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1、坝陵河大桥高山峡谷大直径挖孔桩施工质量控制坝陵河大桥高山峡谷大直径挖孔桩施工质量控制【摘 要】桩基人工开挖是一种传统的施工工艺，因其成本低、不需要大型设备、对环境破坏小等优点，在交通不便的山区常被优先选择。 它适用于无地下水或少量地下水， 且较密实的土层或风化岩层。贵州坝陵河大桥桥面至坝陵河谷底 370 米， 本文就扒了坝陵河大桥峡谷大直径群桩施工，论述关键工序的施工质量控制要点， 为在云贵川等地区同类工程施工提供参考。【关键词】坝陵河；挖孔桩；质量控制 1 工程概况坝陵河大桥位于贵州省关岭县境内， 是沪瑞国道主干线贵州省镇宁至胜境关公路上跨越坝陵河大峡谷的一座特大型桥梁。大桥主跨1088m，
2、桥面至坝陵河水面 370 米，全长 2237m。贵州坝陵河大桥，是跨度“国内第一，世界第六”的大跨径钢桁梁悬索桥。西索塔基础采用桩基承台结构，每个塔肢承台基础采用16 根2.5m 的灌注桩，呈44 行列布置，共32 根，单桩长为41.0m，持力层为微风化泥质灰岩。其平面布置如图1。 2 工程地质条件桥址区及其外围出露的地层有：第四系（ Q） 、三叠系上统把南组（T3b） 、赖石科组（T31s） 、中统竹杆坡组（T2z） 、杨柳井组（T2y） 。出露基岩为三叠系中统竹杆坡组第一段（T2 z1）和第二段（T2 z2）第 1 页 共 10 页的泥晶灰岩、泥质灰岩及杨柳井组（T2y）的白云岩、白云质灰
3、岩。呈中厚状，地表多呈强、弱风化状态，岩石表面网状裂隙纵横，地表岩溶发育。西索塔基础埋深 40m，岩体完整程度较高，岩溶不发育，持力层为微风化岩体。桥址区地下水埋深 200m 以下。 3 工程主要施工特点和难点（1）大桥桥址位于贵州山区，横跨坝陵河大峡谷，河流切割浸蚀强烈，地形破碎，岩溶发育明显；地形坡度 4070，地势高差大，地表常处于干旱缺水状况。（2）西索塔基坑内承台周边场地宽度不足5m，进场施工便道修建难度大，现场施工总平面布置困难，施工场地面积不足，材料运输困难，起重设备使用和场区高压线干扰，施工安全隐患巨大。（3）西主塔工程是本标段施工的关键线路及控制性工程，桩基施工工期 80 天
4、，施工工期极为紧张。 4 施工工艺选择综合考虑本工程特点及各方面因素， 桩基施工工艺采用挖孔施工工艺，其主要原因有以下几点：（1）根据基坑开挖施工所揭示的地质情况发现，桥址区岩体裂隙发育，岩层间夹泥，并存在小型溶洞。（2）在前期桩基地质补充钻探勘查施工过程中岩石渗水、漏水现象严重。（3）桩基施工工期紧。第 2 页 共 10 页（4）施工场地狭窄，如果采用钻孔施工，则钻机及泥浆循环系统布置困难。（5）根据设计提供的地质资料以及挖孔所揭示的地质情况，分析岩石裂隙状况，在钻孔施工中泥浆漏浆严重， 无法保证护壁泥浆的质量和数量，难以确保钻孔施工正常进行，桩基施工工期难以保证。（6）桩基范围内无地下水和
5、有害气体，人工挖孔施工具备有利条件。 5 主要施工方法及质量控制措施 5.1 工艺流程挖孔桩施工工艺流程：场地平整 _?桩位测量_井圈施工_挖孔_验孔_钢筋笼绑扎_钢筋笼吊装_浇筑砼_砼养护_成桩检测。 5.2 桩位测量在开挖好的基坑中， 测出桩基中心十字线， 施测桩基中心十字线，定出桩孔的准确位置；设置护桩，浇筑锁口井圈；利用锁口井圈，在井圈顶通过测量准确设置四个控制点， 以铁钉做标记，通过这四个控制点校核孔中心位置和垂直度。 并在挖孔施工过程中定期复核控制点。施工时，为了保证孔位位置准确， 每天都要在挖孔前校核一次挖孔桩位置是否歪斜、移位。 5.3 井圈施工开挖井圈前，就地挖沟为模，浇筑宽
6、25cm、深100cm、的C30 混凝土锁口井圈，露出地面 30cm，并搭设雨棚，防止地表水或杂物掉第 3 页 共 10 页入孔内。护壁采用现浇混凝土护壁施工工艺，井孔每下挖 1m 即浇筑一次，浇筑混凝土标号为 C30，厚度为 10cm，挖孔直径为 =2.7m。 5.4 挖孔施工 5.4.1 挖孔土层采用人工直接开挖，局部采用风镐配合；对强风化岩层，采用风镐人工开凿；对弱、微风化岩层，采用毫秒微差浅眼控制爆破法施工，每次爆破开挖深度 0.81.0m，孔眼直径 32mm，打眼深度1.01.2m，间距：径向 0.50.7m，环向 0.30.4m，梅花型布置。每孔具体装药量由施工试爆确定。每次孔内爆
7、破后，应先通风排烟15min 并经检查无有害气体后，施工人员方能下井作业。根据规范要求，挖孔施工必须隔孔施工。但在实际施工过程中，为了争取时间，不影响承台施工，单边桩基采用同时开挖的方式。虽然解决了单边桩基施工的同步性， 但使得挖孔施工的难度增大， 主要是爆破影响大。在施工中， 为了将影响减少到最小，严格要求作业队伍各个孔的掘进进尺基本保持一致， 统一爆破时间，而且每次爆破尽量的隔孔实施。出渣采用 0.5t 卷扬机吊运，一孔一台。出渣桶利用废旧油桶制作，桶外用 8 圆钢加固。吊钩用 20 圆钢冷弯而成，并设置防脱落装置。 5.4.2 护壁人工挖孔采取分段挖孔， 分段护壁的方法施工， 分段高度
8、1.0m。混凝土强度等级与桩基混凝土相同。 护壁形式有台阶型和直筒型两种。第 4 页 共 10 页台阶型护壁上下节间可以不断开浇筑， 但护壁要浇筑成上小下大的圆台形，增加孔桩开挖工程量，浪费混凝土。直筒型护壁上下口一样大小，浇筑护壁时，要断开 20cm 供混凝土进入，不便操作，但护壁等厚度， 可以减小开挖桩径， 节省护壁混凝土， 也便于日后钢筋笼下放。在开挖过程中发现地层中间有夹泥层和岩体破碎层， 为了确保孔内作业人员的安全，在此地段护壁砼中加入了一圈10 的钢筋。 5.5 验孔桩挖孔成型后，除对孔深、孔径、倾斜度进行检查外，重要的是对桩底承载力检测和桩底以下 20m 范围溶洞的探测。 经检测
9、承载力满足设计要求和桩底以下 20m 范围无溶洞后， 方可按设计要求进行桩身钢筋骨架吊装及桩身砼浇筑。成孔质量标准见表1： 5.6 钢筋笼制作安装钢筋笼绑扎在钢筋加工厂下料， 运送至现场制作。钢筋笼制作应注意同一钢筋在接头长度区段内不得有两个接头， 在接头长度区段内受力钢筋接头面积的百分率不得大于 50%。为使混凝土导管能顺利升降，防止与钢筋笼卡挂，钢筋绑扎时应保持主筋内缘光滑，钢筋接头不得浸入主筋内净空，钢筋笼下端用加劲筋全部封住露头， 保证下端平齐。为确保钢筋笼在浇筑前悬浮和混凝土浇筑过程中不上浮， 钢筋笼下放到位后，采用型钢支架压重，支架边缘加配重抗浮。声测管与钢筋笼一起下放。钢筋制安检
10、查项目见表2： 5.7 混凝土施工第 5 页 共 10 页根据施工现场砼搅拌站的布置，主塔桩基砼主要由 1#搅拌站搅拌为主，2#搅拌站辅助；砼由输送泵泵送至浇筑现场，经导管（导管中加砼防漓析器，防漓析器每 8m 布置一个）入仓。导管距砼顶面不超过 1.8m。直接浇筑砼，砼浇筑过程中应连续，中间不得留有施工缝。根据现场实际地形，砼是向下进行输送，且落差大， 1#站标高为+1008.000m，距西索塔承台底（承台垫层底标高为+947.000m）落差为 61.0m，水平距离为110.0m；2#搅拌站标高为+1035.000m，距西索塔承台底（承台垫层底标高为+947.000m）落差为 88.0m，水
11、平距离为 170m。对如此大落差砼能否顺利输送，管线布置的合理性相当关键。 在对砼输送设备性能进行研究后和参照贵州地区部分类似工程经验，采用水平管和垂直管相结合的布管方式， 其原理为利用水平管内砼与管壁的摩擦力来克服垂直管内砼的自重， 实现输送管道内为满管砼，从而避免管内出现空管造成堵管。 此种输送工艺是由于施工现场地形限制不得已采用。 虽然砼施工能够保证， 但这种施工工艺成本高，对砼的物理性能要求高。砼振捣采用人工振捣。 人工振捣砼振捣用 250 插入式振捣棒振捣。振捣时棒头插入砼中要快插慢拔，插入下层砼深度 50100mm，振捣以当前振捣区砼停止下沉、 表面不再冒出气泡且呈现平坦、 泛浆为
12、标准。在砼浇筑结束后，及时覆盖麻袋，在砼达到一定强度后，再进行浇水养护。 6 根据坝陵河大桥挖孔桩施工实际情况， 山区峡谷大直径挖孔桩第 6 页 共 10 页主要缺陷防治措施探讨如下 6.1 坍孔防治措施（1）在开挖过程中，随时核实原设计提供的勘探资料，并采取合适的应对措施（即确定是否采用井壁防护和采用何种井壁防护方式） ，若开挖后发现有可能引起大量坍孔， 影响施工人员安全和成桩质量，应考虑移动桩位或选择其他基础施工方法。（2）孔口地坪宜高于周边地面。做好地表排、截水工程，使孔位不受雨水冲刷的影响。 有地下水渗出或有泉眼涌水， 应采取临时集、排水措施。 若有大涌泉和大量地下水渗出， 应考虑采用
13、其他桩基形式。（3） 在成孔过程中， 每班至少有两次测量复核孔轴位置和孔径，并及时纠偏，防止误差积累、下延。（4）开挖时及时进行井壁支护，成孔后及时浇筑桩身混凝土。（5）施工中，井口不堆载弃土和放置机械及其他重物。 6.2 成孔偏斜防治措施（1）在成孔过程中经常测桩孔垂直度，及时纠偏。（2）偏差过大时，应自上而下重新修整孔壁，将桩中心轴线校直，超挖部分在浇筑混凝土时填实。 6.3 孔深不足防治措施（1）浇筑混凝土前保持孔壁的稳定，防止坍塌。吊放钢筋笼时不得碰撞孔壁。（2）如采用无支撑无护壁方法开挖的挖孔桩，成桩后为防止孔壁在浇筑混凝土前坍塌，可采用局部或全部喷射混凝土， 局部加设临第 7 页
14、共 10 页时支撑等方法护壁。（3）对沉积于孔底的土石，应设法以人工或机械抓取的方法清孔以达到设计要求。 6.4 钢筋笼变形防治措施（1）钢筋笼应分节制作，分节吊装，然后在孔口焊接，并在焊接前校正轴线和外形。（2）应按钢筋笼在制作与吊装就位等各阶段的受力状况，根据技术规程要求设置加强箍，加强箍必须与主筋焊接牢固。（3）在安装钢筋笼时，宜设置临时吊装扁担，以减少钢筋笼的变形。 6.5 钢筋笼位置偏差防治措施（1）在钢筋笼主筋上，每隔一定间距应设置一组混凝土垫块，以控制混凝土的保护层厚度。 垫块宜做成不同厚度，以适宜钢筋笼与孔壁的实际间距，钢筋笼与孔壁间距较大，可焊接横向定位短钢筋，以保持钢筋笼轴
15、线位置的正确。（2）修整桩孔孔壁，确保钢筋笼保护层厚度和浇筑混凝土时钢筋笼轴线的垂直。（3）钢筋笼应在垂直状态时吊放入孔。 6.6 钢筋笼上浮防治措施（1）无论是用串筒或混凝土输送泵浇筑混凝土，在浇筑钢筋笼底部混凝土时，均应放慢浇筑速度，减少混凝土面上升的动能作用，以免钢筋笼被顶托而上浮， 待钢筋笼下端部被埋入混凝土有一定深度第 8 页 共 10 页时，方可以正常速度进行浇筑，通常情况下，可防止钢筋笼上浮。（2）在安装完钢筋笼后，可在孔底和孔壁设置防钢筋笼上浮的临时措施： 如压混凝土块或设置防止上浮的横撑使钢筋笼与孔壁固定。 6.7 桩身混凝土质量差、与孔壁不密贴等防治措施（1） 根据挖孔桩的
16、深度， 地质情况、 工程量及混凝土浇筑条件，设计合适的挖孔桩。（2）在浇筑过程中防止对孔壁的扰动。（3）混凝土井圈护壁的挖孔桩，井圈与井圈、井圈与井壁之间必须逐节将缝隙填塞密实。（4）水下混凝土配制应有足够的流动度。（5）以逐节拆除临时支护、逐节浇筑的挖孔桩，必须将护壁材料和井壁疏松部分清除干净。 7 结束语在交通不便、山高水少的群山地区，挖孔桩是桩基施工常见的施工工艺。人工挖孔，桩基混凝土浇筑采用干施工，对于成桩质量是非常可靠。在整个西索塔桩基施工中，从挖孔施工到砼施工，通过对每道工序的严格质量控制， 最终西索塔所有的桩基经声波检测均为类桩，使得西索塔的桩基在规定时间内保质保量完成。参考文献： 1中交第一公路工程局有限公司. JTG/T F202011公路桥涵施工技术规范S.北京：人民交通出版社，2011. 2田克平.公路桥涵施工技术规范实施手册M.北京： 人民交通第 9 页 共 10 页出版社，2011. 3交通部第一公路工程公司.公路施工手册?桥涵M.北京：人民交通出版社，2005. 4中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ/T102011混凝土泵送施工技术规程S.北京：中国建筑工业出版社，2011. 5中交公路规划设计院有限公司.贵州坝陵河大桥设计资料R.中交公路规划设计院有限公司，2007.第 10 页 共 10 页
