清水河立交桥台桩基人工挖孔桩施工技术

张建霖

(中国航空港建设第九工程总队，四川成都610000)

该项目是利用原有桩基和承台，将台身废除后改造成桥墩，与老桥桥墩型式统一的独柱墩形式，但因桥台改桥墩后，承台的抗弯承载力不能满足规范要求，需对其进行加固处理，拟在台前方向加补2根φ1.8 m桩基础，桩长13 m，台前方向桥下净空较低，采取降低标高至桥台底503.946后净空仅5 m左右，只能采取人工挖孔施工。并重新设置主筋，以满足规范要求。

1 降水井施工

1.1 水位降深确定

由于该项目台前方向桩基采取人工挖孔施工，桩长13 m，地下水埋深－5.2 m，水位降至桩底0.5 m以下，所以，地下水降深确定为8.3 m。

1.2 降水井方案

根据施工需要，本工程降水降深至少为8.3 m。为了尽量减少降水施工对二环路的正常交通影响，拟在清水河大桥桥台中间及清水河大桥两侧各钻3个降水井进行降水施工。桩基础降水井采用通长花钢管施工，降水井井径采用φ800 mm;滤水管管径:φ400 mm;滤料:φ2 ～4 mm(细砾石)。每个降水井设水箱一个作沉淀池，降水井内抽出的地下水经过沉淀池沉淀后排入清水河中。水箱由10 mm钢板焊接而成，尺寸长6 m、宽3.6 m、高1.8 m，水箱外用［8#槽钢加固，每个水箱加固3道，如图1。

1.3 降水井施工工艺

场地平整→测量施工放样井点→钻机对位→成孔→下放井管→充填滤料→洗井→下放水泵→抽水。

1.4 降水井施工方法及技术要求

(1)成孔:采用直径φ800 mm反循环钻机成孔，泥浆比重＜1.13，下管前保证井底沉渣厚度不大于20 cm，方可下放滤管;

(2)井管安装:井管安放严格按现场技术交底进行，用4根竹片，10#双铁丝捆绑;管口内壁不错位，选择透水性良好的滤管安装于含水层对应部位;

(3)填砾:填砾前井管必须居中，使填砾厚度均匀，滤料应从井管两侧慢慢对称填入，以防滤料中途卡塞及井管错位，填至井口1～2 m时用粘土填实。如发生井口反砾现象，应及时停止填砾，查明原因进行处理;

图1 降水井井身结构示意

(4)洗井:洗井为关键性工艺，在滤料充填完之后，要立即进行洗井，洗井采用井管外注清水循环法工艺，抽、停交替，直至水清砂净为止。洗井结束前测量井深、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)井点保护:降水井施工完成后，降水井井管应高于自然地坪20～50 cm，并加井盖予以保护，避免杂物落入井内，以免破坏;

(7)观测记录:应及时、准确地记录观测井水位，以此检验施工方案的正确性。必要时对方案作适当调整，以确保基坑降水效果。

1.5 降水试验

降水试验采用重力降水法，用深井潜水泵抽水。每口深井配深井泵一台，深井泵抽水不连续进行，有水则抽，断水则停。应详细记录水位深度、抽水时间。每次抽完后不等时长暂停抽水。最初水位高，每次抽水出水时间长，间隔时间短，以后随水位下降，每次抽水出水时间短，抽水的时间逐渐放长。当水位降到设计深度后，即暂停抽水，观测井的出水量，观测井内的恢复水位。对勘察区所有钻孔及地表水体的静水位、动水位、恢复水位进行测量。抽水井的出水量、动水位、观测孔的动水位和恢复水位的测量，应同时进行。最终确定出降水井涌水量和抽水参数。抽水试验时的排水，应根据抽水场地情况，确定排水方向与距离。降水运行过程中，对各停抽的井及时做好水位观测工作，及时掌握井内水位的变化情况。降水运行期间，现场人员应认真做好“抽水井记录表”、“观测井记录表”，每天1～2次，做到准确齐全。

1.6 出水量及含砂量控制

降水运行时，应每天监测抽排水的出水量及含砂量，按照细砂含量小于1/20 000来控制含砂量;如果超过上述报警值，应采取换小泵或者重新洗井等综合治理应急措施。

2 挖孔桩施工

2.1 桩基开挖

本项目桩基直径φ1.8 m，人工挖孔桩共4根，为保证施工进度4根桩基同时开挖，桩基开挖前，做好地面排水设施，形成良好的施工运输便道。施工现场做到文明施工，设立警示牌及围护。敷设好施工用水、电线路及安装好各个作业点的电控柜。在桩位上搭设钢管支架以便出渣，挂上施工警示牌、施工进度牌等，准备好人工挖孔及浇筑护壁混凝土所需机具、材料。

2.1.1 桩基础施工工艺

场地平整→放线、定桩位→挖第一节桩孔土方→立模浇筑第一节混凝土护壁→在护壁上二次施测标高及桩位十字轴线→设置垂直运输架、安装电动葫芦、吊土桶、鼓风机、照明设施等→第二节桩身挖土→清理桩孔四壁、校核桩孔垂直度和直径→拆上节模板、立第二节模板、浇筑第二节混凝土护壁→重复第二节开挖、支模、浇筑混凝土护壁工序，循环作业直至设计深度→检查持力层后进行扩底→对桩孔直径、深度、持力层进行全面检查验收→清理虚土和孔底积水→吊放钢筋笼就位→灌注桩身混凝土。

2.1.2 施工准备工作

用自布的导线对桥墩桩基用J2经纬仪进行精确定位，并引放到附桩上;降低地面标高至承台底标高(503.946)以增大操作高度;孔口较场地周边标高高出0.2 m，作好桩基开挖时的排水准备;清除浮土、危石及杂物，将桩位附近的地面整平，用桩位附近石块沿桩孔纵向铺设临时便道。桩孔四周设置临时防护和安全照明;安装出渣提升支架、设备。布置好出渣道路，架设动力和照明线路如图2。

图2 人工挖孔桩断面示意

2.1.3 挖孔和护壁

采用人工开挖成孔。采用卷扬机提升出渣。土层及砂卵石层采用人工手持铁镐、钢钎开挖，采取边开挖边护壁以确保安全。

桩基采用垂直坑壁开挖，桩孔土方逐段开挖逐段设C30钢筋混凝土护壁，钢筋网间距15×15 cm，采用II级钢直径φ16;每节段下挖深度一般控制在1 m内，挖一段立模现浇一段钢筋混凝土护壁，护壁混凝土厚度20 cm;桩基孔口护壁应与锁口混凝土一同浇筑，高出地面20 cm;每段护壁均应在一次作业内浇筑完，浇筑时应采取预防措施避免蜂窝麻面和渗水。

混凝土护壁厚20～30 cm，模板采用工具式定型钢模，沿圆周方向制作成三块，以方便拼拆，块与块之间用螺栓连接，模板对位时的中心点用线锤从孔口引入孔内，模板用方木作支撑加固。混凝土采用桩基同标号混凝土，其配合比中掺加1%的早强剂，加速硬化。混凝土用吊桶运入井内，人工浇筑，上部浇筑口20 cm高度用倒锥形模板，以便入模，拆模后由人工将多余混凝土凿掉。

孔内照明采用12 V低电压，用防水绝缘电缆引下，并安装漏电保护装置。

人工挖孔下孔前必须进行机械通风，并检查二氧化碳浓度，当二氧化碳浓度低于0.3%且通过动物活体放入桩基内无异常后，人员方可下孔施工。

挖孔工人必须配有安全绳、安全帽。为防止坠物必需在孔内基坑开挖上方搭设半圆掩体，除渣吊装时挖孔人员必须隐藏于掩体下方;吊具及卷扬机、钢丝绳等应经常检查，井口围护高出地面20 cm，防止土、石、杂物滚入孔内伤人。挖孔工作暂停时，孔口必须罩盖。

2.1.4 桩基施工排水措施

该桩基主要通过井点降水达到人工开挖桩基施工，在挖孔施工过程中如孔内有水渗入，应用高扬程的潜水泵及时排水并加强孔壁支护，防止水在孔壁浸流造成坍孔。

根据水文地质资料，桩底标高比清水河低水位低15.154 m，推定施工地段含水层为松散卵石层和稍密卵石层，其渗水性较强，地下水补给较强，孔内涌水量估计较大，容易因抽水而形成流沙。为确保施工安全及汛期前工作进度，特制定以下排水措施:在地下水丰富、水位较高的桩孔位置配备高扬程的潜水泵，及时抽水;随挖周边上方随铺设钢筋网片，并固定牢固，随挖随浇筑混凝土，以缩短井壁四周土壤暴露时间，阻止上部空隙水的流入。同时，缩短护壁的浇筑高度，在护壁混凝土中掺加早强剂，加快和提高混凝土初期强度，以尽快形成钢筋混凝土护壁，阻止上部孔隙水进入桩孔的通道;在局部发生出水集中地点或塌孔处，及时用高压灌入速凝水泥砂浆或填充混凝土，堵住出水孔;当基坑底部涌水量特别大时，也可对基底采取水下高压大泵量分层注浆加固措施，以封堵水下孔洞。

2.1.5 成孔检查

挖孔的允许偏差。平面位置:群桩不大于10 cm，单排桩不大于5 cm;挖孔边长或直径:不小于图纸规定;倾斜率:不大于0.5%;深度:不小于图纸规定或工程师确定的桩长。

桩孔形成后应及时进行清孔、检孔工作，满足设计要求后方可进行下道工序。

施工工艺见图3。

图3 人工挖孔桩施工工艺

2.2 钢筋笼的制作和安装

由于该桥墩桩基处于清水河大桥下，桥下净空较低，整体下放钢筋笼条件受到限制，因此在钢筋加工场按3 m左右规格分段下料制作，在井孔上方搭设支架，绑扎钢筋笼，钢筋笼上设吊装加强筋，5 t卷扬机(走2线)提升逐节吊入孔内，节间主筋连接采用螺纹机械连接技术的基本施工方法。

钢筋笼分段在方便吊装的前提下越少越好。由于钢筋笼分段长度3 m左右，钢筋接头比常规施工多3倍。

加工钢筋笼必须按照规定的要求制作。加强箍筋及十字加强钢筋采用φ28，间距1.5设一道，每节段钢筋笼(3 m)设2道，满足在运输安装过程中保持直顺、不变形、钢筋笼及接头必须验收合格，接长吊装完毕后还应检查是否已固定设计位置。桩基φ28主筋采用直螺纹连接。它具有接头质量高、与钢筋等强度、无明火作业、生产效率高、现场连接速度快、应用范围广、适应性强、技术经济效益高等优点。

2.3 桩基混凝土浇灌

采用商品混凝土泵送到位浇筑，混凝土浇筑分层进行，每层高度50 cm。混凝土顶面标高根据浮浆的厚度决定，一般比设计标高超灌0.5 m，浇筑完成后立即清除桩顶表面的离析混合物和水泥浮浆。

浇筑时应严格控制好混凝土质量及入孔混凝土坍落度，混凝土塌落度控制在16～18 cm以内。混凝土经泵送入孔，采用插入式振捣棒分层进行振捣密实。振捣时应做到快插慢拔、重叠交叉、不漏棒、不过振，振捣时以混凝土表面泛浆，基本无气泡冒出，石子不再下沉等情况作为振捣良好的标准。混凝土拌制时，根据混凝土浇筑数量、施工气温、运输距离及运输速度，可掺入适量缓凝剂，保证施工的连续性及混凝土质量。当混凝土初凝后，将桩顶覆盖，并浇水养护。

2.4 桩基检测

灌注桩的原材料和混凝土强度必须符合设计要求和施工规范的规定;实际浇筑的混凝土量，严禁小于计算体积;浇筑混凝土后的桩顶标高及浮浆的处理，必须符合设计要求和施工规范的规定;要积极与甲方、监理、质监等单位配合，及时做好工程的检测及验收工作。

3 结束语

人工挖孔桩虽然工艺简单，但井下作业条件差，环境恶劣，工人劳动强度大，偶发事件多，需要根据所在区域的水文地质和工程地质进行合理评估、选择利用，以达到高效、高速、低耗有效控制工期成本的目的。

［1］JTG/T F50－2011公路桥涵施工技术规范［S］

［2］CJJ 2－2008城市桥梁工程施工与质量验收规范［S］

［3］CJJ 1－2008城镇道路工程施工与质量验收规范［S］