人工挖孔半坡樁施工技術(shù)研究

溫 瀟

(太原市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，山西 太原 030009)

0 引言

人工挖孔樁在我國的建筑工程基坑工程中應(yīng)用量較為廣泛，人工挖孔樁具有施工噪聲小、施工成本低、污染小、節(jié)能、質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。人工挖孔樁施工中主要是通過人工開挖成孔，再吊入鋼筋籠，最后澆筑混凝土進(jìn)行振搗施工而形成的鋼筋混凝土樁。由于人工挖孔樁施工時(shí)主要通過人工開挖的方法進(jìn)行施工，因此為保證操作面滿足要求，往往開挖的樁孔直徑較大(D≥800 mm)。同樣由于在成孔過程中易出現(xiàn)塌孔等現(xiàn)象從而對施工人員產(chǎn)生一定的安全隱患，我國各地相關(guān)部門依照以人為本、生命至上為原則，各地已經(jīng)逐漸限制人工挖孔樁的應(yīng)用。但山西省地質(zhì)情況復(fù)雜，地質(zhì)災(zāi)害相對較多，在山區(qū)中進(jìn)行施工時(shí)由于場地的限制，部分地區(qū)不宜進(jìn)行機(jī)械開挖，人工開挖的方法還有一定的使用價(jià)值。人工挖孔半坡樁屬于人工挖孔樁的一種，主要應(yīng)用于在坡地開挖樁基的場地中。在人工挖孔半坡樁開挖過程中，開挖難度較大，且施工較為復(fù)雜，如何能確保樁基的施工質(zhì)量滿足相關(guān)要求，確保施工人員安全的前提下進(jìn)行正常施工，確保達(dá)到工期要求而控制施工進(jìn)度，是人工挖孔半坡樁施工中應(yīng)注意的關(guān)鍵問題[1，2]。

1 工程概況

某商業(yè)建筑位于坡地中，該商業(yè)建筑為地下2層、地上4層建筑，為框架結(jié)構(gòu)體系，總建筑面積約為5萬m2。該樓地下1，2層為地下車庫，地上4層為商業(yè)用途，基礎(chǔ)均采用樁基礎(chǔ)。通過對該場地進(jìn)行地質(zhì)勘查，得到該場地內(nèi)土質(zhì)情況為全揭露頁巖坡面，頁巖的順層地質(zhì)，與斜坡面基本平行。開挖基坑時(shí)，擬將該場地斜坡挖除，從而平整場地。平整場地后，基坑內(nèi)水平面與斜坡面夾角為50°～70°，斜坡內(nèi)巖層被截?cái)啵谟昙緯r(shí)巖層層里的結(jié)合面易發(fā)生滑移，從而不利于樁孔的開挖。為便于后期開挖樁孔施工，在樁孔定位前需對斷裂、危險(xiǎn)的巖層進(jìn)行處理，消除危險(xiǎn)源，確保斜坡的相對穩(wěn)定。

2 施工方法及施工流程

2.1 斜坡坡面處理

開挖樁孔前，對平基邊坡進(jìn)行二次開挖施工，將截?cái)嗟膸r層根部清理干凈，確保坡面與基坑地面呈45°角，使破面的巖層處于穩(wěn)定的狀態(tài)。將坡面處理完畢后，邊坡的高度按照設(shè)計(jì)要求控制在4.0 m～8.8 m，在半坡中開挖的樁孔數(shù)量為少數(shù)，半坡樁距基坑底部的高度為1.8 m～8.2 m。

2.2 樁孔定位

樁孔開挖位置的準(zhǔn)確度影響基礎(chǔ)的布置和受力均勻性，同時(shí)也影響周圍樁基的協(xié)同受力，因此樁孔定位的準(zhǔn)確性極為重要。在對樁孔進(jìn)行定位時(shí)，首先使用經(jīng)緯儀對樁孔的大致位置進(jìn)行定位，之后在定位的樁孔位置附近搭設(shè)腳手架施工操作平臺，最后再對樁孔進(jìn)行精確定位，并對樁孔進(jìn)行相應(yīng)編號。

2.3 樁孔工作面處理

將樁孔精確定位后，在樁孔附近使用風(fēng)鎬等設(shè)備將樁孔附近打鑿成一個(gè)足夠?qū)挸ǖ钠矫妫_保樁孔外側(cè)下坡面平面距離孔口巖層最小寬度為500 mm以上，其他三面端部距離孔口巖層最小寬度為700 mm以上，便于平面處搭設(shè)提升機(jī)等機(jī)械設(shè)備，便于后續(xù)施工操作。除此之外，將樁孔工作面處理好后，還可在進(jìn)行二次澆筑混凝土?xí)r使用定型模支設(shè)時(shí)提供相應(yīng)的操作平面。一切就緒后，在樁孔待開挖位置頂部砌筑樁井圈，避免開挖過程中磚、石、土等其他雜物落入孔中從而發(fā)生傷人事故。尤其是在半坡中開挖樁孔，坡上的松散物質(zhì)較多，產(chǎn)生滑落現(xiàn)象的雜物也較多，因此在開挖前需對周圍松動(dòng)的磚、石、土等雜物進(jìn)行清除。在工作面上搭設(shè)操作架時(shí)，需在操作架上布置剪刀撐及其他斜撐等，從而確保操作架的穩(wěn)定性及安全性，施工人員在操作架上作業(yè)時(shí)需佩戴相應(yīng)的安全防護(hù)措施。操作架安裝完畢后，在操作架頂部布置45 mm×90 mm的方木，布置間距為100 mm滿布，鋪設(shè)完成后在方木上方鋪設(shè)操作面層，為之后開挖樁孔和澆筑人工挖孔樁混凝土提供相應(yīng)的操作面。

2.4 支模和支撐搭設(shè)

樁孔開挖完成后，在對樁孔進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，需采用二次澆筑的方法進(jìn)行施工。第一次澆筑混凝土施工時(shí)，將混凝土澆筑至自然水平標(biāo)高，之后再將樁孔上方支設(shè)圓模，并對第一次澆筑的樁孔頂混凝土表面進(jìn)行處理，避免出現(xiàn)冷縫，之后再對樁上部混凝土進(jìn)行澆筑施工。在支模過程中和澆筑混凝土過程中，為使模板達(dá)到穩(wěn)定的效果，使施工達(dá)到方便施工的效果，需在模板附近及模板上安裝相應(yīng)的支撐鋼管扣件和相應(yīng)的操作腳手架。

2.5 加強(qiáng)樁孔鋼筋籠安裝

樁基屬于地下結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，為永久性構(gòu)筑物，因此在對樁基進(jìn)行施工時(shí)，為確保樁基的施工質(zhì)量，澆筑樁基混凝土?xí)r宜采用一次性澆筑的方法進(jìn)行施工，避免在樁基上留置水平施工縫。人工挖孔半坡樁屬于高承臺樁，樁基超過水平地面高度較高，若在施工過程中一次性澆筑施工，則地面上部樁基會由于模板承載力較低而出現(xiàn)爆模、地面下樁基混凝土由于樁孔側(cè)土體因自身承載力較低而出現(xiàn)塌孔等風(fēng)險(xiǎn)。為降低上述風(fēng)險(xiǎn)而影響樁基的施工質(zhì)量，施工單位相關(guān)負(fù)責(zé)人與設(shè)計(jì)單位協(xié)商，在澆筑混凝土?xí)r為避免出現(xiàn)施工縫從而影響樁基的整體性，澆筑樁芯時(shí)采用二次澆筑的方法。具體操作步驟為：在樁基水平施工縫位置上下1 000 mm范圍內(nèi)禁止設(shè)置鋼筋接頭，同時(shí)增加施工縫位置的縱向受力鋼筋面積，將該位置的縱向受力鋼筋面積增加50%，同時(shí)加強(qiáng)該位置的箍筋間距，加密后的箍筋間距為原設(shè)計(jì)的50%；除此之外對施工縫位置處的混凝土表面進(jìn)行鑿毛，并進(jìn)行清理，確保施工縫上下位置的混凝土可有效連接。

2.6 加強(qiáng)樁孔混凝土施工

混凝土作為人工挖孔半坡樁的主要受力材料之一，混凝土澆筑質(zhì)量的好壞影響著樁基的受力性能。在該工程中，由于在自然地坪處設(shè)置水平施工縫，上下層混凝土進(jìn)行分別澆筑，為避免混凝土冷縫的出現(xiàn)，在施工縫附近采取嚴(yán)格的施工方法處理，待下層混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后再進(jìn)行二次澆筑。對自然地坪上部的樁基進(jìn)行施工時(shí)，使用定型圓模板支設(shè)，模板高度與樁基頂設(shè)計(jì)標(biāo)高相同，澆筑上部混凝土?xí)r使用塔吊吊運(yùn)料斗進(jìn)行混凝土澆筑，避免泵送混凝土產(chǎn)生的振動(dòng)而影響模板和鋼筋的穩(wěn)定性，確保澆筑質(zhì)量。澆筑混凝土?xí)r采用邊澆筑邊振搗的方法進(jìn)行施工，振搗混凝土?xí)r使用插入式振搗棒進(jìn)行振搗施工。當(dāng)樁基上部澆筑深度較高時(shí)，可采用分層澆筑的方式進(jìn)行施工。分層澆筑時(shí)不宜間隔時(shí)間較長，待下層混凝土具有一定強(qiáng)度后立即進(jìn)行施工，避免出現(xiàn)冷縫和爆模現(xiàn)象，確保樁基的施工質(zhì)量滿足驗(yàn)收和使用要求。

3 安全施工注意事項(xiàng)

在坡地中進(jìn)行人工挖孔樁施工，具有風(fēng)險(xiǎn)大、危險(xiǎn)點(diǎn)多、滑坡概率大等特點(diǎn)，因此在進(jìn)行施工中，首要考慮的因素是對施工人員的安全進(jìn)行保障。為達(dá)到安全施工的要求，施工單位從施工制度管理、施工安全管理、施工現(xiàn)場規(guī)范化等方面進(jìn)行控制，從而使施工現(xiàn)場達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化、安全施工的要求。

在施工制度管理方面，成立相應(yīng)的安全管理小組，設(shè)置專職安全員對施工人員的相關(guān)施工過程進(jìn)行全程監(jiān)督管理；對施工人員尤其是開挖樁孔的施工人員進(jìn)行安全技術(shù)交底和相應(yīng)的安全教育，并對入孔安全措施和相關(guān)用具進(jìn)行檢查；施工時(shí)嚴(yán)格按照國家相關(guān)的安全施工規(guī)范及施工單位內(nèi)部的安全施工管理?xiàng)l例執(zhí)行。

在施工安全管理方面，進(jìn)入施工現(xiàn)場后施工人員必須佩戴安全帽，入孔施工作業(yè)人員必須佩戴安全帶，嚴(yán)禁酒后作業(yè)施工；使用有經(jīng)驗(yàn)、有相關(guān)安全意識的施工人員進(jìn)行入孔作業(yè)施工；對相關(guān)施工機(jī)械進(jìn)行每日開工前檢查，發(fā)現(xiàn)故障立即進(jìn)行解決，無論故障大小；特殊機(jī)械的作業(yè)人員需持證上崗，尤其是特種作業(yè)人員，非本專業(yè)作業(yè)人員禁止操作相關(guān)機(jī)械設(shè)備。

在施工現(xiàn)場規(guī)范化方面，為避免施工人員誤操作和施工機(jī)械的來回走動(dòng)影響線纜而發(fā)生觸電事故等，將施工現(xiàn)場的電源線等埋入地下至少500 mm；施工現(xiàn)場應(yīng)對各類施工用品設(shè)置堆放標(biāo)識牌；加強(qiáng)施工現(xiàn)場人員管理，避免施工現(xiàn)場出現(xiàn)與施工無關(guān)的人員；對坡地中尤其是坡上部突兀的巖石進(jìn)行觀測，避免因施工機(jī)械振動(dòng)而脫落出現(xiàn)傷人事故；雨后對施工場地及周圍場地安全性進(jìn)行確認(rèn)，無危險(xiǎn)點(diǎn)后方可進(jìn)行繼續(xù)施工。

4 結(jié)語

在半坡上進(jìn)行人工挖孔樁施工，無論在施工技術(shù)方面還是在安全施工方面均存有一定的挑戰(zhàn)性，本文即根據(jù)某工程中人工挖孔半坡樁相關(guān)施工進(jìn)行研究，得到在進(jìn)行此類工程施工中應(yīng)因地制宜的進(jìn)行相應(yīng)的各類施工工序中的質(zhì)量控制，從而確保人工挖孔樁的施工質(zhì)量的結(jié)論。同時(shí)，在施工中由于樁基位于半坡中，在進(jìn)行施工過程中安全施工是施工中的重中之重，同時(shí)也是施工中的難點(diǎn)。為確保安全施工和施工質(zhì)量滿足相應(yīng)的驗(yàn)收要求及使用要求，在施工中應(yīng)對各施工工序進(jìn)行控制，確保項(xiàng)目的正常運(yùn)行。