清水河立交橋臺樁基人工挖孔樁施工技術(shù)

張建霖

(中國航空港建設(shè)第九工程總隊，四川成都610000)

該項目是利用原有樁基和承臺，將臺身廢除后改造成橋墩，與老橋橋墩型式統(tǒng)一的獨柱墩形式，但因橋臺改橋墩后，承臺的抗彎承載力不能滿足規(guī)范要求，需對其進行加固處理，擬在臺前方向加補2根φ1.8 m樁基礎(chǔ)，樁長13 m，臺前方向橋下凈空較低，采取降低標高至橋臺底503.946后凈空僅5 m左右，只能采取人工挖孔施工。并重新設(shè)置主筋，以滿足規(guī)范要求。

1 降水井施工

1.1 水位降深確定

由于該項目臺前方向樁基采取人工挖孔施工，樁長13 m，地下水埋深－5.2 m，水位降至樁底0.5 m以下，所以，地下水降深確定為8.3 m。

1.2 降水井方案

根據(jù)施工需要，本工程降水降深至少為8.3 m。為了盡量減少降水施工對二環(huán)路的正常交通影響，擬在清水河大橋橋臺中間及清水河大橋兩側(cè)各鉆3個降水井進行降水施工。樁基礎(chǔ)降水井采用通長花鋼管施工，降水井井徑采用φ800 mm;濾水管管徑:φ400 mm;濾料:φ2 ～4 mm(細礫石)。每個降水井設(shè)水箱一個作沉淀池，降水井內(nèi)抽出的地下水經(jīng)過沉淀池沉淀后排入清水河中。水箱由10 mm鋼板焊接而成，尺寸長6 m、寬3.6 m、高1.8 m，水箱外用［8#槽鋼加固，每個水箱加固3道，如圖1。

1.3 降水井施工工藝

場地平整→測量施工放樣井點→鉆機對位→成孔→下放井管→充填濾料→洗井→下放水泵→抽水。

1.4 降水井施工方法及技術(shù)要求

(1)成孔:采用直徑φ800 mm反循環(huán)鉆機成孔，泥漿比重＜1.13，下管前保證井底沉渣厚度不大于20 cm，方可下放濾管;

(2)井管安裝:井管安放嚴格按現(xiàn)場技術(shù)交底進行，用4根竹片，10#雙鐵絲捆綁;管口內(nèi)壁不錯位，選擇透水性良好的濾管安裝于含水層對應(yīng)部位;

(3)填礫:填礫前井管必須居中，使填礫厚度均勻，濾料應(yīng)從井管兩側(cè)慢慢對稱填入，以防濾料中途卡塞及井管錯位，填至井口1～2 m時用粘土填實。如發(fā)生井口反礫現(xiàn)象，應(yīng)及時停止填礫，查明原因進行處理;

圖1 降水井井身結(jié)構(gòu)示意

(4)洗井:洗井為關(guān)鍵性工藝，在濾料充填完之后，要立即進行洗井，洗井采用井管外注清水循環(huán)法工藝，抽、停交替，直至水清砂凈為止。洗井結(jié)束前測量井深、清理井底，使井底沉淀小于0.3～0.5 m;

(5)下泵:下泵深度距井底1.0～2.0 m左右;

(6)井點保護:降水井施工完成后，降水井井管應(yīng)高于自然地坪20～50 cm，并加井蓋予以保護，避免雜物落入井內(nèi)，以免破壞;

(7)觀測記錄:應(yīng)及時、準確地記錄觀測井水位，以此檢驗施工方案的正確性。必要時對方案作適當調(diào)整，以確保基坑降水效果。

1.5 降水試驗

降水試驗采用重力降水法，用深井潛水泵抽水。每口深井配深井泵一臺，深井泵抽水不連續(xù)進行，有水則抽，斷水則停。應(yīng)詳細記錄水位深度、抽水時間。每次抽完后不等時長暫停抽水。最初水位高，每次抽水出水時間長，間隔時間短，以后隨水位下降，每次抽水出水時間短，抽水的時間逐漸放長。當水位降到設(shè)計深度后，即暫停抽水，觀測井的出水量，觀測井內(nèi)的恢復(fù)水位。對勘察區(qū)所有鉆孔及地表水體的靜水位、動水位、恢復(fù)水位進行測量。抽水井的出水量、動水位、觀測孔的動水位和恢復(fù)水位的測量，應(yīng)同時進行。最終確定出降水井涌水量和抽水參數(shù)。抽水試驗時的排水，應(yīng)根據(jù)抽水場地情況，確定排水方向與距離。降水運行過程中，對各停抽的井及時做好水位觀測工作，及時掌握井內(nèi)水位的變化情況。降水運行期間，現(xiàn)場人員應(yīng)認真做好“抽水井記錄表”、“觀測井記錄表”，每天1～2次，做到準確齊全。

1.6 出水量及含砂量控制

降水運行時，應(yīng)每天監(jiān)測抽排水的出水量及含砂量，按照細砂含量小于1/20 000來控制含砂量;如果超過上述報警值，應(yīng)采取換小泵或者重新洗井等綜合治理應(yīng)急措施。

2 挖孔樁施工

2.1 樁基開挖

本項目樁基直徑φ1.8 m，人工挖孔樁共4根，為保證施工進度4根樁基同時開挖，樁基開挖前，做好地面排水設(shè)施，形成良好的施工運輸便道。施工現(xiàn)場做到文明施工，設(shè)立警示牌及圍護。敷設(shè)好施工用水、電線路及安裝好各個作業(yè)點的電控柜。在樁位上搭設(shè)鋼管支架以便出渣，掛上施工警示牌、施工進度牌等，準備好人工挖孔及澆筑護壁混凝土所需機具、材料。

2.1.1 樁基礎(chǔ)施工工藝

場地平整→放線、定樁位→挖第一節(jié)樁孔土方→立模澆筑第一節(jié)混凝土護壁→在護壁上二次施測標高及樁位十字軸線→設(shè)置垂直運輸架、安裝電動葫蘆、吊土桶、鼓風(fēng)機、照明設(shè)施等→第二節(jié)樁身挖土→清理樁孔四壁、校核樁孔垂直度和直徑→拆上節(jié)模板、立第二節(jié)模板、澆筑第二節(jié)混凝土護壁→重復(fù)第二節(jié)開挖、支模、澆筑混凝土護壁工序，循環(huán)作業(yè)直至設(shè)計深度→檢查持力層后進行擴底→對樁孔直徑、深度、持力層進行全面檢查驗收→清理虛土和孔底積水→吊放鋼筋籠就位→灌注樁身混凝土。

2.1.2 施工準備工作

用自布的導(dǎo)線對橋墩樁基用J2經(jīng)緯儀進行精確定位，并引放到附樁上;降低地面標高至承臺底標高(503.946)以增大操作高度;孔口較場地周邊標高高出0.2 m，作好樁基開挖時的排水準備;清除浮土、危石及雜物，將樁位附近的地面整平，用樁位附近石塊沿樁孔縱向鋪設(shè)臨時便道。樁孔四周設(shè)置臨時防護和安全照明;安裝出渣提升支架、設(shè)備。布置好出渣道路，架設(shè)動力和照明線路如圖2。

圖2 人工挖孔樁斷面示意

2.1.3 挖孔和護壁

采用人工開挖成孔。采用卷揚機提升出渣。土層及砂卵石層采用人工手持鐵鎬、鋼釬開挖，采取邊開挖邊護壁以確保安全。

樁基采用垂直坑壁開挖，樁孔土方逐段開挖逐段設(shè)C30鋼筋混凝土護壁，鋼筋網(wǎng)間距15×15 cm，采用II級鋼直徑φ16;每節(jié)段下挖深度一般控制在1 m內(nèi)，挖一段立模現(xiàn)澆一段鋼筋混凝土護壁，護壁混凝土厚度20 cm;樁基孔口護壁應(yīng)與鎖口混凝土一同澆筑，高出地面20 cm;每段護壁均應(yīng)在一次作業(yè)內(nèi)澆筑完，澆筑時應(yīng)采取預(yù)防措施避免蜂窩麻面和滲水。

混凝土護壁厚20～30 cm，模板采用工具式定型鋼模，沿圓周方向制作成三塊，以方便拼拆，塊與塊之間用螺栓連接，模板對位時的中心點用線錘從孔口引入孔內(nèi)，模板用方木作支撐加固。混凝土采用樁基同標號混凝土，其配合比中摻加1%的早強劑，加速硬化。混凝土用吊桶運入井內(nèi)，人工澆筑，上部澆筑口20 cm高度用倒錐形模板，以便入模，拆模后由人工將多余混凝土鑿掉。

孔內(nèi)照明采用12 V低電壓，用防水絕緣電纜引下，并安裝漏電保護裝置。

人工挖孔下孔前必須進行機械通風(fēng)，并檢查二氧化碳濃度，當二氧化碳濃度低于0.3%且通過動物活體放入樁基內(nèi)無異常后，人員方可下孔施工。

挖孔工人必須配有安全繩、安全帽。為防止墜物必需在孔內(nèi)基坑開挖上方搭設(shè)半圓掩體，除渣吊裝時挖孔人員必須隱藏于掩體下方;吊具及卷揚機、鋼絲繩等應(yīng)經(jīng)常檢查，井口圍護高出地面20 cm，防止土、石、雜物滾入孔內(nèi)傷人。挖孔工作暫停時，孔口必須罩蓋。

2.1.4 樁基施工排水措施

該樁基主要通過井點降水達到人工開挖樁基施工，在挖孔施工過程中如孔內(nèi)有水滲入，應(yīng)用高揚程的潛水泵及時排水并加強孔壁支護，防止水在孔壁浸流造成坍孔。

根據(jù)水文地質(zhì)資料，樁底標高比清水河低水位低15.154 m，推定施工地段含水層為松散卵石層和稍密卵石層，其滲水性較強，地下水補給較強，孔內(nèi)涌水量估計較大，容易因抽水而形成流沙。為確保施工安全及汛期前工作進度，特制定以下排水措施:在地下水豐富、水位較高的樁孔位置配備高揚程的潛水泵，及時抽水;隨挖周邊上方隨鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片，并固定牢固，隨挖隨澆筑混凝土，以縮短井壁四周土壤暴露時間，阻止上部空隙水的流入。同時，縮短護壁的澆筑高度，在護壁混凝土中摻加早強劑，加快和提高混凝土初期強度，以盡快形成鋼筋混凝土護壁，阻止上部孔隙水進入樁孔的通道;在局部發(fā)生出水集中地點或塌孔處，及時用高壓灌入速凝水泥砂漿或填充混凝土，堵住出水孔;當基坑底部涌水量特別大時，也可對基底采取水下高壓大泵量分層注漿加固措施，以封堵水下孔洞。

2.1.5 成孔檢查

挖孔的允許偏差。平面位置:群樁不大于10 cm，單排樁不大于5 cm;挖孔邊長或直徑:不小于圖紙規(guī)定;傾斜率:不大于0.5%;深度:不小于圖紙規(guī)定或工程師確定的樁長。

樁孔形成后應(yīng)及時進行清孔、檢孔工作，滿足設(shè)計要求后方可進行下道工序。

施工工藝見圖3。

圖3 人工挖孔樁施工工藝

2.2 鋼筋籠的制作和安裝

由于該橋墩樁基處于清水河大橋下，橋下凈空較低，整體下放鋼筋籠條件受到限制，因此在鋼筋加工場按3 m左右規(guī)格分段下料制作，在井孔上方搭設(shè)支架，綁扎鋼筋籠，鋼筋籠上設(shè)吊裝加強筋，5 t卷揚機(走2線)提升逐節(jié)吊入孔內(nèi)，節(jié)間主筋連接采用螺紋機械連接技術(shù)的基本施工方法。

鋼筋籠分段在方便吊裝的前提下越少越好。由于鋼筋籠分段長度3 m左右，鋼筋接頭比常規(guī)施工多3倍。

加工鋼筋籠必須按照規(guī)定的要求制作。加強箍筋及十字加強鋼筋采用φ28，間距1.5設(shè)一道，每節(jié)段鋼筋籠(3 m)設(shè)2道，滿足在運輸安裝過程中保持直順、不變形、鋼筋籠及接頭必須驗收合格，接長吊裝完畢后還應(yīng)檢查是否已固定設(shè)計位置。樁基φ28主筋采用直螺紋連接。它具有接頭質(zhì)量高、與鋼筋等強度、無明火作業(yè)、生產(chǎn)效率高、現(xiàn)場連接速度快、應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)性強、技術(shù)經(jīng)濟效益高等優(yōu)點。

2.3 樁基混凝土澆灌

采用商品混凝土泵送到位澆筑，混凝土澆筑分層進行，每層高度50 cm。混凝土頂面標高根據(jù)浮漿的厚度決定，一般比設(shè)計標高超灌0.5 m，澆筑完成后立即清除樁頂表面的離析混合物和水泥浮漿。

澆筑時應(yīng)嚴格控制好混凝土質(zhì)量及入孔混凝土坍落度，混凝土塌落度控制在16～18 cm以內(nèi)。混凝土經(jīng)泵送入孔，采用插入式振搗棒分層進行振搗密實。振搗時應(yīng)做到快插慢拔、重疊交叉、不漏棒、不過振，振搗時以混凝土表面泛漿，基本無氣泡冒出，石子不再下沉等情況作為振搗良好的標準。混凝土拌制時，根據(jù)混凝土澆筑數(shù)量、施工氣溫、運輸距離及運輸速度，可摻入適量緩凝劑，保證施工的連續(xù)性及混凝土質(zhì)量。當混凝土初凝后，將樁頂覆蓋，并澆水養(yǎng)護。

2.4 樁基檢測

灌注樁的原材料和混凝土強度必須符合設(shè)計要求和施工規(guī)范的規(guī)定;實際澆筑的混凝土量，嚴禁小于計算體積;澆筑混凝土后的樁頂標高及浮漿的處理，必須符合設(shè)計要求和施工規(guī)范的規(guī)定;要積極與甲方、監(jiān)理、質(zhì)監(jiān)等單位配合，及時做好工程的檢測及驗收工作。

3 結(jié)束語

人工挖孔樁雖然工藝簡單，但井下作業(yè)條件差，環(huán)境惡劣，工人勞動強度大，偶發(fā)事件多，需要根據(jù)所在區(qū)域的水文地質(zhì)和工程地質(zhì)進行合理評估、選擇利用，以達到高效、高速、低耗有效控制工期成本的目的。

［1］JTG/T F50－2011公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］

［2］CJJ 2－2008城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范［S］

［3］CJJ 1－2008城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范［S］