高速公路施工中人工挖孔桩技术的应用

张江斌

（京藏高速公路张家口管理处，河北 张家口 075000）

0 引言

随着高速公路建设的不断推进，山区桥梁建设得到了快速发展。在桥梁基础施工中，种类多样。以小型机具为主进行开挖，并通过安装钢筋笼和混凝土灌注施工而形成的桩基即人孔挖孔桩。人工挖孔桩施工操作较方便，所需工器具较简单，并且施工速度较快，质量较为可靠，因此，在山区高速公路桥梁施工时多采用人孔挖孔桩。

1 人工挖孔桩适用条件

1.1 适用范围

人工挖孔桩有着较为广泛的适用范围，当前多应用于复杂地质条件的山区路段，同样也适宜用于地下水以上位置，如风化岩层等地质环境。人工挖孔桩在上述环境下有着较高的应用价值，能够较好地提高桥梁结构的稳定性以及安全性。但其不适宜用于淤泥层等。

持力层的选择对于人工挖孔桩的质量影响较大，因此，科学选取持力层是其重要的施工环节。持力层对人工挖孔桩的影响主要在于桩基的安全系数与持力层力学强度有着较大的关联，因此一般应选择坚实性较好的持力层，首选对象通常为微风化岩层。若持力层有渗水现象出现时，应对其严加管控，需确保地基承载力在200kPa以上。

1.2 结构承载力的选择

结构承载力的选择需结合其容许承载力进行确定，可通过静载试验检测其竖向承载力。但静载试验需要较大的人力成本，因此在施工常依据现场地质条件测算桩基的竖向承载力，并做好调整固有参数的准备工作。

针对高速公路桥梁在施工时的基础与上部结构的贯通性，对于某些处于匀称性较低的土质上的固定结构常较易出现下沉现象。因此在高速公路桥梁基础施工时应对桩基开挖的沉降幅度进行严格控制。在施工时应对地质环境及施工方位进行确定，以在全面认识施工技术的基础上，确保施工的流畅性。

2 施工技术

2.1 施工准备

在施工开始前，需对场地布置情况进行合理规划，并详细了解施工现场所处地质条件。因多在较低水位的地下水环境下采用人工挖孔桩，故在施工时对现场土质有一定的要求。不同的土质应采用相应的处理方法；基于设计图纸，应对现场环境进行三通一平，清除现场杂物并做好地面防护，处理场地裂缝及散土等，避免施工受其影响。同时还需设置好临时设施，以确保施工的连续性；基于设计图纸对桩位进行定点，并确定出开孔的高程；桩孔的位置应先采用灰线以及护桩进行标记，以便后续的检查工作；最后还需做好排水工作，在现场预备好通风和抽水设备，以便于及时对孔洞进行排水。

2.2 测量控制

人工挖孔桩常以如下施工顺序进行施工：定出桩位以及划分开挖区域；做好孔口防护，并测定桩顶标高；进行土方的开挖，并对挖孔质量和护壁质量进行检查；进行下一层土方的开挖，并将上模拆除后进行下模的支撑；重复上述施工直到孔深满足要求；对成孔质量进行检查，确保其满足要求后进行桩身的配筋工作；将孔底沉渣清除后即开始混凝土的灌注施工；进行桩头养护施工。

在上述施工流程中，需做好如下几方面的施工控制工作：

（1）桩位定位测量工作。在施工前应交接检验标准控制点，以在此基础上依据图纸测放桩位，基于现场地质环境确定不同的仪器进行测量施工；

（2）桩身垂直度。以在桩孔周围设置十字控制线以及基准点的方式控制桩孔中心，在浇筑完第一段护壁之后，需在护壁的侧壁上引出十字控制线，并相应做好标记，在施工下段土方时，桩孔中心的控制应采用墨线进行标注。在开挖各段土方之前，应对桩孔中心以坠线进行控制，在桩底位置测放桩孔中心，通过该标记确定出土方的开挖尺寸。桩孔的开挖深度不易超过标记点深度的一米，桩身垂直度则可通过靠尺进行测量，以确保垂直度满足要求；

（3）扩底尺寸控制。当开挖到持力层需进行扩底时，应在桩底位置进行桩中心的投射，并相应做好标记。在实际扩底时，应对周围土方的开挖尺寸进行严格控制，削土方向应从上到下，扩底桩应先大致开挖再细修；依据所设计的扩底尺寸采用三合板制作成模型，在此基础上对比孔壁，做好扩底尺寸的控制工作。

2.3 土方开挖

土方开挖应结合现场地质勘察报告确定，若资料显示有超过持力层的地下水位存在，则应结合地下水量来确定降水措施，若所处透水层地质条件为砂层时，应首先考虑井点降水的方法，一般情况下应确保地下水位与桩底标高有2m及以上的距离，在浇筑完混凝土并确保其强度在100%之后即可停止降水。以某工程项目为例，其桩底标高约有-10m，持力层穿透约80cm，基于资料显示地下水位标高为-9m，砂层地质透水层，采用的是井点降水的施工方法，一般选择在连续降水超过7天后开挖土方，基坑开挖速度应小于降水速度，开挖过程中始终控制降水速度。当地下水位已经达到基底下，便可实施后续的开挖作业。随后需对桩身质量进行检测，结果表明该桩基础质量满足设计要求。

在完成降水工作或现场地下水本身较低时可正式开展桩基础的施工；当桩间距在2倍桩径以下时，可采用间隔开挖的方式进行开挖，以避免出现塌孔现象；桩孔开挖时应以分段开挖的方式进行，一般为确保开挖土层有足够的自稳性，多采用1m的挖深，若现场地质条件为碎石土，则应将挖深降低到50cm；实际开挖时宜采用镐、锹从上到下进行开挖，若开挖时遇见较硬岩层时，应采用镐将其破碎后再开挖；宜按照中间到两边的方式进行挖土，在开挖完上段土方之后，即可重复进行下段土方的开挖。

2.4 护壁施工

因桩基土层的分布一般均较为复杂，故在其开挖时若遇见不良土层，容易有塌孔等现象出现，而护壁的设置则可有效避免事故的发生。当前常采用混凝土护壁以及钢筒护壁两种方式。护壁厚度的选择应基于设计要求进行计算来确定。对于分段浇筑的混凝土护壁，一般根据护壁最深处所承受侧压力进行确定。

混凝土护壁模板可依据桩孔尺寸进行分段制作和拼装。在生产模具时需确保其轴线居中，并且具有对称的体形。以某桩基施工为例进行说明：1m的桩孔、2m的扩底。基于设计要求，桩深在10m以上，120mm的护壁厚度。护壁模板根据活动模板组合而成，模板应制成弧形。

在找正护壁模板的中心线之后，需进行护壁混凝土的浇筑。在浇筑混凝土应沿周围均匀填料并分层进行捣固。在桩底处铺设钢板以便于存储临时混凝土，在捣固护壁混凝土时应注意其密实度，在养护24h之后即进行拆模。若拆模时发现有蜂窝麻面等病害出现时应及时进行修补，以拆除上节模板，支撑下部模板的方式持续进行修补，直到设计深度。护壁作用主要在于防止坍孔，并减少渗水现象，是确保施工安全的重要措施，因此在施工时必须对其质量进行控制。

2.5 钢筋笼沉放

应按照设计图纸制作桩身钢筋笼，确保其所采用的钢筋型号满足要求。钢筋笼下料时需注意长短的配合，不能随意进行接筋处理。钢筋笼的质量检测主要包括有轴线位置的检测，需确保其轴线居中，并且钢筋间的焊接足够牢固。在制作钢筋笼时，若现场所需为较大桩基及桩长，应辅以技术控制措施。一般多在钢筋内侧设置加强箍，加强箍的设置宜按照间隔2.5m的方式进行设置，加强箍应与主筋焊接在一起以形成骨架。

2.6 灌注桩身混凝土

作为成桩的关键，在桩身混凝土灌注时需对其施工工艺进行严格控制。桩身混凝土的配合比应基于桩身强度要求进行确定。混凝土的下料宜配合料斗和串筒一起使用，对于桩深较大的挖孔桩，宜采用混凝土溜管。在采用料斗进行混凝土的灌注时，应在孔口上固定料斗，通过储料蓄能的方式使其压力有所提高，在料斗底部系住串筒并垂直于孔内，依据孔深确定其长度。基于施工经验，在混凝土灌注到-4m时期灌注压力往往会有所减小，因此在4m以下时应做到随灌随捣，以确保其施工质量。

3 结语

人工挖孔桩因具有施工速度快，成本低以及承载力高等特点而在高速公路建设中得到广泛的应用。但因该种施工方法所涉及的人工因素较多，使其不确定因素较多，因此，在施工时需重视起施工质量及安全问题，以确保施工得以顺利开展。