柔性钢承口混凝土沉管人工挖孔桩施工技术与应用

引言

随着我国交通运输业不断的发展，许多新建的桥梁、铁路、公路工程时常与既有运输线路发生冲突，尤其是一些等级较高、规模较大的城市道路或公路下穿既有铁路路基时，为确保既有线正常运营，需采用铁路线路架空顶进法施工。在施工时必须将既有线路进行架空加固。架空设备下设置支点桩，支点桩成桩受制于场地和设备侵限的影响，一般采用人工挖孔成桩工艺。人工挖孔桩现浇护壁砼遇流砂和突泥突水不良地质流失严重，护壁无法成型。一般沉管法采用平口对接，在压力作用下容易漏水、漏砂。柔性钢承口管施工采用一端为承口，另一端为插口，管与管之间以承插的方式连接，这样在压力作用下漏水的可能性降低很多，受沉降影响也小。

1、工程概况

本项目为东西方向城市道路，设计车速为 60km/h ，四幅路型式，双向 6 车道，西起京九西路，东至商均路，平面线形为直线，由西至东下穿京九铁路，其中涉铁段工程范围长 675.6 米。道路中心线与京九铁路上、下行交角 89^∘ ，道路里程 K0+773.899 与京九铁路下行线里程 处相交。人工挖孔支点桩共 18 根，其中16 根桩长 15m，2 根桩长 8m （架空首端 2 根），桩径均为 1.5m ；设计均采用铁路线路架空顶进施工。

2、柔性钢承口混凝土沉管人工挖孔桩的特点

2.1 地下水位以上采用人工挖孔现浇护壁，地下水位以下采用柔性钢承口混凝土沉管。

2.2 柔性钢承口混凝土管制作时一端先埋入承插钢圈，钢圈一半埋入混凝土（沿外径），一半延伸外挑形成承口，另一端做成与钢圈相匹配的收缩变形插口，安装时以钢圈为承插连接板。柔性钢承口抗变形能力强，可避免不均匀沉降引起的接头错位。管道接口处采用橡胶圈，保证接口严密，能有效阻水、阻砂。

2. 3 开挖至地下水位后，利用营业线施工天窗，向孔内吊装满足剩余设计桩长的柔性钢承口混凝土管节（管顶不宜超过锁口）。施工人员在柔性钢承口混凝土预制管内作业，随着开挖进度利用柔性钢承口混凝土管自重下沉，保证人员在孔内的人身安全。

2.4 成桩质量可靠。采用与设计桩径相同的柔性钢承口混凝土管，既保证了挖孔桩成桩桩径，又有效阻隔了地下水、流砂、突泥的影响，确保成桩质量。

3、适用范围

适用于地下水位高、水量大、邻近高铁禁止降水，地质复杂存在流砂、突泥、突水，钢筋混凝土护壁无法施工且场地受限，机械无法成孔的桩基施工。

4、工艺原理

本工法桩基锁口顶位于铁路路基顶，地下水位距离锁口顶约 8m 。地下水位以上采用现浇护壁人工挖孔，地下水位以下采用柔性钢承口混凝土沉管成桩施工工艺，利用营业线施工天窗，将柔性钢承插口混凝土预制管吊装安放在待完成的人工挖孔桩孔内。安装时以钢圈为承插连接板，管道接口处采用橡胶圈，保证接口严密。作业人员在柔性钢承口混凝土预制管内作业，随着开挖进度利用柔性钢承口自重下沉至设计标高，封底后在孔内绑扎钢筋笼，灌注混凝土成桩。

5、施工工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程

施工工艺流程为首先测量定位出桩基中心，根据桩基位置进行道床支挡及桩基锁口施工，完成锁口施工后进行二次定位，将桩基中心引测至锁口顶部，吊装挖孔设备进行桩基人工挖孔循环作业（含钢筋混凝土护壁作业）直至孔底出水，一次性吊装全部柔性钢承口混凝土管，继续循环挖孔作业（利用柔性钢承口混凝土管替代护壁，边挖孔边下沉），挖孔至设计标高，清理桩底并封底，孔内绑扎钢筋，浇筑桩身混凝土，清理并恢复现场完成施工。

5.2 操作要点

施工要点主要为两部分，地下水位以上部分应满足人工挖孔桩施工相关要求，并严格控制桩径及开挖进尺，地下水位以下部分应严格按吊装操作规程吊装作业，并严格控制管节安装中心、垂直度偏差。在下沉过程中可能受摩擦力影响，管节难以下沉，可以采取在管节顶部堆载增加管节自重或借助震动锤外力使其下沉。

5.2.1 测量放样

测量人员根据桩基设计位置，进行现场放样，施工前技术人员将测量点位做好护桩，并采用白色油漆进行标记。

5.2.2 道床支挡

开挖前沿线路方向采用挡砟板对道床进行挡护，防止道砟溜滑影响线路稳

定。挡砟板高度与轨枕底平齐，挡砟板长度 2.0m 。支挡设置完成后，将挖桩范围内的道砟，浮土及一切不安全的因素清除干净。

5.2.3 锁口施工

将井口挖至 1.0m 深，即采用与护壁同级的钢筋砼浇注成锁口，锁口顶面平整，宽 0.4m ，内径 1.9m ，并高出原地面 30cm ，防止雨水及道砟掉入孔内。将桩位中心控制点以十字交叉测放在锁口顶面上并标识。

5.2.4 水位以上桩基开挖

5.2.4.1 人工挖孔

人工自上而下逐层用镐、锹进行，挖土次序为先中间部分，后挖周边。每挖1m 为一节，每节开挖完成后尽快施工护壁。

5.2.4.2 护壁

护壁每节高度与开挖进尺一致，控制在 0.5m～0.6m 为宜，桩孔挖掘及混凝土护壁两道工序必须连续作业，不得中途停顿，以防塌孔。

5.2.5 吊放柔性钢承口混凝土管口混凝土管

地下水位线以下护壁采用柔性钢承口混凝土管内径 1.5m ，壁厚 15cm，单节长度 2m，接口形式为承插口。管节进场后要进行检查验收，管壁和承插口有裂缝、及明显破损、变形的不得使用。

利用天窗点向孔内吊装柔性钢承口混凝土管节，同时接触网停电。安装时需用汽车吊或折臂吊吊装，管节承口朝下，第一节就位后，检查管节中心位置及竖直度，确认无误后松开吊钩，安装橡胶密封圈，吊装第二节并检查接口处密封情况。以此类推，循环施工，直至满足剩余设计桩长（管顶不宜超过锁口）。吊装过程中安排专人防护，确保与接触网线的安全距离。

5.2.6 水位以下桩基开挖

施工人员下至管内对其底部自上而下逐层用镐、锹进行开挖，挖土次序为先中间后周边，周边开挖时均匀下挖，高差不大于 10cm ，避免预制管节倾斜。利用管节自重边挖边下沉至设计桩底标高。挖土应不间断连续进行，避免中断造成孔底流砂反涌。

5.2.7 桩底清理、封底

开挖桩孔达到设计标高后，采用桩身同等标号抗渗混凝土对桩底进行封底。

5.2.8 孔内绑扎钢筋笼

钢筋安装受回流线影响，统一在桩孔内安装，钢筋单节长度分别为 2.5 米、3.5 米，主筋搭接方式采用机械连接。

5.2.9 浇筑桩身混凝土

混凝土浇筑采用地泵泵送至孔口，下料采用φ300 铁皮串筒，串筒下口距离砼操作面不高于 2.0m 。桩顶 4m 采用插入式振捣棒捣固密实。

6、施工中常见的安全措施

（1）挖孔桩提升卷扬机必须背靠线路方向放置，顶部旋转提升杆设置缆风绳，未作业时将提升杆旋转至背靠线路侧，并固定牢靠。来车时，必须停止作业，并将提升卷扬机固定牢靠。

（2）吊装机械进场后，吊具、索具要严格检查。钢丝绳出现断股、断芯现象严禁使用。起重吊装的指挥人员和操作人员必须持证上岗。吊装过程中，须设置专人防护，确保吊车与接触网的安全距离。

（3）井孔内必须设置安全绳和软爬梯。

（4）当孔深大于 6m 以上时，应向孔下通风，加强空气对流。

（5）桩孔不施工时，要用盖板盖严孔口。

（6）施工现场的一切电气作业必须由持证电工操作，所有电器设备必须有可靠的漏电保护装置，孔内照明采用 12V 防水安全照明灯。

7、结束语

采用本施工方法可以缩短工期和保证人工挖孔桩施工安全，在相同的工程地质情况下，节约投资且护壁效果好，设备简单，施工方便，节约劳力，在复杂地质条件和其他类似地质条件的桩基施工中进一步推广应用，可以大大缩短工期和有效的保证人工挖孔施工安全，其设备简单、施工方便、适用范围广泛，可产生良好的经济效益和社会效益。为铁路营业线架空顶进施工在此类地质环境下施工提供相关经验。

参考文献：

[1]沈国裕.浅谈人工挖孔桩施工技术要点与质量控制[J].广东建材，2015，31（07）：66-68.

[2]邵广彪，孙剑平，江宗宝.大直径人工挖孔桩离析事故加固设计与施工技术[J].岩土工程学报，2011，33（S2）：260-264.