人工挖孔樁的幾點思考

鄭國徽

1 概述

近年來，隨著國家對基礎建設領域內投資的大幅度提高，我國的高速公路通車里程迅速增加，高速公路的設計施工工藝與技術也取得了日新月異的發展。本文主要對橋梁人工挖孔樁施工中成孔工藝方面作一些有益的探索。

重慶江津至四川合江段公路是國家高速公路成渝環線的重要組成部分，是重慶市通往貴州赤水、云南昆明的我國西南重要的公路通道，是重慶市通往亞洲東南亞地區如緬甸、泰國等國家的重要出海通道，同時也是通往四川、西藏重要公路。本路段位于重慶市主城區西南部的江津市境內，處于成渝、渝黔高速公路之間，是重慶市高等級公路網的重要組成部分，也是重慶“二環八射”高速中西南向射向。

根據工程勘察報告可知:新橋大橋橋址區被第四系洪積卵石土，殘坡積低液限粘土覆蓋;下伏基巖為株羅系中統上沙溪廟組的泥巖和砂巖互層。

2 主要成孔工藝

嵌巖部分挖孔施工工藝流程圖見圖1。針對以上工藝流程，選擇主要施工工藝作如下闡述。

2.1 組織準備

用挖掘機修理便道，整平場地，清理樁位雜物。人員到位，機械設備入場，水泥、石子、砂等原材料定點存放，炸藥、雷管、導爆管等爆破器材經當地民爆器材管理部門審批后入庫統一管理。

2.2 測量放樣

室內計算出各樁的中心坐標，根據附近原有控制點，用全站儀放出樁位，釘上鐵釘，并在樁位四周打好四個騎馬樁，兩對樁連線的交點即為樁基中心，這樣有利于在開挖過程中隨時檢查孔徑的大小、平面位置及傾斜等情況。之后，在井口周圍用紅磚漿砌成圍圈并高出地面30 cm，防止土、石雜物落入孔內傷人。

2.3 爆破開挖

將上部地層主要是殘積土和強風化巖，采用十字鎬和風鎬進行挖掘，進入巖層后進行爆破。爆破開挖要求不能對周圍圍巖體的穩固性造成大的擾動，而降低巖體強度，同時也不能破壞澆灌的混凝土護壁，造成挖孔時的塌方，更不允許有飛石的產生，確保施工附近區域的安全。

2.3.1 爆破參數設計

1)炮孔深度。

主要根據樁徑大小、巖石堅硬程度及炸藥種類確定。樁徑大、巖石強度低、炸藥威力大，炮孔應深些，反之應淺些。但炮孔最大深度不大于樁徑的0.75倍為宜。通過施工中的多次試驗，并考慮到炮根、巖石裂隙、支護效果等方面的綜合因素，本工程炮孔深度取0.6倍樁徑。

2)炮孔數量。

炮孔數量用經驗公式N=3.66qS2/3進行計算。其中，q為單位用藥量，一般取1.5 kg/m3;S為開挖斷面積。以樁徑2.0 m為例，則 N=3.66 ×1.5 ×(3.141 59 ×1.02)2/3=11.78≈12。

3)炮孔布置形式。

炮孔布置形式見圖2。以樁徑2.0 m為例，周邊布8孔，中間布4孔，當有明顯裂隙分布時，適當變更孔位。中間為掏槽孔，四周為周邊孔。掏槽方式采用斜孔掏槽，操作方便，鉆孔數量少。周邊孔沿開挖邊線布置，向外傾角為2°～3°，中心孔應比邊孔超深15 cm。

4)裝藥量。

干燥炮孔，采用2號巖石硝銨炸藥。炮孔比較潮濕時，炸藥外包塑料袋防潮。如果炮孔中有水，采用乳化炸藥。

裝藥量與炸藥種類、炮孔深度和樁徑有關。

松動爆破時裝藥量可按下式計算:Q=0.33qπr2h，其中，q為爆破單位體積巖土所需炸藥量，kg/m3;r為樁孔半徑，m;h為炮孔深度，m;Q為每個樁孔總計炸藥量，kg。

例如某樁孔直徑d=2.0 m，炮孔深1.2 m，采用一級乳化炸藥，巖層為砂巖，q=1.5 kg/m3，可計算出裝藥量 Q=0.33 ×1.5 ×3.141 59 ×1.02×1.2=1.87 kg。

根據以往經驗，如果用硝銨炸藥，每個炮孔內裝藥長度一般為孔身的1/3～1/2，最大不能超過孔深的2/3。炸藥量的計算還應通過試爆進行修正，并根據各孔的實際情況適當變更。

2.3.2 爆破施工

1)成孔。

選用空壓機帶輕型手風鉆成孔，鉆孔直徑3.8 cm，鉆孔達到深度后，將炮孔內石粉、泥土清理干凈，暫時封蓋孔口。

2)裝藥連線。

考慮到施工安全及防水要求，采用乳化炸藥，導爆管起爆，連接方法為“四叉樹”連接。待全部孔完成時進行裝藥，裝藥時要輕放，不得投擲，用木棍輕輕壓緊，嚴禁使用鐵器擠壓或撞擊，以防爆炸。堵塞材料可用砂土、砂子或粘性土等，堵塞時用木棍輕輕搗實，注意保護導火線和導爆管。布設導爆管網路前，應對導爆管進行檢查，表面有損傷或管內有雜物者不得使用。

3)放炮。

炮孔堵塞完畢后，對爆破線路進行一次全面檢查，并按爆破安全操作的有關規程，發出信號，待所有人員撤出警戒區以外，方可指揮放炮。

2.3.3 開挖清孔

爆破之后，應及時用空壓機向孔內送風，待污染空氣基本排盡時，才能安排清孔施工人員進入。

當孔內滲水量不大時采用挖積水坑，鐵皮桶盛水，卷揚機提升的辦法進行排水，如果滲水量較大時，用潛水泵排水，行之有效。為提高耐磨損性，一般用廢輪胎加工成的橡皮桶來提升石渣。如果爆破效果不理想，孔底巖石破碎不好，可采用風鎬進行開挖。

2.4 現澆護壁

為了保證開挖過程中井壁的完整性，確保安全，在樁基開挖進入巖層以前，必須進行支撐護壁。

2.4.1 護壁形式

護壁形式應根據地質水位、滲水情況、施工進度、施工條件等確定，一般有磚井圈直筒、預制混凝土直筒、現澆混凝土直筒和現澆混凝土倒錐體齒形筒等形式，本工程采用最后一種，剖面圖如圖3所示。

2.4.2 護壁的構造要求

護壁按以下要求設計結構:

1)護壁的尺寸應滿足施工澆筑工藝、強度、剛度以及設計樁徑的要求;

2)有抗滲要求的護壁，壁段搭接長度應滿足此要求;

3)分段澆筑護壁，高度應小于短期不坍孔壁的高度。

2.4.3 護壁的施工

1)模板。

模板是澆筑混凝土護壁的支撐，直接影響著混凝土的質量。故需滿足:

a.有足夠的強度、剛度;

b.靈活好用，便于施工;

c.接縫嚴密，不漏漿;

d.支撐不影響吊運土石。所以，一般按樁徑做成定型剛模，以利多次使用，降低成本。

2)混凝土。

混凝土應根據護壁強度要求、施工進度進行配合比設計。一般應符合強度保證率95%，坍落度為1 cm～3 cm，水灰比0.45～0.55，控制初凝時間3 h～4 h，并適當摻入早強劑，以縮短混凝土養生、脫模時間。

3)澆筑。

澆筑混凝土時要對稱、均勻、連續，一次澆完，搗固要充分、密實，防止過振和漏漿。拆模后如發現有蜂窩時，應及時修補，防止滲水漏水。

3 優點

根據新橋大橋挖孔樁的實踐和以往不少的施工經驗，可總結出采用人工挖孔施工工藝的諸多優點，歸納如下:

1)人工挖孔施工較鉆孔施工經濟得多，成孔一項就比鉆孔節省費用40%以上。

2)施工質量好。樁底無沉積，無渣土，樁身四周與原地層密切接觸，其樁底承載力、極限摩阻力均比鉆孔施工的樁高許多，它的樁長在計算時考慮樁的嵌固要求、承載力范圍的高值，可以縮短樁長。

3)施工速度快。尤其是對于地質條件復雜、工期較緊的大直徑超深嵌巖樁，可以加大人員設備投入，全方位展開，速度優勢更加明顯。

［1］ 張振國，李金祥.淺談人工挖孔樁施工技術問題處理心得［J］.山西建筑，2010，36(13):113-114.