公路施工中的人工挖孔樁技術探究

蓋昆侖

(山西運城路橋有限責任公司，山西運城 044000)

1 公路施工中人工挖孔樁的原理

人工挖孔樁是指利用人工在巖石地基中直接挖(鉆)成所需要的基坑，然后將鋼筋骨架和混凝土直接澆筑于巖石基坑內而形成的基礎。利用混凝土直接與坑壁結合，使基礎增加了與地基的粘合力，增強了基礎的下壓支撐力，加大了基礎的抗拔強度，并不用支模(基礎外露部分除外)和二次回填的一種基礎施工形式。坑口直徑和坑底直徑均符合設計要求尺寸，坑壁平直，保持原土原石。經檢驗基坑直徑符合設計要求后方可直接進行混凝土澆灌，并用經緯儀、塔尺、鋼尺等校正好底腳螺栓方位及距離，其余施工方法和普通混凝土基礎施工方法相同。人工挖孔樁施工流程圖如圖1所示。

圖1 人工挖孔樁施工流程圖

2 挖孔前準備

1)基坑開挖施工以前，測量人員必須對線路進行認真復測，并認真記錄復測數據，基礎的中心樁需經檢驗核準后方可進行分坑。2)根據基礎施工圖紙及有關資料了解現場實際情況，核對現場平面尺寸，掌握設計內容及各項技術要求，熟悉土層地質。3)為便于施工及有利于基坑邊坡穩(wěn)定，土方開挖前先做好定位放樣工作，做好邊坡距離的控制。4)按施工方案要求，備齊挖孔施工機具、氣體檢測儀、模板、通風機、水泵、照明及動力電器以及鋼筋混凝土工程的施工機具等，并檢驗各種機具的安全使用性能。5)原材料堆放在基礎施工場地邊，堆放點以不影響施工正常進行為原則，堆放前鋪設好彩條布，并設標示牌，水泥做好防雨、防潮措施。6)現場施工范圍劃分:放樣分坑后，確認施工范圍。棄土不得直接丟棄在塔基下坡方向，不得影響塔位的正常排水。施工現場四周圍設三角圍旗，設置進出施工場地的施工便道。7)施工場地清理及基坑開挖，應保留塔位中心樁，作為校驗柱頂標高、基礎埋深的參照標志，若不能保留，應將塔位中心樁引出，做好并保存數據記錄。

3 基坑開挖順序

1)挖孔樁分坑需要復測線路方向和前后檔距無誤。沿對角線方向，按照設計所給半對角線尺寸，利用勾股定理，釘出樁孔中心樁O′;以基坑中心樁為圓心，樁孔半徑長度為半徑畫出基坑邊沿。沿對角線方向，在樁孔遠近邊沿各2 m左右位置處分別釘輔助樁A和B。計算并記錄遠點輔助樁A到塔位中心樁的距離OA;基坑開挖過程中，需找樁孔中心和校核挖孔的垂直度時，在輔助樁A和B間的樁釘上掛魚線，從輔助樁A向塔位中心方向在魚線上量取OA與OO′的差值，即可在魚線上畫出基坑中心，繼而根據樁孔半徑校核樁孔垂直度。挖孔樁分坑如圖2所示。2)基坑開挖采用自上而下的方法，挖土順序為先中間后四周，沿基礎外輪廓線開挖。擴底部分采取先挖樁身圓柱體，再按擴底尺寸從上到下進行削土成型。挖孔施工時，必須找正基礎中心，保證挖孔垂直度(樁孔垂直度偏差小于1%)。3)基坑開挖程序:①復測分坑→②單基策劃→③人員、工器具、機械進場→④基坑開挖→⑤校正尺寸→⑥制作護壁→循環(huán)④⑤⑥作業(yè)開挖至設計深度→⑦測量樁深→⑧擴底清渣。

圖2 挖孔樁分坑圖

4 基坑開挖工作中的要點分析

1)基坑開挖后，若發(fā)現地質情況與設計描述不符，應及時通知設計工代。

2)人工開挖基坑時，應事先清除坑口附近的浮土，向坑外拋擲土石時，應防止土石回落傷人;當基坑開挖出現片狀巖時，應及時自上而下清除已斷裂的片狀巖塊，防止片狀巖塊掉落傷人。

3)基坑開挖應設專人檢查基坑的深度，防止出現超深或欠挖現象。

4)當挖坑坑深超過1.5 m時，上下必須采用梯子;基坑超過3 m時，上下基坑采用軟梯，同時必須設一根φ14的尼龍繩作為應急爬梯繩(繩子每間隔0.5 m打一防滑結，作業(yè)期間爬梯繩應始終懸于坑內)，軟梯和尼龍繩上端必須設置可靠的固定措施。軟梯固定方法:可在距樁坑邊沿1 m外鉆兩個間距600 mm、深600 mm～800 mm的φ36錨孔(錨孔布置范圍和深度可視地形和地質條件進行調整，且不能阻礙混凝土運輸和下料)，錨孔向坑中心反方向傾斜，與地面夾角約60°。錨孔內打一根Φ32的螺紋鋼(其露出地面高度不小于200 mm)，用Φ18的圓鋼彎成半圓狀，兩端施焊于錨筋端頭處，用于固定軟梯和尼龍繩。搭設軟梯時，須在坑口用固定好的擋土板將軟梯架空離開坑壁，以便于作業(yè)人員上下攀爬。

5)深度超過1.7 m時，坑內開挖產生的土石方應裝入提土筐內，由專人向坑外提土。提土人員須站在墊板上，墊板兩端必須超出孔口不小于1 m，寬度不小于0.3 m，板厚不小于0.05 m。孔口徑大于1 m時，孔上作業(yè)人員應系安全帶(安全繩可固定在錨樁上)。在提土的過程中，坑底的施工人員嚴禁施工。土石方提升可通過人工機械裝置提土或吊機提土，如圖3所示。

6)吊機參數和提土注意事項:a.吊機起吊最大起吊重量500 kg，提升速度32 m/min，吊繩采用φ9鋼絲繩，提升電機額定電壓380 V;b.吊機擺放平穩(wěn)，錨固可靠，防止傾倒;c.起吊時應垂直提升，保持平穩(wěn)勻速，提土桶嚴格控制提土量，不得高于提土桶上沿，防止提升過程桶身傾斜土石墜落傷人;d.與吊機配套的發(fā)電機、電源箱應可靠接地，電纜絕緣良好，電源箱使用漏電保護裝置。

7)當坑深超過2.5 m時，坑上安全監(jiān)護人應密切注意坑下作業(yè)人員，并預設通風設施，現場施工可采用一臺1.5 kW鼓風機(每孔一臺)向坑內送風，現場同時備有急救供氧設備，防止坑下作業(yè)人員因缺氧而發(fā)生休克現象;基坑較深時，每次下坑開挖前及每次爆破作業(yè)后必須采取強制通風措施;同時應該定時更換基坑開挖作業(yè)人員，采取坑上坑下輪換作業(yè)的方式，輪換間隔最好不要超過4 h;應配備空氣檢測設備，及時掌控坑內空氣質量，當發(fā)現坑內人員有異常狀況時，根據具體情況及時開展搶救工作。

8)在坑口四周2 m范圍內嚴禁堆積土石及任何雜物，防止掉落坑內傷人。

9)坑身開挖直徑要一次完成，后期擴挖既危險又難以施工，坑底擴挖部分，對高度低且進深大的擴挖施工應隨坑深同步開挖，避免后期施工困難，坑底擴挖部分應采用人工開挖，不宜另外爆破開挖，在擴挖施工前檢查孔壁巖塊的完整性，對于巖壁裂縫較多段可先用水泥砂漿做好護面保護。

10)土石方開挖應減少破壞施工作業(yè)需要以外的地面，注意保護環(huán)境原狀和自然植被。

11)基坑開挖過程中或開挖后，因雨水天氣產生積水現象，應使用排水泵及時對基坑積水進行抽排，防止積水浸泡基坑和邊坡，影響基礎澆制作業(yè)、基坑和邊坡穩(wěn)定;基坑開挖過程中發(fā)現地面有滲水，可及時利用水泵進行抽排;若地下水位較高，嚴重影響施工作業(yè)，則應及時將詳實情況匯報到技術部門，嚴禁在樁孔中邊抽水邊開挖。積水及滲水較少時，用人工提水排除。

12)深度過深及天氣陰暗時，可能會導致基坑內采光不足，施工人員無法正常進行作業(yè)。因此，必須視坑口直徑和掏挖深度采取必要的照明措施，如采用礦燈照明。

13)對地質有橫向裂隙或夾層時，掏挖基礎底部擴孔易引起立柱底部周圍坍塌，應用角鋼等支撐，角鋼可直接澆入混凝土中。

14)人工挖孔樁基礎以人工開挖為主，對于風化巖或較堅硬的巖石可采用松動爆破與人工開挖相結合，但應保持坑壁完整，巖渣及松石必須清除干凈;爆破時應嚴格控制用藥量，不得造成邊坡松動或垮塌。

15)對于非巖石類基坑或強化成破碎狀的基巖，挖孔存在坑壁裂縫、坍塌、浮土(石)掉落等危及坑內施工人員的安全隱患時，經項目部現場勘察確認，增加使用安全防護罩進行作業(yè)。防護罩采用φ32螺紋鋼和φ18圓鋼焊接成“鳥籠狀”;頂部φ18鋼箍直徑0.8 m，覆蓋3 mm厚鐵板頂蓋;底部φ18鋼箍直徑0.9 m，不設底蓋;防護罩高度1.7 m;頂部和底部箍筋外沿都平均分成14份，焊接12根立筋，留2根不焊，作為操作口;防護罩頂部引出一根φ30硬橡膠管至地面上，作為應急通氣口。坑內人員作業(yè)時站在防護罩內，防止砸傷、擠傷。防護罩制作如圖4所示。

圖3 坑底提土布置圖

圖4 防護罩制作示意圖

16)盡量減少已開挖孔壁的暴露時間，及時澆筑混凝土，以保證必要的施工安全和成孔質量。

17)挖坑完成后，必須經設計、監(jiān)理、施工三方驗槽后，方可進行下一道工序。

5 結語

公路施工中的人工挖孔樁技術是復雜地質環(huán)境下的安全施工方法之一，在實際施工過程中應規(guī)范施工流程，做好各項施工安全保障措施，對施工質量嚴格控制，并針對施工中可能發(fā)生的事故做好預防和應急準備工作，確保施工順利完成。

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