灌注桩在桥梁深基础施工中的应用分析
关 键 词： 人工挖孔,钻孔灌注桩,桥梁深基础
1引 言
大量实践表明人孔挖孔适用于工程地质和水文地质条件较好且持力层埋藏较浅工程，或者是在无水或少水且较密实的粘土或其它较硬地层，虽然目前各地正实行逐步淘汰、限制使用人工挖孔桩施工工艺，但作为一种传统的施工工艺, 人工挖孔桩具有机具简单、噪声低、振动小、施工速度快、造价较低、成桩质量容易保证等特点，它仍然是一种深基础类型的重要工法。在保证安全生产的前提下，使用人工挖孔桩处理桥梁深基础仍是一种实用的施工工法。
2工程概况
本合同段包括三座桥梁、二座涵洞、1040米路基及防护工程。为四车道高速公路，整体式路基，路幅宽度24.5m(单向行车道3.75m×4+中央分隔带2m+路缘带0.5m×2+硬路肩2.50m×2+土路肩0.75m×2)，设计车速V=80km/h，桥涵设计荷载公路-Ⅰ级。此次施工的桥梁下部为群桩基础，柱式台、柱式墩、空心薄壁墩，上部为4×50+3×50m预应力混凝土连续T梁。
3灌注桩的施工
本工程设计有挖孔方桩及钻孔灌注桩，根据地质情况，拟全部采用挖孔施工，在挖孔难以实施时再采用钻孔施工。
3.1人工挖孔施工
3.1.1施工工艺流程(如表1)
3.1.2桩身开挖
(1)桩孔采用人工开挖。开挖时工人配有安全帽、安全绳，采用卷扬机出渣(不得采用手摇轱辘提渣)，提取土渣的吊桶、吊钩、钢丝绳、卷扬机等机具进行经常性检查。所有进入工区的人员必须佩带系好安全帽，穿防滑鞋，并在孔口系安全绳。基础周围要树立标志警示，防止无关人员影响施工安全，防止他们误入“陷阱”，每次交班必须作好前一班的简要情况介绍，保证工作的连续性。
(2)桩孔开挖1m后应立即在孔口浇筑C20锁口砼，锁口砼底宽0.15m,顶部宽0.40m，顶面标高高出地面30cm，以保护井口不被破坏、渗水及承受钢管架等荷载，防止孔口周围土、石杂物落入孔内伤人。当锁口砼达到设计强度后，将护桩移至锁口上，以便经常检查孔桩开挖垂直度及孔径。
(3)搭设钢管架，安装卷扬机、吊桶等设备后继续下挖孔桩，开挖至岩层后采用松动爆破、浅眼爆破法，爆破采用电雷管，严格控制炸药用量，设专人负责起爆，先装药，人员撤离到安全地带后，再由起爆工连接起爆。起爆装置由专人看管，放炮后及时收回，并检查是否完好，如有损坏，需及时更换，待下次放炮时取出使用。在炮眼附近加强支撑和护壁，防止震塌孔壁，直到达到设计要求。
水下作业时，在装药用电雷管时，必须把电雷管短路，装炮后停止抽水和其他用电，才能接引线，以免装炮时漏电早爆。
(4)当孔深超过10m时或孔内的空气污染物超过《环境空气质量标准》规定的各项污染物的浓度限制三级标准时，或二氧化碳含量超过0.3%时，采用机械通风，通风时采用通风机及管道将新鲜空气直接送入孔底。
(5)孔内爆破后先进行通风排烟排险，通风时间不少于15分钟，同时进行洒水，采用水幕降尘。经检查无毒气后，施工人员下井继续作业。挖孔工作暂停时，孔口及时罩盖并设置明显标识。
3.1.3护壁支护
为防止护壁在爆破时震裂后下塌，施工时护壁采用C20混凝土，厚15cm～20cm。为保证操作安全，每下挖1m浇筑一节护壁，再进行钻眼爆破，爆破时不拆除模板，用以保护护壁砼，防止炸坏震裂。
3.1.4孔位检查
开挖过程中，随时利用锁口上的护桩检查孔位轴线，发现桩孔偏位和孔斜情况及时纠正，检查时做好施工记录，掌握施工进度及地质变化情况，为竣工验收做好原始资料积累。
3.1.5成孔验收
当桩孔开挖至设计高程后，采用测绳和探孔器测量桩孔深度和桩孔直径是否满足设计要求。检测结束后清除孔底表面松渣、泥、沉淀土、杂物，抽干孔底积水并报监理工程师检查验收。
3.2钻孔施工
3.2.1钻孔桩施工艺流程(如图2)
3.2.2钻孔
(1)钻机就位后，保持底座和顶端平稳，不致产生位移和沉陷，旋转钻机的钻杆、钻锥和桩孔中心三者在同一铅垂线上，偏差在2cm以内。
(2)每个孔位绘制钻孔处地质剖面图，挂于钻台上，以供对不同地质层选用合适的钻头、钻进压力和速度及适当的泥浆等参考。
(3)经常注意地层变化，在地层变化处捞取渣样，判断地质类别，记入记录表中，如钻进过程中孔内水位突然发生变化，应及时汇报，判断是否出现溶洞等地质现象，并与设计所提供的地质剖面图相对照。对地质变化大的钻渣样编号保存，以便分析考查。
(4)钻孔作业连续进行，不应中断。因特殊情况必须停钻时，孔口需加盖保护，且严禁钻锥留在孔内，以防埋钻。同时停钻时间不能过长。
(5)经常检查泥浆的主要指数，保持泥浆密度和粘稠度，避免造成糊钻或坍孔造成埋钻。
3.2.3 清孔
清孔的目的是除去孔底沉淀的钻渣和泥浆，以保证灌注的砼质量及承载力。当钻孔达到设计要求的深度后，采用吸泥泵及时进行清孔，使孔底沉淀厚度不超过20cm。清孔时要注意必须保持孔内水头高度;灌注砼前孔底沉淀厚度不大于设计规定;不得用加深孔底的方法代替清孔
3.3 钢筋笼的制作和吊装就位
(1)钢筋笼采用分节预制，其骨架应具有足够的刚度和稳定性。
(2)在骨架上部根据实际需要对称设置吊环，数量为4个。
(3)在骨架主筋外侧，焊接钢筋耳环在骨架主筋上，以保证保护层厚度。
(4)钢筋笼分节起吊，及时、准确地就位，快速接长，在达到设计深度后加以固定，防止钢筋笼上浮，初凝后方可解除钢筋笼的固定设施。
3.4导管的设立
导管吊装先试拼，连接牢固，封闭严密，使用前作水密性试验，上下直线吊装，位于井孔中央，并在灌注前进行升降试验。
3.5灌注水下混凝土
在混凝土浇注前探测孔底沉淀厚度，如大于设计厚度，须再次清孔，直到满足要求为止。混凝土由拌和楼集中拌和，采用水泥混凝土运输车运输。应先检查和易性，坍落度等情况，不合要求的废弃不用。浇注首批混凝土时要注意：
(1)采用剪球法开盘。
(2)导管下口至孔底的距离一般宜为20～40cm。
(3)混凝土浇入孔底后，立即探测孔内混凝土面的高度，计算出导管在混凝土内埋置深度，符合要求再进行正常浇注。
(4)导管埋入混凝土至少2m，但不得大于6m。
(5)浇注连续均匀有节奏地进行，尽可能缩短拆除导管的时间，当出现导管内混凝土不满时，徐徐浇注，防止在导管内造成高压空气囊，压漏导管。经常检查井孔水头，防止塌孔。
(6)当井孔混凝土面接近钢筋骨架时，使导管保持稍大的埋深并放慢浇注速度，当井孔混凝土面进入钢筋骨架一定深度后，适当提升导管，使钢筋骨架在混凝土中有一定的埋深以稳定钢筋笼。
(7)为确保桩的整体质量，混凝土浇注至超出桩顶设计标高1m处，施工承台或立柱时破除。
(8)护筒的拔出和提升，处于地面及桩顶以下的井口整体式刚性护筒，在浇筑混凝土后立即拔出。
3.6桩头处理
处理桩头时必须等桩混凝土强度达到75%以上采用人工操作小型机具的方法逐层凿除混凝土。当凿至距桩顶设计标高5～10cm时，则须注意凿除方法。并且注意保护露出的连接钢筋。
4施工过程中的安全控制措施
安全工作是工程质量、进度和效益的保证，应以防范为主，防患于未然。此次施工中应重点注意以下几点：
(1)该桥地处垃圾厂，空气中弥漫着各种沼气和腐败气体容易引起自燃或爆炸，加之桩基础施工中经过岩层时会使用爆破，更增大了安全管理的难度，施工安全成为了重中之重，所以管理人员必须制订详细的安全计划及做好岗前安全教育培训，以高度负责任的态度保证作业人员的生命安全。
(2)此次桥梁基础桩深达四十多米，可能随时会发生桥梁挖孔桩发生的孔壁坍塌及路基边坡坍塌事故和打孔人员井下作业会发生有害气体中毒等重大事故。所以在施工中开挖与钢筋砼护壁必须同步进行，保证每节护壁砼设计厚度、同心度、直径及垂直度。每挖成一节就应及时绑钢筋支模浇灌砼。护壁砼浇灌要周围同步上升，振捣密实,待砼达到规定强度后方可拆模。挖孔进尺较深，不及时浇灌护壁砼或拆模过早，在动水压力作用下，容易造成塌方和护壁变形。下井前检查提升设备完好，每次开挖深度不能过大，爆破后及时检查孔壁受损情况。采用空压机保持空气畅通，井下作业时间不超过1h，井上下随时联络。
(3)在雨季来临时，要特别注意预防土方坍塌事故。基础和沟边要采取挡水措施和排水措施。发现沟槽边积水要及时处理，以防渗漏造成坍方。沟槽开挖时，要充分考虑雨水排除问题，防止泡槽，保证施工环境安全。如沟槽基坑边需加支撑，应随开挖及时支撑，雨季不得空槽过夜，挖出的土堆在槽外至少3m以上。管道基础用平基法施工，砼终凝前不得泡水，进行养护。
结束语
鉴于灌注桩属于隐蔽工程，在施工过程中影响灌注桩施工质量的因素很多，所以对其施工过程每一环节都必须要严格要求，对各种影响因素都必须有详细的考虑。作为工程技术人员，要不断从工程施工中总结工作经验，共同探讨交流，确保工程质量。