挖孔桩在桥梁桩基础施工中的应用

2011-08-15梁功全

科技传播 2011年7期

梁功全

中铁七局集团第三工程有限公司，陕西西安 710032

0 引言

目前在进行桥梁基础的施工的时候，最为常见的基础设计形式之一就及时桩基础，桩基础通常采用的方法是使用首先机械进行钻孔，然后进行灌注混凝土的施工。但是如果根据地质及地下水情况的具体要求，有时候也可以采用有针对性地进行挖孔作业的方式，然后再进行灌注混凝土的施工作业[1]。

1 挖孔桩的优越性

在适当的地质条件以及地下水情况下挖孔桩有很多优点：1）挖孔桩经常会用于钻孔桩施工过程当中出现的事故[1，2]；2）挖孔桩的质量更好，具体表现在不塌孔、不断桩、不卡钻，在大多数的情况下是不需要在水下浇注混凝土的，并且人工挖孔桩的桩底不会形成沉淀一类的物质，而且挖孔桩也十分容易形成扩大的挖孔桩桩尖，对挖孔桩桩身的承载力有了很大程度上的提高；3）相比较而言人工挖孔桩的成桩施工的施工速度更加快捷。特别是针对于岩层一类的地质，在此上做桥梁桩基础，挖孔的速度比钻孔更快捷更方便，并且不需要其他的大型设备，增加了桥梁桩基础完工的进度，节约了建造桥梁所有的时间；4）成本更低廉。挖孔桩的费用可以比灌注桩降低1/4作业；5）挖孔桩施工的工艺和施工设备要求比较少，施工工艺和设备十分简单。人工挖孔桩的施工过程只需要用到的是最为简单的模板进行支模，然后利用为简单起吊设备进行吊装。

2 人工挖孔桩在桥梁施工中的适用范围

人工挖孔桩适用范围为：适用于地下水位以下的填土、粉土、黏性土、风化岩层、中等密实度以上的砂土等，人工挖孔桩的持力层应该选择在无软弱持力层且微风化或者中等风化岩层，并且可以选择在透水性较小的中密以上的砾石黏土层或碎石黏土上。

3 施工方法分类

1）孔口护筒法：常用语干旱的黄土地区，要求使用的地区要满足土质较好、可以直立并且深度较浅的时候，在施工的过程正当中要特别注意的是防止表面或地面泥土、杂物等等滑落孔中；

2）全深护筒法：该方法是打入钢护筒在筒内开挖，通常应用在软弱的粘性土层或松散的砂层，最好能把护筒脚部深入到风化岩层或粘土层中（要求风化岩层或者粘土层不能够透水的），如果护筒脚部深入到透水层中，并且护筒脚部在地下水位以下的时候，施工技术人员就应该在护筒脚部深入的施工工程中适当的配备合适的排水设备；

3）“梯套”一类的施工法：每挖深1米深左右的时候，就要求在人工挖空中放入一个截锥形模板，这个锥形模板要求是小孔孔径的，混凝土护壁浇筑在锥形小孔孔径模板与孔壁之间，之后就可以按常规施工方法进行施工。

4 挖孔桩的施工准备

1 ) 进行挖孔桩桩基础的施工前，应该根据当地的地质和水文地质条件进行安全施工，采用因地制宜并且提高挖掘速度的原则，以此来选择合适的孔壁支护类型；2 ) 首先要弄清人工挖孔桩的施工实际可能性，明确了解支承土或岩石的深度与性质，以及充分估计在挖孔桩施工过程中可能会遇到的各种困难；3 ) 选择合适的挖孔桩桩基尺寸、采用合适的施工方法，并且采用设计中拟采用的容许承载力，桩基的沉降也需要考虑并验算；4 ) 根据当地当时的实际情况对设计或施工方案进行有根据的必要的调整。

5 挖孔桩的施工过程

5.1 挖孔桩成孔的一般方法

挖孔桩施工过程的一般程序为：施工场地的平整→在施工场地中测放中线→进行排水沟的布置→定好挖孔桩的桩位→安装提升的机械设备等等。

首先现场施工技术人员要设立空口架子，以此确定挖孔桩的位桩中心，然后工程技术人员在地面上画出护壁外径，完成这些工作之后就可以进行人工挖孔了。在进行人工挖孔的时候可以采用下列工具比如用锹、镐等等挖掘用的工具，如果需要挖孔挖到深入风化岩层的时候，我们就必须应用相应的配备凿岩机了。在人工挖孔的时候要注意，一般每挖1m作用的时候就需要设置内模浇筑护壁混凝土了。如果当地的底层层是比较硬的，并且不会造成坍塌的时候，可以把挖掘深度加大到1.5m，而如果当地层松软得时候可减小到0.8m～0.5m。在人工开挖的过程我们一般采用卷扬机等等设备来提升料斗出渣。在进行人工挖孔桩挖孔的时候，如果遇地下水渗入这种情况，并且影响到挖桩的时候，应该在桩孔底局部挖一积水坑，积水坑的深度为0.6m直径0.8m，最后要使用潜水泵将积水抽出。

5.2 钢筋笼的制作安装

对于钢筋笼的制作方法，我们进行现场制作，采用的连接方法是锥螺纹连接，对于深桩的钢筋笼制作安装而言，如果我们还采用现场预制钢筋笼并且整体绑扎，然后将钢筋笼整体绑扎之后吊入井下的话，这种整体绑扎钢筋笼的方法显然无法实现，因为起吊设备的高度是有限制的，这个时候我们就用过采用孔内绑扎的方式，具体做法为先在钻孔的孔侧壁上打上圆钢，圆钢的具体尺寸为直径加20cm长30 cm的，然后我们放入主筋，随之我们将依次的放入箍筋，钢筋的绑扎顺序是从下面往上面绑依次绑扎，这种绑扎的方式可以使钢筋与侧壁钢的连接更加紧密，增加牢固性，最后现场施工技术人员要检查各个桩轴线位置情况。

5.3 桩身混凝土的浇筑

人工挖孔桩所以的混凝土一般都采用机械搅拌，这是因为人工挖孔桩的混凝土使用量很大，有的时候在条件许可的情况下以采用商品混凝土为最佳，因为商品混凝土的性能更加稳定。在人工挖孔桩桩身浇注的时候，我们对人工挖孔桩桩身的密实度有一定的要求，为了保证混凝土浇筑的这一条件，我们施工过程中一般常采用的相应做法为：采用对混凝土分层浇注，浇注过程均匀振捣的方法，还有可以采用串筒下料的方法，在混凝土浇筑的时候施工不能停止或者间断，施工人员和监理人员一定要把好关，这一过程当中要保证连续作业。此外在浇筑混凝土的速度也是十分关键的，现场施工工人和技术人员要在最为短的时间内浇注好桩身。对于混凝土的浇筑我们应该采用连续浇注的方式，并且在这一过程中药采用分层浇筑的方法，并且要求下层混凝土初凝之前完成上层的浇注，保证混凝土分层的每层厚度都不要超过半米，并且要采用多台振动棒同时作业。混凝土下料应该沿溜管直下，管口埋入混凝土内在10cm～20cm之间，以防混凝土飞溅，造成这种飞溅的原因是混凝土倾斜落下时候的高差，这混凝土浇筑方式还有其他一个优点，这就是防止混凝土的离析作用。对于混凝土配合比而言，除了要保证有混凝土自身具体足够的强度之外，混凝土的配合比同样需要满足和易性和适宜的初凝时间。