浅谈挖孔桩钢模自沉下导及拼装式护壁施工

　　摘要：本文详细介绍了沉井自沉下导原理和预制安装施工工艺，针对传统的人工挖孔桩缺点，尤其是护壁施工工艺进行了根本改进。起到临时护壁的作用，防止护壁跨坍，提高了安全性，并使人工挖孔桩适用范围扩大到软弱地层。
　　关键词：挖孔桩，拼装式，钢模，护壁，质量，控制
　　人工挖孔桩有很多优点如受力性能可靠，抗震能力强；是一种非挤土桩。对周围地基扰动小；砼护壁比泥浆护壁更安全可靠，不易塌孔，成桩质量比较容易控制和保证；可多桩同时进行，施工速度相对较快，节省设备投资，降低工程造价；施工操作工艺简单，施工方便，不受地形条件限制，场地要求小，无须泥浆池，不需要大型机械设备，噪音泥浆等环境污染小。所以有很大的应用推广价值且经常被施工单位采用。但是人工挖孔桩有些缺点如淤泥质土层则难以成孔；挖孔过程中有一定的危险，一旦塌孔往往造成严重后果，使得其往往不能被广泛采用。
　　1.概况
　　广西壮族自治区兴安至桂林高速公路项目第3合同段，其中季家灵河大桥4#、5#墩跨季家灵河，跨湘桂铁路墩为6#、7#墩，主线与既有铁路交角77°，交叉铁路桩号K309+783.3，桥下净空7.5m。6#墩位于既有铁路右侧路基坡脚，近距10.29m，远距15.51m，7#墩位于既有铁路左侧山坡上，近距20.25m，远距23.85m。由于交通地形条件的限制，只能采用人工挖孔桩施工。
　　2.工艺原理
　　综合采用了沉井自沉下导和预制安装的施工工艺，针对传统的人工挖孔桩缺点，尤其是护壁施工工艺进行了根本改进。下导护壁由拼装式带刃脚钢模制成，利用沉井工艺原理靠自重下沉，起到前导下行，并起到临时护壁的作用，防止护壁跨坍，提高了安全性，并使人工挖孔桩适用范围扩大到软弱地层。
　　后续护壁由整体现浇改为分解成四或八块预制安装，再在壁后压浆的方法，混凝土强度能够的到根本性的保证。安装时可利用下节拼装式带刃脚钢模和上部已成形的护壁上下同时固定加固，施工简易方便快速。大大降低了护壁施工的劳动强度，现场拼装费时少，能够有效的提高施工速度。
　　3.施工工艺流程及操作要点
　　3.1施工工艺流程
　　放线定桩位及高程→开挖第一、二节桩孔土方，安装前导钢模护壁→架设垂直运输架→安装电动葫芦（卷扬机或辘轳）→安装吊桶、照明、活动盖板、水泵、通风机等→安装第一节孔口预制护壁→检查桩位（中心）轴线→压浆第一节预制护壁→开挖吊运第三节桩孔土方，检查桩位（中心）轴线→第一节孔口预制护壁不动，下沉前导钢模护壁至第三节桩孔位置→安装第二节预制护壁→压浆第二节预制护壁→逐层往下作业→桩孔挖至设计深度，拆除前导钢模护壁，安装第N+1节预制护壁。
　　3.2操作要点
　　挖孔桩护壁施工采用拼装式护壁预制安装施工，当地质条件不允许时也可根据实际情况灵活采用现浇施工。当采用现浇施工护壁时可取消护壁后压浆环节。
　　3.2.1测量放样、定桩位及高程
　　依据建筑物测量控制网资料和桩位平面布置图，测定桩位方格控制网和高程基准点，确定好桩位中心，以桩位中心为圆心，以桩身半径加护壁厚度为半径画出上部圆周，撒石灰线作为桩孔开挖尺寸线，桩位线定好后，经监理复查合格后方可开挖。
　　3.2.2开挖第一、二节桩孔土方，安装前导钢模护壁
　　开挖桩孔应从上到下逐层开挖，先挖中间部分的土方，然后向周边扩挖，有效控制桩孔的截面尺寸，每节的开挖高度应根据土质和设计而定，一般以0.9～1.2米为宜，第一、二节一起开挖，高度为1.8～2.4米，施工根据地质情况，做临时简易支撑即可。
　　3.2.3安装第一节孔口预制护壁（根据需要也可现浇）
　　为防止桩孔壁坍塌，确保安全施工成孔应设置护壁，种类有素砼和钢筋砼两种，护壁厚度和砼强度必须满足设计要求。护壁厚度（含压浆30～40mm部分）一般取100mm。护壁的厚度应根据井圈材料、性能、刚度、稳定性、操作方便、构造简单等要求，并按受力状况，以最下面一节所承受的土侧压力和地下水侧压力，通过计算来确定。
　　3.2.4压浆第一节孔口护壁砼（现浇时无）
　　为了保证预制钢筋砼护壁与土壁能更好地紧密结合，提高整体性和稳定性，预制护壁安装后应立即对预制护壁背后进行压浆，强度一般为C20，确保孔壁的稳定性。砼强度到达1.2Mpa即可，应根据气候条件，一般情况下压浆完毕须经24h即可，也可掺速凝剂。
　　3.2.5检查桩位（中心）轴线、标高
　　在地面上设十字控制网、基准点，将桩控制轴线、高程测到下导护壁上，每节以十字线对中，吊线锤作中心控制，用尺杆找圆周，以基准点测量孔深。
　　3.2.6架设垂直运输架
　　第一节孔口护壁桩孔成型后，着手在桩孔口上架设垂直运输架，要求搭设稳定、牢固。本工程桩径较小，采用钢辘轳作提升工具。地面运土用手推车或翻斗车。
　　3.2.7安装提升设备、吊桶、活动盖板、水泵、通风机等
　　安装提升设备时，尽量使吊桶钢丝绳中心与桩孔中心重合，以便挖土时能直观控制桩位中心和支模中心，桩口上设围护栏，当桩孔深大于5米时，应向井下通风，加强空气对流，必要时输送氧气，防止有毒气体危害。桩孔上人员密切观察桩孔下人员情况互相呼应，桩口安装水平推移的活动盖板。当桩孔内有人挖土时，应掩盖好安全盖板，防止杂物掉下伤人，无关人员不得靠近桩孔口边。吊运土时，再打开安全盖板。
　　当地下水量不大时，随挖随将泥水用吊桶运出。地下渗水量较大时，吊桶已满足不了排水，先在桩孔底挖集水坑，用高程水泵沉入抽水，边降水边挖土，水泵的规格按抽水量确定。应日夜三班抽水，使水位保持稳定。地下水位较高时，应先采用统一降水的措施，再进行开挖。
　　3.2.8开挖第三节桩孔土方
　　从第三节开始利用提升设备运土，桩孔内人员应戴好安全帽，吊桶离开孔上方1.5米时，推动活动安全盖板，掩蔽孔口，防止卸的土块、石块等杂物坠落孔内伤人，吊桶卸土后，再打开活动盖板，下放吊桶装土，桩孔挖至规定深度后，用尺竿检查桩孔的直径及井壁圆弧度，修整孔壁，使上下垂直平顺。此时，前导钢模护壁在自重作用下前导下沉，第一节孔口护壁（已压浆）不动，以前导钢模护壁和第一节孔口护壁之间拉开的距离作为第二节护壁。
　　3.2.9检查桩位（中心）轴线、标高
　　每节桩孔护壁做好以后，必须将桩位十字轴线和标高测设在护壁的上口，然后用十字线对中，吊线锤向井底投设，以半径尺竿检查检查孔壁的垂直平整度，随之进行修整，井深必须以基准点为依据，逐根进行引测，保证桩孔轴线位置、标高、截面尺寸满足设计要求。为了保证前导钢模护壁下沉垂直度，开挖时应吊垂球定中心点后以半径放大3cm的尺寸划圆，并边挖边复核。
　　4.工艺特点及适用范围
　　4.1前导护壁由拼装式带刃脚钢模制成，利用沉井工艺原理靠自重下沉，起到前导下行，并起到临时护壁的作用，防止护壁跨坍，提高了开挖安全性，可靠性好。
　　4.2由于采用了前导护壁由拼装式带刃脚钢模护壁，在流沙、淤泥质土层不良地质条件下能够有效及时地做到随挖随护，大大提高了施工效率，使人工挖孔桩适用范围扩大到软弱地层。减少了软弱地层造成坍方坍孔的危险。
　　5.结束语
　　通过采取拼装式带刃脚钢模进行前导下挖，有效地防止了护壁跨坍，提高了安全性、且大大提高了施工效率，使人工挖孔桩不受软弱地层制约限制，施工简易方便快速，保证了工程质量和安全，取得了理想的技术、经济效果。
　　
　　参考文献：
　　[1]．公路桥涵施工技术规范/路桥集团第一公路工程局主编，-北京：人民交通出版社，2000.10（重印2007.8）ISBN978-7-114-03770-2
　　[2].建筑桩基技术规范JGJ94-94
　　[3].交通隧道工程中南大学出版社2003

《浅谈挖孔桩钢模自沉下导及拼装式护壁施工》

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