公路桥梁水泥混凝土方形灌注桩施工工法

公路桥梁水泥混凝土方形灌注桩施工工法

1 前言

方桩是灌注桩的一种特殊形式。与传统的圆桩相比，具有承载力大，成孔工艺较复杂的特点。在相同截面时方桩表面积、刚度比园桩大，因其与相同截面积的圆桩相比，在获得相

同承载力的条件下，可减少桩身长度，节省工程造价，因而在桥梁工程中得以广泛应用。

2 工法特点

2.0.1桥梁桩基方桩施工采用“两钻一挖”法。

2.0.2较之传统的钻孔灌注桩施工圆桩，成孔工艺较复杂，-。

2.0.3用该法施工的方桩，在相同截面积，相同桩长的条件下，单桩承载力有较大提高，使

群桩成排架桩的桩基数目得以减少，节省工程造价，具有一定的经济效益。

3适用范围

方桩成孔用到液压抓斗施工方法，适用于粘性土、砂类土、含少量砂砾石、卵石（含量

少于30%，粒径小于100 mm的土质地层。

4工艺原理

根据水泥混凝土方桩的几何形状，再结合可选用机械的几何力学指标，同时兼顾《公路

桥涵施工技术规范》，水泥混凝土方桩可采用”两钻一挖”的施工工艺。

4.0.1采用具有自动调直功能的旋挖钻机，可以有效地保证成孔的垂直度。至少施钻两个引

扎以同时保证成孔的平面位置.

4.0.2 两个引孔施钻完毕，中间部分可采用液压抓斗逐次抓取，直至到设计位置。由于有两个引孔的导向作用，中间部分的垂直度和平面位置亦同时得到保证，这是“两钻一挖”工艺

的重要特点。

5施工工艺流程及操作要点

5.1 “两钻一挖”工艺流程如下：

测量放样一一矩形钢筋混凝土导墙施工一-灌注优质泥浆-一导向引孔旋挖一一液压抓斗

抓取中间部分一一清孔一一成孔检查一一下钢筋笼一一安装双导管一一灌注水下混凝土

5.2操作要点

5.2.1严格保证成孔截面积。因为采取的是“两钻一挖”施工工艺，方桩两端是两个圆形引孔，因而这两个圆孔的截面积须大于或等于原设计相应的矩形截面积，如图 5.2.1所示：

图 5.2.1

L ——方桩设计长度（m ）

B ――方桩设计宽度（m ）

L ‘ 一一液压抓斗的最大抓取长度

显而易见，引孔的直径（桩径）

2 / / ‘、 、 2、 1/2

D=（ B +（ （ L-L ） /2 ））

也就是说，当设计方桩的长 L 大于液压抓斗的工作长度 L ‘时，为保证成孔的截面积，需按 照以上公式计算两个引孔直径， 进而确定旋挖钻机的钻头尺寸。 这是方桩施工的首要控制点。 5.2.2 保证矩形钢筋混凝土导墙的施工质量

1方桩施工前，需先进行钢筋混凝土导墙的施工。导墙的作用相当于普通圆桩的钢护

筒，即具有以下作用：

1） 防止孔口坍塌

2） 控制桩基的平面位置

3） 量测孔深的基准面及导管埋深的基准面

4） 钢筋笼吊装入孔后以导墙作为支撑结构

2为了保证导墙的上述作用，导墙施工时必须保证其工程质量。由于导墙是方桩施工

中的一道工序，设计文件中没有相应的施工图，需根据工程实际自行设计，设计原则如下：

1）导墙的净宽和净长比实际施工工艺确定的方桩最大轮廓线各多

所示

: 200伽，如下图

单位：毫米

L——导墙的净长 B ——导墙的净宽

L S――方桩轮廓线长B S——方桩轮廓线宽

2）按照朗金土压力分布计算每延米导墙的最大弯矩，并以此来确定导墙的截面。

导墙的设计方案确定后，实际施工中则严格按照方案组织实施，从导墙钢筋骨架的制作、安

装，到导墙模板的支设，导墙混凝土的浇筑，每道工序严格把关，确保导墙的工程质量。523 灌注符合要求的优质泥浆

1为保证槽壁的稳定和墙体的质量，施工前应对造浆材料进行选择，一般选用膨润土作泥浆并掺加适量的添加剂（如：CMC）。

2需配制的泥浆应根据地质条件、成槽方法、用途等进行配合比设计，试验合格后方

可使用。

3重复使用的泥浆应通过振动筛、旋流器、沉淀池等方法进行净化，符合要求后方可

再用。

废弃泥浆和残渣应按环保的有关规定处理，并及时清远出现场。

5.2.4控制液压抓斗的每次抓取层厚

1为保证成桩的直顺度，应根据液压抓斗的性能和土质情况确定液压抓斗每次抓取层

厚。具体判断标准是：当液压抓斗夹住一定厚度的土体从开始加压到抓取完毕，整个过程悬

吊液压抓斗的钢丝绳不发生扭动，则该厚度为适宜厚度。根据姚家园立交E匝道桥的施工实践，得出了每层抓取厚度不宜超过400 mm这一结论。若更换机型或土质情况发生重大变化，应根据具体的实际情况，通过首件工程实验确定。

2挖槽过程中应连续并始终保持槽内充满泥浆，保证槽壁的稳定。

525 缩短成孔待灌期，钢筋笼场外焊接成整体，一次吊装入孔。

方桩成孔后体积庞大，一旦坍孔，后果不堪设想。应尽量缩短成孔后等待灌注的时间。

传统施工工艺是钢筋笼分段制作（一般为两段），先吊装第一段入孔，然后吊装第二段，在

孔口施焊，焊接完毕，并待冷却后，再整体吊装就位，施焊的时间加上冷却的时间即是发生坍孔的危险期，所以为了消除这个危险期，钢筋笼必须在场外焊接成整体，并应设置一定数

量的斜撑和横撑加强筋，使钢筋笼具有足够的刚度，确保在运输、吊装、插入时不变形，按设计、规范要求一次吊装就位。

根据姚家园立交E匝道桥方桩的施工实践，钢筋笼焊接成整体后，重达70多吨，需用

三台吊车协同起吊入孔，以100吨吊车吊钢筋笼顶部，以50吨吊车吊钢筋笼中部，以25吨吊车吊钢筋笼底部。当把钢筋笼吊至即将离开地面时，50吨、25吨吊车摘钩，由100吨

吊车单独起吊钢筋笼入孔，整个吊装时间一小时二十分左右，比起传统的分段吊装，孔口施

焊，最后整体吊装入孔的方法约提前四个小时左右，大大缩短了成孔待灌期，保证了成孔质

量。

6材料与设备

方桩施工所用材料与圆桩相同，混凝土的配合比，钢筋的焊接工艺与圆桩并无区别，所不同的是在施工设备上，方桩施工需用到液压抓斗，如下图所示：

上图液压抓斗型号为SG30其主要技术参数如下:

1）成槽宽度：0.35~1.2m

2）最大提升力：300KN

3）卷扬机单绳拉力：160KN

4）系统压力：33MPa