人工挖孔斜桩施工工法

一、前言

随着我国建筑技术的不断发展完善，越来越多的大型、特殊结构建筑物应允而生，有较多的拱型结构、大跨建筑结构、桥梁结构等设计有斜桩，北师大珠海校区风雨操场150米大跨钢拱支墩下设计有四根斜桩，与地面夹角约33.75度，原设计桩径1600，端部扩大头直径为2400，砼强度等级为C40。桩端持力层为强风化花岗岩，根据地质条件，桩长为15—25m。

因大倾角斜桩在国内几无先例，无成熟的施工工艺和设备，为保证施工质量，决定将此斜桩桩芯剖面变更为半圆形与矩形组成的组合形状，成孔方法按遂道形式人工开挖施工。

二、特点及适用范围

1、无需大型设备，适用性强，应用广泛；

2、操作方便，施工速度快；

3、施工安全。

三、工艺原理及施工程序

1、桩芯形状变更

为增加挖孔操作面，方便出入及渣土运出，经设计单位同意，将原设计圆形桩截面更改，桩芯断面如下图所示：

改变形状后的桩芯截面受压面积不变或略扩大，孔内净空高度应为1800，以方便工人进入操作，砼强度等级及护壁主筋及箍筋以设计单位的变更修改为准。

2、超前支护

因斜桩挖孔为沿一定角度向土层延伸，因挖孔上部土层强度有限，不可避免造成坍孔，本工程斜桩上段土层为填土和强风化层，地下水含量丰富，为防止挖孔时大量渗水和塌方，在此类土层中进尺前进行超前支护处理，加固孔道上部土体。

土体处理和加固范围为桩孔上部及两侧局部土体。

加固方法为高压旋喷注浆，即用旋喷桩施工机械从地面向下竖直钻孔，在加固土层范围旋喷注浆，向土层压入1：2水泥砂浆，固化拱上部土体，待达到设计强度后，再行开挖桩孔。

加固范围为桩顶至桩底全长，沿桩长方向，拱顶2.0m厚范围的土层，详见下图。

因桩长不能准确确定，因此需根据地质勘察报告及临近直桩施工情况，按估计桩长进行土体加固。

3、护壁施工工艺

斜桩护壁分为上段半圆拱形和下段竖直形，孔底设底板，作为两侧壁下部的支撑，此底板为受力构件，位于两侧板之间，不同于垫层；上部拱形护壁外观同直桩一样为锯齿形，侧壁及底板平滑无锯齿。

护壁厚度相对竖直桩略为加大，为200，底板厚度为150，砼强度等级为C25；

圆拱纵向钢筋采用Φ16@150，另一方向设半圆形Φ16@150；竖直段及底板均配置双向Φ16@150。

护壁形式如下图所示：

四、资源投入及施工部署

（一）、主要资源投入见下表。

1、旋喷注浆设备入场后即开始土层加固施工，待定制钢模板入场后可插入开挖，边加固边挖孔。

2、斜桩端部以上（与承台交接处以上）不再挖孔及做护壁，采用大开挖的形式，或承台开挖后再施工，可减少加固范围及成孔长度，并可加快施工速度。

3、每条桩施工时先进行超前支护，待达到强度后再挖孔。

五、施工方法及操作要点

1、钻孔加固土体

挖孔施工前，用对桩孔上部2.0m厚范围土体进行旋喷注浆加固，待加固范围内水泥硬化达到强度后再行开挖。

2、模板

采用专用定型钢模板，其中上部拱形模板参照竖直孔设计为嗽叭口，下段竖直模板立面为矩形，模板支撑采用专门配套的形钢支撑杆，如上图A-A剖面所示。

下段直壁模板与已浇筑护壁砼为平滑连接，在模板顶部设200*200下料口；上段护壁外形为锯齿形。模板示意图见下。

3、土质良好时每天进尺1.0m，底板与护壁同时浇筑砼。

当采用不带阴角的侧模时，则底板可采用预制板，在孔外提前预制，待侧壁拆模后即搬运就位。

4、如土质较差有塌孔可能时，必须减小每天的进尺量，可减少为每天0.5m以下。

5、护壁砼

碎石选用1—3石，砼中加入早强剂，保证3天强度达到75%；

因每段护壁两端均倾斜，上段护壁为拱形，角落砼不易密实，因此需采用较大流动性的砼，入模塌落度宜控制为14—16。

每段护壁砼浇筑分两个阶段，护壁下段，上设在竖直模板上口处的下料口下料，振捣密实后封闭下料口，从拱形模板端部下料浇筑上段砼。

砼振捣采用振动棒及敲击模板外壁相结合的方式；加强拱顶端的振捣，保证拱顶砼密实。

6、孔下照明

因孔深比较大，为保证挖土及上下孔安全，必须设孔内人工照明。孔内照明采用专用低压设备，线路牢固固定于孔壁上部。

为保证土石外运安全，孔道内也必须保证足够照明。

7、孔土外运：

采用斗车运输挖出的土石，因孔内坡度达30多度，人力运输困难，必须在孔外设辘辘或小型电动卷扬机助力，对斗车进行牵引，保证出料顺利。

8、桩芯砼

因孔下操作较为困难，且孔道内坡度较缓，砼浇筑面较长，下部砼无法有效振捣，因此本工程斜桩采用高流动性免振砼，由输送泵送入孔下。

9、测量定位

本工程桩孔为倾斜33.75度，挖孔时为保证正确的斜度和进尺方向，采用经纬仪在孔口向孔底对点，确定每段孔的中心位置，孔下应保证足够照明，以保证测点的准确。

六、施工注意事项

型钢支撑必须牢固，距地面100设置扫地杆，顶部与圆拱模板接触支撑牢固。

斜桩施工时基坑外周边必须设排水沟，防止水灌入孔内。

辘辘或卷扬机支座必须牢固，防止倒塌伤人，牵引的绳索须采用双条，且不得有损伤，既可保持斗车受力平衡，又可防止绳索断裂斗车倒滑入孔下造成事故。

有关施工安全及施工质量控制以及其他未明事项须严格按照本工程《人工挖孔桩施工方案》及各部门有关规定办理。

七、经济效益分析

采用此工法施工大角度的人工挖孔斜桩，可采用普通常用的施工机具，避免采用大型掘进设备和滑模成孔设备而产生的大量机械费用，成本较低，施工安全。