料采用絞車提升，大于10 m 時，采用2 t 慢速卷揚機提升。在孔內(nèi)沿半徑1.5 m 范圍內(nèi)布置16 個周邊眼，孔深1.0 m，間距等分;孔內(nèi)半徑0.6 m 的范圍內(nèi)布置8 個掏槽眼，孔深1.2 m，間距等分。裝藥量根據(jù)公式(1)計算

式中:Q 為各個炮眼的裝藥量，kg;η 為炮眼裝藥余數(shù)，取0.5～0.65;L 為炮眼的長度，m;q 為每米炮眼的裝藥量，取0.95 kg/m。

掏槽眼和周邊眼均采用連續(xù)反向裝藥結(jié)構(gòu)，炮眼采用泥土摻和成團進行堵塞。

根據(jù)樁孔周圍圍巖狀況，強風化巖層樁孔采取15 cm 厚C20混凝土進行護壁，進入弱風化巖層后，樁孔可不進行支護。支護采用整體鋼模板進行，模板下端做成楔形，方便進行下層支護混凝土的澆注。挖孔樁開挖一層、支護一層，每層高度約為1 m，根據(jù)地層情況選擇襯砌厚度，必要時在襯砌混凝土內(nèi)部配置一定數(shù)量的鋼筋網(wǎng)。嚴格控制用藥量，以松動為主，以保證孔壁周圍巖體完整性。當挖孔過程中遇溶洞時，向溶洞內(nèi)拋填碎石和小塊石，然后向洞內(nèi)灌注水泥漿即可，使溶洞填塞后與圍巖形成整體結(jié)構(gòu)。

在孔底必須做到平整，無松渣、污泥及沉淀等軟層。嵌入巖石的深度、樁的傾斜度和樁徑滿足設(shè)計和規(guī)范要求。

3.3 鋼筋籠的制作和安裝

鋼筋加工場地位置設(shè)在本標鋼筋加工場，鋼筋骨架整段制作，運至現(xiàn)場后吊入孔內(nèi)。焊接采用單面焊。為使鋼筋骨架有足夠的剛度以保證在運輸和吊放過程中不產(chǎn)生變形，應(yīng)按設(shè)計做好加強鋼筋。鋼筋籠制好后，進行自檢，自檢合格后報監(jiān)理工程師抽檢，合格后存放鋼筋籠存放區(qū)，下墊枕木，用防雨布履蓋，防止生銹，并分別掛上自檢合格，抽檢合格證書。鋼筋骨架用吊車起吊，第一段放入孔內(nèi)后用鋼管或型鋼臨時擱支在護壁口，再起吊另一段，對正位置焊接后逐段放入孔內(nèi)至設(shè)計標高，最后將最上面一段的掛環(huán)掛在孔口并臨時加固。鋼筋骨架安放后頂面和底面標高應(yīng)符合設(shè)計要求，底面高差誤差不得大于±5 cm，頂面高差誤差不得大于±2 cm。

3.4 灌注混凝土

(1)施工方法。

混凝土坍落度控制在規(guī)定范圍內(nèi)，灌注時采用串筒接長，保證混凝土自由下落高度不超過2 m。按照規(guī)定，基樁離孔口10 m 深度以下混凝土不需要進行振搗，混凝土在自重作用下密實。10m 范圍內(nèi)混凝土采用插入式振搗棒分層進行振搗。

(2)配合比設(shè)計。

灌注水下混凝土時，混凝土配合比應(yīng)滿足以下條件:①水泥的初凝時間不宜早于2.5 h，其用量一般不應(yīng) 少于350 kg/m3，水灰比宜采用0.5～0.6;②骨料最大粒徑不應(yīng)大于導(dǎo)管內(nèi)徑的1/6～1/8 和鋼筋最小凈距的1/4，并不應(yīng)大于40 mm;③混凝土配合比經(jīng)試驗并優(yōu)化，報經(jīng)監(jiān)理工程師簽認后才能使用。

(3)施工準備。

成樁的最后一個環(huán)節(jié)就是樁基混凝土灌注。在進行混凝土灌注之前，需要制定非常詳細和嚴格的施工指導(dǎo)書，做好充分的準備工作。要求混凝土拌和站按二倍澆注樁身混凝土體積備齊砂、石、水泥、外加劑等材料。根據(jù)攪拌機的施工能力，確定混凝土的初凝時間，確保在首批混凝土初凝前完成基樁混凝土的灌注。

(4)水下混凝土澆注。

混凝土澆注導(dǎo)管采用Φ250 型快速接口管，按《施工規(guī)范》要求，在澆注前進行密封耐壓試驗，長度測量標碼等工作。工序要求銜接緊湊、有條不紊，清孔完成后，應(yīng)立即下放鋼筋籠，接著下放導(dǎo)管。水下混凝土灌注時，下導(dǎo)管口離孔底0.25～0.4 m，第一批灌注混凝土數(shù)量應(yīng)能滿足導(dǎo)管初次埋置深度(≥1.0 m)。灌注開始后，應(yīng)連續(xù)、快速地進行，做到一氣呵成。根據(jù)導(dǎo)管長度，推算和控制埋管深度。樁頂標高的確定，灌注樁頂要比設(shè)計樁頂標高多澆注一定高度，以確保樁頂質(zhì)量。灌注清水混凝土時，采取混凝土運輸車配合吊車提升料斗法進行;非水下灌注澆注混凝土時，采用輸送泵泵送的方式進行基樁混凝土的灌注。雖然樁基混凝土體積較大，但考慮到樁基為長柱形，混凝土水化熱散發(fā)面較大，且孔壁巖體完整性較好，具有一定的“瓶膽”保溫作用，樁基混凝土體內(nèi)外溫差不會太大，故除在混凝土配合比設(shè)計時考慮盡量降低水泥用量外，不對樁基混凝土采取特殊水化熱控制措施。

(5)混凝土澆筑注意事項。

①選擇和易性好的配合比，嚴格控制坍落度，應(yīng)注重混凝土澆筑的連續(xù)性;②應(yīng)做好設(shè)備的備用，一有問題馬上采取措施及時替換;③基樁清渣完成后，及時組織進行鋼筋籠下放、混凝土澆注施工，防止發(fā)生塌孔;塌孔現(xiàn)象發(fā)生后，應(yīng)重新處理、清孔。

4 結(jié) 語

綜上所述，在橋梁基礎(chǔ)施工中，人工挖孔樁作為一種易于操作和經(jīng)濟適用的基礎(chǔ)形式被廣泛的運用在橋梁基礎(chǔ)施工中。它的主要特點是成本低下、工藝簡單、質(zhì)量容易控制等。在實際工程施工中，需要嚴格按照施工工藝做好挖孔施工、鋼筋籠的制安施工以及水下混凝土灌注施工。

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