厦门西站大尺寸矩形人工挖孔桩施工技术？
1工程概述厦门西站由站房及站台雨棚工程、刚构桥及地铁土建预留工程组成，总建筑面积162 409m2，其中站房109 028m2，站台雨棚53 381m2，总建筑高度66.78m，主站房平面投影为工字形，宽132m，长车站分为三层:出口层、站台层和高架层。出口通道楼梯两侧采用L型挡土墙和桩板墙相结合的方式来支撑侧向土压力。其中桩板墙需要46根矩形锚桩提供锚固力，其断面尺寸以2.0m-2.5m为主，深度约20m，且现场水位较低，局部涌水量较大。矩形桩无专用成孔钻头，采用人工挖孔施工方法(见图1，2)。矩形人工挖孔桩的施工要点包括孔壁支护、孔内混凝土灌注和安全防护。大尺寸超长人工挖孔桩采用孔壁支撑施工是一项高风险作业，孔壁支撑的设计关系到孔底工人的安全和桩身质量。人工挖孔桩护壁失效的主要原因是护壁上部周围土压力传递到护壁侧面产生侧向水平力，护壁材料强度不足，造成塌孔。厦门西站矩形人工挖孔桩有两种支护形式:①在出水量小、土质好的地区现场浇筑钢筋混凝土；(2)如果在挖洞时遇到较厚的流沙层和淤泥层，特别是大量地下水，随着护壁周围的大量泥砂坍塌，混凝土护壁变得悬空，失去支撑，进而产生裂缝，直至断裂脱落。在该地层中，采用预制管沉井开挖的施工工艺。2.1现浇钢筋混凝土挡土墙施工工艺现浇钢筋混凝土挡土墙的关键是锁口挡土墙的设置。由于人工挖孔桩孔口处堆料和运土车辆来回扰动，容易造成孔口处土体的变形和坍塌。如果锁没有设置牢固，很容易导致顶部孔口坍塌，造成安全隐患。因此，人工挖孔桩的锁口必须牢固稳定。具体设计的锁口和挡土墙参数如图3所示。当操作者进洞时，两个实心方块将被水平和垂直地支撑在锁处。挡土墙设计成上窄下宽的圆锥形。如在有水地区进行人工挖孔桩施工，挡土墙高度应高于地表水位，并采取排水、降水措施。开挖过程中，当开挖深度小于1m时，应进行护壁(见图3b)。遇到流沙、淤泥层时，每一步的开挖深度应适当减小，以50cm为宜，并加强钢筋护壁。在涌水量较大的地层中，应提前在挡墙处预留排水孔。在施工过程中，为了保证孔位的准确，每天挖土前都要检查挖孔桩的位置是否歪斜或移位。特别是浇注挡土墙前检查模板，脱模后再检查挡土墙。墙体周围部分泥砂坍塌，浇筑混凝土后挡土墙容易发生位移、歪斜，应注意检查，及时纠正。2.2预制沉井开挖施工工艺预制混凝土井管用于沉井开挖护壁，井管内径与桩基设计尺寸相同。每口预制井的管道厚度为10cm，长度≤1m。根据设计进行加固，增设2 ~ 4个吊耳并预留直径约2 ~ 4 cm的排水和灌浆通道，并在每个挡墙的顶部和底部进行对接。施工过程中，用倒链或电动葫芦将井管缓慢下放入井内，每次下放后都要调整垂直度。在易坍塌、涌水量较大的地层中，将注浆材料以充填、渗透、压实的方式填入挡墙预留孔道内的土孔隙中，以加固挡墙周围的土体，保护墙体周围的泥砂不坍塌，从而增加桩周摩擦力。压力灌浆材料可选自粉煤灰、早强水泥混凝土、石灰-粘土混合物等。其施工工艺如下。1)铺筑场地平整后，将普通枕木垂直放置，沿沉井周边密集铺设，垫木之间的空隙用沙子填满(见图4)。铺板数量应根据1节沉井质量和地基(砂垫层)承载力确定。沿叶片趾部每米的滑道数n可按下式计算:式中:g为第1节沉井单位长度的重力(kN/m)；a是每个垫木与砂垫层接触的底部面积(m2 );f为地基或砂垫层的承载力设计值(kN/m2)。2)预制沉井钢筋绑扎完成后，沉井内外模板及支撑架设在垫木上，井壁外侧模板接缝沿垂直方向，保证平整度。为避免外模斜撑对交通的影响，所有支撑均设置在井内，水平拉组合钢模板和支撑木斜顶的钢拉杆。在井壁外侧设置双排钢脚手架施工平台。混凝土分层浇筑，插入式振捣棒振捣，吊斗运输，混凝土倾倒高度超过2m时设置溜槽，防止离析。3)垫层混凝土达到设计强度后方可泵送。抽垫时应分区进行，顺序、对称、同步进行，并指定专人统一指挥。当画出几组缺口时，可以进行回填，然后每画出一组就回填一次。回填材料应为夹砂石块，并通过分层洒水充分压实。应确定回填高度，以使最终分布在定位垫木上的质量不会破坏垫木，且垫木下的承重应力不会超过原始地面极限承重应力。在垫层抽水过程中，应在沉井的上、下、左、右侧设置1测点，观测下沉情况。在垫层提取过程中，如有倾斜、回填夹砂挤压、垫层破碎、沉降急剧增加等异常现象，应及时处理。4)挖沉沉井上部，挖空刃脚，每节挖空后用石块回填砂，最后一节挖空回填至定位承垫后，逐步分层回挖填充物，沉井下沉。下部的土壤很软。先挖中部4 050cm，逐步对称、分层、同步扩大开挖。下沉前，在沉井外壁涂抹机油，以减少下沉时与土的侧向摩擦。上部人工开挖至岩层时，采用气铲开挖，吊车吊装。3.开挖至设计基础标高后，当地基土为砂质或粘性土时，应铺设碎石或砾石垫层，并在检查合格后立即封底。对于出水量较大的挖孔桩，应堵塞排水孔，防止水流入孔内。清底时，若渗水上升速度小于或等于6 mm/min，可用普通混凝土浇筑方法封底；如果渗水量大，应采用水下混凝土浇筑。为了减少地下水的积聚，在任何一个挖孔桩封底时，都应同时将邻孔内的水抽出，以减少邻孔内的水对工作孔的影响。当孔深超过6m时，应注意防止混凝土离析。一般将搅拌好的混凝土装入容积为1 ~ 2m3的实心帆布包或桶中，混凝土用绳子捆扎。混凝土送至孔底时，拉动挂钩即可将混凝土送至孔底。连续作业能迅速封堵孔底，封堵孔底大部分或全部地下水。如果地下水比较多，挖的桩比较深，就把水泵提起来，底部溢出接近或者超过20cm。此时，当孔内溢流基本平静后，利用导管到达孔底，输送搅拌好的早强混凝土。混凝土量超过底节护壁30cm以上，然后缓慢拆除导管。因为水压的原因，封底混凝土基本密实，终凝后泵送混凝土。由于封底混凝土已超过底部段挡土墙，因此不存在地下涌水。清除表面混凝土的疏松部分(这部分混凝土中的水泥浆会逸入水中)并运至孔外，再继续下一道工序。4人工挖孔桩施工安全注意事项1)孔下作业不得超过两人，并佩戴安全帽、雨衣等。工作时，与孔上人员有联系信号。不得在地面周围放置锤子、锄头、石头和其他坠落物。每1h，井下人员和地面人员交换一次。2)井下人员应注意观察孔壁变化，遇有塌方或护壁裂缝时，应及时采取支护措施。一旦发生危险，应及时发出联络信号，迅速撤离，并采取有效措施尽快消除危险。3)地面人员要注意孔下的联络信号，迅速反应。经常检查支架、滑轮和绳索是否牢固。吊装时应吊稳，吊起的土石方应倒空，卸至距孔口2m处。4)施工期间，电气设备如抽水、照明、通风等。应配备一个制动器和一个漏电保护器。供电线路应使用三芯橡皮线，电线应架空，不得拖在地上。经常检查电线和漏电保护器是否完好，孔内设软梯。5)从孔内抽水时，排水口应距孔口5m以上，并保证施工现场排水畅通。当天挖坑，当天浇筑挡土墙。离开施工现场时，覆盖孔口，并设置明显的警示标志。6)施工人员和检查人员在进洞前10分钟打开孔盖。如有异常气味，应及时报告，消除有害气体后方可进行作业。挖一个6 ~ 10m深的洞，每天至少通风1次，超过10m每天至少通风两次。如果井下工人感觉呼吸不畅，要及时通风。结论人工挖孔桩因其操作灵活、场地要求低、不受孔径和形状限制而在施工中广泛应用，但也是一项高风险作业，其中护壁、排水、通风是重要环节。施工时，应认真分析现场水文地质条件，选择支护形式，确定施工方案。
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