中国水利水电第六工程局有限公司 辽宁省沈阳市 457600
摘要：某施工工地水工建筑物所在区域地下水位埋深较浅，开挖及降水等施工难度较大。根据本工程建筑物特点，若采取传统施工方式最大开挖深度需下挖9.0以上，深基坑边坡防护及干地换填土方施工难度极大，且施工进度较慢，难以保证施工质量及施工安全。项目针对上述问题，考虑到地下水位埋深较浅等难题，积极创新并应用新技术、新理念结合现场复杂的地层分布情况，研究采用预制空心方桩基础，既加快施工进度，又可保证施工安全。
关键词：高水位；软土地基；空心方桩
1.概述
2.1工程概况
本工程结构物为双孔闸门，基础采用预应力高强度空心方桩基础，桩基规格为400mm×400mm×14000mm预制预应力混凝土空心方桩（规格型号为HKFZ-AB400（240）-14d），间排距2000mm×2000mm，矩形布置，桩顶需深入闸门基础5cm～10cm。
2.1地质情况
施工现场属于平原地区，地层主要为第四系新近人工填土层（Q4ml）、全新统冲洪积（Q4 al+pl）地层，岩性主要有粉质黏土、粉土、淤泥质土及粉细砂等。地下水位埋深较浅，一般在5m以内。
2.技术关键点和施工重难点
（1）为确保空心桩施工质量，施工过程中精确定位和垂直度（不大于0.5%）是工程的技术关键点和施工重难点。
（2）作业区域处于软土地基，施工作业平台稳定是工程的重点。
（3）桩基施工完成后施工平台需挖除，桩基的保护是工程施工重点。
（4）本工程桩基为空心方桩，完成后顶部3.5m需进行封堵，施工平台挖除后孔内泥土清理工作是工作难点。
3.施工布置
3.1施工工艺
综合考虑各种桩机性能、环保、节能等特点，本工程空心桩采用液压锤打桩施工。液压锤打桩施工是利用液压锤的冲击力，将空心方桩送入土层中，当预制桩在垂直冲击力作用下沉入土中时，桩头周围土体受到挤压导致地下水压力上升，土的强度大大降低，桩体下沉阻力变小。桩体下沉至设计高程后地下水压力趋于平衡，土体固结后与桩身摩擦力逐步恢复和提高，从而大大提高摩擦桩的单桩承载力。
水工建筑物基础桩体全部施工完成后采用高应变法检测单桩承载力，采用低应变法检测桩身完整性。合格后采用洛阳铲清理桩内土体，在桩体上部3.5m范围空心桩内安装钢筋笼，与底板钢筋网连接，灌注混凝土后与底板连为整体，作为水工建筑物底部基础。
具体施工工艺见下图：
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图1 空心方桩施工工艺流程图
3.2施工平台设置
由于原施工地基处于河道范围，河底涌水量较大，桩机施工无作业面，需设置平整、坚实的作业平台，便于桩机施工。上下游围堰填筑完成后，立即对基坑积水进行抽排，并清理河底淤泥，采用素土分层填筑与两岸道路平齐，并沿周边做好排水沟，防止平台表面积水。
完成后检测地基承载力，以满足桩机工作重量。施工平台完成后测量顶面高程，并根据设计桩顶高程配置加长杆。
4.施工方法
4.1桩机就位
桩机进场安装调试后移至起点位置处就位，采用打桩机自带的钢丝绳将预先堆放在施工场地外围的管桩拖至桩机附近，再进行起吊并用夹具夹紧。管桩被夹具抱紧后，应仔细清除入土端钢板上附着的泥沙、油渍，将其搽拭干净并保持干燥。检验合格后进行植桩。植桩的要点是将桩尖对准桩位中心，用经纬仪从相互垂直的两个方向检查桩身垂直度，满足要求后使桩身入土。
在打桩前，采用2台经纬仪成90度方向对桩架进行垂直度调正，保证垂直度，并在打桩期间经常校核、检查。
按预制桩桩位布置设置方木桩位，桩机就位后将桩尖对准方木桩位。
桩机垂直度控制：桩机垂直度按桩体要求控制，偏差不得超过0.5%。
4.2沉桩
方桩就位后首先调整桩体垂直度，使之保证与桩锤、桩帽、桩垫及打桩机桩架成一条直线，与打入方向一致。打桩过程中使用2台经纬仪成90度方向监测、控制垂直度，经纬仪设置在打桩机影响区域外。
桩体入土深度2m之前采用间断试打，时刻注意桩体垂直度偏差，在确认中心位置及垂直度无误后开始连续正常施打。如桩体发生偏移，可将桩体摆正或拔出重打，拔出后对已施打坑位进行填埋并采用夯机压实。
当桩体穿越淤泥质或其它较为软弱的土层时，将桩锤徐徐放在桩顶，直至桩自沉至不在下沉为止，重新施打时仍按入土深度2m之前采用间断试打的方式，避免因土层疏松造成桩位偏移。
在距桩周20cm除的四角位置设置钢筋桩，并拉线定位，施打过程中随时检测桩体位移情况。桩位偏差周边桩按±10cm控制，中间桩按±15cm控制。
4.3施工平台开挖
空心桩施工完成后需对施工平台进行开挖，开挖分层、分条带作业，分层厚度1.5m，底部保护层人工开挖，避免机械破坏桩头。
具体布置见图2。
4.4桩体检测
桩身质量检测采用低应变方法，抽检数量为总桩数的20%且不少于20根；单桩竖向抗压承载力检测采用高应变方法，抽检数量为总桩数的5%且不少于5根，具体承载力按设计要求检测。
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图2 施工平台开挖分层示意图
4.5桩顶封堵
桩顶3.5m范围采用钢筋混凝土封堵，并在封堵端顶部预留插筋与结构物基础混凝土有效连接，形成水工建筑物基础底部受力整体。
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图3 空心桩封堵段结构型式示意图（单位：cm）
（1）桩内清理
施工平台开挖过程中桩内中空部分无法封闭保护，致使孔内进入泥土，垫层混凝土浇筑完成后，封堵混凝土施工前首先需对孔内土进行清理。由于清理土时孔内空间狭小，清理深度较深，施工过程中采用洛阳铲清理，集中成堆后人工运出。清理完成后对孔内壁采用湿抹布擦拭干净。
（2）钢筋、模板安装
钢筋在赶紧加工厂加工成型，运输至现场后人工安装。钢筋笼底部焊接钢板作为底模，模板加工时需提前测量孔内实际尺寸，避免安装时因尺寸不符无法安装。
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图4 钢筋、模板结构型式
（3）混凝土浇筑
混凝土浇筑时插入溜管，避免骨料分离，人工入仓，软轴插入式振捣棒振捣密实。
5.施工质量控制措施
5.1施工管理措施
（1）设立施工小组
为了确保空心方桩施工质量及安全，成立专门施工小组、应急小组：
施工小组：解决相关技术问题，指导方案实施，确保每根桩施工顺利进行。
应急小组：负责施工中一切意外事件处理工作。
（2）狠抓制度建设与落实
施工过程中着重抓好制度建设与制度的落实，尤其是以下几个方面：
①项目组织机构设置、部门分工、岗位说明；
②质量、安全等各项专业管理制度；
③施工作业指导书。
5.2质量控制措施
为保证施工质量，必须严格按规范及设计要求进行施工，现场设立专门质量检查机构，实行“三检”制度，对施工工艺和施工过程进行全面控制。加强测量、实际监测等手段，确保施工质量满足设计要求。
（1）人员准备：合理和有效的人员配备是完成本工程的决定性因素，精干的专业施工队伍是安全、顺利、按期完成本工程的关键所在。
（2）施工平台、机具准备：施工前对施工平台地基承载力做好检测，所有的机具进行检查性能状况。
（3）技术准备：施工前组织有关技术、施工人员阅读设计技术要求和图纸要求，做好详细的技术交底。
（4）施工质量控制措施
空心方桩垂直度应准确测定，经常校核，为保证施工精度和效果，要求桩体垂直度偏差不大于0.5%。
6.结束语
由于该地区为软土地基，施工区地势较低，渗水量较大，给空心方桩施工带来较大的施工难度，施工作业平台的设置及开挖工作较为重要。且地质情况较为复杂，过程中需穿越多个不同地层，施工期间桩位控制及垂直度控制是整个过程中的一个重点。为保证施工的顺利、安全进行，施工前必须精心策划，制定详细的施工专项方案，以保证空心方桩施工质量。
参考文献：
[1]《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）；
[2]《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2014)；