崩坡積體超深度大直徑人工挖孔樁施工技術研究

許偉

摘要：本文選取重慶黔江地區高速的施工案例，對高架橋梁下的特殊地質崩坡積體，采用了超深度大直徑的人工挖孔樁。關于該施工方案，施工技術，及施工安全措施行了詳細地論述與研究。

Abstract： In this paper， a high speed construction case in Qianjiang area of Chongqing is selected， and the artificial excavation pile with super depth and large diameter is adopted for the special geological slope integror under the viaduct. The construction scheme， construction technology， and construction safety measures are discussed and studied in detail.

關鍵詞： 崩坡積體；超深度大直徑人工挖孔樁；施工技術

Key words： landslide body；super depth and large diameter manual hole digging pile；construction technology

中圖分類號：TU473.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）12-0129-02

0 引言

人工挖孔樁曾廣泛應用于橋梁基礎中，一般地，通過人力及采用器械開挖成孔，進而泥漿護壁，吊放鋼筋籠，灌注混凝土成樁，對于無地下水或地下少量潛水的密實土較為適用。重慶的石黔高速屬于重慶市“三環十射三聯線”中的第二聯，第九標段的施工任務位于黔江境內，管段為構造剝蝕低中山地貌，山體陡峭，河谷縱橫，地形復雜，尤其是在崩坡積體地段橋梁樁基施工中大膽運用人工挖孔樁挖深60m取得成功，保證了工期，取得了成效。

1 工程簡介

石黔高速九標石會大橋位于黔江區石會鎮黎明村及關后村，橋位穿越區主要屬斜坡地形，總體呈北高南低，東西高中間低趨勢，大橋橫跨石會河，河溝呈寬緩的“U”字型，橋位區地形起伏較大，最低點位于石會河溝底，地面高程455.0m，最高點靠近石會隧道進口段，地面高程550.0m，相對高差約100.0m，靠近石柱端橋臺段自然斜坡地形坡角一般15～25°之間，石會河東側靠近黔江端橋臺發育大量植被，地形坡角相對較陡，地形坡角一般20～35°，局部地段形成陡坎，地形坡角可達60。關于橋梁樁基工程的交通運輸較為困難，體現在施工現場沒有便道，且崩坡積體有凹凸沖溝，土質堅硬。

橋梁橋墩均位于崩坡積體前緣及側緣，總體地勢北高南低，總體坡向為133，地形坡角一般10～40°，總體呈前、后緣陡，中部較平緣，分布高程約460～760m，相對高差約300m，縱長約1500m，橫寬1300m，崩坡積體厚度36.9～61m，總體積約7800×104m3。沿山體遍布有崩塌造成的碎裂巖體，呈連續分布，部分碎裂程度較低的呈連續層狀分布，并且該崩塌堆積體土層松散，孔隙率大，滲透性大，大氣降水后地表水可以快速入滲到地下形成空隙型地下水，在人為破壞后易產生崩塌滑坡現象，如果進行大斷面、大面積的開挖，勢必會造成大范圍的整體失穩。

2 方案選擇

①石會大橋全橋共計136根樁基，直徑分別是1.8m、2.0m、2.2m、2.5m，設計深度為32～60m，地形復雜，坡勢陡峭，墩臺基礎成孔困難；橋墩施工場地復雜，交通及運輸機械不便。以500m3/單樁的泥漿及沉渣計算，附近沒有合適的地方堆放如此多的泥漿及沉淀渣。而且鉆孔容易泥漿流失，造成塌孔。②崩坡積體段施工，堆積體松散、破碎且有地下水的情況下，還要完成60m深、樁徑2.2m的嵌巖樁施工。若采用機械鉆孔施工，由于工程情況特殊，施工費用及施工進度得不到保障，由此，采用人工挖孔樁可以因時因地進行施工，從而擁有優勢。關于現場施工進度，以單樁進尺1m/天計算，一個承臺下4根樁人工需要60d，而采用機械沖孔單樁就需要40d，因此，4根樁就需要160d。③樁體質量好。人工挖孔樁在樁體施工完成后，可以徹底清除孔底沉渣；在灌注混凝土時，樁與土體能夠較為緊密接觸，因此，這將極大地提高樁的承載性能。該樁基礎工程采用嵌巖樁的設計方法，樁端進入巖層（完整不破碎）深度≧3倍樁徑，設計要求樁底基巖飽和單軸抗壓強度標準值不小于13MPa。一般地，挖孔樁在清理沉渣后灌注砼，這里就斷樁、縮徑等質量事故都較少的發生。④橋位離村莊住房距離近，巖層松散，不需要大體積的爆破，遠比沖擊鉆造成的擾動要小。

鑒于以上四點，施工單位提出采用人工挖孔樁施工，經設計、業主、監理單位及重慶市專家專項方案論證，得到實施。并根據工程特點，可實施性方案達到了預期的成果。

3 施工技術措施

3.1 人工挖孔

首先測量放線定孔坐標點位，從中心挖至樁體控制尺寸，然后從上往下逐層開挖。根據施工地質情況，一般每次開挖高度為1.0m。對于樁基上部位于崩坡積體部位，從上之下采用鐵鍬開挖，對于堅硬巖層，則采用從中間至周邊的爆破開挖方法，控制截面尺寸為設計樁體直徑加2倍護壁厚度，進入微風化巖層時采用淺眼微差爆破技術進行爆破施工，人工風鎬配合開挖。每開挖步下要檢查其孔位及孔徑，在符合要求后進行泥漿護壁，并采用鋼筋綁扎及模板搭設，使整個樁基工程達到預期成效。如圖1所示。

3.2 孔壁支護

這里采用鋼筋混凝土護壁技術，采用內齒式砼護壁，根據樁受力狀態進行設計。由樁受承載較大處，即樁端，其護壁所承受的土壓力及考慮地下水靜水壓力等可確定護壁厚度。由于開挖深度較大，施工過程中，地面不均勻堆載影響不考慮。根據該工程實際情況，采用分層現澆混凝土護壁，護壁高度1.0m/每層，護壁上口壁厚200mm，下口壁厚150mm，采用Ф12@200mm方格網狀配筋布置，預留150mm的鋼筋長度，彎鉤與下節護壁聯結，這里護壁從上到下必須全程采用鋼筋混凝土。

護壁模板的設計，一般地，上口直徑與設計樁徑相等，下口直徑要比設計樁徑大20.0mm，制作材料為扇形的薄鋼。模板骨架支撐，采用三角鐵，拼縫需留出2.0mm的間隙。并采用螺栓將模板拼縫固定，防止漏漿需用板條將拼縫填塞。拆卸方法：先拆卸固定螺栓，并敲打拼縫填塞的板條，松動之后再取出。

泥漿護壁砼的混凝土標號為C30，應于樁基采取的混凝土一致，在混凝土內摻入適量的速凝劑，以提高混凝土早期強度。在澆筑混凝土時，必須保證均勻下料，灌注高度應小于50.0cm，根據實際情況接串筒及溜槽。振搗時，采用振搗棒或用鋼棒外側敲擊模板，若拆模后護壁有漏水、蜂窩，應及時的堵塞和引導。

3.3 鋼筋籠制作及混凝土灌注

鋼筋籠施工采取在鋼筋場集中加工，分段制作，現場吊裝并用套筒進行機械連接，保證施工質量。混凝土澆筑時，需分層連續澆筑，且分層振搗，每次澆筑高度小于1.5 m，每層振搗厚度小于0.5m，出料口到澆筑面高度大于2.0 m時，必須使用串桶，防止離析，且砼坍落度宜控制在10.0～12.0cm。當孔內出現地下水涌入情況較嚴重時，應采取水下混凝土澆筑法施工，先向樁孔補水，使得孔內水位與周圍地下水位高程相同。灌注樁一般應適當超過樁頂設計標高，使得在鑿除浮漿后，樁頂標高符合設計要求。

4 施工安全措施

4.1 樁孔坍塌

首先，應加強對護壁質量控制。每節護壁在澆筑前進行隱蔽性驗收，其配筋及幾何尺寸應達到設計要求，混凝土一般應采取集中拌制，并摻入適量早強劑，以提高泥漿護壁的早期強度；同時，做好護壁完整性檢查，出現裂縫、下沉、變形等情況，應及時告知施工方及監理方等，在護壁完整情況下，工人下井作業，并定期進行檢查。

4.2 高空墜物

鎖扣應高出地面30.0cm，并對空口周圍地面進行混凝土硬化，在樁孔周邊不允許堆放任何物品，以防止發生孔內墜物事件。一般地，井內設置半月板進行孔內作業人員防護。工作人員必須戴好安全帽，且安全帽必須系緊帽繩以防墜落；工作人員在作業時，必須配掛安全帶，將安全帶固定在樁邊提升機上。按照重慶市交委質監局要求，孔口采用雙排腳手架，每班在進入孔內作業前，檢查電動提升架，及鋼絲繩、螺帽松緊、防沖頂裝置等，發現隱患時應立即停止施工，直至維修合格后方可使用。孔口周邊應有1.2m高的護欄，必須設置防墜警示標志。人在上下孔時要乘爬梯，不能坐吊筒進出；爬梯每隔2.0m設置在護壁預埋件上，并定期檢查爬梯安全性。平時不開挖時必須要用Ф16鋼筋網片對孔口進行覆蓋。吊運時，嚴禁將土石裝滿吊升，吊桶提升到樁口并移至樁口外安全區域時才能傾倒，以防止土石塊墜入孔內。

4.3 缺氧及中毒

由于樁孔超深，孔內的通風供氧非常重要，在樁深？叟10.0m或孔內的CO2含量超過0.3%時，要采用機械通風。爆破施工后，應先通風排煙后下孔施工。安排專人在每天開工前提前對各樁孔進行通風，并采用毒氣檢測儀進行氣體檢測，懸掛通風換氣警告牌，等到孔內無殘余毒氣，檢測結果符合要求后方可進孔內施工。

4.4 安全用電與通信

用電安全是施工過程中必須注意的問題。挖孔過程中，較多設備需要用電，因此電線的合理布置要考慮到安全性。這里采用36V低壓電進行孔內照明。由于孔太深，孔口與孔下的交流需采用通信設備，采用無線對講機，移動方便，確保樁孔上下的通信順暢。

5 優缺點對比

人工挖孔樁優點：人工挖孔樁所需作業面小，施工機具移動方便；人工挖孔樁能夠節約用水及，同時減少對周邊環境的污染；樁體質量高，樁垂直度、清渣程度及孔深等重要指標，都能夠在合格范圍內控制；人工挖孔樁灌注施工工藝簡單，工序合理，且可以有效縮短工期。人工挖孔樁缺點：施工危險性較大，孔下操作時，必須要保證安全措施做到100%的落實，同時，也難免出現安全事故；對于地下潛水量過大或水位過高的挖孔樁，增加了施工的難度。

6 結束語

本工程通過采取以上技術和安全措施，加強管理，措施得當，按期順利地完成了崩坡積體段超深度大直徑超常規人工挖孔樁的施工。在施工過程中，未發生任何安全事故，保證了橋梁工程的正常施工。

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