山区大跨悬索桥长大桩基施工技术应用研究

汤振山

（中铁开发投资集团有限公司， 云南 昆明 650000）

1 工程概况

新建开州湖特大桥是贵州瓮安至开阳高速公路上的一座特大桥，大桥位于贵阳省开阳县境内，横跨洛旺河峡谷。大桥布置为瓮安岸3×30m 现浇连续箱桥+1100m 钢桁梁悬索桥+开阳岸2×30mT 梁桥；主缆边跨瓮安岸302m 和开阳岸143m、主缆中跨1100m，垂跨比1/10，主缆钢丝采用Φ5.35mm 高强镀锌铝合金钢丝，标准抗拉强度为1860Mpa，单股钢丝91 根，单缆173 股，缆径750.5mm。瓮安岸3#索塔和开阳岸4#索塔均为斜腿门式形，高分别为139m 和141m，桥型布置图见图1。结合两岸锚位处的地形及地质条件瓮安岸采用重力锚，开阳岸采用隧道锚。3#主塔基础为左、右分离的基础型式。主塔承台高7.0m，平面尺寸为20.5×20.5m，承台间距为17.448m。承台下设9 根挖孔桩基础，桩基直径3.5m、桩长38m，桩基混凝土强度等级为C35，桩中心间距7.2m[1]。3 号主塔桩基承台布置图见图2。

图1 大桥桥型布置图（单位：cm）

图2 3 号主塔桩基承台布置图（单位:cm）

本项目地处贵州黔北山地，地势总体西北高东南低。属浅切低山溶蚀、侵蚀地貌类型，场区标高630～1027.8m，相对高差约397.8m；桥梁轴线通过段地面高程为630～990.07m 之间，相对高差360.07m，岩坡上部纵坡陡峻，自然坡度约50～70 度。桥区上覆覆盖层主要为：崩塌堆积层（Qc）；桥区下伏基岩为：白云质灰岩[2]。瓮安岸主塔桩基地质情况复杂，次生拉裂缝较多，区域多岩溶和暗沟，影响桩基开挖的不确定性因素较多，是为本桩基施工施工难点。

2 施工工艺

根据现场周边环境要素、工程地质情况及施工条件，桩基施工采用浅孔爆破松动土石方，人工配合开挖，卷扬机垂直起吊运输。孔壁采用C35 钢筋混凝土支护，逐层支护；钢筋笼采用长线法集中在加工厂制作，现场安装；混凝土施工采用长直导管下料加人工配合振捣。

2.1 工艺流程

山区喀斯特地形、地貌及地质复杂，道路崎岖，作业场区狭窄，施工条件艰苦，超深人工挖孔桩施工难度极大。桩基施工安全和施工质量控制至关重要，合理的工序安排，制定切实可行的施工工艺流程是质量控制的首要任务。桩基施工工艺流程图见图3。

图3 桩基施工工艺流程图

2.2 挖孔护壁

2.2.1 定位锁口

桩基开挖前，检查复核各桩坐标、高程，用全站仪、经纬仪及钢尺依各轴线定出各桩桩位。

为防止桩孔周围土石滚入孔内造成安全事故、防止地表水流入桩孔，并控制桩的标高和平面位置，在挖孔前浇筑井圈锁口。井圈锁口采用钢筋混凝土，井圈壁厚30cm，顶面高出硬化场地30cm。锁口结构见图4。

图4 锁口及护壁标准节结构图（单位：mm）

2.2.2 桩孔护壁

（二）结合学生差异展开教学。正如前面提到的那样，新课改下的初中数学教学手段已经得到了前所未有的进步。无论是微课教学还是多媒体互动课堂都为学生们带来了数学认知过程中的更多可能。在这种情况下教师更是要充分结合学生的个体差异以及基础状况来制定出具有针对性的分层教学，让每一名学生都能够在有的放矢的调整课堂教学计划的同时来实现既定教学任务与教学目标的落实。

桩基按每日进尺为一节，开挖的孔桩当天浇筑完护壁混凝土。地下最深段护壁所承受的土压力及地下水的侧压力决定护壁厚度。采用具有较好抗坍塌能力、便于施工振动的外齿式护壁；护壁混凝土选用C35，厚度20cm，钢筋采用HPB335 Φ10；桩护壁上节竖向筋伸入下节护壁内。为保证支护混凝土能顺利浇筑，模板安装成“八字形”，模板顶面直径为3.5m，底面直径为3.6m。每节护壁模板安装后，通过锁口圈上预先设置的四个测量控制点，用“十”字线对中，来控制模板的位置，护壁中心偏差控制在1cm。为加快挖孔桩施工进度，可在护壁砼中加入水泥用量1%～2%的早强剂，对地下水较多的地层，还可加入速凝剂。

2.3 安全质量保证措施

2.3.1 爆破工程质量保证措施

通过优化爆破参数、控制预裂孔的钻孔质量和精度、提高装药和填塞质量、控制爆破振动、限制一次起爆的最大药量等措施确保孔桩爆破开挖质量。

2.3.2 混凝土工程质量保证措施

雨天施工注意严格控制混凝土的配合比，对于已经浇筑的混凝土做好保护，要在混凝土搅拌站指派专职试验员检查、监督和试验，遇施工现场出现特殊情况不能浇浇混凝土，应通知停止混凝土拌合及运送。由于桩孔较深，桩身较长，在浇筑混凝土时采用导管下料以防止混凝土离析。混凝土浇筑时，需严格控制混凝土下料速度，为混凝土振捣留有足够时间。

2.3.3 安全保证措施

为保障孔桩作业安全，每孔分别配置直梯、栏杆和安全盖板。工作人员通过直梯进出孔桩。桩孔口安装水平推移的活动安全盖板，当桩孔内有人挖土时，应掩好安全盖板，防止杂物掉下伤人。

桩孔开挖至5m 时，需在孔内设置钢筋防护网，防护网高度控制在作业人员的头顶2m 左右，在吊桶提升土渣时，孔底工人需站在钢筋防护网下以确保安全。孔深超过6m 时向孔下送风，风管口距操作人员小于2m。施工过程需保持孔底空气清晰无毒，每次爆破施工后、下孔前均须进行孔内有害气体浓度检测；当二氧化碳或其他有害气体浓度超过允许值或孔深超过10m、腐殖质土层较厚时，应加强通风。作业人员下孔施工前，要仔细检查护壁是否损坏，确认护壁稳定后再下孔作业。孔内照明使用36V 安全矿灯，设备所用电线、电缆具有足够的强度和绝缘性能。现场均应安装漏电保护装置。

3 施工方法

3.1 开挖方法

为防止孔桩施工相互干扰，合理安排桩基开挖顺序是确保桩基施工质量的重要措施。桩基采用隔孔开挖施工，分两个循环进行开挖，对于不同岩土层采取不同的开挖方式[3]。桩基施工顺序见图5。

图5 桩基循环施工顺序图

3.1.1 土层人工开挖

孔桩挖孔采取自上而下逐层开挖，先挖中间后挖周边，由工人逐层用铁锹、铲子进行开挖，对于坚硬土层用铁锤、钢钎或风镐破碎。开挖中若出现淤泥质土层时，应缩短开挖进尺并及时护壁以确保孔壁稳定，防止坍孔。人工挖孔施工示意图见图6。

图6 人工挖孔施工示意图（单位：mm）

3.1.2 岩层爆破开挖

原则上，在密集炮孔、分散装药、规模控制、微差多分段和覆盖防护的基础上，孔内岩层开挖采用浅孔爆破法工艺施工。孔桩爆破深度每次不超过1m，以防止爆破震坏护壁，避免产生坍孔等现象[4]。在孔底布置掏槽眼、辅助眼及周边眼，根据岩体强度及完整性设计各孔眼爆破参数，力求爆破效果良好，既不超挖也不欠挖，进尺速度达到预期。炮眼布置采用中空楔形掏槽，炮眼成环布置。各眼孔设计参数如表1。

表1 直径3.5m 桩基光面爆破参数表

3.1.3 孔桩封底

孔桩开挖至设计标高后，测量孔底标高，清除孔底浮碴，对桩孔进行保护，孔口进行遮挡，防止物体掉入。桩孔经验收合格，立刻采用C30 混凝土进行封底，并对桩孔加以保护。

3.1.4 桩基混凝土浇筑

安装钢筋笼及声测管后经验收合格即可浇筑桩基混凝土。桩身混凝土施工主要工艺流程：施工准备→混凝土搅拌、运输→现场混凝土性能检测→混凝土灌注→人工振捣→灌注完成→桩顶人工凿毛→桩顶养护→桩身检测。

为保证混凝土灌桩顺利并防止混凝土下落离析，罐车爬入坡架下料，混凝土通过Φ33cm 导管下落孔底。桩基混凝土应一次连续灌注完成，若有短时间停歇时，应频繁抽动导管，使混凝土保持足够的流动性。混凝土采用80 型振动棒振捣，对孔底5m 和桩顶5m 范围振捣，其余部分依靠混凝土顶升及重量自密实。

3.2 岩溶及承压水处理

3.2.1 挖孔桩岩溶处理

护壁必须支撑牢固，溶洞上方使用钢筋混凝土护壁。用钢钎探插或地质雷达探测溶洞大小、深浅、走向，制定处治方案。

无填充物干洞，用C30 混凝土从护壁预留口向护壁后的溶洞空腔浇筑填充。遇流质泥浆或积水填充溶洞，抽干泥浆按干洞处理；当不能抽干时，采用安全性较高的钢护筒护壁来穿越溶洞。

3.2.2 承压水处理

挖孔时如果遇到涌水量较大（90m3/h 以内）的潜水层承压水（水头9m），可采用水泥砂浆压灌卵石环圈将潜水层进行封闭处理，效果较好。

4 结语

地形、地质复杂的山区长大人工挖孔桩施工，应根据不同岩土层采用不同的开挖方式和支护模式，采取逐层开挖逐层护壁的施工方法。根据孔内空气质量情况，采取不同的通风方法，以确保人工挖孔施工安全。根据本工程孔位不同深度岩层地质情况，采取控制开挖进尺、合理设计爆破参数、逐层护壁、合理处治溶洞及孔内承压水和采取孔内通风等措施有效减少坍孔，确保桩基质量，加快施工进度，节约工期，降低工程造价。该施工技术对山区长大桩基挖孔施工具有借鉴作用。