公路橋梁水泥混凝土方形灌注樁施工工法

1、公路橋梁水泥混凝土方形灌注樁施工工法中交第一公路工程局有限公司中交一公局第五工程有限公司胡益眾耿志軍段文杰喬匡義1前言方樁是灌注樁的一種特殊形式。與傳統(tǒng)的圓樁相比，具有承載力大，成孔工藝較復(fù)雜的 特點(diǎn)。在相同截面時(shí)方樁表面積、剛度比園樁大，因其與相同截面積的圓樁相比，在獲得相 同承載力的條件下，可減少樁身長度，節(jié)省工程造價(jià)，因而在橋梁工程中得以廣泛應(yīng)用。2工法特點(diǎn)2.0.1橋梁樁基方樁施工采用“兩鉆一挖”法。2.0.2較之傳統(tǒng)的鉆孔灌注樁施工圓樁，成孔工藝較復(fù)雜，。2.0.3用該法施工的方樁，在相同截面積，相同樁長的條件下，單樁承載力有較大提高，使 群樁成排架樁的樁基數(shù)目得以減少，節(jié)省工程造價(jià)

2、，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。3適用范圍方樁成孔用到液壓抓斗施工方法，適用于粘性土、砂類土、含少量砂礫石、卵石（含量 少于30%，粒徑小于100 mm的土質(zhì)地層。4工藝原理根據(jù)水泥混凝土方樁的幾何形狀，再結(jié)合可選用機(jī)械的幾何力學(xué)指標(biāo)，同時(shí)兼顧公路 橋涵施工技術(shù)規(guī)范，水泥混凝土方樁可采用”兩鉆一挖”的施工工藝。4.0.1采用具有自動(dòng)調(diào)直功能的旋挖鉆機(jī)，可以有效地保證成孔的垂直度。至少施鉆兩個(gè)引 孔，以同時(shí)保證成孔的平面位置.4.0.2兩個(gè)引孔施鉆完畢，中間部分可采用液壓抓斗逐次抓取，直至到設(shè)計(jì)位置。由于有兩 個(gè)引孔的導(dǎo)向作用，中間部分的垂直度和平面位置亦同時(shí)得到保證，這是“兩鉆一挖”工藝 的重要特點(diǎn)。5

3、施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1 “兩鉆一挖”工藝流程如下：測量放樣一一矩形鋼筋混凝土導(dǎo)墻施工一一灌注優(yōu)質(zhì)泥漿一一導(dǎo)向引孔旋挖一一液壓抓斗 抓取中間部分一一清孔一一成孔檢查一一下鋼筋籠一一安裝雙導(dǎo)管一一灌注水下混凝土 5.2操作要點(diǎn)5.2.1嚴(yán)格保證成孔截面積。因?yàn)椴扇〉氖恰皟摄@一挖”施工工藝，方樁兩端是兩個(gè)圓形引 孔，因而這兩個(gè)圓孔的截面積須大于或等于原設(shè)計(jì)相應(yīng)的矩形截面積，如圖5.2.1所示:D圖 5.2.1L方樁設(shè)計(jì)長度（m）B方樁設(shè)計(jì)寬度（m）L ,液壓抓斗的最大抓取長度顯而易見，引孔的直徑（樁徑）D= （B2+ （L-L ,）/2） 2） 1/2也就是說，當(dāng)設(shè)計(jì)方樁的長L大于液壓抓斗的工

4、作長度L時(shí)，為保證成孔的截面積，需按 照以上公式計(jì)算兩個(gè)引孔直徑，進(jìn)而確定旋挖鉆機(jī)的鉆頭尺寸。這是方樁施工的首要控制點(diǎn)。 5.2.2保證矩形鋼筋混凝土導(dǎo)墻的施工質(zhì)量1方樁施工前，需先進(jìn)行鋼筋混凝土導(dǎo)墻的施工。導(dǎo)墻的作用相當(dāng)于普通圓樁的鋼護(hù) 筒，即具有以下作用：1）防止孔口坍塌2）控制樁基的平面位置3）量測孔深的基準(zhǔn)面及導(dǎo)管埋深的基準(zhǔn)面4）鋼筋籠吊裝入孔后以導(dǎo)墻作為支撐結(jié)構(gòu)2為了保證導(dǎo)墻的上述作用，導(dǎo)墻施工時(shí)必須保證其工程監(jiān)理質(zhì)量。由于導(dǎo)墻是方樁 施工中的一道工序，設(shè)計(jì)文件中沒有相應(yīng)的施工圖，需根據(jù)工程實(shí)際自行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)原則如 下：監(jiān)理工程師論壇 HYPERLINK / /1）導(dǎo)墻的凈寬和凈長比

5、實(shí)際施工工藝確定的方樁最大輪廓線各多200皿，如下圖 所示：圖 5.2.1附注：單位：毫米L導(dǎo)墻的凈長B導(dǎo)墻的凈寬Ls方樁輪廓線長Bs方樁輪廓線寬2）按照朗金土壓力分布計(jì)算每延米導(dǎo)墻的最大彎矩，并以此來確定導(dǎo)墻的截面。導(dǎo)墻的設(shè)計(jì)方案確定后，實(shí)際施工中則嚴(yán)格按照方案組織實(shí)施，從導(dǎo)墻鋼筋骨 架的制作、安裝，到導(dǎo)墻模板的支設(shè)，導(dǎo)墻混凝土的澆筑，每道工序嚴(yán)格把關(guān)， 確保導(dǎo)墻的工程質(zhì)量。5.2.3灌注符合要求的優(yōu)質(zhì)泥漿1為保證槽壁的穩(wěn)定和墻體的質(zhì)量，施工前應(yīng)對造漿材料進(jìn)行選擇，一般選用膨潤土 作泥漿并摻加適量的添加劑（如：CMC）。2需配制的泥漿應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、成槽方法、用途等進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，試驗(yàn)合格后

6、方 可使用。3重復(fù)使用的泥漿應(yīng)通過振動(dòng)篩、旋流器、沉淀池等方法進(jìn)行凈化，符合要求后方可 再用。廢棄泥漿和殘?jiān)鼞?yīng)按環(huán)保的有關(guān)規(guī)定處理，并及時(shí)清遠(yuǎn)出現(xiàn)場。5.2.4控制液壓抓斗的每次抓取層厚1為保證成樁的直順度，應(yīng)根據(jù)液壓抓斗的性能和土質(zhì)情況確定液壓抓斗每次抓取層 厚。具體判斷標(biāo)準(zhǔn)是：當(dāng)液壓抓斗夾住一定厚度的土體從開始加壓到抓取完畢，整個(gè)過程懸 吊液壓抓斗的鋼絲繩不發(fā)生扭動(dòng)，則該厚度為適宜厚度。根據(jù)姚家園立交E匝道橋的施工實(shí) 踐，得出了每層抓取厚度不宜超過400啞這一結(jié)論。若更換機(jī)型或土質(zhì)情況發(fā)生重大變化， 應(yīng)根據(jù)具體的實(shí)際情況，通過首件工程實(shí)驗(yàn)確定。2挖槽過程中應(yīng)連續(xù)并始終保持槽內(nèi)充滿泥漿，保證

7、槽壁的穩(wěn)定。5.2.5縮短成孔待灌期，鋼筋籠場外焊接成整體，一次吊裝入孔。方樁成孔后體積龐大，一旦坍孔，后果不堪設(shè)想。應(yīng)盡量縮短成孔后等待灌注的時(shí)間。 傳統(tǒng)施工工藝是鋼筋籠分段制作（一般為兩段），先吊裝第一段入孔，然后吊裝第二段，在 孔口施焊，焊接完畢，并待冷卻后，再整體吊裝就位，施焊的時(shí)間加上冷卻的時(shí)間即是發(fā)生 坍孔的危險(xiǎn)期，所以為了消除這個(gè)危險(xiǎn)期，鋼筋籠必須在場外焊接成整體，并應(yīng)設(shè)置一定數(shù) 量的斜撐和橫撐加強(qiáng)筋，使鋼筋籠具有足夠的剛度，確保在運(yùn)輸、吊裝、插入時(shí)不變形，按 設(shè)計(jì)、規(guī)范要求一次吊裝就位。根據(jù)姚家園立交E匝道橋方樁的施工實(shí)踐，鋼筋籠焊接成整體后，重達(dá)70多噸，需用 三臺吊車協(xié)同起

8、吊入孔，以100噸吊車吊鋼筋籠頂部，以50噸吊車吊鋼筋籠中部，以25 噸吊車吊鋼筋籠底部。當(dāng)把鋼筋籠吊至即將離開地面時(shí)，50噸、25噸吊車摘鉤，由100噸 吊車單獨(dú)起吊鋼筋籠入孔，整個(gè)吊裝時(shí)間一小時(shí)二十分左右，比起傳統(tǒng)的分段吊裝，孔口施 焊，最后整體吊裝入孔的方法約提前四個(gè)小時(shí)左右，大大縮短了成孔待灌期，保證了成孔質(zhì) 量。6材料與設(shè)備方樁施工所用材料與圓樁相同，混凝土的配合比，鋼筋的焊接工藝與圓樁并無區(qū)別，所 不同的是在施工設(shè)備上，方樁施工需用到液壓抓斗，如下圖所示：上圖液壓抓斗型號為SG30，其主要技術(shù)參數(shù)如下:1）成槽寬度：0.351.2m2）最大提升力：300KN3）卷揚(yáng)機(jī)單繩拉力：16

9、0KN4）系統(tǒng)壓力：33MPa5）主泵流量：2X260L/minSG30液壓抓斗具有單繩拉力大、成墻效率高的特點(diǎn)，被廣泛用在地下連續(xù)墻的施工中， 姚家園立交（二期）工程E匝道橋方樁即是采用該種設(shè)備，實(shí)踐證明其性能良好。7質(zhì)量控制7.0.1方樁施工應(yīng)按公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)（JTG F80/1-2004）進(jìn)行質(zhì)量控制。 具體指標(biāo)如下：表7.0.1方樁質(zhì)量控制指標(biāo)項(xiàng)目允許偏差孔的中心位置（mm）50孔徑不小于設(shè)計(jì)樁徑傾斜度（皿）小于1%樁長，且不大于500孔深（m）不小于設(shè)計(jì)規(guī)定沉淀厚度（m）300 mm7.0.2施工中采取以下質(zhì)量控制措施：1兩個(gè)引孔樁位放樣必須準(zhǔn)確，每個(gè)引孔均布設(shè)十字樁。2旋

10、挖鉆機(jī)就位時(shí)，利用鉆桿電腦控制系統(tǒng)精確對中，并保持鉆桿垂直。3成孔后對孔底沉淀先用液壓抓斗反復(fù)撈取，然后用高壓水槍將剩余沉淀物沖入泥漿 中，及時(shí)進(jìn)行泥漿置換，直至沉淀厚度滿足設(shè)計(jì)要求。4在水下混凝土灌注中，為防止鋼筋骨架上浮，當(dāng)灌注的混凝土頂面距鋼筋骨架底部 1m左右時(shí)，降低混凝土的灌注速度，當(dāng)混凝土上升到骨架底口4m以上時(shí)，提升導(dǎo)管，使其 底口高于骨架底部2m以上，即恢復(fù)正常灌注速度。5灌注開始后，保證緊湊、連續(xù)地進(jìn)行，確保中途不停工。在灌注過程中，控制每次放入漏斗內(nèi)的混凝土量，防止混凝土從漏斗頂溢出或從外掉入孔底，使泥漿內(nèi)含有水泥而變 稠凝結(jié)，致使測深不準(zhǔn)確。灌注過程中，注意管內(nèi)混凝土下降

11、和孔深水位升降情況，及時(shí)測 量孔內(nèi)混凝土高度，正確指揮導(dǎo)管的提升和拆除。（六）、在灌注過程中，當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)混凝土不滿，含有空氣時(shí)，后續(xù)混凝土的灌入量要控制好， 徐徐灌入漏斗和導(dǎo)管，以免在導(dǎo)管內(nèi)形成高壓氣囊，擠出管節(jié)間的橡膠墊，而使導(dǎo)管漏水。 8安全措施1組織職工學(xué)習(xí)安全生產(chǎn)知識和規(guī)章制度。新工人（包括合同農(nóng)民工上崗前必須先進(jìn) 行安全知識培訓(xùn)，經(jīng)考試合格后方準(zhǔn)上崗）。2凡進(jìn)入施工現(xiàn)場人員必須戴好安全帽，不得穿拖鞋或赤腳進(jìn)入施工現(xiàn)場。3機(jī)械所用電纜要采取防護(hù)措施，避免車輛碾軋破損，以防止人員觸電，電器設(shè)施要 有防雨措施，按雨季施工要求安裝。4現(xiàn)場用電設(shè)備必須實(shí)行三級供電，兩級保護(hù)。5所有電器設(shè)備的安裝

12、及拆卸必須由專職電工操作。6設(shè)備吊裝時(shí)，應(yīng)按負(fù)荷選擇索具，嚴(yán)禁吊物下站人。吊車回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)嚴(yán)禁站人。7搬、抬設(shè)備及物體時(shí)，必須統(tǒng)一口號，同起同落，以免傷人?，F(xiàn)場所用設(shè)備安裝牢 穩(wěn)、清潔，符合規(guī)范要求。8按期對使用設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，保證不帶病運(yùn)轉(zhuǎn)，完好率達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。9設(shè)備車輛移位、行起時(shí)，要先看地形，不得盲目進(jìn)行移動(dòng)，以免成事故。10工地與社會交通出入口，設(shè)專人指揮車輛，保證交通安全。9環(huán)保措施1成立施工環(huán)保小組，在施工中嚴(yán)格按國家的有關(guān)法規(guī)、規(guī)章執(zhí)行。2在工程建設(shè)允許的范圍內(nèi)，規(guī)劃各種設(shè)施和臨時(shí)設(shè)施（泥漿池等）并做到標(biāo)識清楚、 齊全，施工現(xiàn)場整潔文明。3注意施工現(xiàn)場噪聲的擾民問題，在靠近居民區(qū)的施

13、工點(diǎn)，若非工程必須連續(xù)進(jìn)行， 夜間22時(shí)以后停止施工。4施工過程產(chǎn)生的廢棄物、污染物應(yīng)按照監(jiān)理工程師的指示集中堆放或及時(shí)清運(yùn)，生 活垃圾定期運(yùn)至遠(yuǎn)離居民區(qū)的垃圾堆放點(diǎn)。5保護(hù)當(dāng)?shù)匾徊菀荒荆坏秒S意破壞植被、樹木。6不得隨意擴(kuò)大施工場地，在允許施工線內(nèi)施工。7在河道內(nèi)施工，注意廢油、廢水，不得污染河道。8有專人把守路口，清洗車輛輪胎和路面。10經(jīng)濟(jì)效益分析前面提及，方樁與圓樁相比，在相同截面，相同樁長的條件下，單樁承載力有較大提高，a方樁（以正方形為例）圓樁當(dāng) a2=n r2 時(shí)，方樁周長 4a=4（n ） i/2r=4X 1.77r=7.08r圓樁周長2n r=6.28 r所以，方樁周長圓樁周長。對于摩擦樁來說，方樁比圓樁與樁周土要獲得更大的摩擦力,因而承載力相應(yīng)提高，提高 率 K=（7.08-6.28）/6.28=12.7%基于此，在承載力要求一致的前提下設(shè)計(jì)樁基時(shí)，若采用方樁，則樁身長度是圓樁的 0.887倍,假設(shè)圓樁設(shè)計(jì)樁長為40米,則方樁的樁長為:0.887*40=36米,若每延米樁基成本為 500元，那么方樁較之圓樁，單