摘要：介绍了在桥梁桩基工程中，采用液压抓斗机机挖成孔，桩身横截面呈矩形的混凝土灌注桩的主要施工工艺及质量控制方法——包括导墙修筑、护壁泥浆制备与处理，机挖孔身、钢筋笼制作与吊装、桩身混凝土浇注等，以及相应的质量检测方法及质量控制标准。

关健词：机挖成孔 矩形灌注桩 施工与质控

1 工程概况

1.1 场区工程地质条件

工程位于京郊潮白河河床及两侧河堤。河床地面起伏,高程29.60—33.77m。河堤上基本平坦, 高程40.60—41.75m。钻孔揭薄地层自上而下依次为：① 人工填土层。层底高程为29.37-33.37m(河床区)和39.91-41.21m(河堤区)。② 新近沉积层。以卵石层为主间有圆砾和亚黏土层分布,前者一般粒径40-60mm。层底高程23.12-34.79m。③ 全新世洪积冲积层。为卵石层, 间有圆砾分布。前者粒径大于20mm者占总质量的68.5%, 层底高程20.86-25.60m。④ 晚更新世洪积冲积层。主要为卵石层, 间有亚黏土层分布。钻孔至高程-8.79m仍居层中。勘探期内潜水层地下水位19.20-23.53m, 水面埋身17.80-20.10(河堤区)和8.80-14.00m(河床区)。上述①一③层为灌注桩穿越层,④层为桩尖持力层。

1.2 工程设计要点

京承高速公路潮白河大桥全长919.18m, 宽29.50m,双向6车道, 设计荷载为汽—超20级, 全桥为主桥和引桥组成。主桥为三塔斜拉桥, 长384m, 共有3个索塔和2个边墩。中塔墩柱直径8.0m, 壁厚1.50m, 边塔墩柱直径6.0m, 壁厚1.20m；边墩直径4.0m, 壁厚1.0m。中塔和边塔墩柱承台尺寸为15.0m×12.0m, 厚4.0m, 下置3排矩形桩, 每排4桩, 桩长26.0m。边墩承台尺寸为7.0m×8.0m, 厚3.0m, 下置2排矩形桩, 每排2桩, 桩长18.0m。主桥区矩形桩截面积尺寸为2.50m×1.00m。两侧引桥为3跨和4跨预应力混凝土连续梁桥, 单侧引桥长267.59m。河道内4跨连续梁的中墩直径2.20m,河堤上3跨连续梁的中墩直径1.80m, 公用墩直径1.20m。中墩承台尺寸为3.50m×5.00m, 厚2.5m, 下置2桩, 桩长18.0m。公用墩承台尺寸为3.50×1.80m, 厚2.50m,下置1桩, 桩长18.0m。肋板式桥台, 每个肋板下接1桩,桩长22.0m。引桥区矩形桩截面尺寸为2.50m×0.80m。

主桥、引桥地基共置桩100根。主桥区单桩承载力设计值为12000kn, 引桥区单桩承载力设计值为5000kn。

2 机挖成孔矩形灌注桩的施工程序

机械挖孔灌注混凝土矩形桩的主要施工程序如图1所示。

3 机挖成孔矩形灌注桩的主要施工工艺

机挖成孔矩形灌注桩的主要施工工序包括导墙修筑、固壁泥浆制备、机械冲抓造孔、钢筋笼制作与吊置及桩身混凝土浇注等, 各工序的主要工艺如下所述。

3.1 导墙修筑

3.1.1 导墙的作用

导墙的作用在于：①为机械造孔提供准确的孔位, 且在施工过程中作为测控孔深、垂直度的基准。②防止孔口土体坍塌。③支承重物——承受施工设备荷载和作为钢筋笼吊放中搁置的支点。④存蓄泥浆, 稳定槽内泥浆液面(通常控制泥浆液面在导墙顶面以下200mm左右)。⑤防止泥浆漏失, 阻挡地面雨水及杂物进入槽内。

3.1.2 导墙结构

根据现场地质条件, 采用砖混结构导墙。墙高1.50m,上、下均为宽800mm、厚200mm的c15钢筋混凝土圈梁, 中间砌筑厚370mm的砖墙。单桩导墙内缘净空尺寸为280cm×100cm。导墙施工程序为：导墙沟开挖—浇筑下圈梁—砌筑竖墙—墙外侧填土夯实—浇筑上圈梁。

3.2 护壁泥浆制备

机挖成孔矩形灌注桩施工方法最基本的特点除机械冲抓外, 就是利用泥浆护壁进行成孔。泥浆技术是整个施工技术中十分重要的一环。

3.2.1 泥浆的作用

护壁泥浆是由特定材料构成、具有所要求性能的液体,其在施工中的主要作用有：①护壁—