CN114855778A - 山坡斜面复杂地质条件下的桩代柱施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明中公开了一种山坡斜面复杂地质条件下的桩代柱施工方法，山坡斜面复杂地质条件下的桩代柱施工方法，包括以下步骤：施工地面处理；对山坡斜面进行挖填、平整、硬化处理；桩基/墩柱一体化施工；包括在硬化处理后的施工地面安装钢护筒进行钻孔作业—安装钢筋笼—灌注混凝土—桩头凿除的操作步骤，完成对桩基/墩柱的一体化施工；对桩基/墩柱进行扩大基础施工；包括测量放样—基坑开挖—混凝土垫层施工—安装钢筋—模板安装—扩大基础混凝土施工—模板拆除—混凝土养护—基础回填的操作步骤；在槽台、盖梁及槽梁施工完成后，进行土方开挖，并拆除钢护筒。本发明针对山坡斜面复杂地质工况下采用逆作法进行桩柱施工所存在的诸多问题，能够很好地保证桩柱施工要求及施工质量。

Description

山坡斜面复杂地质条件下的桩代柱施工方法

技术领域

本发明涉及建筑工程施工技术领域，特别涉及一种山坡斜面复杂地质条件下的桩代柱施工方法。

背景技术

逆作法施工一般应用于深基础、地质复杂、高地下水位等特殊情况，在深基坑支护工程中有着广泛的应用。但逆作法施工的墩柱往往无法调整、移位或补救，因此对操作施工质量及过程控制有着严格的要求，特别是在地质环境复杂、桩基深度大的情况下，采用逆作法施工往往难以满足工程施工质量的要求。

发明内容

本发明在地质环境复杂、桩基深度大的施工环境下，采用常规施工方法难以保证施工质量的问题，提供一种山坡斜面复杂地质条件下的桩代柱施工方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

山坡斜面复杂地质条件下的桩代柱施工方法，包括以下步骤：

施工地面处理；对山坡斜面进行挖填、平整、硬化处理；

桩基/墩柱一体化施工；包括在硬化处理后的施工地面安装钢护筒进行钻孔作业—安装钢筋笼—灌注混凝土—桩头凿除的操作步骤，完成对桩基/墩柱的一体化施工；

对桩基/墩柱进行扩大基础施工；包括测量放样—基坑开挖—混凝土垫层施工—安装钢筋—模板安装—扩大基础混凝土施工—模板拆除—混凝土养护—基础回填的操作步骤；

在槽台、盖梁及槽梁施工完成后，进行土方开挖，并拆除钢护筒。

作为对上述技术方案的进一步改进，在上述施工方法中，在钻孔作业施工前，在硬化处理好的施工地面上放出桩位，通过定位的控制桩放样，将钻孔的位置标于孔底，在桩位设置钢护筒，将钢护筒吊入到孔内，找准钢护筒的圆心位置，用十字线设置在钢护筒顶部或底部，移动钢护筒，使钢护筒中心与钻机钻孔中心位置重合，检查钢护筒的垂直度，使钢护筒保持垂直设置；

按照钢护筒上端面高出施工地面30-50cm控制钢护筒的设置标高，在钢护筒四周对称均匀地回填含水量为9％-11％的黏土，分层夯实，使黏土层密实度达到1.92g/cm³-1.97g/cm³，对孔口周边进行硬化处理；当钢护筒设置位置的底土层不是黏土时，应进一步挖深或换土，在孔底回填夯实30-50cm厚度的黏土后，再安放钢护筒。

作为对上述技术方案的进一步改进，在上述施工方法中，在钻孔作业施工中，钻孔达到预定钻孔深度后，提起钻杆，进行成孔检查，所述成孔检查步骤包括：

在终孔前采用钻机扫孔至少两次后提钻进行成孔检查操作，对孔深、孔径、倾斜度、沉淀厚度进行检测。

作为对上述技术方案的进一步改进，在上述施工方法中，在安装钢筋笼的操作步骤中，制作钢筋笼时将钢筋笼设置为多段组合式结构，分别为位于两端的下段钢筋骨架与上段钢筋骨架以及设置于两者之间的中段钢筋骨架；

安装钢筋笼时，先将下段钢筋骨架垂直吊入孔内，在孔口位置对下段钢筋骨架的上端进行固定，调整下段钢筋骨架的垂直度；然后，吊装中段钢筋骨架至下段钢筋骨架上方并与下段钢筋骨架对正，连接下段钢筋骨架与中段钢筋骨架之间位于相对位置上的两个主筋，起吊中段钢筋骨架，使下段钢筋骨架与中段钢筋骨架在自重作用下对中并保持垂直，依次连接两者之间的其它主筋，各主筋接头之间按50％错开设置；继续下放钢筋笼，将中段钢筋骨架在孔口固定，重复上述操作，完成钢筋笼的连接与安装。

作为对上述技术方案的进一步改进，在上述施工方法中，安装钢筋笼的操作中还包括有将钢筋笼在孔内定位的操作，包括：

在钢筋笼上端的两侧分别焊接定位筋，将钢筋笼上端在孔口固定；在钢筋笼上端面焊接加强箍筋和十字交叉钢筋对钢筋笼位置在孔口处进行定位；在钢筋笼外侧沿圆周绑扎混凝土定位垫块，且沿钢筋笼竖直方向上各层混凝土定位垫块之间以每隔1-2m的间距间隔设置。

作为对上述技术方案的进一步改进，在上述施工方法中，在钻孔作业施工前，在硬化处理好的施工地面上放出桩位，通过定位的控制桩放样，将钻孔的位置标于孔底，在桩位设置钢护筒，将钢护筒吊入到孔内，找准钢护筒的圆心位置，用十字线设置在钢护筒顶部或底部，移动钢护筒，使钢护筒中心与钻机钻孔中心位置重合，检查钢护筒的垂直度，使钢护筒保持垂直设置；

按照钢护筒上端面高出施工地面30-50cm控制钢护筒的设置标高，在钢护筒四周对称均匀地回填含水量为9％-11％的黏土，分层夯实，使黏土层密实度达到1.92g/cm³-1.97g/cm³，对孔口周边进行硬化处理；当钢护筒设置位置的底土层不是黏土时，应进一步挖深或换土，在孔底回填夯实0.3-0.5m厚度的黏土后，再安放钢护筒。

作为对上述技术方案的进一步改进，在上述施工方法中，在钻孔作业后进行清孔操作，所述清孔操作后泥浆的相对密度为1.03-1.10g/cm³，粘度为17-20Pa·s，含砂率小于2％，胶体率大于98％。

作为对上述技术方案的进一步改进，在上述施工方法中，灌注混凝土的操作步骤包括：

在孔内下放导管，在导管底部开放的状态下将导管沉入至距孔底0.25-0.4m的深度；

在导管上端的料斗底部设置封口板或球塞封堵导管，在料斗内灌入混凝土，至灌满料斗；

将料斗底部的封口板或球塞拔出，向孔内灌注首批混凝土至导管埋入混凝土内1m以上；

在首批混凝土灌注正常后，向孔内连续灌注混凝土，灌注过程中上提导管，使灌注过程中导管下端埋入混凝土内的深度保持在2-6m，直至灌注完毕；在向孔内连续灌注混凝土的操作过程中，孔内混凝土灌注的上升速度不小于2m/h。

作为对上述技术方案的进一步改进，在上述施工方法中，在向孔内连续灌注混凝土的操作过程中，当孔内混凝土接近钢筋笼下端时，保持导管设置的位置并放慢灌注速度；当孔内混凝土面进入钢筋笼1-2m后，开始提升导管。

作为对上述技术方案的进一步改进，在上述施工方法中，在向孔内连续灌注混凝土的操作过程中，在每次提升导管前分别检测导管内外混凝土的高度，使导管内外混凝土的高度差小于2m。

作为对上述技术方案的进一步改进，在上述施工方法中，所述桩头凿除的操作包括：

首先找出柱顶位置，并标出环向切割线，为保护桩头的整体性，先进行环向切割；切割完成后，在环向切割线上部用风镐凿出一条环形槽，环形槽槽宽10cm左右，深度以露出钢筋笼主筋为准；在环形槽以上凿出桩顶钢筋，使钢筋与混凝土彻底脱离；用小型凿岩机在设计桩顶5cm以上在四周水平钻孔，打入钢钎，切断桩头；采用吊车垂直向上起吊桩头，避免桩顶钢筋出现多处弯曲；桩头起吊后采用小型振动锤进行桩顶找平施工，并使桩顶混凝土新鲜石子外露。

作为对上述技术方案的进一步改进，在上述施工方法中，在扩大基础施工操作中，底层钢筋网绑扎完成后，在底层钢筋网底部设置混凝土垫块，混凝土垫块之间在纵向、横向方向的间距设置为1m左右，混凝土垫块在底层钢筋网底部呈梅花形布置；所述底层钢筋网采用双层或多层结构，在各层钢筋网之间设置竖直的架立筋。

作为对上述技术方案的进一步改进，在上述施工方法中，在扩大基础施工操作中，扩大基础混凝土施工的混凝土浇筑采用分层铺设方式，分层厚度为30cm左右，在下层混凝土初凝或能重塑前浇筑完上层混凝土，浇筑过程中采用软轴振捣器振捣，振捣时间以混凝土泛出浮浆，且无明显气泡冒出并无显著下沉为准。

作为对上述技术方案的进一步改进，在上述施工方法中，在进行土方开挖的操作中，对墩柱路堑边坡的开挖采用横向分层、纵向分段、阶梯掘进的开挖方式，开挖过程中在临近墩柱处预留1m左右范围采用人工开挖清理，避免机械开挖破坏墩柱；

开挖前按照实测标高进行中线和开挖线的测放，开挖过程中每挖深3-5m测放一次坡脚，以控制边坡坡度；开挖过程中随时对边坡坡度进行核对，在开挖至边坡线时，预留30cm左右厚度以便刷坡，同时测放出一段标准断面以控制施工，防止超挖。

本发明施工方法针对山坡斜面复杂地质工况下采用逆作法进行桩柱施工所存在的诸多问题，通过对施工工艺过程进行优化，对施工过程的关键工序进行控制，在有限的施工条件下能够很好地保证桩柱施工要求及施工质量；同时，通过对桩基/墩柱一体化施工过程进行控制，很好地保证了桩柱的成型质量，使桩柱的施工质量合格率能够达到100％，为在山坡斜面复杂地质条件下的施工提供了切实可行的施工方案，能够很好地满足工程施工质量及施工周期的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明桩代柱施工方法中钢筋笼结构示意图。

图2为本发明桩代柱施工方法中灌注混凝土操作过程示意图。

图3为本发明桩代柱施工方法中边坡开挖施工顺序示意图。

图中：101、下段钢筋骨架，102、中段钢筋骨架，103、上段钢筋骨架。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

下面结合实际的施工工况对本发明桩基施工方法进行详细的说明。

在某高速工程施工中，修建的高速公路需经过水渠，因此需要设置渡槽使水渠跨越修建的高速公路，渡槽槽底距新建路面的净高达30m以上，为保证在施工过程中水渠正常的供水灌溉、防洪功能，渡槽需要采用逆作法施工渡槽墩柱，明挖施做盖梁，原位预制槽梁，待槽梁施工完成具备使用条件后，再进行路基土方的开挖。

在桩基的施工现场，存在施工场地狭小、交叉施工的问题，且由于采用逆作法施工，墩柱施工后无法调整、移位或补救，因此对桩基的施工质量有着很高的要求，特别是对桩基竖直度的要求，要求桩基竖直度≯H/1000，且不大于20mm。

施工场地位于山坡的斜面，地质情况比较复杂，地层岩性主要为第四系人工填土层素填土，白垩系下统七曲寺组(K1q)泥岩粉砂岩和砂岩。其中，素填土：褐红色，稍湿，以砂泥岩碎块石为主，黏性土充填，表层夹植物根系，厚度约2.5m，主要分布于拟建渡槽附近；土石工程分级为II级普通土，强风化泥岩：棕红色，主要由黏土矿物组成，泥质结构，泥质胶结，中厚层状构造，节理、裂隙发育强烈，岩体较破碎，岩质极软，岩芯为碎块状、短柱状，锤击声哑；钻孔揭露层厚约3.2～5.4m，岩层产状近水平；土石工程分级为Ⅲ级硬土，中风化泥岩：棕红色，主要由黏土矿物组成，泥质结构，泥质胶结，中厚层状构造；节理、裂隙稍发育，岩体较完整，岩质软，岩芯多为柱状、短柱状，钻孔揭露层厚21.0～24.8m，岩层产状近水平；土石工程分级为IV级软石，中风化粉砂岩：浅灰～灰黄色，主要由长石、石英及少量云母矿物组成，粉粒结构，中厚层状构造，泥质胶结，节理、裂隙稍发育，岩体较完整，岩质软，岩芯多为柱状、短柱状，钻孔揭露层厚13.8m，岩层产状近水平；土石工程分级为IV级软石，中风化砂岩：浅灰色～灰白色，主要由长石、石英及少量云母矿物组成，细粒结构，中厚层状构造，钙质胶结，节理、裂隙稍发育，岩体较完整，岩质硬，岩芯多为柱状、短柱状，中风化层未揭穿，岩层产状近水平，土石工程分级为V级次坚石。

基于上述施工条件以及施工要求都给桩基的施工带来了很多的实际问题，为解决这些问题，本发明采用桩代柱一体施工工艺，在钻至孔底标高后，下放桩基及墩柱钢筋笼；具体采用的施工方法如下：

S1、施工地面处理；对山坡斜面进行挖填、平整、硬化处理。

渡槽桩基位于山坡斜面，需要对原地面挖填处理以满足施工机械设备的站位及作业，挖填处理中在填土前对边坡挖反向台阶处理，台阶高度为50cm，宽度为2m，填土操作采用分层分段沿周边形成台阶式斜坡逐步回填到顶，按现场边坡的实际情况采用分层分区逐步完成回填土施工，回填土层采用机械碾压压实进行平整处理，施工中松铺30cm后进行推平碾压，压实合格后，再铺下一层，直至达到设计标高。

对钻机位及待钻孔孔口周边进行硬化处理，孔口周边硬化需预留出孔口位置，硬化厚度为20cm，采用C30混凝土，在桩孔位置，桩孔半径外延300mm圆形范围采用素混凝土硬化处理；素混凝土与外部钢筋混凝土设置分格缝，分格缝采用木模板填实；待混凝土硬化平台达到7天强度后方可行驶机械设备，为钻机提供坚固、稳定的工作平台。

S2、桩基/墩柱一体化施工；包括在硬化处理后的施工地面安装钢护筒进行钻孔作业—安装钢筋笼—灌注混凝土—桩头凿除的操作步骤，完成对桩基/墩柱的一体化施工。具体施工步骤如下：

根据施工要求，渡槽桩基与墩柱同径，且无系梁，具备逆作法施工条件，渡槽桩基、墩柱直径均为

最高墩柱施工高度在31.6m；该段自原地面而下至墩柱桩底，其中强风化泥岩层厚约3m，中风化泥岩层厚约14m，中风化砂岩约3m，中风化泥岩约7m，中风化砂岩约7m；各岩层物理力学指标分别为强风化泥岩：fa0＝300kPa、qik＝90kPa；中风化泥岩：fa0＝600kPa；中风化砂岩：fa0＝1000kPa；根据地质条件、钻机性能及施工经验，采用旋挖钻机进行钻孔施工。

S21、钻孔作业；

在钻孔作业施工前，在硬化处理好的施工地面上放出桩位，通过定位的控制桩放样，将钻孔的位置标于孔底，在桩位设置钢护筒，钢护筒长3m，钢护筒内径比桩径大10-20cm，在钢护筒上端和下端分别焊接加劲环；将钢护筒吊入到孔内，找准钢护筒的圆心位置，用十字线设置在钢护筒顶部或底部，移动钢护筒，使钢护筒中心与钻机钻孔中心位置重合，检查钢护筒的垂直度，使钢护筒保持垂直设置。

按照钢护筒上端面高出施工地面30-50cm控制钢护筒的设置标高，在钢护筒四周对称均匀地回填含水量为9％-11％的黏土，分层夯实，使黏土层密实度达到1.92g/cm³-1.97g/cm³，对孔口周边进行硬化处理。当钢护筒设置位置的底土层不是黏土时，应进一步挖深或换土，在孔底回填夯实30-50cm厚度的黏土后，再安放钢护筒。

采用旋挖钻机进行钻孔操作，首先进行旋挖钻机的钻杆起立及调垂，即首先将旋挖钻机移到钻孔作业所在位置，实时监测钻杆在X轴、Y轴方向的偏移，操作旋挖钻机的电气手柄将钻杆从运输状态位置起升到工作状态位置，在此过程中，旋挖钻机的控制器通过采集电气手柄及倾角传感器信号，通过数学运算，输出信号驱动液压油缸的比例阀实现闭环起立控制，实现钻杆平稳同步起立，同时采集限位开关信号，对起立过程中钻杆左右倾斜角度进行保护。

旋挖钻机的调垂操作包括手动调垂、自动调垂两种方式，在钻杆相对零位±5°范围内可通采用自动调垂作业；而钻杆超出相对零位±5°范围时，需进行手动调垂。在调垂过程中，操作人员实时监测桅杆的位置状态，使钻杆最终达到作业成孔的设定位置。

钻孔时先将钻斗着地并进行清零操作，记录钻机钻头的原始位置，开孔时，以钻斗自重并加压作为钻进动力，当钻斗被挤压充满钻渣后，将其提出地表，用装载机将钻渣装入运渣车；完毕后，控制钻机自动回到钻孔作业位置，或通过手动操作使机器手动回到钻孔作业位置。在开钻前采用全站仪对钻杆x、y方向的竖直度进行测量，使钻杆竖直度保持在0.5％以内。

由于施工现场地质为强风化泥岩、中风化泥岩、中风化砂岩并且存在互层；钻孔时存在由软地层钻至硬地层及硬软地层变化，钻进时由硬地层钻到软地层时，可适当加快钻进速度；当软地层变为硬地层时，减速慢进；在易缩径的地层中，应适当增加扫孔次数，防止缩径；对硬塑层采用快转速钻进，以提高钻进效率；砂层则采用慢转速慢钻进并适当增加泥浆比重和粘度。

采用上述钻孔操作方式以及控制措施，可能很好地保证钻孔作业的成孔质量，从而保证桩柱的竖直度误差。

钻孔达到预定钻孔深度后，提起钻杆，进行成孔检查，成孔检查步骤包括：在终孔前用钻机反复扫孔2次后再提钻进行测孔，成孔达到设计标高后，对孔深、孔径、倾斜度、沉淀厚度进行检测。检测采用DJ100型桩基检测仪进行检测，DJ100型桩基检测仪可扫描钻孔断面并分析竖直度等数据指标并可实时在显示终端显示检测数据；钻孔成孔质量要求见下表1：

表1钻孔成孔质量要求

为保证施工要求，钻孔作业时需要设置泥浆循环处理系统，泥浆循环系统设置在墩柱位置，泥浆循环处理系统包括造浆池、沉淀池及净化处理系统。造浆池和沉淀池分开设置，施工中采用泥浆泵向孔内注入浆液，灌注砼时泥浆从孔内排出经泥浆槽进入到沉淀池，沉淀处理后的泥浆经造浆池返回钻进的孔内，实现对泥浆的循环处理。泥浆循环处理过程为：新制泥浆-造浆池-桩孔-泥浆槽-沉淀池-造浆池-桩孔。

S22、安装钢筋笼；

钢筋笼采用分段制作、分段吊装的安装方式；将钢筋笼分为多段的组合式结构，分别为位于两端的下段钢筋骨架与上段钢筋骨架以及设置于两者之间的中段钢筋骨架，如图1所示，每段的长度为12m左右，具体可根据实际情况进行调整。

安装钢筋笼时，先将下段钢筋骨架垂直吊入孔内，在孔口位置采用固定支撑装置对下段钢筋骨架的上端进行固定，调整下段钢筋骨架的垂直度；吊装中段钢筋骨架与下段钢筋骨架对正，先连接下段钢筋骨架与中段钢筋骨架之间位于相对位置上的两个主筋，起吊中段钢筋骨架，使下段钢筋骨架与中段钢筋骨架在自重作用下对中并保持垂直，依次连接两者之间的其它主筋，各主筋接头之间按50％错开设置，使同一截面内，主筋接头搭接频率不超过50％，并错开搭接；下放钢筋笼，将中段钢筋骨架在孔口固定，然后重复上述操作，依次进行各段钢筋骨架的连接，完成整个钢筋笼的连接及在孔内的安装。钢筋笼的安放要对准孔位，其顶面标高和平面位置的误差应均不大于10mm，在钢筋笼安装就位后对钢筋笼进行固定定位。

钢筋笼入孔前，根据控制平台标高距钢筋笼顶设计标高的距离，对称设置4根吊筋，用于控制钢筋笼高度；吊筋与钢筋笼主筋采用电弧焊单面电焊连接，焊接长度以吊筋直径为标准不小于10d，且吊筋直径不小于20cm。钢筋笼安放要对准孔位，其顶面标高和平面位置的误差均不大于10mm，安装到位后应牢固定位，以免灌注混凝土过程中出现掉笼或浮笼的情况发生。

在安装钢筋笼时，对各段钢筋骨架采用两点起吊方式；其中，第一吊点设在钢筋骨架的下部，第二吊点设在钢筋骨架长度的中点至上三分点之间的位置；同时钢筋骨架上采取双加强箍筋对起吊点予以加强，以保证钢筋笼在起吊时不致变形。

钢筋笼的安装还包括有钢筋笼在孔内定位的操作：在钢筋笼上端的两侧分别焊接定位筋，将钢筋笼上端在孔口固定；在钢筋笼上端面焊接加强箍筋和十字交叉钢筋球锤对钢筋笼位置在孔口处进行定位；在钢筋笼外侧沿圆周绑扎混凝土定位垫块，且沿钢筋笼竖直方向上各层混凝土定位垫块之间以每隔1-2m的间距间隔设置。

S23、灌注混凝土；

水下灌注混凝土采用导管灌注法，其操作过程如图2所示，包括下方导管、放置封口板、在漏斗内装入混凝土、拔出封口板初灌混凝土、连续灌注混凝土、起拔护筒的步骤。利用封闭的连接钢管作为水下混凝土的输送通道，首盘砼满足导管埋入砼1m，灌注过程中导管的下部埋入混凝土2-6m，使从下而上连续不断灌入的混凝土与桩孔内的水或泥浆隔离并逐步形成桩身、墩身，孔底沉渣及污水浮出混凝土表面。

桩基、墩柱均采用C35砼，混凝土应具有良好的和易性、流动性，砼坍落度控制在16-22cm。

灌注混凝土操作过程中，先在孔内下放导管，在导管底部开放的状态下将导管沉入至距孔底0.25-0.4m的深度，并位于钻孔中央。导管采用专用的螺旋丝扣导管，采用300mm内径导管，采用多节组合式设置，中间节长2m，最下端一节节长4m；导管组合后的各节导管之间的轴线偏差不能超过孔深的0.5％且不大于10cm，对组合后的导管进行水密性测试。

导管端部设置漏斗/储料斗，要求不漏浆、不刮浆；漏斗/储料斗的容量应保证首批灌入的混凝土(即初灌量)能达到要求的埋管深度，可采用1.5m³料斗。在向孔内灌注混凝土之前，利用导管进行二次清孔操作，所述二次清孔的操作为在导管端部设置弯头和皮笼，利用砂石泵将孔底泥浆混合物通过导管抽出。

在导管上端的料斗底部设置封口板或球塞封堵导管，在料斗内灌入混凝土，至灌满料斗。

将料斗底部的封口板或球塞拔出，向孔内灌注首批混凝土至导管埋入混凝土内1m以上；料斗应有足够的容量以保证首批灌入的混凝土(既初灌量)能达到要求的埋管深度(≥1m)。

这里桩基首批灌注混凝土的初灌量采用以下的方式进行确定，以保证导管首次埋置深度≥1m，具体如下：

V≥πR²(H₁+H₂)+πr²h₁

式中：V—首批灌注混凝土所需数量(m³)；

R—桩孔半径(m)；

H₁——桩孔底至导管底端间距，一般取0.3m

H₂——导管初次埋置深度(≥1.0m)；

r——导管半径(m)；

h₁——桩孔内混凝土达到埋置深度H₂时，导管内混凝土柱平衡导管外(或泥浆)压力所需的高度(m)，即h1＝H_Wγ_W/γ_C；

H_W——孔内水和泥浆的深度(m)；

γ_W——孔内水和泥浆的重度(kN/m³)；

γ_C——混凝土拌合物的重度(24KN/m³)。

以本施工工程中的桩基为例，桩径1.2m，长15m，导管内径300mm，因清孔后泥浆比重为1.03-1.10之间，γ_W取11kN/m³，一般情况泥浆与护筒齐平，护筒比原地面高出30cm，根据相应参数可得首批灌注混凝土为V＝1.8m³。

在首批混凝土灌注正常后，向孔内连续灌注混凝土，灌注过程中上提导管，并逐级拆卸导管，使灌注过程中导管下端埋入混凝土内的深度保持在2-6m，导管最大埋深不大于9m，直至灌注完毕。拔出封口板或球塞后砼搅拌车大转速继续放料，始终保持料斗内存料大于1/2，料斗与连续下放砼不得低于2.6m³。

在向孔内连续灌注混凝土的操作过程中，在每次提升导管前分别检测导管内外混凝土的高度，使导管内外混凝土的高度差小于2m。

灌注混凝土施工过程中，灌注首批混凝土时，导管埋入混凝土内的深度不小于1m；首批混凝土灌注正常后，应连续不断灌注混凝土，两次混凝土灌注间隔时间不大于30min；灌注过程中采用测锤多次探测混凝土面的上升高度，并适时提升，逐级拆卸导管，保持导管合理埋深，测锤检测次数不少于导管所使用的节数，并在每次起升导管前探测一次管内外混凝土面高度。

导管的埋深大小对灌注质量有着很大的影响。当埋深过小，往往会使管外混凝土面上的浮浆沉渣夹裹卷入管内进行夹层；埋深过大时，导管底口的起压力减小，管内混凝土不易流出，容易堵管，因此控制导管埋入深度为2-6m。

混凝土灌注的上升速度不得小于2m/h，灌注时间控制在埋入导管中的混凝土不丧失流动性的时间内，必要时可掺入适量缓凝剂。

桩顶的灌注标高至少比设计标高高出0.5m。

在向孔内连续灌注混凝土的操作过程中，当孔内混凝土接近钢筋笼下端时，为防止钢筋笼被混凝土顶起，应在操作过程中可采取以下措施，包括：在孔口固定钢筋笼上端；孔内混凝土接近钢筋笼时，应保持埋管深度，并放慢灌注速度，灌注速度为12-14m³/h；当孔内混凝土面进入钢筋笼1-2m后，开始提升导管，减小导管埋深，增加钢筋笼在下层混凝土中的埋置深度。

S24、桩头凿除；

在浇注混凝土完成后，进行桩头凿除的操作，桩头凿除操作采用环切法。首先逐桩进行高程测量，找出柱顶位置，并在设计柱顶处用墨斗标出环向切割线。

为保护桩头的整体性，先进行环向切割。

切割完成后，在环向切割线上部用风镐凿出一条环形槽，槽宽10cm左右，深度以露出钢筋笼主筋为准，在设计桩顶处形成一条保护隔离带，彻底消除大面积破桩时破坏桩头的可能。

在环形槽以上采用风镐凿出桩顶钢筋，使钢筋与混凝土彻底脱离；对于深护筒导致的大直径桩身，往往钢筋保护层很厚，为加快施工进度，可采用小型凿岩风枪打眼并用短钢钎直接劈裂桩头以上混凝土。

用小型凿岩机在设计桩顶5cm以上在四周水平钻孔，打入钢钎，切断桩头；钢钎孔应沿桩周向对称布置4个，控制钻孔角度不得向下倾斜，以免造成提桩头时桩芯标高低于设计标高。

采用吊车垂直向上起吊桩头，避免桩顶钢筋出现多处弯曲。

桩头起吊后采用小型振动锤进行桩顶找平施工，并使桩顶混凝土新鲜石子外露。

在桩头凿除施工中，为避免对桩周进行环向切割时伤及甚至切断主筋，需分两次或多次(保护层厚时可采用多次)进行切割施工，首次切割时深度应控制在3cm以内(比钢筋保护层垫块少2cm)，待开槽明确主筋位置后进行最后一次切割，确保钢筋不受损。

为避免桩顶不凹陷，在操作时应抬高桩头的切断位置，以5cm为宜，同时应均匀的布置切断点，并控制好钻孔角度，最后采用吊车，垂直起吊，可以确保桩顶的完整性和平整性。

S3、对桩基/墩柱进行扩大基础施工；包括测量放样—基坑开挖—混凝土垫层施工—安装钢筋—模板安装—扩大基础混凝土施工—模板拆除—混凝土养护—基础回填的操作步骤。具体操作步骤如下：

S31、测量放样；在桩基设计位置进行基坑开挖放样，扩大基础底面预留1m作业面，并用白灰标出开挖线。

S32、基坑开挖；基坑开挖前做好基坑周围地面排水，在基坑顶缘四周向外设排水坡，并在适当位置设置截水沟，防止渗水影响坑壁稳定。对无水土质基坑底面按基础设计平面尺寸每边放宽不小于50cm，对有水基坑底面每边放宽不宜小于100cm。

S33、混凝土垫层施工；清理基坑虚土，对超挖部分采用砼填充；混凝土垫层采用C20砼，垫层厚度为10cm左右，垫层顶部高程不得高于扩大基础底设计高程，混凝土垫层边缘应超出扩大基础结构尺寸50cm。

S34、安装钢筋；底层钢筋网绑扎完成后，在底层钢筋网底部设置混凝土垫块，混凝土垫块之间在纵向、横向方向的间距设置为1m左右，混凝土垫块在底层钢筋网底部呈梅花形布置；所述底层钢筋网采用双层或多层结构，在各层钢筋网之间设置竖直的架立筋，架立筋采用Φ16的螺纹钢。

S35、模板安装；扩大基础施工模板采用组合钢模板；立模前，在模板表面涂刷专用脱模剂，模板安装检验合格后进行扩大基础混凝土的浇筑施工。

S36、扩大基础混凝土施工；扩大基础混凝土施工的混凝土浇筑采用分层铺设方式，分层厚度为30cm左右，在下层混凝土初凝或能重塑前浇筑完上层混凝土，浇筑过程中采用

软轴振捣器振捣，局部采用

软轴振捣器振捣，振捣时间以混凝土泛出浮浆，且无明显气泡冒出并无显著下沉为准，避免出现过振或漏振，确保混凝土振捣密实，混凝土表面不再冒出气泡，表面出现平坦泛浆。

完成扩大基础混凝土施工后，待混凝土抗压强度达到2.5MPa，进行模板拆除。混凝土浇筑完成后，应在收浆后尽快予以土工布覆盖和洒水养护，混凝土的洒水养护时间一般为7天。

基础回填操作中，槽台填土采用透水性良好的砂性土填筑，分层填筑压实，每层填筑压实厚度一般控制在15-20cm，压实采用小型压实机械进行压实，夯筑时应避免直接冲击扩大基础部分。

S4、在完成对桩基/墩柱的扩大基础施工后，即可进行渡槽槽台、盖梁及槽梁的施工操作。

S5、在槽台、盖梁及槽梁施工完成后，进行土方开挖，并拆除钢护筒。

对墩柱路堑边坡的开挖采用横向分层、纵向分段、阶梯掘进的开挖方式，土方开挖顺序如图3所示，按图纸进行放坡，开挖过程中做好墩柱防护，开挖过程中在临近墩柱处预留1m左右范围采用人工开挖清理，避免机械开挖破坏墩柱。

开挖前按照实测标高进行中线和开挖线的测放，开挖过程中每挖深3-5m测放一次坡脚，以控制边坡坡度；开挖过程中随时对边坡坡度进行核对，在开挖至边坡线时，预留30cm左右厚度以便刷坡，同时测放出一段标准断面以控制施工，防止超挖。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.山坡斜面复杂地质条件下的桩代柱施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

施工地面处理；对山坡斜面进行挖填、平整、硬化处理；

桩基/墩柱一体化施工；包括在硬化处理后的施工地面安装钢护筒进行钻孔作业—安装钢筋笼—灌注混凝土—桩头凿除的操作步骤，完成对桩基/墩柱的一体化施工；

对桩基/墩柱进行扩大基础施工；包括测量放样—基坑开挖—混凝土垫层施工—安装钢筋—模板安装—扩大基础混凝土施工—模板拆除—混凝土养护—基础回填的操作步骤；

在槽台、盖梁及槽梁施工完成后，进行土方开挖，并拆除钢护筒。

2.根据权利要求1所述山坡斜面复杂地质条件下的桩代柱施工方法，其特征在于，在钻孔作业施工前，在硬化处理好的施工地面上放出桩位，通过定位的控制桩放样，将钻孔的位置标于孔底，在桩位设置钢护筒，将钢护筒吊入到孔内，找准钢护筒的圆心位置，用十字线设置在钢护筒顶部或底部，移动钢护筒，使钢护筒中心与钻机钻孔中心位置重合，检查钢护筒的垂直度，使钢护筒保持垂直设置；

按照钢护筒上端面高出施工地面30-50cm控制钢护筒的设置标高，在钢护筒四周对称均匀地回填含水量为9％-11％的黏土，分层夯实，使黏土层密实度达到1.92g/cm³-1.97g/cm³，对孔口周边进行硬化处理；当钢护筒设置位置的底土层不是黏土时，应进一步挖深或换土，在孔底回填夯实30-50cm厚度的黏土后，再安放钢护筒。

3.根据权利要求1所述山坡斜面复杂地质条件下的桩代柱施工方法，其特征在于，在钻孔作业施工中，钻孔达到预定钻孔深度后，提起钻杆，进行成孔检查，所述成孔检查步骤包括：

在终孔前采用钻机扫孔至少两次后提钻进行成孔检查操作，对孔深、孔径、倾斜度、沉淀厚度进行检测。

4.根据权利要求1或3所述山坡斜面复杂地质条件下的桩代柱施工方法，其特征在于，在钻孔作业后进行清孔操作，所述清孔操作后泥浆的相对密度为1.03-1.10g/cm³，粘度为17-20Pa·s，含砂率小于2％，胶体率大于98％。

5.根据权利要求1所述山坡斜面复杂地质条件下的桩代柱施工方法，其特征在于，在安装钢筋笼的操作步骤中，制作钢筋笼时将钢筋笼设置为多段组合式结构，分别为位于两端的下段钢筋骨架与上段钢筋骨架以及设置于两者之间的中段钢筋骨架；

安装钢筋笼时，先将下段钢筋骨架垂直吊入孔内，在孔口位置对下段钢筋骨架的上端进行固定，调整下段钢筋骨架的垂直度；然后，吊装中段钢筋骨架至下段钢筋骨架上方并与下段钢筋骨架对正，连接下段钢筋骨架与中段钢筋骨架之间位于相对位置上的两个主筋，起吊中段钢筋骨架，使下段钢筋骨架与中段钢筋骨架在自重作用下对中并保持垂直，依次连接两者之间的其它主筋，各主筋接头之间按50％错开设置；继续下放钢筋笼，将中段钢筋骨架在孔口固定，重复上述操作，完成钢筋笼的连接与安装。

6.根据权利要求1或5所述山坡斜面复杂地质条件下的桩代柱施工方法，其特征在于，安装钢筋笼的操作中还包括有将钢筋笼在孔内定位的操作，包括：

在钢筋笼上端的两侧分别焊接定位筋，将钢筋笼上端在孔口固定；在钢筋笼上端面焊接加强箍筋和十字交叉钢筋对钢筋笼位置在孔口处进行定位；在钢筋笼外侧沿圆周绑扎混凝土定位垫块，且沿钢筋笼竖直方向上各层混凝土定位垫块之间以每隔1-2m的间距间隔设置。

7.根据权利要求1所述山坡斜面复杂地质条件下的桩代柱施工方法，其特征在于，灌注混凝土的操作步骤包括：

在孔内下放导管，在导管底部开放的状态下将导管沉入至距孔底0.25-0.4m的深度；

在导管上端的料斗底部设置封口板或球塞封堵导管，在料斗内灌入混凝土，至灌满料斗；

将料斗底部的封口板或球塞拔出，向孔内灌注首批混凝土至导管埋入混凝土内1m以上；

在首批混凝土灌注正常后，向孔内连续灌注混凝土，灌注过程中上提导管，使灌注过程中导管下端埋入混凝土内的深度保持在2-6m，直至灌注完毕；在向孔内连续灌注混凝土的操作过程中，孔内混凝土灌注的上升速度不小于2m/h；

在向孔内连续灌注混凝土的操作过程中，当孔内混凝土接近钢筋笼下端时，保持导管设置的位置并放慢灌注速度；当孔内混凝土面进入钢筋笼1-2m后，开始提升导管。

8.根据权利要求1所述山坡斜面复杂地质条件下的桩代柱施工方法，其特征在于，在扩大基础施工操作中，底层钢筋网绑扎完成后，在底层钢筋网底部设置混凝土垫块，混凝土垫块之间在纵向、横向方向的间距设置为1m左右，混凝土垫块在底层钢筋网底部呈梅花形布置；所述底层钢筋网采用双层或多层结构，在各层钢筋网之间设置竖直的架立筋。

9.根据权利要求1所述山坡斜面复杂地质条件下的桩代柱施工方法，其特征在于，在扩大基础施工操作中，扩大基础混凝土施工的混凝土浇筑采用分层铺设方式，分层厚度为30cm左右，在下层混凝土初凝或能重塑前浇筑完上层混凝土，浇筑过程中采用软轴振捣器振捣，振捣时间以混凝土泛出浮浆，且无明显气泡冒出并无显著下沉为准。

10.根据权利要求1所述山坡斜面复杂地质条件下的桩代柱施工方法，其特征在于，在进行土方开挖的操作中，对墩柱路堑边坡的开挖采用横向分层、纵向分段、阶梯掘进的开挖方式，开挖过程中在临近墩柱处预留1m左右范围采用人工开挖清理，避免机械开挖破坏墩柱；

开挖前按照实测标高进行中线和开挖线的测放，开挖过程中每挖深3-5m测放一次坡脚，以控制边坡坡度；开挖过程中随时对边坡坡度进行核对，在开挖至边坡线时，预留30cm左右厚度以便刷坡，同时测放出一段标准断面以控制施工，防止超挖。

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