1、工程概况

 

　　某标段工程地理位置位于山区，地质结构情况较复杂，高架桥下部结构桩基施工范围内的地质条件为卵石、圆砾、细砂层，不利于钻机钻孔施工，故该工程采用人工挖孔进行桩基施工。该标段90号轴设计桩长36m，91、92号轴设计桩长42m，93～96号轴设计桩长40m，97号轴设计桩长30m。桩基开挖施工时，90号轴桩基施工自地表以下25m深处遇地下水及大块漂石，97号轴桩基施工至26m深处时，遇流沙层。根据90号轴及97号轴桩基施工现场地质情况分析，该标段90～97号轴段实际地质情况为砂卵石及大块漂石，自地表以下26～34m深度内为流沙层，按原设计进行桩基施工无法成孔。为保证施工安全、工程质量及进度，该标段91～96号轴下部结构选用大直径管桩基础。

 

　　2、大直径管桩设计

 

　　大直径管桩直径D=7.0m，d=6.0m，桩长14.5～16.5m。桩身为C50混凝土现场浇筑，桩壁厚50cm，采用自平衡技术分段下沉成桩，桩身内回填砂石（见图1）。

 

　　3、主要施工方法及技术措施

 

　　3.1施工工艺流程。打设混凝土锚桩→首节管桩基坑开挖（支护）→预埋钢刃角→第1节管桩钢筋混凝土结构→全断面除土→第1节管桩下沉→第2节管桩钢筋混凝土结构→全断面除土→第3、4节管桩钢筋混凝土结构→全断面除土→顶压下沉→封底钢筋混凝土结构→管桩内回填砂石→封顶钢筋混凝土→桩侧压浆（见图2）。

 

　　3.2锚桩施工。依据设计图纸，每棵管桩设4棵锚桩，桩径D=0.8m，桩长8m。测量人员采用全站仪统一测放各锚桩准确位置。锚桩及顶压设备（见图3）。

 

　　3.3基坑支护施工。基坑土方先采用机械开挖2m，做好坑口圈梁和已开挖段的锚喷护壁后，其余部分采用人工开挖，步距1m，每步开挖完成后马上进行锚喷护壁，每步严格检查验收，并待护壁混凝土强度达到5MPa后才可继续开挖。

 

　　3.4基坑内浇筑第1节管桩。管桩下端设钢刃角，上端预埋拉杆连接螺母，第1节管桩浇筑完成达到下沉强度后在管内全断面除土，靠自重可完成第1阶段下沉（见图4）。

 

　　3.5浇筑第2节管桩。下端设钢板滑动套筒与第1节管托相连接，管壁预留拉杆孔道。接高浇筑后，安装中继间顶镐并穿入拉杆与第1节管桩连接，在第2节管桩顶部安装拉杆千斤顶，安装工作完成后开始第2阶段管内除土，当管桩不再靠自重继续下沉后开始第3阶段下沉。

 

　　3.6管桩内除土，中继间千斤顶顶压下沉。管桩内全断面除土，在刃角下超挖，用中间的顶镐压第1节管桩下沉一个行程，随后用拉杆千斤顶压第2节管桩跟进一个行程，如此重复直至桩顶接近地面时，接第3节管桩，同时在2、3节管桩之间安装顶镐，并移装拉杆千斤顶到第3节管桩顶。第3节管桩制作安装完成后，如上述循环顶压管桩，沉入第3节管桩，继续自平衡下沉至预计深度。

 

　　3.7扎钢筋浇筑底板混凝土。管桩下沉达预定深度后，由刃角向下挖深1.5m，扎钢筋浇筑混凝土底板封底。管桩封底后，桩内逐节回填砂石，并由下向上逐个拆除千斤顶，连接管壁钢筋并浇筑混凝土，封闭各千斤顶的工作位置。

 

　　3.8封闭中继间工作程序。1）中继间压缩到收缩闭合状态，上下节管桩间距达到最小值(20cm），环向设垫块垫实；卸落中继间千斤顶，放松拉杆，桩顶拉杆千斤顶回油卸载；2）上节管桩预埋钢板滑动套，在管桩内用贴角焊与下节管桩预埋钢板沿周圈连续焊接；3）上节管桩预埋连接钢筋，内外两层逐根与下节管桩预埋连接板焊接；4）下节管桩拉杆孔道压注水泥浆，将拉杆锚固于孔道中作为管桩结构受拉（弯）钢筋的一部分；5）在管桩内壁中继间部位支模，模板与管壁间留20cm杯口，高出中继间顶面20cm用拉杆紧固；6）浇筑无收缩混凝土至杯口顶面，加振捣使混凝土流动充满中继间。

 

　　3.9浇筑封顶混凝土后再管壁外侧压浆。由于施工过程中桩侧摩阻力受到部分削弱，设计要求采用管壁外侧压浆的施工方法提高桩基承载力。管桩顶承台施工完成后，实施桩侧压浆。按附图在距管壁外0.2m处打入压浆管，压浆管深度超过管底约0.5m，桩侧注浆压力≥1.5MPa。

 

　　4、大直径管桩施工质量控制

 

　　作为首次应用大直径管桩这一新技术的工程，根据其施工特点，经过仔细分析，把控制下沉施工偏差作为质量控制要点，并在施工过程中严格控制，取得了良好的效果。

 

　　4.1下沉施工偏差控制标准。沉井下沉应符合设计标高要求，沉井底面中心和顶面中心与其设计位置中心在平面纵横方向的偏差，均不得大于沉井高度的1/50，沉井斜度不大于1/50，矩形沉井平面扭转角偏差不得大于1°。

 

　　4.2下沉偏差原因及预防措施

 

　　4.2.1下沉偏差原因。筑岛被水流冲坏或管桩一侧的土被水流冲空；管桩刃脚下土层软硬不均；没有对称地抽出垫木或未及时回填夯实；除土不均匀使管桩内土面高低相差过大；刃脚下掏空过多，管桩突然下沉；刃脚一角或一侧被障碍物搁住没有及时发现或处理；排水开挖时管桩内大量翻砂；土层或岩面倾斜较大，管桩沿倾斜面滑动；在软塑至流动状态的淤泥土中，管桩偏斜。

 

　　4.2.2预防措施。事先加强对筑岛的防护，对水流冲刷的一侧可抛卵石或片石防护；随时掌握地层情况，多挖土层较硬地段，对土质较软地段应少挖，多留台阶，或适当回填和支垫；认真制订和执行抽垫操作细则，注意及时回填夯实；除土时严格控制管桩内土面高差；严格控制刃脚下除土量；及时发现和处理障碍物，对未被障碍物搁住的地段，应适当回填或支垫；刃脚处应适当留有土台，不宜挖通，以免在刃脚下形成翻砂涌水通道，引起管桩偏斜；在倾斜面低的一侧填土档御，刃脚到达倾斜岩面后，应尽快使刃脚嵌入岩层一定深度，或对岩层钻孔以桩（柱）锚固；可采用轻型管桩，踏面宽度宜适当加宽，以免管桩下沉过快而失去控制。

 

　　4.3采用偏除土的方法进行纠偏。1）纠正偏斜时，可在刃脚高的一侧除土，刃脚低的一侧支垫，随着管桩的下沉，倾斜即可纠正；2）纠正位移时，可先有意识地偏除土使管桩向偏移方向倾斜，然后沿倾斜方向下沉，直至管桩底面中心与设计中心位置重合（或接近）时再将其纠正。如位移量较大，一次完不成，可反复几次进行，使其逐渐移近中心位置，最后调整到使倾斜和位移都在允许偏差范围之内为止。

 

　　参考文献

 

　　[1]张瑞平，史佰通，龚维明.自平衡试桩法在桩基工程中的应用[J].广西土木建筑.2002(02)

 

　　[2]黄强，刘银飞，黄明.自平衡试桩法在高层桩基检测中的应用[J].施工技术.2010(S1)