桩基础施工技术研究

摘要：随着我国城市建设的迅猛发展，桩基在建筑工程中得到了广泛应用。但由于设计、施工或检测方法不当而造成的工程事故时有发生。本文通过桥梁桩基施工方法及施工项目的组织，针对桥梁地基基础处理的方法，主要研究摩擦桩基础在桥梁施工中的施工技术以及对缺陷桩基进行处理的新方法。并针对施工方法的不同，得到经济效益的对比。

关键词：人工挖孔桩 施工 及缺陷桩 处理

中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：

一特殊地质下人工挖孔桩的施工组织

1工程概况：

本项目为北京市六环路（##～##段）公路工程第##标段，起止桩号为K23+200～K25+300。本标段主要工程数量：主线道路总长度为2100m，跨河桥1座，汽车通道桥1座，互通式立交1座（共设A、B、C、D、E五条匝道，总长度为2388.32m，主线桥1座，B匝道桥1座）。工程造价1亿元人民币。

2地形、地貌及地物

本标段位于山区和平原交界处，所处地貌单元为永定河冲洪积扇的上部，场区内主要为道路、厂房及民房，现状地形基本平坦。

3地层岩性

① 人工堆积层（第1大层）：表层为厚度3.40～6.10m的轻亚粘土填土、中亚粘土填土层，生活垃圾、建筑垃圾、房渣土层。

② 新近沉积层（第2大层）：人工堆积层以下为新近沉积的重亚砂土、轻亚粘土层，粉砂、细砂层。

③ 第四纪沉积层（第3～5大层）：新近沉积层及人工堆积层以下为第四纪沉积的卵石层，细砂层，重亚砂土、轻亚粘土层。

4地下水条件

本场区地下水位埋深为自然地面以下45m左右。

上述为互通式立交主线桥1#～10#轴所在区域的地质状况。

据地勘报告、现场调查及人工挖桩试验，地层内含有大量卵石，地下水水位较低，桩基施工可采用冲击钻成孔和人工挖孔成孔。

5准备工作：

6施工工艺

①挖桩程序

第一节桩孔开挖：以桩中心为圆心、桩身半径+护壁厚度为半径（见图），用白灰撒出圆周开挖线。护壁中心与桩中心的偏差不得大于20mm。人工用锹、镐由上到下逐层开挖，如遇坚硬土层先用锤、钎破碎，挖土顺序为先中间后周边，允许误差为3cm 。

第一节护壁浇筑：第一节护壁顶面应高出地面30cm（见图），地面以上部分先浇筑。将高程控制点引至第一节护壁顶面，以便随时检查孔深。垂直运输设备包括钢质三脚架、电动辘轳、滑轮组、钢丝绳、吊桶等，必须安装稳定、牢固，并使吊桶中心线与桩中心线重合。

第二节桩孔开挖开始使用垂直运输设备，挖孔人员必须戴好安全帽，以防土块、石块等杂物坠落伤人。用拴桩点交叉拉线吊线锤控制桩中心，用尺竿检查桩孔直径及井壁圆弧度，用第一节护壁顶面高程控制点检测孔深。

当桩间净距小于2倍桩径且小于2.5m时，应采用间隔开挖。护壁应符合下列规定：

护壁配筋（见图）：竖直方向放置φ8钢筋，沿圆周方向间距为50cm；水平环形箍筋同样采用φ6钢筋，上下间距为25cm。

护壁模板采用1m/节组合式钢模板，U形卡连接，“八”字型放置（见图），拆上节支下节循环使用。

护壁混凝土强度等级为C25（同桩身混凝土），坍落度为3～5cm，人工用钢筋棍插捣密实。

护壁厚度不得小于15cm，上节与下节搭接10cm。

挖试桩时，护壁混凝土采用现场自拌，经检验，强度满足要求；正式施工时，考虑到现场自拌的质量和数量限制，拟采用商品混凝土。为加快护壁混凝土早期强度增长速度，可在混凝土中 掺入适量早强剂。

每节护壁均应在当日连续施工完毕。护壁模板应在混凝土浇筑24小时后且强度达到10MPa后方可拆除。护壁上出现蜂窝现象时应及时补强，以防孔外水通过护壁渗入孔内。同一平面上护壁直径的极差不得大于50mm。不得在桩孔内水淹没模板的情况下浇筑护壁混凝土。

②钢筋笼加工、运输及吊放

钢筋进场后，按照不同种类、等级、牌号、规格及生产厂家分批验收，分别堆放（垫高并遮盖），不得混杂，并设立识别标志。

钢筋笼加工尺寸严格按照设计要求执行。主筋接头采用滚轧直螺纹连接，主筋与加劲箍筋间采用点焊，主筋与螺旋箍筋间采用20号火烧丝绑扎，加劲箍筋接头采用10d（钢筋直径）单面搭接焊。钢筋笼自上而下以2m间距设环形混凝土垫块，横向圆周不少于4处，以保证钢筋笼的保护层。为保证钢筋笼顶高程正确，在笼顶设吊环，并按照桩的编号挂牌。

钢筋笼采用自制炮车运输。采用汽车吊吊放钢筋笼，吊放前清除孔底虚土和积水。由于钢筋笼为柔性，且长度较长，因此在起吊过程中不得使钢筋笼产生不可恢复的变形；下放钢筋笼时，人工轻轻扶持，对准孔位，垂直下放，避免碰撞孔壁；由测量人员严格控制钢筋笼顶高程，达到设计高程后用吊杠固定，防止其下沉或灌注混凝土时上浮。

③灌注混凝土成桩

干孔灌桩的传统方法是用串筒下灰、振捣器振捣，由于人工下孔振捣既不安全、速度又慢，拟采用导管灌注水桩的施工工艺。

吊放钢筋笼后应及时灌注混凝土。采用商品混凝土，罐车运输，坍落度为18～22cm。导管直径为30cm，其接头须安装严密，确保密封良好，使用前进行水密承压试验和接头抗拉性能试验。用汽车吊将导管吊入孔内，位置应居中，导管下口距孔底应小于0.5m。

灌入首批混凝土后，导管埋深不得小于1.5m。首批混凝土灌入正常后，应连续不断地灌入混凝土，严禁中途停工。在灌注过程中，应经常用测锤探测混凝土面上升的高度，保持导管埋入混凝土的深度不得小于2.5m。在每次提升导管前必须探测混凝土高度，以确定导管埋深。随着孔内混凝土顶面的上升，逐节快速拆除导管，时间不宜超过15分钟，拆下的导管应立即冲洗干净。

为保证桩头混凝土质量，桩顶高程以下3～5m用振捣器振捣密实。混凝土灌注12小时后进行湿水养护。

④桩头必须凿至洁净混凝土面，桩头表面不得有斜茬，掉角。并逐根对桩进行无破损检测。

二 人工挖孔桩在特殊地质下的优越性

通过工程中相邻标段（地质条件基本相同）施工桩基，分析不同方法施工1米摩擦桩的各项指标，与人工挖孔桩进行对比。首先确定桩径一致，基本桩长约25m。人工挖孔平均25天成孔，每天12小时工作制；冲击钻平均9天成孔一颗，工作时间每天24小时。以此推算出1米成孔所需的条件——

在注重环保及节约的今天，人工挖孔无疑是比较优越的一种施工方法。因为在后期清理现场时，泥浆处理费用和填泥浆坑的费用很高，污染很大；同时也大大降低了噪音污染。

进度上人工挖孔桩可以同时施工100颗，而冲击钻最大条件也就限于10颗，最终的进度基本一致；在城市施工中，拆迁压力较大，空中障碍较多，许多地方只能依靠人工挖空进行。

三人工挖孔桩的可行性分析

本次工程项目约1500棵桩采用人工挖孔，其原因是因为地质条件不适用常规机械成孔，且工期紧张，电力及燃料匮乏；只是仅仅的1500棵桩基，就让10家施工单位认识到人工挖孔桩的可行性。其原因有以下几点：

1进度加快

人工挖孔桩每天每颗成孔1m，每班组2人，每天可以挖2棵，25人的队伍就可以同时挖50棵桩基，以桩长30m计算，在30天时，可以一并完成50棵，相对于桥梁而言，基本叫做完成了基础。而机械成孔在工艺的要求下，虽然单桩成孔较快，但总体时间还会更长，因为设备投入量和施工场地影响，造成进度偏慢。

人工挖孔桩施工后，桩基现场不会存在脏乱差的现象，后期处理地面或地基的因素大大降低，相对于机械成孔，水下混凝土灌注桩基，泥浆处理、泥浆坑回填等同样占用工期。

2质量优良

桥梁桩基施工为水下、地下作业项目，根本就是不可见性质的施工项目；然而，人工挖孔桩施工将不可见变为可见，桩基施工过程基本可控制，相对于推算的检测结果与实测实量的检测结果，谁都知道实测实量的结果更为准确。尤其是近年来一些“单桩接柱”的设计，更需要桩基钢筋笼对中位置准确，人工挖孔桩100%可以精确对中，使受力更好。无论是质量评定方面的标准，还是实际意义上的结构力学指标，人工挖孔桩都优于机械成孔水下灌注桩。

3成本优势

我们在论文中分析过1.5米直径的桩基，人工挖孔桩与机械成孔桩基每米直接费用基本相差500元，其间接费用就更无法计算了，人工挖孔从材料、能源、环保等各项均优于机械成孔。

结语

桩基施工技术还在不断的完善和发展中。对于社会企业而言，最重要的是确保业主满意的条件下获得最大效益，同时达到节约的目的。灌注桩已得到广泛地采用主要是因为它具有设备简单、施工方便，经济效益较为明显，具有极强的适应性等优点。从更深一层看人工挖孔桩的优越性就更加明显，在保证安全的情况下，确实值得推广。

参考文献：

① 尹德兰《邓文中与桥梁——中国篇》 清华大学出版社 2006.09.01

② 李亚东《桥梁工程概论》(第二版) 西南交大 2005.01

③ 张新天周建宾吴育琦 《道路与桥梁工程概论》 人民交通出版社 2005.01

④ 桂业昆邱式中 《桥梁施工专项技术手册》 人民交通出版社 2005.01

⑤ 王武勤 《大跨度桥梁施工技术》 人民交通出版社2007.1

⑥ 交通部公路科学研究院 《公路土工试验规程》 人民交通出版社 2007.10