挖孔灌注桩施工技术在河滩砂卵石地层中的应用.doc

1、挖孔灌注桩施工技术在河滩砂卵石地层中的应用王南海 王吉兵（中国建筑第六工程局有限公司 山西 阳泉）【内容摘要】：在无地下水或有少量地下水，且较密实的土层或风化岩层中，或无法采用机械成孔或机械成孔非常困难且水文、地质条件允许的地区，可采用人工挖孔施工 1，河滩地带砂卵石地层桩基础常用成孔方法为冲击成孔。采取集水坑截水、无渗透排水措施后，采用挖孔成孔的施工方法，能达到很好的工期、成本和环保效益。【关键词】：水下挖孔 砂卵石地层 集水坑 无渗透排水【前言】：人工挖孔灌注桩作为一种传统的成桩施工工艺，具有造价低，所需施工设备简单，成桩质量容易保证等特点，同时也存在受地质条件限制等不足。在富含地下水地层

2、中，多采用冲击成孔的施工方法，一般不采用水下挖孔成孔。作者通过在项目上的实践与探索，在采取集水坑截水、无渗透排水等措施截水并降低施工区域地下水水位后，运用挖孔成孔的施工方法，取得了很好的工期、成本和环保效益。此法简单易行，可推广应用。一、项目背景五台至盂县高速公路路基第七合同段起点桩号 K26+570，终点桩号 K31+500，路线全长4.93 公里。项目区位于山西省中东部，太行山西麓。由于受地质构造和长期的侵蚀、剥蚀作用，地形起伏较大，沟谷纵横，地形条件复杂，属典型山岭区施工环境。标段有大桥 9座，中桥一座，其中猫铺 2 号大桥跨越河道河滩地带。在参考邻标段相同施工条件下桩基冲击成孔的施工情

3、况后，结合本项目的施工情况，难以达到施工工期要求。项目决定采用水下挖孔成孔，以减少施工工期。二、施工要点及说明1、工程概况猫铺 2 号大桥斜跨河道，上部结构为 12*30m 预制小箱梁结构，下部结构为柱式墩，嵌岩桩基础。设计桩径 1.8m，桩长 1222m。其中，210 号墩基础共 57 根桩基在河道位置。河道为雨季洪水冲击沉积而成，平均宽 25m，砂卵石层厚 79m，透水性强，日常河道地表流水量稳定，约 0.25m3/s。2、施工方法2.1 集水坑积水、无渗透排水2.1.1 河道地上水改移在施工作业区域外挖掘一条 2 m 宽，1.5 m 深的水渠，并在渠位置铺厚塑料薄膜，以阻止河道内的河水渗

4、入地下。将河道明水引至水渠，完成河道地表水排水。薄膜应从下游至上游铺设，两片薄膜之间有足够的重叠长度。薄膜铺设前应截断上游地表水进入水渠，薄膜铺设完成后再将地表水引至水渠内。水渠进、出水口分别距离集水坑一定距离，以防止集水坑水位下降后，地表明水全部渗人地下，加大地下水排水难度。2.1.2 开挖集水坑 在施工区域的上下游远离桩基 15m 处分别用挖掘机开挖一个上口半径 8m 的集水坑，集水坑采用自然放坡，深度开挖至砂卵石层底，以达到充分积水的作用。集水坑开挖砂卵石运离集水坑区域，防止集水坑坍塌。2.1.3 集水坑排水。在集水坑位置搭设支架，安置倒链拴大流量潜水泵以便控制水泵竖直位置。开动水泵，将

5、集水坑内的积水就近泵至薄膜水渠内排出，完成全部无渗透排水工作。在连续排水后，观察积水坑水位，当集水坑水位下降至积水坑底部并稳定，表明排水已达到截水效果，即可开始水下挖孔作业。2.2 挖孔灌注桩作业人工挖孔灌注桩作为一种传统的成桩施工工艺，已非常成熟，以下仅就主要施工工艺及砂卵石地层与传统地质条件下施工工艺不同之处加以阐述。2.2.1 孔桩开挖施工顺序和施工方法1）成孔开挖以 2 人为一个小组，每小组一天安排 2 根桩进行流水作业，保证每根桩每天进尺一至两模，施工时共成立 15 个小组进行流水作业。2）采用间隔交错跳挖施工顺序，保证入岩前相邻桩进深的高差不大于 2m，以减少地下水渗透对相邻桩基施

6、工影响。3）采用短把的镐、锹等简易工具进行人工作业。遇到个别大块岩石，可用人工或风镐凿除施工。4）集水坑排水并不能完全消除施工区域砂卵石层地下水。随着桩底标高下降，开始地下渗水，此时加入高扬程水泵，边抽水边开挖。孔内出水集中排放到临近集水坑，由集水坑内大流量潜水泵泵至薄膜水渠内。5）当孔底穿过砂卵石地层进入中风化岩层后，采用浅眼松动爆破继续施工至设计标高。2.2.2 护壁施工1）护壁砼强度等级为 C20，护壁厚度为 200mm。2）护壁施工时每根桩采用两套组合式模板，分块拼装而成，拼装后模板上口直径为桩径，下口直径为桩径加 150mm，高度分别为 1000mm 和 500mm。3）护壁砼按配合

7、比采用现场机械搅拌，再用吊桶送入孔内进行浇灌，浇筑时，先用钢钎插捣后，再用锤敲打护壁模板，以保证砼密实。4）当进入渗水地层后，改用高度为 500mm 组合钢模板，降低每次开挖深度，提高每天开挖频次。5）如流砂较为严重，且地下水位较高，可采用临时倒挂钢井圈、密集插板，强行掘进通过。同时为增加护壁的抗渗能力，可采用在护壁混凝土中掺入速凝剂或使用快硬早强水泥，护壁位置加设钢筋网等方法，对护壁进行加固。2.3 人工挖孔桩钢筋笼制作安装成孔后，应及时进行终孔检查并安装钢筋笼。钢筋笼制作安装在此不再赘述。2.4 灌注水下混凝土项目采用水下灌注混凝土的施工方法进行混凝土施工，避免了采用干桩灌注法灌注前清理孔

8、底积水造成工期损失。如停留过长时间未灌注混凝土，孔内有较深积水，仍应在灌注前抽除孔内积水，避免灌注混凝土时积水从孔口溢出，影响周边桩基施工。三、对比分析通过对河滩砂卵石地层相同施工条件下，采用挖孔桩成孔作业和采用冲击成孔作业两种施工工艺，对工期、经济与环保效益进行对比分析。1、工期分析计算条件：以排架桩为例，每墩四根桩为单位，对比挖孔成孔和冲击成孔两种成孔方法，计算桩基施工工期。假定设计桩长为 15m，砂卵石层厚 8m，则 4 根桩长为 60m，砂卵石地层厚 32m，坚石和次坚石各 14m。表一 挖孔灌注桩施工工期表二 冲孔灌注桩施工工期项目 工作效率（m/d）同时开孔数 工程量 工期（天）

9、备注施工准备 1 安装挖孔架砂卵石层施工 1 2 32 16岩层施工 0.5 2 28 28钢筋笼制安 0.5 2 4 1灌注混凝土 0.5 2 4 1极具移位 0.5 2 3 0.75累计 52项目工作效率（m/d）同时开孔数 工程量 工期（天） 备注施工准备 2机械就位、钻头焊接、泥浆制备等砂卵石层施工 2 1 32 16岩层施工 0.5 1 28 56清孔 1 1 4 4注：干挖砂卵石层时，没次开挖 1000mm，每天进尺 1 模，渗水砂卵石层地质施工时，每次开挖 500mm，每天进尺 2 模，总体进度基本相当。在本地层条件下，单排 4 根桩的完工时间，挖孔灌注桩为 52 天，冲孔灌注桩

10、工期为 83 天。2、经济分析钢筋制安和混凝土灌注施工工艺基本相同，造价相当。采用同望 WECOST 公路工程造价管理系统对两种不同施工工艺成孔造价进行分析。表三 挖孔灌注桩成孔造价表四 冲孔灌注桩成孔造价在本地层条件下，单排 4 根桩成孔的造价，挖孔灌注桩为 103832 元，冲孔灌注桩工期为144886 元。3、环保分析与冲击成孔灌注桩施工工艺相比，挖孔灌注桩有其独特的环保优势。在水污染上，基本达到零污染，也无需采取废弃泥浆外运等措施；在噪音污染上，采用人工挖孔时，基本不会对周边环境造成噪音污染，当采用空压机作业时，噪音污染达到 80 分贝左右，作业时间限制在白天。卷扬机带冲击锥冲孔时，噪

11、音达 110 分贝以上，且昼夜施工，对周边环境造成的噪音污染较严重。降低环境污染问题本身，也降低扰民现象，为施工提供了良好的外部环境，为施工工期提供了保障。四、结论钢筋笼制安 0.5 1 4 2灌注混凝土 0.5 1 4 2机械移位 1 1 3 3累计 83桩径（m） 项目 工程量 单价（元/m） 造价（元）1.8 卵石 32 1233.25 394641.8 次坚石 14 1673.51 234291.8 坚石 14 2924.21 40939累计 103832 桩径（m） 项目 工程量换算单价（元/m）造价（元）1.8 卵石 32 1480.05 473621.8 次坚石 14 3135.46 438961.8 坚石 14 3830.55 53628累计 144886在砂卵石地层和岩层的复核地质条件下，采用挖孔灌注桩施工工艺，在采取集水坑积水、无渗透排水等措施后，较冲孔灌注桩施工工艺，有良好的工期、经济和环保效益，且方法操作简单，可推广应用。