曾芳芳

中交第三航务工程局有限公司厦门分公司

1 工程概况

云顶路空中自行车道位于云顶路BRT高架桥下，起点为BRT洪文站，终点为BRT县后站，路线全长7.576km，工期140天，总造价4.84亿。全线除忠仑公园段170m采用路基段外，其余均采用高架桥形式，沿BRT桥梁中心线两侧布置，桥梁上部为钢箱梁结构，下部为钢墩柱结构，基础结构为桩基础；桩基共计384根，其中桩径Φ1.3m共190根，Φ1.6m共83根，Φ1.8m共111根。

2 方案的选定

因本项目工期紧，按施工总进度计划384根桩基础工期只有45天，需多工作面同时进行。项目大部分桩基础位于原BRT 高架桥下绿化带内侧，地下市政管线繁杂，桥下净空受限。根据钻探揭露，该项目拟建场地多为填土层和风化岩层，持力层埋藏较浅，单根设计桩长在15m左右。比较旋挖钻成孔桩，冲击钻成孔桩，沉入桩等，人工挖孔桩不需要大型机械设备、施工方便、速度较快，同时受力性能可靠，结构传力明确，而且根据本项目的情况人工挖孔桩施工成本也更低，所以本项目优先采用人工挖孔桩。

3 施工工艺流程

以下为人工挖孔灌注桩工艺流程图

图1 人工挖孔桩施工工艺流程图

4 挖孔桩施工方法

4.1 放线、井圈施工

（1）桩位定线。确定好桩位中心，桩孔开挖尺寸线按以桩位中心为圆心，以护壁厚度加桩半径为半径画出的圆周线。

（2）井圈锁口施工。。挖孔前需先浇筑井圈锁口，可避免因地表水流入桩孔内或者孔周围的土石掉入孔内而造成安全事故。井圈采用C25混凝土浇筑，厚度为25cm，高30cm，井圈预埋钢筋与第一圈护壁相连接。

4.2 人工开挖

（1）因本项目工期紧，所以人工挖孔需多工作面同时进行开挖，全线分为192个作业小组，每小组开挖2个桩孔，即第一个桩孔护壁未拆模时，开挖第二个桩孔，循环作业，每个小组3人，井下1人，井上2人（1人使用电动卷扬机，1人指挥及出渣），轮流下井。开挖时分层开挖，开挖完该层立即支护。对于土层开挖采用人工用尖镐、铁锹开挖，风化层、中风化层用空压机破碎开挖。开挖次序先中间后周边，允许开挖误差30mm。开挖直径为桩径加2倍的壁厚，护壁采用内齿式，截面为梯形状，上壁厚20cm，下壁厚10cm。

（2）一般地质情况下每层挖深1m，开挖完需及时浇筑混凝土，当天挖完的孔当天必须浇筑完护壁混凝土。

（3）当开挖深度达到6m 时，应加强通风，当开挖深度大于10m时，必须采取机械通风措施，保证施工人员安全。

（4）土方（石渣）从井孔内采用铁桶或箩筐、定制提升架进行提运，弃置于井口以外临时堆放，再用小型车运出场地外。

4.3 护壁施工

（1）护壁模板为钢制，拼装紧密，支撑牢固不变形，可上下节重复周转使用。模板底要和每节段开挖底的土层顶靠紧。为保证护壁的支撑强度，上节护壁与下节护壁要搭接5cm～10cm。为防止内模因受涨力而变形，每节模板的上下端可各设置一道内钢圈作为内侧支撑。第一节护壁以高出地坪300mm。

（2）护壁钢筋在钢筋加工场制作好后，小平板车运至现场人工安装。如地质情况不好，可在护壁混凝土中增加间距200mm环向光圆钢筋Φ8；间距300mm 纵向钢筋Φ12；间距400mm 上下护壁连接钢筋Φ8，均采用绑扎连接。

（3）桩孔护壁每挖完一节，应立即立刚模浇筑混凝土，护壁厚度为20cm～10cm，混凝土强度为C25，坍落度80mm～100mm。用吊桶运混凝土至浇筑部位，人工入模，采用50mm 插入式振动棒或插扦捣固，振捣过程中要避免碰触钢筋及模板。因本项目工期紧，所以在护壁混凝土中加入水泥用量1%～2%的早强剂。

4.4 垂直运输设置、安装孔口护栏、照明、通风设施

（1）浇筑完第一节桩孔后，便可设置垂直运输支架。支架要求搭设稳定、牢固。在支架上方搭设防水雨棚防止雨水进入桩内。

（2）在垂直运输架上安装滑轮组，穿卷扬机的钢丝绳和吊桶。运上来的土方再手推车推至农用车位置运走。

（3）吊桶安装时，应使其与桩孔中心重合，这样在挖土时可在直观上检测桩位中心和护壁支模中心线。

（4）为了确保施工安全，防止高处坠落、倾覆等事故发生，特进行以下验算。

根据现场施工及吊桶承重力，吊桶运土的最大容许质量为80kg（含水份），采用6×19、直径为的软钢丝绳作业。

图2 挖孔开孔示意图

图3 钢筋锟辘提升装置示意图

①钢丝绳的破断控力。在现场工作中，当计算精度要求不高，我们可以采用下式估算钢丝绳的破断拉力：

式中：

SP——钢丝绳的破断拉力，N；

d——钢丝绳的直径，mm。

所以

为了确保钢丝绳在使用过程中不断裂，保证作业安全，我们取一个安全系数。根据相关标准，安全系数一般取5-6。

所以SP现实=SP/（5-6）=10000-8333N

远远大于钢丝绳实际工作中的最大起重重量800N，所以实际操作中钢丝绳不会发生断裂。

②卷扬机的抗倾覆力。施工中我们用土包配重的方法来保持卷扬机两端平衡，取1.5 的保障系数，卷扬机的受力即为实际重量80kg，所以实际配重80×1.5=120kg，即只要配重120kg，卷扬机就不会发生倾覆事故。

（5）通风照明。孔内应设置照明系统，照明灯泡要防水带罩的，功率为100W，12V低压电压。电缆为防水绝缘电缆。

当挖孔深度超过5m 时要先送风才能下井，送风时间保证在15min以上，每天下井前要进行有毒有害气体的检测。送风严禁用空压机，要用专业设备，送风后必须对孔内气体进行抽样检测，检测合格人才能下去。

4.5 拆第一节护壁模

护壁模板可以上下节周转使用。护壁拆模强度应达到2.5MPa 以上。拆模后如发现有蜂窝现象，可用M15 水泥砂浆修补。

4.6 在护壁上投测标高及桩位十字轴线

做好一节桩孔护壁后，在孔口用十字线对中，孔中心吊线检查该节护壁的垂直度和内径，同一平面上的护壁任意内径的极差应控制在50mm 以内。为了检查工作方便、准确，现场可自制检查工具如图4。

图4 桩孔检查示意图

4.7 检查持力层后清孔，桩孔验收

将桩孔挖至设计深度，清除虚土或石渣，土质情况、刚性角是否满足设计要求。对桩中心、直径、垂直度、深度、扩底尺寸、持力层情况检查验收成孔以后必须对桩中心、直径、垂直度、深度、扩底尺寸、嵌岩深度、岩石、持力层情况检查验收。桩身长度满足设计要求。对风化岩层进行清除，有积水的孔底利用抽水泵抽出，并排至市政管网。

4.8 吊放钢筋笼就位并验收合格

本工程桩基由于BRT 桥净空影响，因此钢筋笼均采用分节制作，分节长度一般不大于6m，两段钢筋笼连接时应采用绑扎搭接或机械连接，接头错开。骨架外侧竖向间距2m应设置控制保护层厚度的垫块，横向四周不少于4 处。骨架顶端应设置吊环。钢筋笼用吊机入孔，要对准孔位，竖直吊入、控制下沉速度，不能碰撞孔壁。

4.9 浇筑桩身混凝土

钢筋笼吊放固定好后需再次清孔，才能浇筑混凝土。控制混凝土浇筑速度，尤其混凝土刚进入钢筋笼底部时，一定要控制浇筑速度，不能太快，防止出现钢筋笼上浮。当孔内无积水时可按干施工法进行混凝土施工，混凝土浇筑中要防止发生离析，下料时，串筒底距浇筑面不超过2m，及时用插入式振捣器分层振捣密实。

当孔内有积水时应按水下混凝土灌注方法施工，用钢导管灌注，导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验。此时应超灌混凝土高出设计桩顶标高1m，以保证桩身质量。

5 结语

结合云顶路空中自行车快速道示范段工程，可以看出采用人工挖孔桩施工，具有以下优点：（1）机械配置简单，场地不受限制，适用性较强；（2）施工简单，多小组同时进行作业，施工进度能够得到保障；（3）造价相对低廉；（4）单桩承载力高，受力性能可靠。所以人工挖孔桩在市政桥梁工程中得到广泛实践应用。