混凝土护壁挖孔桩施工技术

李新征

（中铁十局济南铁路工程有限公司，济南250001）

1 工程概况

青岛市东西快速路（三期）跨铁路段工程，包括SA 匝道（SA4#、SA4′#桥）、SB匝道（SB2#、3#、3′#、4#、5#桥）、SC匝道（SC1#、SC1′#桥）、SD匝道（SD1#、2#、3#、4#桥）共13联。其中SA4#、SB3#桥为钢箱梁桥。

施工场地上覆第四系全新统冲积及海相沉积粉质黏土、粉土、细砂及淤泥质土，下伏基岩为燕山期崂山阶花岗岩。区内均被土层覆盖，未发现构造痕迹，受区域地质构造影响，基岩节理裂隙发育。

地表水主要为生活废水，污染严重，呈灰黑色或黑色，地下水主要为第四系孔隙潜水，主要分布于粉土及砂层中，受大气降水补给；特殊岩土为杂填土、软土、松软土；据试验及既有建筑经验，地下水对混凝土无任何腐蚀性。

2 施工方案选择

人工挖孔受地形限制小，具有施工简单、质量可靠、竖向承载力高、桩身刚度大、成桩直径大、施工速度快、施工时噪音小和经济效益显著等优点。且可多孔同时作业，能加快工程进度并降低工程造价，是比较成熟的成孔方法［1－5］。

该施工场地处于市区，鉴于此用混凝土护壁人工挖孔方法对该标段桥梁进行桩基础的施工。

3 挖孔桩实施

3.1 工艺流程

放线、定桩位及高程→开挖第一节桩孔土方→支护锁口模板、放锁口钢筋→浇注锁口混凝土→检查桩（中心）轴线、标高→架设垂直运输架→安装提升设备、吊桶、活动盖板、水泵通风机等→开挖第二节桩孔土方→先拆第一节、支第二节护壁模板、放护壁钢筋→浇注第二节护壁混凝土→检查桩（中心）轴线、标高→逐层往下循环作业→到设计持力层（现场采取岩样保存）桩孔清底及桩底验收→钢筋笼验收及吊装→浇注桩身混凝土（做混凝土试块）→桩身检测。

3.2 放线定位

按设计图纸放线、定桩位，以桩身半径加护壁厚度（第一节壁厚应加厚）为半径画出上部（即第一步）的圆周，撒石灰线作为桩孔开挖尺寸线。孔位线定好之后，从桩位中心位置向四周引测桩心控制点。放线完成后经测量监理工程师及监理工程师复测验收后方可进行人工挖孔桩的施工。桩位轴线采取在地面设控制网、基准点。开挖过程中，通过提升设备吊设垂球线控制桩孔中心。用钢尺逐段测量孔径，保证孔垂直度，并做好施工记录。桩位轴线和高程均标定在第一节护壁上口位置。每节桩孔护壁做好以后，必须将桩位十字轴线和标高测设在护壁的上口，然后用十字线对中，吊线坠向井底投设，以1 000mm直径尺杆检查模板和混凝土尺寸，尺量检查护壁混凝土厚度。随之进行修整，井深必须以地面基准点为依据，逐节进行引测，保证桩孔轴线位置、标高、截面尺寸满足设计要求。

3.3 挖孔

挖黏土、细砂、砾砂用短柄镐、铁锨，挖强风化岩层增加风镐，开挖微风化岩层采用爆破。开挖时先挖中间部分的土石方，然后扩及周边，有效地控制开挖孔的截面尺寸。根据本工程地质情况，每节的长度以1.0m为宜。

在挖孔过程中，每天都要做好各土石层的施工记录，形成施工地质柱状图，每个桩孔内每层土层均要留取土（岩）样，到达设计要求岩层时，及时报监理、甲方、设计勘查单位确认，并留取岩样。挖孔到达设计深度（桩长和岩层均达到设计要求）后，清除残渣，抽干积水，然后通知业主和监理工程师，会同地质勘察、质检监督人员共同在现场鉴定，鉴定验收合格后清理孔底，及时进行样板验收。如果遇到土石层与地质资料不符，立即通知各有关单位确认。

3.4 岩层爆破

爆破施工应严格执行《中华人民共和国爆破物品管理条例》和《铁路施工单位爆破物品安全管理办法》。

3.4.1 爆破准备

到公安部门办理爆破作业许可证，成立爆破作业领导小组，由项目经理任组长。爆破小组分工明确，并对爆破作业全过程进行控制，从运输，领药、保管、打眼、装药、起爆、检查及哑炮处理设专人负责。

对参加爆破作业的人员进行技术交底和安全教育。

3.4.2 打眼

根据爆破设计，按编号在孔底标明孔眼位置；打眼深度误差≯5%，位置偏差≯38mm，方向偏差≯5%；打眼完毕，进行检查，并作好记录。

3.4.3 装药

装药时，用木棍把药轻轻送入孔底，不得冲击，严禁用金属器具装药；堵塞方式：采用粗砂堵塞，堵塞应密实；装药完毕，应有详细的装药记录。

3.4.4 起爆

起爆前，所有人员、机具均应清除孔外，孔口加盖2层防爆被，严禁飞石飞出孔外；其他孔内作业人员也应撤离到安全区以外。

在下列情况下严禁起爆：有闪电雷鸣时；孔内有有害气体或大量涌水时；遇其他异常情况时。

爆破后，在无哑炮情况下，30min后方可进入爆破区检查，在进入到孔内前，应先采用通风设备驱散爆破烟雾。

指定专人到孔底检查，在无哑炮情况下，方可进行其他作业。

3.4.5 哑炮处理

哑炮处理前不得向残眼内装填炸药和雷管；哑炮接出引线，再行起爆；在哑炮旁距哑炮30cm的位置打一平行眼进行引爆。但应注意岩石节理情况，在打眼位置不得有通向哑炮的裂纹；如能妥善取出堵塞物，可重装药包，进行起爆。

3.4.6 注意事项

因施工场地位于市区内，附近为居民区，且施工地点靠近公路，行人车辆较多。为防止意外事故发生，爆破施工必须严格控制药量，以小炮为主，每次必须施以炮被进行防护。

3.5 出土

挖孔桩开挖、爆破出的土碴装入泥桶，用人工摇动辘轳提升架运至孔外，当地下水量不大时，随挖随将泥水用吊桶运出。地下渗水量较大时，吊桶已满足不了排水，先在桩孔底挖集水坑，用高程水泵来抽水，孔内禁止边抽水边作业。挖出的土石应及时运走，孔口周边2m范围内不得堆放渣土、淤泥等杂物。开挖吊运第二节桩孔土方（修边），从第二节开始，利用提升设备运土出孔，桩孔内人员应戴好安全帽，地面人员应拴好安全带。吊桶离开孔口上方0.5m时，推动活动安全盖板，掩蔽孔口，防止卸土的土块、石块等杂物坠落孔内伤人。吊桶在小推车内卸土后，再打开活动盖板，下放吊桶装土。所出渣土用小推车运到指定堆土场，再用铲车装至自卸车上外运。

3.6 排水

所有排水都通过预设管道排到市政污水管道里。每颗桩配1台30m扬程水泵，并备用1台水泵。

3.7 混凝土护壁施工

3.7.1 护壁模板及钢筋

为防止桩孔壁坍方，确保安全施工，成孔时设置钢筋混凝土护壁，使其与土壁能紧密结合，护壁模板采用拆上节、支下节重复周转使用。采用锥形钢模板，模板厚度不小于2mm，支护模板时，上下设置两道十字支撑，当护壁混凝土达到设计强度后便可拆模板，然后继续支撑灌注下节护壁混凝土。每孔内采用两套模板循环施工，直到挖到设计要求的深度。模板之间用卡具、扣件连接固定，并用钢管作水平顶撑。

第一节护壁要高出地面300mm做锁口，便于挡土、挡水，壁厚200mm。混凝土护壁每节高100cm，内径280cm ×250cm（250cm×260cm），壁厚20cm。护壁内置Φ8的立筋和螺旋筋，护壁每节下端扩大为喇叭口耳台，使已灌注的混凝土支撑在围岩上。混凝土采用C20。每孔的首节护壁高出孔口地面20～30cm。

绑扎护壁钢筋时先置螺旋筋再置立筋。立筋上端弯钩应与上节混凝土立筋下弯钩相连接。

3.7.2 护壁混凝土

每支护完一节模板、钢筋安装完毕检查合格以后应立即浇筑混凝土。人工浇筑、振捣密实，混凝土强度为C20，坍落度控制在100mm内，确保孔壁的稳定性。

护壁混凝土要注意振捣密实，因它起着护壁与防水双重作用，上下护壁间搭接200mm。当天挖的桩孔应当天浇注完护壁混凝土，护壁混凝土掺早强剂，以缩短脱模时间。

3.8 绑扎桩基础钢筋

3.8.1 钢筋笼制作

（1）根据设计图纸要求的钢筋直径，分别等距离点焊在加劲箍上，主筋根据本节所在位置考虑钢筋节头错开，钢筋连接区段的长度为严格按照规范要求，接头相互错开，同一截面内的钢筋接头面积不超过全部钢筋面积的50%，桩顶主筋锚入承台内，其锚固长度应符合设计要求。

（2）在主筋与加劲箍点焊牢固后，套入螺旋箍，螺旋箍与主筋点焊。螺旋箍间距按图纸要求布置。

（3）钢筋笼保护层，按图纸设计要求，采用钢筋加工成“U形”焊在主筋上来实现。

（4）钢筋笼根据孔深整体制作，钢筋笼制作允许偏差见表1。

表1 允许偏差

3.8.2 下钢筋笼

（1）桩身钢筋笼安装采用25t汽车式起重机吊装安放。吊装时两点水平起吊，吊点选在距钢筋笼两端1／6笼长处。起吊后吊车副钩慢慢下降，主钩慢慢升起，空中旋转成垂直状态。主钩吊点在第二道加劲筋处。吊放入孔时应对准桩孔中心缓慢下放至设计标高。吊放钢筋笼入孔时应对准孔位扶稳、轻放、慢放、顺直，避免碰撞孔壁，严禁墩笼、扭笼。若遇阻应停止下放，查明原因进行处理。严禁高起猛落、碰撞和强行下放。

（2）钢筋笼全部入孔后，应按设计要求检查安放位置并做好记录，符合要求后，可将主筋用铁丝牢固绑扎于孔口上，以便使钢筋笼定位，防止钢筋笼因自重而下落或灌注混凝土时往上串动造成错位。

（3）在钢筋笼就位后，应会同监理等有关部门进行隐蔽工程验收，并提交工程质检表资料等。验收合格后应立即灌混凝土，不得间歇。

3.9 桩身混凝土灌注

混凝土采用商品混凝土，配合比严格把关，采用抗腐石子增加桩基抗腐蚀性。

灌注桩身混凝土：清除孔底积水，用串桶向孔底浇筑混凝土，桩身混凝土要分层连续浇筑，分层浇捣，每次浇筑高度不得超过1.0m，每层浇捣厚度不得超过0.5m，出料口到混凝土浇筑面高度大于2m时，必须使用溜槽或串桶，防止混凝土发生离析，混凝土坍落度宜控制在70～90mm，在距桩孔口6m以下时，人工浇捣较困难，可以采用在混凝土中掺入高效减水剂，使混凝土坍落度增至150～180mm，利用混凝土大坍落度下落时冲击力使混凝土自身密实，在距孔口6m以内时，混凝土分层浇筑，使用插入式振动器分层振捣密实，直至桩顶。混凝土浇筑到桩顶时，应适当超过桩顶设计标高，以保证在剔除浮浆后，桩顶标高符合设计要求。

混凝土试块按规范要求留置，并进行同条件下及标准养护。

3.10 桩基检测

待桩基混凝土强度达设计强度70%后进行桩基静载及小应变试验，合格后方可进行下步工序施工。

4 结语

在市政桥梁桩基工程中采用人工挖孔施工，具有工艺和设备比较简单、施工扰动小、施工速度快、成本低、工程质量可靠等优点，实施过程中虽然存在一些问题，但通过不断总结，不断摸索，最终达到了预期的效果。人工挖孔桩在施工中应注重人员安全防护措施和工程质量的控制，确保无安全事故及工程质量。

［1］朱永峰.挖孔桩在桥梁桩基施工中的应用［J］.山西建筑，2006（6）：90－91.

［2］刘建海.人工挖孔桩施工与质量控制［J］.交通标准化，2008（7）：95－97.

［3］朱巧英.在砂层中人工挖孔桩的护壁措施［J］.山西建筑，2009（4）：109－110.

［4］王玉琼.浅谈人工挖孔桩常见问题及对策［J］.山西建筑，2006（5）：88－89.

［5］林志军.浅谈大直径人工挖孔桩施工控制［J］.福建建筑，2010（6）：85－89.