谈广茂铁路K6公里改建工程大坦沙大桥施工地段挖孔桩施工技术

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摘要：根据广茂铁路k6公里改建工程大坦沙大桥施工地段挖孔桩实际工程，对施工方法及技术进行分析研究，同时说下人工挖孔桩的施工技术措施供同仁参考借鉴。

关键词：挖孔桩 施工方法沉降 混凝土安全保证措施

一 工程概况

由于本工程的桥梁桩基础施工位于既有线边坡上,为了确保既有线铁路的安全,桥梁桩基础及承台基础开挖施工前，必须对既有线铁路路基进行加固防护。本工程工程地质条件复杂，桩长以确保进入大坦沙大桥对应承台底以下5米为原则，挖孔桩穿过的地层情况如下：人工填土层：路基素填土及杂填土。颜色较杂，素填土的组成物主要为人工堆填的粘性土、冲填砂、碎石等；杂填土则含有砖块、砼块等建筑垃圾以及少量生活垃圾、硬物含量较高。海陆交互相淤泥层：呈深灰～灰黑色，主要由粘粒及有机质组成，局部地段含少量粉细砂及贝壳碎片，饱和，流塑。软塑状海陆交互相淤泥质砂层：本层主要为淤泥质粉砂、淤泥质细砂，呈深灰色、灰色、灰黑色等，组成物为粉砂、细砂，局部为中粗砂，含淤泥质及少量有机质，局部有贝壳碎片，饱和，松散～稍密状、局部中密；因此在施工挖孔桩的时候，现场要精心组织施工，加强现场施工管理。

二 挖孔桩施工方法及工艺技术要求

测量放样开挖桩孔修整孔壁、挂线复核桩位、孔径、垂直度制安护壁钢筋、安装护壁模板灌注护壁砼开挖下一节桩孔，循环至设计深度（护壁拆模时间不得少于12小时）埋设钢护筒（遇到流砂无法下挖时）开挖桩孔制安挖孔桩钢筋笼混凝土浇注。

1挖孔桩的施工准备。

1.1平整场地，清除地表危石浮土；坡面有裂缝或坍塌迹象者应加设必要的保护，铲除松软的土层并夯实。并且向每个操作小组进行地下土层情况、地下水分布情况的交底，并指出可能出现的问题（如塌孔、流砂、涌水）和处理的一般方法，使井下的操作人员心中有数。

1.2开挖前，按平面图中各桩心坐标，定出桩孔准确位置，用牢固的木桩标定，并通知监理复核，设置护桩并要求自己经常检查校核，桩位轴线采取在地面设十字控制网、基准点。将控制轴线和高程引到第一节护壁上，每节以十字线对中，吊大垂球吊线作中心控制，找出圆周，以基准点测量孔深，以此保证孔的垂直度和几何尺寸的正确。再按照设计的桩径和护壁厚度确定开挖范围（用白石灰粉撒线），然后挖第一节桩孔土方。安装第一节桩孔护壁模板时，必须用桩心点校正模板（由专人负责），支护牢固，并检查护壁厚度、位置正确、质量符合要求后方能浇捣护壁。第一节孔圈中心线和桩的中心线重合，其偏差不得大于10毫米。相对中心线直径误差为3cm。

1.3第一节护壁高出现场地面25～30厘米，防止道碴滚入孔内伤人及地表水流入井内。支护孔口四周挖排水沟，做好排水系统；及时排除地表水，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。

1.4弃土和其它建筑材料在竖井内垂直运输时，采取措施确保井上、井下操作人员的安全。并在井口设置安全防护罩，为两个半圆面积的钢筋网），以防物体坠落伤人。挖桩的弃土装入吊桶，用简易提升架提升至地面，倒入手推车运至临时弃土场。

1.5每个挖孔桩由一个固定的小组负责施工，每个正在施工的井，井上均派人操作和值班，并对井下操作人员负安全责任，上下之间并有良好的联系信号。保持井内有足够的新鲜空气，不断地向井内强力送风。挖土施工时采用分级挖土，每节高度视土壁保持直立状态的能力确定，一般为0.5～1.0米，挖孔由人工自上而下用镐、钎进行，挖土次序为先中间部分后挖周边，允许误差3厘米。挖孔桩终孔时应清除护壁污泥、孔底的残渣、浮土、杂物和积水，并通知监理进行检查。检验合格后，安装钢筋笼、灌注桩身砼。孔底岩样由试验室妥善保存备查。

三 施工中遇流沙层时的处理方法

1 流沙较轻时

出现少量流沙或流沙的流动性较小时，有效的方法是缩短每节开挖深度，将正常的1m左右一段缩短为0.6m，并及时进行护壁混凝土灌注。当有泥砂流入而不能形成桩孔时，可采用纺织袋装土逐渐进行封堵，形成桩孔的外壁，并控制孔径满足设计要求。安装内模后要立即浇注护壁，护壁砼掺早强剂，护壁砼强度达到5Mpa(夏季约15小时)再开挖下一节。

2 流沙较严重时

当地下水量丰富、流沙的流动性较大、简单封堵作用不大时，可将每节开挖深度控制在0.3m以内，并加强桩孔内的集水、排水工作，降低地下水位，但要防止大量流沙随地下水流出，使上节护壁后侧产生空洞造成事故。遇到流沙沿孔壁塌落时，我们采用短钢筋或木桩打入桩孔周围，像隧道施工的超前锚杆作用一样阻止流沙，另外也有采用木桩及挡板共同作用进行围护。当有效控制流沙后尽快浇注护壁砼。

另外，还可以采用钢套筒法进行施工，其钢套筒与护壁用的钢模板相似，以孔外径为直径，可分成4～6段圆弧，再加上适当的肋条，相互用螺栓或钢筋环扣连接，开挖0.5m左右，即可分片将套筒装入，深入孔底不少于0.2m，插入上部混凝土护壁外侧不小于0.2m，装后即支模浇注护壁混凝土。这种方法处理效果也很好，可借鉴采用，不足之处是钢套筒用量很大，成本较高，故在本工程中没有采用。

3 流沙特别严重时

在5-Y2#桩挖深约8m时进入流沙层，地质勘探资料显示流沙层厚约3m，在开挖施工进入流沙层20cm时，大量流沙伴随地下水涌出，打入钢筋头、小木桩及挡板仍无法阻止，我司决定立即按拟定的压浆方案进行施工。先回填石粉至流沙层顶面30cm，压制流沙继续外流，然后抽水将水位降至石粉面，预插压浆管5～7根，压浆管沿护壁垂直埋设，埋深1.5～2m，管口高出石粉面50cm左右，用砂浆及棉花对护壁及底部进行封堵，12小时后开始压浆，水泥浆标号为C25，采用普通硅酸盐425R水泥，水灰比按0.45控制并可稍微放大一点，以利压浆。

压浆前先打开所有压浆管的阀门，当一根压浆完成后关闭阀门再压另一根，顺序进行操作。压浆刚开始时一般压强较小，只有0.1～0.2MPa，大约2～3分钟后压强会升至0.5 Mpa，此时可开始提管，减小埋深继续压浆，反复2、3次提插管、压浆，最后在最大埋深处持荷（0.5Mpa） 1分钟左右，关闭阀门继续下根管的压浆工作。当最后一根管进入持荷期时，可在护壁处凿一个小洞，检查护壁后是否密实，若已密实，可停止压浆，否则继续提管压浆或改变埋管位置再压浆，直至满足要求为止。

压浆时若浆液从另一根管内喷出，可关小其阀门，待流出的水泥浆均匀、稳定后即关紧阀门，等轮到这个管要压浆时，应先连接好浆泵并开动，再缓缓打开阀门，然后按上述方法进行压浆。若浆液从护壁或缝隙处外逸，可打入小木塞或塞麻絮进行封堵。

压浆两天后继续挖孔，先用16号槽钢做一个井形支撑将最下一层护壁支牢后再开挖，一般挖深30～50cm。护壁施工时要加大护壁钢筋，间距均为15cm左右，同时加大护壁厚度。16小时后拆除护壁模板，将上层井形支撑拆除移到本层进行支撑，安装完毕后继续开挖。一般压浆的处理深度在1.5～2m（取决于预插压浆管的深度等因素），当流沙层超过2m时，则继续按上述方法插管、压浆、开挖，直至穿过全部流沙层。

随后我司及时对施工经验进行总结和进一步优化，并将其应用到其它9根人工挖桩孔桩的施工中，效果理想，在保证工程进展顺利的同时也确保了铁路路基的安全。

四 人工挖孔桩的技术措施

在人工挖孔桩过程中施工要点为：护壁砼配合比、孔口放样、每节中心位置以及孔深测量。要求施工中及时记录每节施工土质、渗水量、中心偏位、起始深度等。

1开挖前清除现场杂物，整平夯实，精确放样，四周距孔中心桩1米处设4个保护桩，十字对称布置。在井口护壁施工结束后，将桩中心标注在井口护壁上。

2同排桩基开挖时，采用间隔挖孔，群桩开挖时，应采用梅花形开挖，以避免开挖过程中对相邻桩基护壁影响。遇上轻微流砂时，将护壁长度缩短为0.5m，减少开挖孔壁的暴露时间，及时进行护壁混凝土灌注。

3挖孔时，采用每进尺进行一次砼护壁，砼护壁标号应不小于C25。护壁模板宜采用定型二半圆合一的喇叭形钢模，护壁厚度在12-20cm，采用集中拌和，钢棒捣实，护壁后每节上孔径按设计桩径下口孔径大于设计桩径16cm。当护壁混凝土振捣不密实，出现护壁渗水时，要及时处理。渗水较小时，可用防水材料直接堵塞。对水量稍大的孔，可以打入木楔，周围再用防水材料封闭。对水压大、渗水量大的孔，根据孔径大小，可选择相应的塑料管嵌入导流，周围用防水材料封闭，在开挖桩孔时，用泄水管将水引出孔外，在浇注桩身混凝土前，用铁丝将管扎牢并切断。

4每一节开挖前，在孔口恢复中心桩后，用吊锤放样该节孔中心位置，以防出现桩心偏位。粘土层采用镐挖锹铲，硬土层及强风化岩层采用风镐破碎。

5挖孔至10m以下时，采用鼓风机通风，使孔内保持新鲜空气。在空气中灌注混凝土，通常采用串筒下料、分层振捣或短护筒直接投料的方法施工。实践证明，用两种方法结合施工，更能保证桩身混凝土的密实性。因为要将地下水的影响降到最低，就要尽可能加快灌注速度，要求集中足够数量的混凝土在短时间内完成浇注，以便利用混凝土自身的重量压住地下水的渗入。

6地下水对混凝土的均匀性、密实性影响很大。采用何种混凝土施工方法，应根据地下水的水流速度来确定。当自孔底及孔壁渗入的地下水上升速度较大（参考值6mm/min）时，则应采用水下灌注桩的方法，对此，施工技术规范中有详细的条款。需注意的是，灌注混凝土前，孔内水位至少要与孔外地下水位同高或高出1～1.5m。

7垂直起重设备要架立牢固，应能承受一定的冲力不致翻倒，垂直起重设备必须经检验合格后方可投入使用。挖至设计桩底标高后，采用探孔器测验孔垂直度和孔深。

五 结语

本工程实践证明，在场地和地质条件复杂、流沙情况严重时，采用本文所述的综合方法进行工程处理，可使桩孔内地下水出水量明显减少、并有效控制流沙层的流动性，保证不出现塌孔，实现工程质量和施工安全双丰收。

参考文献

[1]《建筑施工技术》，卢循等，同济大学出版社，1999.2、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）

[2] 杜荣宏.人工挖孔桩在高速公路施工中的应用[J].科技信息.2005.10.

[3] [1]北京土木建筑学会《地基与基础工程现场施工处理方法与技巧》，机械工业出版社，2009.5