淺談山區(qū)公路大直徑挖孔長樁施工技術(shù)

鐘高潔

（中國水利水電第八工程局有限公司鐵路公司 云南省元陽縣 662400）

1 前言

人工挖孔樁施工工藝，是采取人力開挖土石方的作業(yè)方式進行樁基成孔的一種施工方法。該方法具有的特點：施工機具簡單、易于過程控制，易于進行持力層地質(zhì)鑒別與孔底沉渣控制，成孔直觀，混凝土灌注過程便于控制，有利于成樁質(zhì)量的保證。

人工挖孔樁適用于山區(qū)場地狹隘，地勢復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境，施工過程中對水、電需求量較少。具有排土少，泥漿污染少，噪聲小震動低的特點，對周邊環(huán)境不易造成影響。但人工挖孔樁施工存在受地質(zhì)條件限制、人工勞動強度大、危險性高等缺點，特別是井下作業(yè)環(huán)境多變，具有涌水、涌砂、塌方、毒氣、物體打擊等安全隱患。

2 工程概況

紅河州建水（個舊）至元陽高速公路項目紅河特大橋是項目的控制性工程，全橋孔跨布置：7×40m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁+6×50m鋼混組合梁+700m懸索橋+2×40m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，全長1366m。元陽側(cè)主塔基礎(chǔ)為分離式承臺，中間采用系梁連接，左右幅承臺下各設(shè)置9根φ2.8m灌注樁，單根樁長40m，共720m，按照九宮格形式居中布置，橫向間距6m，縱向間距6.5m。

紅河特大橋元陽側(cè)主塔位于二疊系下統(tǒng)茅口階（P1m）細晶白云質(zhì)灰?guī)r分布區(qū)，綜合地形坡度40～50°之間，覆蓋層厚度小于2m，下伏基巖為細晶白云質(zhì)灰?guī)r，鉆探揭露巖體以中風(fēng)化為主，局部分布有強風(fēng)化、強溶蝕夾層，淺表部局部溶蝕發(fā)育外，深部巖芯上基本未見溶蝕現(xiàn)象，巖溶弱發(fā)育，深部中風(fēng)化巖體呈塊狀，較為完整，強度高，巖層陡傾坡內(nèi)，工程地質(zhì)條件較好。

紅河特大橋元陽側(cè)主塔樁基采用人工挖孔施工，含護壁挖孔直徑3.1m，樁長40m，屬于大直徑人工挖孔長樁，怎樣確保安全、保證質(zhì)量是施工的重難點。

3 施工工藝

3.1 工藝流程

人工挖孔樁工藝流程圖如1。

3.2 主要工藝控制

3.2.1 測量放樣

采用全站儀放出樁孔中心，埋設(shè)標(biāo)記，中心偏差群樁不大于100mm。之后埋設(shè)十字護樁，并在鎖口施工時采用鋼筋頭將護樁點轉(zhuǎn)移埋設(shè)在鎖口混凝土上，確保護樁點穩(wěn)固。

3.2.2 群樁開挖及澆筑順序

人工挖孔施工順序為單個循環(huán)、間隔交錯開挖。為避免相互影響，鄰樁開挖深度相對高差不小于9m。

圖1 人工挖孔施工工藝流程圖

考慮爆破對相鄰樁施工的影響，進行爆破振動安全允許距離驗算如下。

爆破為齊發(fā)爆破，總裝藥量計算為：

Q=q×S×L×n

式中：Q——爆破每m3巖石所需的炸藥消耗量，kg；

q——單位耗藥量kg/m3；

n——炮眼利用率n=0.8～0.95（取0.85）；

L——炮眼深度m，取1.0m；

S——開挖斷面積m2；

采用乳化炸藥φ32mm藥卷，樁徑D=2.8m（爆破斷面直徑D=3.1m），q取0.3kg/m3。

Q=0.3×3.14×3.1×3.1/4×1.0×0.85=1.92kg

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2014）有關(guān)規(guī)定，爆破振動安全允許距離公式為：

其中：R——爆破振動安全允許距離，m；

Q——炸藥量，齊發(fā)爆破為總藥量，延時爆破為最大單段藥量，kg，按齊發(fā)爆破計算，Q=1.92kg；

V——保護對象所在地安全允許質(zhì)點振速，cm/s，此處取30cm/s；

K，α——與爆破點至保護對象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，本工程為中硬巖石，K取150，α取1.8。

則爆破允許安全距離為：

則主塔樁基滿足鄰樁人工開挖要求，但為了避免施工相互影響，采取間隔交錯施工，群樁開挖及澆筑順序為：1#、8#、15#、4#、11#、18#→3#、13#、6#、16#→2#、14#、5#、17#→7#、9#、10#、12#。

圖2 紅河特大橋元陽岸主塔樁位布置圖

3.2.3 鎖口及護壁施工

井圈鎖口為C35混凝土，與第一節(jié)護壁連接，一次澆筑。鎖口壁厚45cm，頂面高出地面30cm。護壁上口厚15cm、下口厚10cm，上下節(jié)搭接5～10cm。護壁配筋：豎向φ10@150mm，環(huán)向φ10@150mm，上下節(jié)豎向鋼筋搭接長度30cm，端頭成彎鉤上下鉤結(jié)形成整體。

護壁模板采用圓臺形鋼模，由四塊組成，模板底與每節(jié)段開挖底土層頂靠緊密。拆上節(jié)、支下節(jié)重復(fù)周轉(zhuǎn)使用。澆筑采用吊桶運輸，人工入倉，鋼釬搗實。塌落度控制在8～10cm，澆筑完畢強度達到2.5MPa時可拆模。吊線檢查護壁的內(nèi)徑和垂直度，如不滿足要求則立即進行修整，確保同一水平上的護壁任意直徑的極限差值不大于50mm。

3.2.4 樁孔開挖

開挖從上到下逐層進行，先挖中間，再向周邊擴挖。每節(jié)開挖高度控制在1m左右，如遇軟弱地層，開挖高度不大于0.5m，每挖完一節(jié)，必須吊線修邊、使孔壁圓弧保持上下順直一致。

當(dāng)孔內(nèi)為硬質(zhì)巖，人工開挖困難時，采用爆破開挖。

在樁孔上口架設(shè)垂直運輸絞架，要求搭設(shè)穩(wěn)定牢固。在安裝時，注意使鋼絲繩與樁孔中心位置重合，作為直觀上控制樁位和護壁支模的中心線。卷揚機具有自鎖能力，在突然停電或卷揚機出現(xiàn)故障時，能保持渣桶空間位置不變，以免渣桶突然向孔底下落傷及孔底工人。

3.2.5 孔口及孔內(nèi)安全防護

第一節(jié)護壁完成后，及時安設(shè)樁孔外圍防護，孔口三方圍護，留一方出渣、架設(shè)動力照明線路、上下軟梯等，圍護立桿采用腳手架鋼管。孔內(nèi)不施工時，孔口用鋼筋網(wǎng)片（φ20@200×200）覆蓋，并設(shè)置警示標(biāo)志，防止人員墜落。在孔口施工的人員穿防滑鞋、戴好安全帽、佩戴安全帶并拴于立桿上。

孔深超過4m時，在距井底2.5m處設(shè)置一道半圓形防護板，并固定牢靠。在出土及吊運物料時，孔底工人緊貼護壁站立在防護板下，以防落物傷人。防護板的位置隨孔底進尺逐節(jié)下移。

3.2.6 孔內(nèi)照明與排水

挖孔深度大于2m后，設(shè)置孔內(nèi)照明系統(tǒng)，使用低壓電源、防水帶罩安全燈具，電線、電纜外包絕緣膠皮不得破損，絕緣性完好，并設(shè)置漏電保護器。

當(dāng)?shù)叵聺B水量不大時，隨挖隨將泥水用吊桶運出。地下滲水量較大時，在孔底挖集水坑，用高揚程水泵抽水，邊降水邊挖土。

3.2.7 封底

終孔驗收后及時封底，防止因不能及時灌注混凝土導(dǎo)致樁底擴大坍塌，封底混凝土最小高度為200～300mm。

3.2.8 鋼筋籠制作與安裝

鋼筋籠在加工廠統(tǒng)一制作，采用滾焊機分節(jié)同槽制作，主筋采用剝肋滾軋直螺紋鋼筋接頭連接，套筒每端嚴(yán)禁有超過一扣的完整螺紋外露。

鋼筋籠采用分段吊裝，先在加工廠進行試拼對接合格，再分開吊裝，保證對接鋼筋連接質(zhì)量。

3.2.9 聲測管

所有基樁全部埋設(shè)聲測管，并進行100%的完整性檢測。聲測管焊接在鋼筋籠內(nèi)側(cè)，定位等分樁周、互相平行，并埋設(shè)至樁底，管口高于樁頂50cm以上。管底封閉，管口加蓋，管底、管口及焊接部位要密封，防止混凝土漿液滲漏堵塞聲測管。

3.2.10 串筒法混凝土灌注

串筒使用壁厚3mm的鋼板卷制，上口φ40cm、下口φ30cm。串筒分段連接，并用鋼絲繩串掛連接固定，保證串筒連接緊密、不致掉落。澆筑層厚30cm左右，采用70型插入式高頻振搗棒振搗，移位間距為30cm，下料連續(xù)，振點均勻，振搗棒快插慢拔，以混凝土停止下沉、不出現(xiàn)氣泡、表面呈現(xiàn)浮漿為準(zhǔn)。控制串筒底口懸空高度不大于2.0m，以防止離析。一邊澆筑一邊提升并摘除串筒。

4 主要安全保證措施

（1）孔口設(shè)置鼓風(fēng)機進行孔內(nèi)通風(fēng)，風(fēng)管管口距孔底不大于2m。作業(yè)前先進行通風(fēng)，且爆破后通風(fēng)排煙時間不少于30min，空氣質(zhì)量檢測結(jié)果滿足要求時再進入孔內(nèi)作業(yè)。

（2）孔口處設(shè)置高出地面至少30cm的鎖口，防止樁孔周圍土石滾入孔內(nèi)或地表水流入樁孔。孔口防護必須到位，防止墜物傷人，防止人員跌落。

（3）樁孔必須挖一節(jié)、澆筑一節(jié)護壁，護壁高度一般為1m，嚴(yán)禁不及時澆筑護壁的冒險作業(yè)。對軟弱地層、涌水涌沙地層，護壁節(jié)段高度可減少 0.3～0.5m。

（4）挖孔棄土及時轉(zhuǎn)運，距井口四周1m范圍內(nèi)不得堆積余土雜物；禁止任何車輛在樁孔邊3m內(nèi)行駛。

（5）臨爆前，與爆破井相鄰的其他樁井作業(yè)人員全部撤離到地面安全地點，爆破清渣前檢查護壁情況，一旦發(fā)現(xiàn)護壁變形或坍塌，要首先排除險情，加固支護。

（6）為防止爆破飛石沖到地表，井口采用木板加砂袋進行覆蓋。

（7）卷揚鋼絲繩經(jīng)常檢查，發(fā)現(xiàn)磨損、斷股等現(xiàn)象，及時更換。提放物料和器械時注意掛鉤是否牢靠，渣巖裝載高度不超過吊桶高度的80%，釬桿和鑿巖機分開捆綁結(jié)實，雷管和炸藥分次用塑料桶吊放，吊放時操作手不得撒手讓物料器具憑重力自由下落。

5 結(jié)束語

紅河特大橋元陽側(cè)主塔大直徑人工挖孔長樁施工中，嚴(yán)格做好了安全防護及安全保證措施，未發(fā)生安全事故；嚴(yán)格控制工藝流程，所有樁基經(jīng)第三方檢測，均為Ⅰ類樁，質(zhì)量優(yōu)良。紅河特大橋元陽側(cè)主塔大直徑人工挖孔長樁施工的圓滿完成，為后續(xù)其他類似工程提供了成功經(jīng)驗。