某大橋嵌巖群樁人工成孔施工綜合技術應用

程正覺 李建文 桑玉波

(1.中煤建筑安裝工程集團有限公司，河北邯鄲 056002; 2.中煤建安第七工程有限公司，山西太原 030032)

1 工程概況

山西省重點工程晉城至陽城高速公路第八標段東河大橋，全橋設計為7孔跨徑25.0 m雙幅凈寬9.5 m預應力鋼筋混凝土T形連續梁，全橋采用一聯，支承結構為八樁四柱橋墩，肋板式橋臺。全橋共56根樁基，單樁長度為13 m～16 m，樁徑為1.2 m，嵌入未風化基巖深度要求不小于3.0 m。

2 地質條件

根據地質鉆探表明，平均地面標高以下11 m為近年新沖積松散砂卵石層，由塊石、碎石、礫石、粗砂組成，亞粘土充填次棱角狀，厚度變化較大，東部厚度達12 m，局部5 m～6 m，各層間隔不均勻分布，高程495.0 m以下為灰質基巖，中厚層狀微密塊狀，灰巖頂部1 m～1.5 m為強風化帶，風化裂隙發育。地下水分布不均，主河道水位在河槽以下2 m～6 m范圍分布，輔河床以下基本無地下水。

3 施工方案選擇

由于該工程地質情況復雜，為核對地質資料，檢驗設備、工藝以及技術要求是否適宜，樁在施工前我們做了“試成孔”，試成孔分兩大組做5項工藝試驗。根據原設計要求為鉆孔樁，第一組采用30型沖擊鉆機成孔，因地質復雜遇到孤石，發生鉆頭傾斜進尺受阻。第二組采用人工成孔，根據本工程的地質特點和過去的施工經驗，決定采用4種不同形式的護壁。第一種按常規全做鋼筋混凝土護壁，但成本高工期長;第二種模擬人工打水井工藝，全做磚護壁，但遇松散砂層無法實施;第三種采用鋼筋混凝土現澆帶間隔設置磚護壁為主的復合護壁形式，不僅解決了局部地質松散問題，還可以加快進度、降低成本;第四種采用鋼護壁施工，用來解決主河槽地下水豐富及流砂現象頻繁的問題。

在工藝試驗和受力計算的基礎上，我們選定兩種人工成孔施工方案，在無地下水或地下水動水壓力較小，土粒穩定的地層采用磚混凝土間隔復合護壁;當動水壓力較大，出現流砂現象時，采用鋼護筒背后充填粘土做護壁。

4 施工工藝

4.1 人工成孔

1)樁孔定位，距孔邊2 m設控制樁和標高樁，每挖深0.5 m校一次孔位。

2)樁孔挖土，采用短把鎬和鐵鍬挖土，孔下一人作業，出渣采用鐵斗子，用轆轆棕繩提升，樁孔每挖深1.7 m做一次護壁。

3)護壁施工，樁孔挖深1.7 m后，先做0.5 m高200 mm厚混凝土護壁，然后在混凝土護壁上砌磚護壁;每護0.5 m高檢查一次孔位中心，每護2.0 m高采用探孔器驗孔一次(見圖1)。

4)基巖爆破出碴剔邊，基巖成孔的主要工序是爆破出碴和剔邊修理，本工程采用炮孔爆破，用電雷管引爆水膠炸藥，然后用風鎬進行剔鑿孔壁凸出部位，特別是孔壁的根部處理必須到位，爆破、出碴、剔邊采用循環作業法施工。

4.2 鋼筋籠制作安裝

根據圖紙設計和樁孔實際深度確定鋼筋籠長度，鋼筋籠主筋接頭采用對焊或雙面焊，用環筋和主筋點焊成骨架，然后在滾動臺架上纏繞綁扎螺旋箍筋(見圖2)，鋼筋籠作好后用臺架車運到樁孔附近，用8.0 t汽車吊豎入樁孔內，鋼筋籠入孔前必須做好孔壁的清理，孔底不應有積碴和積水。

圖1 探孔器

圖2 滾動臺架

4.3 灌注混凝土

混凝土灌注前做孔底二次清理，抽出積水，然后進行隱蔽工程驗收，驗收合格后，應立即封底和澆筑樁身混凝土。澆筑樁身混凝土時必須用串筒下料，串筒末端離孔底高度不宜大于2.0 m，混凝土采用插入式振搗器振實，混凝土下料分層厚度不大于500 mm，當滲水量過大，應采用水下混凝土配合比施工，樁基澆筑高度可略高于標高30 mm～50 mm，待混凝土達到強度后用風鎬鑿去乳皮和浮石至密實混凝土層。

5 施工技術要點

5.1 人工成孔復合護壁做法

人工成孔深度達到1.70 m時，在孔底用C20混凝土做500 mm高200 mm厚護壁帶，然后在其上用M10水泥砂漿砌筑120 mm厚磚護壁，混凝土護壁和磚護壁都設置凸鍵與孔壁土層咬合(如圖3所示)。當有滲水(酸性水)或氣溫偏低時，混凝土中水泥出現不凝結現象，采用摻入水泥重量36%的生石膏粉，可達到速凝效果。

5.2 人工成孔鋼護壁做法

當孔壁出現流砂現象時，用鋼護壁背后填充粘土麻絲處理滲水流砂問題，鋼護壁每節高0.5 m，用3 mm厚鋼板卷成并加φ16環筋加固，當出現水壓力不平衡時，會出現護壁偏移傾斜，采用護壁上打鉆孔降壓辦法解決。

主河道位置，樁孔挖孔前半月采取改移河道辦法減小水頭壓力，然后先挖降水井，用污水泵排水，待降水漏斗形成以后，開始開挖樁孔。

5.3 基巖爆破

采用炮孔爆破法，用風鉆在孔底基巖面上鉆9孔直徑40 mm的炮孔，孔深900 mm，每孔裝入0.6 kg水膠炸藥用一只電雷管起爆，炮孔布置和雷管起爆裝置接法見圖4，每次爆破有效深度為600 mm～700 mm，起爆雷管必須采用串聯線路接法，以防出現瞎炮造成隱患，孔底爆破時井口不應封閉嚴密，以防空氣沖擊波震動力破壞孔壁，最好用鋼絲網上覆蓋濕草袋防護，以防石碴飛出傷人。

圖3 復合護壁

圖4 炮孔布置、起爆裝置接法圖

5.4 灌注樁基礎混凝土

混凝土用串筒下料，振搗操作人員在孔下作業，采用36 V安全電壓照明，上下作業人員用對講機聯系，井口灰盤漏斗必須固定牢靠，防止位移，孔周必須防護嚴密，防止落物傷人，孔下操作人員站在加強環筋的搭板上，每澆筑2.0 m高倒一次搭板，直到孔頂。

6 勞動組織及配套機具

勞動組織及配套機具見表1。

表1 勞動組織及配套機具

7 綜合經濟效果比較

綜合經濟效果比較見表2。

表2 綜合經濟效果比較結果

本工程采用人工成孔綜合技術，降低工程成本16萬元。

8 應注意的問題

1)人工成孔工藝在穿越碎石土，砂土，松散砂卵石土層時，必須有可靠的安全技術措施，特別是在有承壓水的砂土層中施工時，必須先降水后開挖，采用鋼護筒護壁比較可靠。

2)孔下爆破時，各孔作業人員必須全部撤到地面，防止塌孔傷人。

3)孔口四周防護，采用預制井口盤高出平地200 mm，在盤上插孔裝0.8 m高活動圍欄防護，周轉使用。

4)孔內必須設置應急軟爬梯，孔深超過10 m時應送風，每次放炮結束應送風排煙，不能馬上下人。

5)孔內出碴不得堆放在孔口附近，機動車輛通行范圍距孔邊不應小于10 m，孔底作業人員佩戴好安全帽，用礦燈照明。

6)孔底提料超過人高時，必須立即將“╋”形可伸縮安全防護架棚撐開，四腿伸入鍵孔不小于200 mm。