浅谈喷砂法工艺在桩基清理施工技术中的应用

浅谈喷砂法工艺在桩基清理施工技术中的应用

董丹

中铁十局集团青岛工程有限公司工程管理部，山东省青岛市，邮编：266500

[摘  要]：本文针对桥涵桩基础或基坑维护桩桩基之间附土清理施工难题，在施工中借鉴已有的喷砂除锈法结合现有的桩基清理办法，总结形成桩间土喷砂法桩基清理施工方法。该方法能够有效清除桩身黏结土，保持桩身混凝土表面清洁度，速度快，节约工期，降低造价，提高了施工质量，对桥涵、基坑维护桩身及墙体附着土清理工作有一定的借鉴意义。

[关键词]:逆作法结构喷砂洗桩法   桩基清理   质量控制

作者简介：董丹（1986年10月），女，汉族，山东菏泽人，工程师

前言

三环王岗地道桥主体位于哈尔滨市南岗区三环路主干道上，地道桥采用逆作法施工，桩基及顶板等主体结构施工完毕后，进行洞内土方开挖、桩间土挖除浇筑混凝土衬砌等工序。因所处地域地质多为粉质黏土，内衬墙施工前，为避免内衬墙混凝土与桩基混凝土的不密贴贴合，需对桩身附着黏结土进行清理。

通过喷砂除锈法和桩基清理办法相结合，总结形成逆作结构下喷砂法桩基清理施工方法对地道桥桩基黏土开展清理工作。

一、工程概况

三环王岗地道桥全长496.4米，采用逆作法排桩框架结构，（地道桥盖挖法施工步骤：结构桩施工→土方开挖至顶板标高→顶板结构钢筋混凝土施工→路面附属施工→桥下挖土→内衬墙施工→地道桥内道路施工。）结构全宽为39.1m，竖向承重结构为桩基，顶板厚度1～1.5m，地道桥桩基共计1492颗，桩基均采用旋挖钻灌注法施工，其中边桩直径1.2m，中桩直径1.0m。边桩的内侧设置一道20cm厚内衬墙，内衬墙为C40防水混凝土浇筑而成。

桩基施工完成对顶板施做钢筋混凝土浇筑施工，待顶板施工完成后对隧道内桩间附土进行清理后浇筑桩间混凝土内衬墙。

二、喷砂法工艺原理及特点

（一）工艺原理

原喷砂除锈法是铁零件除锈的一种方法，本工程根据现场情况，将此施工方法加以改良，形成喷砂法桩基清理施工方法（简称喷砂洗桩法），达到高效清理桩身黏结土的效果。

喷砂洗桩法是采用压缩空气为动力，以形成高压喷射束将喷料(石榴石砂、铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂)极速喷射到需要处理的桩身表面，以达到清除桩身表面粘结土的目的，保证内衬墙喷射混凝土与桩基混凝土的有效贴合。

（二）工艺特点

本工法适用于市政工程盖挖逆作法结构的桩身及墙体附着土清理工作。其主要特点有：

1.施工方法简便，施工机具简单。桩身清理过程中主要通过喷砂机等机械进行作业，有效节省人工、降低施工劳动强度。

2.工艺流程清晰，能形成标准化作业，操作者易于掌握，质量容易控制，施工速度快，工效高。

3.相较于人工清理，喷砂洗桩法能降低施工过程中存在的安全隐患。

三、施工工艺及操作要点

（一）施工工艺

根据工程现场准备符合规格要求的砂（≤5mm）、喷砂机、发电机及空压机等设备。按照工艺流程进行施工，如图1所示：

图 1 喷砂法桩身清理施工流程图

（二） 操作要点

1.喷射用砂采用带有棱角、质坚的石英砂，材料使用前进行预处理，利用气流烘砂设备去除砂子里的水分及超标准的固体颗粒和尘土等杂物，做到用砂的充分干燥，含水量≤1%，筛选＜5mm 的标准砂进入喷砂罐供砂使用。

2.在施工前对整个结构全面考虑，合理安排喷射位置，拟定喷射路线，防止漏喷和空放、减少位移次数。

3.喷射顺序：应按先上后下，先边缘后中间的原则，喷枪移动的速度要恰到好处，严禁喷枪在一个点停留。

4.喷砂除粉质黏土时，应使设备尽量接近桩身，减少管路长度和压力损失，避免过多的管道磨损，施工人员之间联系畅通。

5.喷砂除粉质黏土软管力求顺直，对运行中必须弯折处，要经常调换磨损方向，使磨损比较均匀,延长软管使用寿命。

6.控制喷射移动速度，根据空气压力、出砂量及结构表面污染情况灵活掌握，提高工作效率。

7.料、气比的调节：在喷射过程中适当控制料、气比例是提高工效、保证质量、降低砂损耗和节省材料的关键，必须根据空气压力、喷嘴直径、结构表面锈蚀程度、处理的质量、效率等情况合理调整。

8.喷射完毕，应用压缩空气吹净表面的灰尘。

四、质量控制措施

（一） 用砂要求

喷砂洗桩法所选用的砂，要求颗粒坚硬、有棱角、干燥（含水量<2%）、没有油污，没有泥土及其他杂质；以石英砂为好，粗河砂也可；同时，应考虑砂料运输条件，单价高低，回收能力等因素；砂料粒径以 0.5～1.5mm 为宜，筛选前须晒干，存储于棚内、室内，筛孔大小为：粗筛 40～48 孔/cm2（粒径 1.2 mm）、细筛 372～476 孔/cm2（粒径 0.3mm）。除锈方案确定后，磨料可选河砂、石英砂或二者混合可按 1:1 掺和使用。

（二） 压力控制

压缩空气为动力供给喷砂装置进口的压力，随压力升高，磨料喷射速度增加，对表面冲刷作用加剧，磨料破碎率提高。因此压力的选择要考虑到磨料的粗细，工件厚薄及表面粗糙度的要求。喷砂操作时，空压机气压为 0.6～0.65MPa，气压变幅为 0.5～1.0MPa。一般砂桶气压为 0.45～0.55MPa，不得小于 0.4MP a。

（三） 耗材更换要求

在空气压力一定的情况下，喷嘴孔径加大，空气耗量和出砂量增加，喷砂效率提高。孔径的选择受空气供给量的制约，一般为8～15mm。由于磨损，当喷砂嘴孔径增大 25%时，应更换新喷嘴。

五、安全注意要点

1.喷砂洗桩前，划清工作区及安全区，施工现场要设置安全警戒线，禁止无关人员进入施工现场；

2.高空作业的地方，按照相关规范要求提前搭设牢固的脚手架，喷砂工作业时要系扎安全带、戴好安全帽。

3.电缆线、用电机具、机械设备、小型器具、软管、接头等在使用前必须做好检查，确保无安全问题方可使用，并做好日常的维护保养工作；

4.操作人员必须佩带具有空气分离器的头盔面罩，穿好防护服，佩戴手套及耳塞。玻璃面罩要经常更换。

5.严格执行有关安全生产制度和安全技术操作规程，认真做好安全技术交底，对安全关键部位进行经常性的安全检查，及时排除不安全因素，确保安全施工；

六、 工程效果及经济效益分析

（一）工程效果

喷砂洗桩法具有操作简便、清除效果好、速度快、安全系数高等优点，适用于混凝土表面附着各类裹结物的清除，相较于传统的人工清理，能有效节约人工、减轻施工劳动强度；相较于传统的高压水清理，能有效节约水资源，防止泥浆产生，造成环境污染。同时喷砂洗桩法流水化作业可有效提高施工效率，节省工期，降低工程造价，节能降耗。

喷砂法桩基清理具有较强的清除效果，如图2所示。可有效防止内衬墙混凝土与桩基混凝土不密贴现象的出现，满足地道桥洞内内衬墙结构稳定安全的要求。

图2喷砂清装效果

（二）经济效益

地道桥工程桩基共计 910 根，桩基清理工序要求工期 10 天，原人工清理法平均 2 人每天清洗1 根桩，喷砂法平均 4 人每天清洗 30 根桩，人工费按当地普工标准取 200 元/天计，施工用砂按70元/吨。按下表计算，两者相比较，直接取得经济效益 28.9万元，费用相对人工清理降低 77.3%。

采用喷砂洗桩法进行桩基清理，在劳动强度、施工进度、处理后的桩身清洁度等方面都比常规桩基清理法有优越之处。桩基清理的顺利完工，不仅改进了施工方法、掌握了施工技术、节省了施工时间和人工，还能大大降低工程造价，为内衬墙喷射混凝土作业打下很好的基础。

结语

喷砂法桩基清理有效解决了桩身附着黏结土难清除、清除效率低等问题，通过采用喷砂洗桩法，节约工期，降低造价，提高了施工质量，解决了工期压力。

喷砂法桩身清理施工使公司在逆作法施工技术领域的有了新的突破，在市政工程盖挖逆作法结构的桩身及墙体附着土清理工作施工中有广泛的推广应用价值。

参考文献

[1]JTG/T 3650-2020 公路桥涵施工技术规范［S］.北京：人民交通出版社，2020.

[2]GB50204-2015 混凝土结构工程施工质量验收规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2014

[3]许朝清,沈平,刘金平,吴泰峰.水雾无尘喷砂表面清理技术分析与应用[J].造船技术,2019(05):72-78.