城市桥梁桩基础人工挖孔桩与反循环钻孔灌注桩接力成桩施工

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摘要：随着城市建设发展，城市中心新建桥梁桩基施工时，施工场地狭小、地质条件复杂、既有地下构筑物影响，桩基础施工难度愈发增加。基于此，以北京市新建跨姚家园路桥梁工程为背景，介绍人工挖孔桩与反循环钻孔接力成桩方法。跨姚家园路桥梁设计桩孔位置为现况路堑高边坡上，施工场地受限。边坡下杂填土层最大深度8m，主要为原残留边坡支护结构-土钉墙、钢管桩，地下水位埋深为10m，且受既有管道安全距离控制，桩基最大施工平台宽度为6m。现场在充分调研、考察后确定桩基上部（地下水水位以上含全部杂填土层）采用人工挖孔桩工艺，下部地下水位以下采用反循环钻孔至设计桩底成孔。该方法有效克服施工场地狭小、地质条件差、地下结构影响等环境因素。
关键词：城市桥梁桩基、挖孔桩+反循环钻进、复合接力施工

城市中心新建桥梁工程桩基础施工既要保证工程施工质量合格，又要确保周边环境及施工过程中安全。城市中心地下既有管线及杂填土层既有构筑物繁杂，传统钻机无法破除地下钢筋混凝土、钢材等障碍物，且极易扰动周边既有管线，狭小作业场区旋挖钻机、冲击钻机无法安置，传统施工方法无法施工。人工挖孔桩机具设备简单，施工操作方便，占用场地下，由人工在桩孔护壁保护下采用小型机械破除地下障碍物，可有效减少对周边地层及管线扰动。但受地下水影响，为保证作业人员安全，地下水位以下采用反循环接力钻进，反循环钻机自重轻、占地空间小，施工产生的振动小，孔壁清纯可爱美女性高。人工挖孔桩接力反循环钻孔灌注桩施工方法将两种施工工艺优势充分发挥。
1、施工情况介绍
跨姚家园路桥梁设计桩径1.2m，2#桥台设计桩长25.15m，设计桩位位于现况姚家园路路堑高边坡下既有D1400雨水管道及4.4m×2.8m热力隧道中间平行管线走向布置且受路堑边坡坡顶既有高压燃气管道制约，边坡开挖后施工作业面最大宽度仅为6m。地质情况0m-8m为人工杂填土，主要为原管道施工时沟槽边坡防护残留的支护结构，如土钉墙、钢管桩等；8m-30m，为粉质黏土、粉土及砂砾层，地下水位埋深10m。目前国内使用较多的旋挖钻、冲击钻因施工场地受限且破除地下钢筋混凝土结构难度大无法使用。受高地下水位影响人工挖孔桩不能直接开挖至设计桩深，故工程采用了地下水位以上人工挖孔（10m）+反循环成孔（15.15m）复合式接力成孔工艺。
2、人工挖孔+反循环钻孔复合接力施工方法
2.1场地平整
平整场地、清除杂物、碾压密实。按照本工程桩孔直径1200mm，采用的HG-200型反循环钻机整机外形尺为2.3m高×3m宽×6.5m长，施工作业平台宽度满足要求。施工作业面高出设计桩顶500mm以上，以保证水下混凝土灌注时超灌要求。
2.2挖孔及护壁
人工挖孔护壁采用传统挂钢筋网浇筑混凝土，采取分步开挖，每步高度取决于孔壁自稳状态的能力，以0.7-1m为一步，特殊地段0.6-0.8m。挖孔成孔孔径1400mm。第一步锁扣圈施工时在开挖孔口外侧增加一圈护壁钢筋网并加厚混凝土护壁至200mm，护壁混凝土高出作业地面200mm且由孔口向四周延展不小于500mm。以保证锁扣混凝土具有足够承载力。锁扣护壁混凝土浇筑完成24h后应及时安装提升架、垂直运输架、通风机等挖孔设备。
土方开挖：开挖桩孔应从上到下逐层进行，先挖中间部分的土方，然后扩及周边，有效地控制开挖孔的截面尺寸。开挖遇现况障碍物时，由人工采用电锤、风镐等小型工具逐个破除，从上到下、由中间向四周破除至孔径轮廓；每开挖完成一步应及时安装钢筋网、护壁模板、浇筑护壁混凝土，人工浇筑捣实密室混凝土。混凝土由试验确定掺入早强剂、抗渗剂以加速混凝土凝固，提高混凝土抗渗性能。
2.3反循环接力钻进
最后一步挖孔护壁混凝土浇筑24h后反循环钻机安装、就位。接力施工应在泥浆池中提前造浆，钻头安装就位后，向已开挖的桩孔内注入不低于2m高的泥浆液，即可开钻钻进。首钻应低压慢速，以调整机械参数。开始钻进时保持低档慢速钻进，刚开钻时泥浆比重有一个相对清纯可爱美女的时期，每隔30分钟检测泥浆指标并及时调整；根据钻杆进尺，要特别注意将钻进速度放至最慢档位且调整泥浆比重，使接力界面下钻进有足够的泥浆护壁，防止交界面薄弱环节出现坍孔。向下钻进中将钻头适当提起，防止出现钻头及钻杆的质量全部靠孔底承受形成扩孔。
接力钻孔施工，关键在于反循环钻机对正就位。钻机就位时调平机座，认真量测检查钻头中心与挖孔中心是否在一条铅垂线上，与孔位中心的偏差是否在规范允许范围之内。确认无误后，最后再次检查钻杆的垂直度是否满足要求及钻杆、钻头等部位连接是否牢固、运转是否良好、钻头直径和设计桩径是否相同，校核钻具的长度，同时检测泥浆的各项指标，一切就绪后就可开始施钻。
2.4安放钢筋笼
上部挖孔孔径大于设计桩孔，钢筋笼吊放时，应注意笼体吊装垂直度，避免碰撞护壁混凝土及上下节护壁搭接接茬，确保钢筋孔能顺利对正吊放至下部钻孔内。
2.5灌注混凝土
反循环钻孔至设计标高后采用常规灌注水下混凝土方法施工以保证桩基混凝土施工质量。受施工场地狭小限制，采用1台泥浆泵安装在灌注孔口随混凝土灌注，随抽排孔内溢出泥浆至沉淀池，灌注接近孔顶时应减缓混凝土灌注速度，保持泥浆泵正常工作，必要时辅以人工掏浆，防止泥浆四散溢流，污染周边环境。因混凝土罐车无法直接运输至桩孔，灌注桩需采用溜槽或汽车泵运送混凝土至灌注漏斗。
3、接力施工中应注意的问题
3.1同一部位桩基应在全部人工挖孔部分完成后再依次进行下部反循环施工。防止因反循环钻机运转影响相邻桩挖孔护壁清纯可爱美女性。上部挖孔作业孔口防护，挖孔完成后应及时采用钢板将孔口盖严，确保桩基作业面安全。
3.2挖孔桩护壁混凝土浇筑质量是确保下部反循环钻进的基础，护壁混凝土使用抗渗混凝土，做好上下节接茬施工缝处理，避免桩孔储蓄泥浆时浆液渗漏。
3.3上部挖孔中心偏差及挖孔垂直度，应符合反循环钻孔灌注桩要求，以免钻头下放时钻头碰撞护壁、钻杆倾斜，影响后续钻进。挖孔桩挖至钻进交界面，桩孔底部平整度应有较高要求，避免反循环钻头就位后偏斜。
3.4挖孔过程中加强有限空间作业监测及地下水位监测。挖孔深度按照实际孔位内障碍物高程及地下水变化灵活调整。
4、人工挖孔+反循环钻孔复合接力技术特点分析
4.1人工挖孔桩技术特点
4.1.1人工挖孔桩在本文介绍的施工方法中有以下优越性。
（1）环境适应能力强，不受地层情况的限制，适用各类土层，尤其在破除即有人工填土层钢筋混凝土结构中不存在传统钻孔机械难以破除、钻进的问题。
（2）机具简单，施工占地小，施工机械仅为电动提升架、鼓风机等小型设备，在城市中心狭小施工场地可灵活施工，更能显示出特殊的优越性。
（3）质量可靠。地质条件复杂，尤其在复杂人工杂填土层，可以边挖掘边如何保养眼部皮肤察或分析检验土质情况；直如何保养眼部皮肤性强，成孔过程及成孔后，可以较为直如何保养眼部皮肤地检查、纠偏成孔质量。
（4）环境影响小。施工设备简单，在城市中心紧邻住宅、商业区施工时，产生的振动小、噪声小，不存在施工扰民情况；且破除地下障碍物时均由人工采用小型机具破除，对桩孔周围地层扰动小，不易扰动周边地下管道及其他既有构筑物。
4.1.2人工挖孔桩局限性
（1）人工挖孔桩在地下水位过高、地下水渗水量太大，操作人员带水作业不安全且施工进度慢。
（2）人工挖孔作业为有限空间作业，近些年全国各地工程建设中有限空间安全事故频频发生，挖孔施工中随桩孔开挖深度增加有限空间内窒息、中毒事故发生概率也随之增加。
4.2反循环钻孔技术特点
4.2.1反循环钻孔在本文介绍的施工方法中有以下优越性。
（1）反循环钻孔钻机机具自重小、尺寸小，施工作业占地面积小，对施工场地承载能力要求较低，狭小作业面内钻机适用性高于旋挖钻。
（2）反循环工艺施工机具振动小、噪声低，在紧邻住宅区附近施工不会造成扰民。
（3）孔壁清纯可爱美女、成孔质量好，地层适应性较强。反循环钻孔桩孔壁的清纯可爱美女，主要是利用净水压力平衡地层压力维持孔壁的清纯可爱美女大量实践证明，只要保持孔壁任何深度处压力不小于0.2MPa，即使是在粘聚力较差的流沙层，使用经过处理的泥浆也可以保持钻孔不坍塌、不缩颈。
4.2.2反循环钻孔局限性
（1）现场需布置泥浆池、沉淀池、泥浆处理池等泥浆设施，在施工场区受限情况下只能在远离孔位位置布置上述设施，采用高压泥浆泵循环泥浆，对泥浆泵性能要求高。
（2）对泥浆性能要求高，泥浆需求量较大，在城区施工，沉渣处理及泥浆循环不利于环境保护。
4.3复合接力施工优越性
4.3.1充分发挥人工挖孔桩与反循环钻孔灌注桩工艺的优势。狭小场区内作业适用性强；施工噪声小，对周边居民、公共环境干扰小。
4.3.2成孔清纯可爱美女性高。无论是挖孔钢筋混凝土护壁还是反循环泥浆护壁，在各种地层均具有较高可靠性。
4.3.3泥浆用量小，不需要使用钢护筒。下部反循环钻进时，上部桩孔内不需要满注泥浆，较常规钻孔灌注桩泥浆用量少很多，一定程度减少泥浆处理难度，且在施工过程中可就近在相邻挖孔内储蓄泥浆，增加泥浆循环使用效率；首节锁扣加厚护壁替代钢护筒，减少埋设、拔护筒等工序。
4.3.4单桩承载力高。接力成孔灌注混凝土仍采用成熟的水下灌注混凝土工艺。上部挖孔孔径大于设计桩径，桩身混凝土浇筑完成后整体呈现上粗下细，且上部桩身混凝土与挖孔护壁上下节接茬部位契合、倒挂，对于摩擦型桩基大大提高了单桩承载力。
4.3.5有限空间作业危险性减小。人工挖孔作业随挖孔深度增加，有限空间危险等级随之增加，接力施工缩短了人工挖孔深度，减小了有限空间作业的危险性。
结束语
城市桥梁桩基础施工随城市发展建设环境制约条件日渐苛刻，灵活采用复合接力成孔施工方法，能最大限度发挥各种成桩工艺优势，提升施工效率与施工可行性。
参考文献：
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[3]宋龙斌.长钢护筒人工挖孔桩及钻孔桩结合工法在工程中的应用.科技创新与应用.2013年第9期.
作者：范俊鹏
来源：中国期刊网