论文部分内容阅读
【摘 要】桥梁桩基础施工中成孔方法的选择十分重要，要根据工程项目的时间情况合理选择。同时要对钢筋安装，混凝土灌注及施工中的质量控制措施和施工要点以及施工中的安全控制措施和方法
【关键词】桩基础；钢筋网制作；混凝土质量；安全保障措施
1、概述
1.1桥梁桩基施工成孔施工方案的选择
根据沈四高速公路施工进度计划安排和施工中人工挖孔、冲击钻成孔、旋挖钻成孔、回旋钻机成孔（正、反）。
1.1.1人工挖孔
挖孔灌注桩适用于无地下水或少量地下水，且较密实的土层或风化层。若孔内产生的空气污染物超过现行《环境空气质量标准》（GB 3095）规定的三级标准浓度限值时，必须采取通风措施，方可采用人工挖孔施工。
挖孔桩直径不应小于1200mm，挖孔的深度不宜大于15m，孔深大于10m时必须强制采取机械通风措施。
嵌岩桩可以采用人工挖孔；摩擦桩原则上不可以采用人工挖孔，如采用人工挖孔必须保证桩基承载力。
1.1.2冲击钻
适应土、沙、卵石、软岩等基本上所有需要冲孔的地层都能用。但是考虑到成本及成功速度一般在含有砂卵石回填土及需要入岩的地层使用较多。
1.1.3旋挖钻
旋挖钻一般适用于粘土、粉土、砂土、淤泥质土、人工回填土及含有部分卵石、碎石的地层，借钻具自重和钻机加压力，耙齿切入土层，在回转力矩的作用下钻斗同时回转配合不同钻具，适用于干式（短螺旋）、湿式（回转斗）及岩层（岩心钻）的成孔作业。
根据不同的地质条件选用不同的钻杆、钻斗及合理的斗齿刃角。对于大扭矩动力斗和自动内锁式伸缩钻杆的钻机，可以适应微风化岩层的施工。目前，旋挖钻机的最大钻孔直径为3m，最大钻孔深度达到120m（主要集中在40m以内）。
1.1.4回旋钻机
钻机按照泥浆的循环方式：分正循环钻机和反循环钻机。正循环钻机适用于黏土、粉土、砂性土等各类土层的桥墩的桩基施工。反循环钻机适用于粘性土、砂性土、卵石土和风化岩层，但卵石粒径小于钻杆内径的2/3，且含量不大于20%。正循环钻机成孔护壁效果要比反循环钻机成孔效果好。
正循环回转钻进是以钻机的回转装置带动钻具旋转切削岩土，同时利用泥浆泵向钻杆输送泥浆（或清水）冲洗孔底，携带岩屑的冲洗液沿钻杆与孔壁之间的环状空间上升，从孔口流向沉淀池，净化后再供使用，反复运行，由此形成正循环排渣系统；随着钻渣的不断排出，钻孔不断地向下延伸，直至达到预定的孔深。
反循环回转钻进的破岩方式与正循环回转钻进相同，但排渣方式不同，孔内泥浆的流向相反。
反循环钻进时，钻杆（排渣管）内泥浆的压力小于钻杆外泥浆的压力；在内外压力差的作用下，孔内泥浆沿钻具与孔壁之间的环状空间流向孔底，与岩屑一起进入钻头吸渣口，通过钻杆内腔返回地面，经沉淀或机械净化处理后再流进孔内，从而形成循环。
2、人工挖孔施工
1）人工挖孔桩优缺点
人工挖孔桩成孔环保、无污染，制约施工进度的客观因素少，施工中可以多孔平行施工，施工进度快，一般情况下无需灌注水下混凝土，消除了钻孔与灌注水下混凝土的许多质量隐患，如扩桩、塌孔、卡钻、断桩、钢筋笼上浮、保护层厚度不均、沉淀层过厚等问题，从而保证桩的完整性和质量。
人工挖孔桩单桩施工速度较慢，施工中安全风险高，现场施工负责人必须高度重视，地下水及細砂、粉砂层地质对施工进度影响很大。
人工挖孔桩成孔比旋挖钻、回旋钻机、冲击钻成孔费用偏高。
2）人工挖孔所需的设备及工具主要有：
提升架（采用角钢焊接成型）、手推车、镐、锹、手铲、钎、线坠、混凝土搅拌机、吊桶、串筒、振捣棒、插钎、粗麻绳、钢丝绳、安全防护栏、活动盖板、防水照明灯（低压12V、60W）、电焊机、通风及供氧设备、活动爬梯、安全帽、安全带等。
3）施工要点
⑴场地平整：清除地表四周的危石浮土，铲除松软土层并夯实，保证挖孔施工有足够的工作面。孔口四周挖好排水沟，做好排水系统，布设做好出渣道路，合理堆放材料和机具设备，使其不增加孔壁压力，防止塌孔。位于山坡上的桩基开工作平台时要注意桩顶高程，保证设计桩长。
⑵施工放样：
基桩施工放样时，应认真核对设计图表中数据无误后进行，并依据控制网提前测设施工基桩桩位中心，以作为首节基桩护壁的中心。
首节基桩护壁浇筑好后，测量组要对桩位进行复测。同时通过桩中心引两条垂直直径线与井圈相交得四点，在这四点处设置四个钢钉，或用油漆在这四点作标记，作为控制中心点及施工中控制垂直度的依据。
在首节护壁砼上，用红油漆标记标高控制点，以控制开挖基桩的孔底标高。终孔前测量组应复测孔位偏差和护壁砼标记点标高。
⑶桩孔开孔
开挖桩孔应从上至下逐层进行，先挖四周，然后扩及圆心部分，开挖区的侧壁要求做到光滑平整，底面要水平，挖出的土方要及时运送到地面并外运，不得堆放在孔边。同时要经常量测，有效地控制开挖桩孔的截面尺寸，每节高度根据地质情况定为80～120cm。
⑷人工挖孔
挖土时采用短把的镐、锹等简易工具进行人工挖土，强风化岩层开挖时，采用人工及空压机和风镐配合松土，再将渣土提升至孔外；若岩层较硬时拟采用小型浅层光面爆破方式进行开挖。
⑸护壁类型
为防止挖孔桩孔壁塌方，确保施工安全，视其地质等实际情况，必要情况下要设置护壁，护壁形式可分为内齿式和外齿式。
桩孔每节开挖完，应及时安装护壁模板，立即浇注护壁混凝土，护壁混凝土采用人工浇注，人工振捣，混凝土强度要求不低于基桩混凝土土强度，坍落度宜控制在10cm左右。护壁一般为素混凝土，当遇到地下水及细砂、粉砂层地质时可采用钢筋混凝土护壁。 ⑹挖孔达到设计深度后，清除孔底松土、沉渣、杂物；如地质复杂，用钢钎探明孔底以下地质情况（嵌岩桩）。
⑺钢筋制作及安装
钢筋骨架在钢筋场地分节制作，运至现场吊车安装就位。当机械无法到达施工现场时，在孔内直接绑扎成型。
钢筋笼制作、运输和安装过程中，要防止变形；钢筋笼加劲箍和箍筋、焊点（点焊不能伤害主筋）必须密实牢固；严禁钢筋笼成型有弯曲（香蕉型）或扭曲现象。
钢筋主筋接头主要采用焊接接头（帮条焊）、机械连接（套筒连接），一般采用机械连接，钢筋笼主筋保护层厚度要满足设计及规范要求，可按设计要求焊接定位筋或采用混凝土预制块。
钢筋骨架最上端定位，必须由测定的孔口标高来计算吊筋的长度，并反复核对无误后再焊接定位。在钢筋笼上拉上十字线，找出钢筋笼中心，根据护桩找出桩位中心，钢筋笼定位时使钢筋笼中心与桩位中心重合。然后在吊筋的吊圈里插入两根平行的工字钢或槽钢，并将整个定位骨架支托于第一节护壁砼井圈上。
桩基声测管直接绑扎在钢筋骨架内侧，位置要准确，绑扎要牢固，声测管安装完毕后应将上口加盖或加塞封闭，以免浇灌混凝土时落人异物，致使孔道堵塞。
⑻混凝土浇筑
孔内无积水时，混凝土的浇筑按墩台身混凝土浇筑的有关规定进行；孔内有积水且无法排净时，按水下混凝土灌注的要求进行，是否要将孔内灌满水有待进一步探讨。
进行桩孔混凝土浇注施工时，四周相邻的桩孔不得进行人工挖孔作业。
3、应注意的质量问题
⑴垂直偏差过大：由于开挖过程未按要求每节核验垂直度，致使挖完以后垂直度超偏。每挖完一节，必须根据桩孔口上的轴线吊直、修边、使孔壁圆弧保持上下顺直。
⑵缩孔：由于护壁模板支搭位置不准确、支撑不牢固或灌注时模板移位造成缩孔。每节护壁砼浇注前，质检及施工人员要仔细检查模板位置的准确性及支撑的牢固性。浇注完成后及时复核模板是否移位。
⑶孔壁坍塌：因桩位土质不好，或地下水渗出而使孔壁坍塌。开挖前应掌握现场土质情况，错开桩位开挖，缩短每节高度，随时观察土体松动情况，必要时可在坍孔处用砌砖，钢板桩、木板桩封堵；操作进程要紧凑，避免坍孔。
⑷孔底残留虚土太多：成孔、修边以后有较多虚土，未认真清除。在放钢筋笼前应认真检查孔底，清除虚土杂物。必要时用水泥砂浆或混凝土封底。
通过桩基无破损检测发现，孔底残渣清理不干净，影响桩底混凝土的完整性，有增加孔深的现象。
⑸孔底出现积水：当地下水渗出较快或雨水流入，抽排水不及时，就会出现积水。开挖过程中孔底要挖集水坑，及时下泵抽水。
4、安全保证措施
⑴孔口围护措施
第一节护壁高出地面0.2m，以保护井口及防止地面水流入井孔内或脚踢杂物入孔内。孔井口边1m范围内不得有任何杂物，堆土应在孔井口边1.5m以外。孔內作业时，孔口上面必须有人监护，砼围圈上不得放置工具和站人。利用吊桶运土时，桶不能装得过满，土料低于桶上口5cm，防止落物伤人。吊桶用橡皮软桶，禁止用铁桶。无关人员不得靠近桩孔口，桩孔口机械操作人员不准离开岗位，口袋内不得放置物品（如钥匙、钢笔、怀表、打火机、小型工具、玩物等），以防坠入桩孔中。挖孔桩作业人员下班休息时，必须用盖板盖好孔口，同时用高于80cm的护身栏将井口封闭围挡，并设置醒目的安全警示标志。
孔下作业人员上下井必须使用软梯，并佩戴安全绳。
⑵孔中防中毒措施
当孔深挖至10m以下时，作业中必须强制通风，采用压力风管引至孔底进行送风，作业过程中不得间断送风，确保施工时孔内空气新鲜，以防有害气体中毒窒息事故发生，孔内作业人员作业上下井必须使用软梯。
⑶防触电措施
施工现场的一切电源、电路的安装和拆除必须由持证电工操作。用电设备必须严格接地或接零保护且安装漏电保护器，各桩孔用电必须分闸，严禁一闸多用。孔上电缆必须架空2.0m以上，孔内电缆、电线必须采用护套等有防磨损、防潮、防断等保护措施。孔中操作工应手戴工作手套，脚穿绝缘胶鞋。
⑷防止孔壁坍塌措施
开挖桩孔时要及时浇筑护壁砼，一般情况下每挖1m深立即支模浇筑快硬砼，必要时护壁混凝土中加设钢筋网片，如遇有松散土质、流沙、腐蚀土或其他不良土层，各类桩径护壁混凝土加厚，挖孔深度减短至0.3～0.5m。施工中必须挖一层土方做一层护壁，严禁超挖后补做护壁。
人工挖孔桩开挖程序，应采用间隔挖孔方法，以减少水的渗透和防止土体滑移，防止在挖土或冲抓土成孔过程中因邻桩混凝土未初凝而发生窜孔现象。
5、总之
通过对沈四综合六标的施工控制在桥梁桩基础施工中的具体实践得知，要根据各个项目的实际具体情况，并结合项目自身特点和施工安排计划努力安排好施工中的实际任务。同时要控制好施工中的钢筋网制作，混凝土浇筑和安全保障措施的具体实施。
【关键词】桩基础；钢筋网制作；混凝土质量；安全保障措施
1、概述
1.1桥梁桩基施工成孔施工方案的选择
根据沈四高速公路施工进度计划安排和施工中人工挖孔、冲击钻成孔、旋挖钻成孔、回旋钻机成孔（正、反）。
1.1.1人工挖孔
挖孔灌注桩适用于无地下水或少量地下水，且较密实的土层或风化层。若孔内产生的空气污染物超过现行《环境空气质量标准》（GB 3095）规定的三级标准浓度限值时，必须采取通风措施，方可采用人工挖孔施工。
挖孔桩直径不应小于1200mm，挖孔的深度不宜大于15m，孔深大于10m时必须强制采取机械通风措施。
嵌岩桩可以采用人工挖孔；摩擦桩原则上不可以采用人工挖孔，如采用人工挖孔必须保证桩基承载力。
1.1.2冲击钻
适应土、沙、卵石、软岩等基本上所有需要冲孔的地层都能用。但是考虑到成本及成功速度一般在含有砂卵石回填土及需要入岩的地层使用较多。
1.1.3旋挖钻
旋挖钻一般适用于粘土、粉土、砂土、淤泥质土、人工回填土及含有部分卵石、碎石的地层，借钻具自重和钻机加压力，耙齿切入土层，在回转力矩的作用下钻斗同时回转配合不同钻具，适用于干式（短螺旋）、湿式（回转斗）及岩层（岩心钻）的成孔作业。
根据不同的地质条件选用不同的钻杆、钻斗及合理的斗齿刃角。对于大扭矩动力斗和自动内锁式伸缩钻杆的钻机，可以适应微风化岩层的施工。目前，旋挖钻机的最大钻孔直径为3m，最大钻孔深度达到120m（主要集中在40m以内）。
1.1.4回旋钻机
钻机按照泥浆的循环方式：分正循环钻机和反循环钻机。正循环钻机适用于黏土、粉土、砂性土等各类土层的桥墩的桩基施工。反循环钻机适用于粘性土、砂性土、卵石土和风化岩层，但卵石粒径小于钻杆内径的2/3，且含量不大于20%。正循环钻机成孔护壁效果要比反循环钻机成孔效果好。
正循环回转钻进是以钻机的回转装置带动钻具旋转切削岩土，同时利用泥浆泵向钻杆输送泥浆（或清水）冲洗孔底，携带岩屑的冲洗液沿钻杆与孔壁之间的环状空间上升，从孔口流向沉淀池，净化后再供使用，反复运行，由此形成正循环排渣系统；随着钻渣的不断排出，钻孔不断地向下延伸，直至达到预定的孔深。
反循环回转钻进的破岩方式与正循环回转钻进相同，但排渣方式不同，孔内泥浆的流向相反。
反循环钻进时，钻杆（排渣管）内泥浆的压力小于钻杆外泥浆的压力；在内外压力差的作用下，孔内泥浆沿钻具与孔壁之间的环状空间流向孔底，与岩屑一起进入钻头吸渣口，通过钻杆内腔返回地面，经沉淀或机械净化处理后再流进孔内，从而形成循环。
2、人工挖孔施工
1）人工挖孔桩优缺点
人工挖孔桩成孔环保、无污染，制约施工进度的客观因素少，施工中可以多孔平行施工，施工进度快，一般情况下无需灌注水下混凝土，消除了钻孔与灌注水下混凝土的许多质量隐患，如扩桩、塌孔、卡钻、断桩、钢筋笼上浮、保护层厚度不均、沉淀层过厚等问题，从而保证桩的完整性和质量。
人工挖孔桩单桩施工速度较慢，施工中安全风险高，现场施工负责人必须高度重视，地下水及細砂、粉砂层地质对施工进度影响很大。
人工挖孔桩成孔比旋挖钻、回旋钻机、冲击钻成孔费用偏高。
2）人工挖孔所需的设备及工具主要有：
提升架（采用角钢焊接成型）、手推车、镐、锹、手铲、钎、线坠、混凝土搅拌机、吊桶、串筒、振捣棒、插钎、粗麻绳、钢丝绳、安全防护栏、活动盖板、防水照明灯（低压12V、60W）、电焊机、通风及供氧设备、活动爬梯、安全帽、安全带等。
3）施工要点
⑴场地平整：清除地表四周的危石浮土，铲除松软土层并夯实，保证挖孔施工有足够的工作面。孔口四周挖好排水沟，做好排水系统，布设做好出渣道路，合理堆放材料和机具设备，使其不增加孔壁压力，防止塌孔。位于山坡上的桩基开工作平台时要注意桩顶高程，保证设计桩长。
⑵施工放样：
基桩施工放样时，应认真核对设计图表中数据无误后进行，并依据控制网提前测设施工基桩桩位中心，以作为首节基桩护壁的中心。
首节基桩护壁浇筑好后，测量组要对桩位进行复测。同时通过桩中心引两条垂直直径线与井圈相交得四点，在这四点处设置四个钢钉，或用油漆在这四点作标记，作为控制中心点及施工中控制垂直度的依据。
在首节护壁砼上，用红油漆标记标高控制点，以控制开挖基桩的孔底标高。终孔前测量组应复测孔位偏差和护壁砼标记点标高。
⑶桩孔开孔
开挖桩孔应从上至下逐层进行，先挖四周，然后扩及圆心部分，开挖区的侧壁要求做到光滑平整，底面要水平，挖出的土方要及时运送到地面并外运，不得堆放在孔边。同时要经常量测，有效地控制开挖桩孔的截面尺寸，每节高度根据地质情况定为80～120cm。
⑷人工挖孔
挖土时采用短把的镐、锹等简易工具进行人工挖土，强风化岩层开挖时，采用人工及空压机和风镐配合松土，再将渣土提升至孔外；若岩层较硬时拟采用小型浅层光面爆破方式进行开挖。
⑸护壁类型
为防止挖孔桩孔壁塌方，确保施工安全，视其地质等实际情况，必要情况下要设置护壁，护壁形式可分为内齿式和外齿式。
桩孔每节开挖完，应及时安装护壁模板，立即浇注护壁混凝土，护壁混凝土采用人工浇注，人工振捣，混凝土强度要求不低于基桩混凝土土强度，坍落度宜控制在10cm左右。护壁一般为素混凝土，当遇到地下水及细砂、粉砂层地质时可采用钢筋混凝土护壁。 ⑹挖孔达到设计深度后，清除孔底松土、沉渣、杂物；如地质复杂，用钢钎探明孔底以下地质情况（嵌岩桩）。
⑺钢筋制作及安装
钢筋骨架在钢筋场地分节制作，运至现场吊车安装就位。当机械无法到达施工现场时，在孔内直接绑扎成型。
钢筋笼制作、运输和安装过程中，要防止变形；钢筋笼加劲箍和箍筋、焊点（点焊不能伤害主筋）必须密实牢固；严禁钢筋笼成型有弯曲（香蕉型）或扭曲现象。
钢筋主筋接头主要采用焊接接头（帮条焊）、机械连接（套筒连接），一般采用机械连接，钢筋笼主筋保护层厚度要满足设计及规范要求，可按设计要求焊接定位筋或采用混凝土预制块。
钢筋骨架最上端定位，必须由测定的孔口标高来计算吊筋的长度，并反复核对无误后再焊接定位。在钢筋笼上拉上十字线，找出钢筋笼中心，根据护桩找出桩位中心，钢筋笼定位时使钢筋笼中心与桩位中心重合。然后在吊筋的吊圈里插入两根平行的工字钢或槽钢，并将整个定位骨架支托于第一节护壁砼井圈上。
桩基声测管直接绑扎在钢筋骨架内侧，位置要准确，绑扎要牢固，声测管安装完毕后应将上口加盖或加塞封闭，以免浇灌混凝土时落人异物，致使孔道堵塞。
⑻混凝土浇筑
孔内无积水时，混凝土的浇筑按墩台身混凝土浇筑的有关规定进行；孔内有积水且无法排净时，按水下混凝土灌注的要求进行，是否要将孔内灌满水有待进一步探讨。
进行桩孔混凝土浇注施工时，四周相邻的桩孔不得进行人工挖孔作业。
3、应注意的质量问题
⑴垂直偏差过大：由于开挖过程未按要求每节核验垂直度，致使挖完以后垂直度超偏。每挖完一节，必须根据桩孔口上的轴线吊直、修边、使孔壁圆弧保持上下顺直。
⑵缩孔：由于护壁模板支搭位置不准确、支撑不牢固或灌注时模板移位造成缩孔。每节护壁砼浇注前，质检及施工人员要仔细检查模板位置的准确性及支撑的牢固性。浇注完成后及时复核模板是否移位。
⑶孔壁坍塌：因桩位土质不好，或地下水渗出而使孔壁坍塌。开挖前应掌握现场土质情况，错开桩位开挖，缩短每节高度，随时观察土体松动情况，必要时可在坍孔处用砌砖，钢板桩、木板桩封堵；操作进程要紧凑，避免坍孔。
⑷孔底残留虚土太多：成孔、修边以后有较多虚土，未认真清除。在放钢筋笼前应认真检查孔底，清除虚土杂物。必要时用水泥砂浆或混凝土封底。
通过桩基无破损检测发现，孔底残渣清理不干净，影响桩底混凝土的完整性，有增加孔深的现象。
⑸孔底出现积水：当地下水渗出较快或雨水流入，抽排水不及时，就会出现积水。开挖过程中孔底要挖集水坑，及时下泵抽水。
4、安全保证措施
⑴孔口围护措施
第一节护壁高出地面0.2m，以保护井口及防止地面水流入井孔内或脚踢杂物入孔内。孔井口边1m范围内不得有任何杂物，堆土应在孔井口边1.5m以外。孔內作业时，孔口上面必须有人监护，砼围圈上不得放置工具和站人。利用吊桶运土时，桶不能装得过满，土料低于桶上口5cm，防止落物伤人。吊桶用橡皮软桶，禁止用铁桶。无关人员不得靠近桩孔口，桩孔口机械操作人员不准离开岗位，口袋内不得放置物品（如钥匙、钢笔、怀表、打火机、小型工具、玩物等），以防坠入桩孔中。挖孔桩作业人员下班休息时，必须用盖板盖好孔口，同时用高于80cm的护身栏将井口封闭围挡，并设置醒目的安全警示标志。
孔下作业人员上下井必须使用软梯，并佩戴安全绳。
⑵孔中防中毒措施
当孔深挖至10m以下时，作业中必须强制通风，采用压力风管引至孔底进行送风，作业过程中不得间断送风，确保施工时孔内空气新鲜，以防有害气体中毒窒息事故发生，孔内作业人员作业上下井必须使用软梯。
⑶防触电措施
施工现场的一切电源、电路的安装和拆除必须由持证电工操作。用电设备必须严格接地或接零保护且安装漏电保护器，各桩孔用电必须分闸，严禁一闸多用。孔上电缆必须架空2.0m以上，孔内电缆、电线必须采用护套等有防磨损、防潮、防断等保护措施。孔中操作工应手戴工作手套，脚穿绝缘胶鞋。
⑷防止孔壁坍塌措施
开挖桩孔时要及时浇筑护壁砼，一般情况下每挖1m深立即支模浇筑快硬砼，必要时护壁混凝土中加设钢筋网片，如遇有松散土质、流沙、腐蚀土或其他不良土层，各类桩径护壁混凝土加厚，挖孔深度减短至0.3～0.5m。施工中必须挖一层土方做一层护壁，严禁超挖后补做护壁。
人工挖孔桩开挖程序，应采用间隔挖孔方法，以减少水的渗透和防止土体滑移，防止在挖土或冲抓土成孔过程中因邻桩混凝土未初凝而发生窜孔现象。
5、总之
通过对沈四综合六标的施工控制在桥梁桩基础施工中的具体实践得知，要根据各个项目的实际具体情况，并结合项目自身特点和施工安排计划努力安排好施工中的实际任务。同时要控制好施工中的钢筋网制作，混凝土浇筑和安全保障措施的具体实施。