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摘要：本文以伊开高速公路桩基工程为依据，针对工程所在地的施工条件、地质特点和问题，比较了桩基施工的两种常规方法，探索了旋挖钻干钻干灌工艺的可行性，并对实施效果进行评价，为今后类似工程施工提供参考。
关键词：桩基；干钻；干灌；应用探索
随着我国基础建设事业的不断发展，公路工程投资逐渐深入边远山区。在公路施工过程中，不仅会在施工条件好的地区进行桥梁桩基施工，也会在环保要求高、缺水贫水等各种条件受限的环境下进行。鉴于此，因地制宜地探索贫水山区桩基的施工方法十分重要。
1.工程概况
本论文依托项目为伊通至开原高速公路辽源至乌龙岭（省界）段二期工程路基06标段，该工程位于吉林省辽源市，工程所在地的地形地貌以低山丘陵为主，鸡爪沟发育。标段内ZK147+840现浇梁桥，φ1800mm桩基62根，φ1200mm桩基28根，桩长在18-21m之间。
施工区域附近没有水源、地下水贫乏。桥址区工程地质情况从上而下依次为：①粉质粘土②碎石土③强风化凝灰岩④中风化凝灰岩。地质分层中：粉质粘土为灰褐色，属细粒土，土质胶结不良，遇湿软化，风干后表面呈网状开裂；碎石土为碎砾石夹土结构，碎砾石含量在40%-50%之间。
本桩基工程主要特点：①工期紧，现浇梁处于关键线路上；②施工深度内没有地下水，施工用水解决难度较大；③施工区域为农田保护区，环保要求高，泥浆无合理弃土场，如运至施工范围外，运距38km，并需要覆盖50cm厚的腐殖土，施工成本高。
2.方案的选定
按以往施工经验，常规桩基施工采用旋挖钻泥浆护壁成孔和人工挖孔两种施工工艺，我项目针对这两种施工工艺进行对比分析。
表1 桩基施工对比标
4.2土力学分析
本项目对桩位周边地质情况进行钻探分析，得出现场实际地质层同图纸给出的地质层基本一致，从上到下依次为粉质黏土、碎石土、强风化凝灰岩、中风化凝灰岩四种。其中粉质黏土最深深度约为1.61m；碎石土最深深度约为2.82m，碎砂石含量40%-50%之间；强风化凝灰岩平均深度约为4.72m，其余为中风化凝灰岩地层。
考虑到钻孔桩的孔径对土体稳定的影响，运用别氏护壁主动土压力计算公式进行分析计算。根据下式求桩孔最大自稳深度为：
式中，Hmax为桩孔最大自立稳定深度；κ为一个与土质有关的系数，粘土取1.0；γ为坑壁土的重度；φ为坑壁土的内摩擦角；c为坑壁土的粘聚力；R0为桩孔掘进半径（m）。即土体重度γ、土体粘聚力c、土体内摩擦角φ和桩孔半径R0是影响桩孔最大自立深度的主要因素。
我们取本项目粉质黏土进行分析（黏土重度19KN/m3、粘聚力20KPa、内摩擦角18°，桩孔半径0.9m），带入到上式中得出在0.9m孔半径时，孔壁最大自立稳定深度为Hmax=9.23m。
由上述计算，可得出无防护情况下，粉质土体能够自稳的最大深度9.23m，现场桩位处最厚的粉质黏土层及碎石土层深度之和为4.43m，即施工桩位处土体无需进行防护即可达到自稳状态，可进行桩基施工。
5.工艺的优化
通过土力学分析计算得出，旋挖钻干钻成孔后，土体的自稳能力能够保证桩基不会塌孔，施工工艺符合现场施工要求；但长时间不进行灌桩施工易造成桩底沉渣过厚，严重会造成塌孔，考虑到施工的安全性和质量要求，需尽快下放钢筋笼并灌注混凝土，实际施工过程中，项目针对混凝土的灌注速度与质量方面进行研究。
为更好提高施工功效，项目发明出一种桩基混凝土浇筑导管起吊装置。该发明提供了一种桩基混凝土浇筑导管起吊及固定装置，包括支撑架、吊装系统和底座，支撑架包括门架和两组斜撑连接而成，门架的两根支撑杆分别与底座的两个底边连接，斜撑的一端与门架的支撑杆连接，另一端与底座的底边连接；吊装系统包括滑轮、吊钩、钢丝绳和卷扬机，滑轮安装在门架的横梁中部，钢丝绳缠绕在卷扬机上并经过滑轮与吊钩连接，卷扬机安装于底座上，吊钩通过钢丝绳吊装储料斗和导管，储料斗和导管连接；底座为由型材焊接而成的长方形框架状底座，底座上设置有导管固定部，导管固定部包括两根纵肋和两块半月板，半月板通过连接轴焊接在纵肋上。在施工过程中，首先将两块半月板打开，当导管下降到指定位置后，闭合两块半月板，半月板之间的孔就会把导管夹住，为了不使导管因为自重下降，又因为法兰的直径大于底板上孔的直径，所以法兰会卡在两块半月板之间孔的上表面，这时导管就被卡住，在浇筑的过程中不会发生位移，当需要升起导管时，只需要轻轻扳动半月板上的把手，将两块半月板翻起，就可以通过起吊系统将导管吊起，引用此装置解决了现有装置在升起导管后，不能将导管固定，使得在浇筑混凝土时，导管会晃动，影响整个装置稳定性的问题。此项装置的优点在于引用此装置可将导管固定装置和起吊装置有效的结合在一起，减少机械投入，提高了混凝土灌注施工的功效，实际操作也非常简便。
图1 一种桩基混凝土浇筑导管起吊装置
6.效果评价
本桥桩基工程采取了旋挖钻干钻成孔，导管非水下灌注施工方法，实践中取得了很好的效果。主要表现在：钢筋笼在定位及保护层控制方面，由于没有孔内泥浆浮力产生的影响，钢筋笼误差较小；在混凝土方面，钢筋与混凝土之间的握裹力较好，并且可以采用人工振捣的方式施工，能够增强混凝土质量。
经检测，本桥钢筋笼连接满足《公路工程质量检验评定标准》相关要求，合格率100%。并经第三方检测机构对桩基进行检测，报告结果全部为I类桩。
7.结论
实践证明，在缺水地区，特别是对环境要求较高地区，采用旋挖钻干灌的施工工艺，可以很有效解决施工中所遇到的困难，并且有利于确保混凝土工程质量，从而确保桩基成桩质量，具备推广和应用的条件
随着东北部及西部交通基础设施的进一步发展，在我国东北平原及西部山岭区将会出现越来越多的贫水特殊地质的情形，本论文的探索拥有广阔的推广应用前景。
参考文献
[1]黄博杰,曹永红,华建民,康明.考虑圆拱效应的桩孔最大自立深度[J].土木建筑与环境工程,2018.
作者简介
邵文泽，男，1991.9，大学本科，助理工程师。
论文作者:邵文泽
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/2
标签：桩基论文; 导管论文; 凝灰岩论文; 混凝土论文; 深度论文; 装置论文; 底座论文; 《防护工程》2019年第6期论文;