山區狹窄區域高速公路人工挖孔樁施工方法

龔 婦 容

(中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450001)

1 工程概況

建水(個舊)至元陽高速公路土建9標段里程樁號為MK0+114.267～MK2+040.724(螞蟥塘樞紐立交)、LK1+039.547～LK9+100(主線)，位于個舊市中心城區西部和北部，本標段主線橋梁共9座，共計3 560.13 m，涵洞41道，互通立交橋梁1座，共計2 019 m，橋梁總長占路線長度49.3%；橋梁下部橋墩采用薄壁墩和柱式墩兩種形式，橋墩基礎全部采用樁基礎，下部肋板式、樁柱式橋臺基礎也全部采用樁基礎，全線樁基礎樁徑有1.2 m,1.5 m,1.6 m,1.8 m,2.0 m,2.2 m和2.5 m七種，樁長最小14 m，最大32 m，樁基底部全部深入白云巖層中，屬于嵌巖樁，當現場條件無法采用旋挖鉆、沖擊鉆等機械設備成孔且無地下水或有少量地下水，無不良地質作用時，采用人工挖孔施工。

2 施工方案

2.1 技術參數

護壁配筋：豎向Φ10@150 mm(200 mm)主筋均勻布置，環向Φ10@150 mm(200 mm)圓形箍筋。當采用爆破掘進時，孔底預留20 cm～30 cm，用人工、風鎬鑿除至設計標高。

2.2 施工工藝流程

2.2.1施工準備

按照圖紙對作業區域進行初步放樣，確定施工區域。清表深度不小于30 cm，清除雜草、腐殖土等不良土體，對于局部坑洼段進行回填。清表完成形成2%～4%的橫坡以利排水。用挖掘機或人工開挖工作平臺，對原有場地進行平整，控制好孔口標高，盡量達到設計標高，并在孔口四周設置排水溝。

2.2.2樁位放樣

1)樁位定位測量：測量放樣后現場人員使用鋼釬進行標記，標記完成后埋設護樁。護樁距孔中心2.5 m～3 m呈十字形布置。待首節護壁成型后將樁位控制線標注在鎖口混凝土上，以便檢查孔位和鋼筋籠位置。

2)樁位高程控制：根據設計圖紙提供的水準點，在現場作六個高精度控制點。

3)樁位開挖線放樣：對于放樣圓心需要確定為樁位的中心點，并且對于圓周確定為護壁厚度與樁身半徑的和。在此基礎上，對于樁位標記應當運用石灰線進行勾畫，據此確定開挖樁孔的尺寸。

2.2.3鎖口施工

1)完善臨時排水。

根據現場實際地形，在樁孔周邊合理設置縱橫相互貫通的排水溝，部分樁孔位(5 m以外視現場情況而定)設攔水埂。將自然雨水及地表水引至樁孔施工范圍以外，保證排水暢通，嚴防地面雨水流入樁孔內，致使樁孔塌方，并對電動卷揚機安放區域場地進行混凝土硬化處理，硬化厚度不小于10 cm。

2)掛設警示標志及標識牌，在井口防護欄上應掛設安全警示標識牌和樁基標識牌。

3)卷揚機的安裝，修筑單揚機基底平臺，平臺應平整穩固。提升設備完好，作業期間需定期檢查其使用性能。配重采用焊接牢固的鋼筋籠，并在籠內澆筑成型的混凝土塊，提升機配重是出渣筒及渣土重量的4倍～6倍，滿足安全性能要求。

2.2.4開挖第一節樁孔

第一節樁孔至少不小于設計樁徑加2倍護壁混凝土厚度，允許誤差控制在30 mm。第一節高度根據地質情況及操作條件而定，不超過1 m。

2.2.5護壁施工

1)護壁構造：樁孔每下挖一節(1 m)立即澆筑護壁一節，嚴禁只開挖不澆筑護壁的冒險作業。護壁外側與孔壁之間填充密實。

內齒式護壁示意圖見圖1。

2)護壁配筋：豎向Φ10@150 mm(200 mm)主筋均勻布置，環向Φ10@150 mm(200 mm)圓形箍筋。護壁形式采用內齒承插式護壁(如圖1所示)作為施工用的襯體，以增加抗塌孔能力。

3)護壁模板：模板采用圓臺形工具式內鋼模拼裝而成，拼裝緊密，支撐牢固不變形，便于裝拆和倒運。同時用方木做水平橫向支撐加固牢固。模板要預先進行對中檢查。

4)護壁混凝土：采用與樁身混凝土強度等級一致的混凝土，摻入一定劑量的早強劑，配合比以試驗室配合比為準。每節挖土完畢后立即立模澆筑，護壁混凝土采用小型350混凝土攪拌機現場攪拌。

2.2.6出渣及垂直運輸提升

1)碴土裝入吊桶，用卷揚機提升裝置垂直提升至孔外，再倒運出樁周邊指定位置。根據現場情況調整卷揚機鋼絲繩和滑輪組的位置，地面運土用手推車。

2)鋼絲繩的破斷拉力驗算孔口及孔內安全防護措施。滿鋪防雨彩鋼瓦，彩鋼瓦須伸出孔口外邊緣各方向不小于1.2 m，確保雨水不進入樁內。孔口四周設置φ48鋼管防護欄和臨時排水溝，涂刷紅白相間的警示反光漆，在護欄外邊安裝綠色防護網，防護網上懸掛標識標牌。孔口四周防護欄設有可移動的進出口便于作業人員出入。孔口夜間設置有安全警示紅燈，孔口四周不得堆放棄渣、無關工具和其他雜物。嚴禁使用不符合要求的電纜、電線。

3)孔深超過5 m時，進行孔內空氣質量檢測，可提前向孔內進行機械通風(6 m～8 m，超過10 m時，必須采用機械通風，力保孔內空氣質量)使用鼓風機向井下送風，出風管口距操作人員不大于2 m。

4)挖孔時定期使用氣體檢測儀檢查。經由全面檢查以后，如果未能達到規范的三級標準濃度限值必須采取有力措施加強通風，待重新檢測符合《環境空氣質量標準》時方可繼續作業。

2.2.7拆第一節護壁模板

對于符合2.5 MPa強度的護壁需要予以模板拆除的處理，并且遵照特定的次序予以模板拆除的操作。并且在投射吊線墜的基礎上，對于平整度還需予以靈活調整，確保對準吊線墜的位置。保證樁孔軸線位置、標高、截面尺寸符合設計及規范要求。

2.2.8挖下一節土方

利用提升設備運土，樁孔內人員戴好安全帽。對于掉落下來的雜物與石塊需要予以立即處理，避免孔口由于掉落物體進而導致突然出現塌陷。

2.2.9逐層向下循環作業

按照上述工序自上而下逐層開挖，依次循環進行直至設計深度。樁基開挖后，根據渣樣對地質情況作出描述，并按照每節護壁留存渣樣一次，當土質變化時，增加渣樣留存頻率。樁孔挖掘及支撐護壁兩道工序須連續作業，不得中途停頓，以防孔內坍塌。對完整堅硬密實巖層、無透水情況，可不設護壁支撐。挖孔樁爆破終止時，孔底預留20 cm～30 cm，用人工、風鎬或者手風鉆鑿除至設計標高。作業過程中及時修正孔壁，校對樁基中心。

2.2.10孔內爆破施工

1)爆破方案選擇。

人工挖孔樁爆破作業地點處于山區，周圍環境相對較簡單，施工中以控制爆破危害對已澆筑護壁的破壞及爆破飛石的控制為重點，采取“多打孔、少裝藥、短進尺、弱震動”的淺眼掏槽微差控制爆破方法，孔樁井口覆蓋防護，可達到爆破效果并滿足安全要求。

2)爆破參數確定。

孔樁開挖直徑最小為1.5 m，最大為2.5 m，當樁徑較小時，爆破夾制作用大，根據井巷掘進原理及以往工程施工經驗，炮眼設計采用中心掏槽眼、輔助眼、周邊眼相結合的布孔方式，利用多個段位毫秒雷管實現微差控制爆破。實施爆破時考慮護壁厚度30 cm的余量。

2.2.11終孔驗收

樁基成孔自檢并向監理工程師報驗現場終孔。對孔徑、孔深、樁位中線、垂直度、孔底沉渣厚度、地質渣樣等進行檢查。填寫終孔記錄表，完善隱蔽工程驗收簽字確認手續，見表1。

若實際地質情況與設計地質資料不符，則根據監理單位及設計單位意見，調整樁長。

2.2.12孔內封底

經驗收后，滿足設計及規范要求，同意終孔后，及時清理干凈孔底虛土、松渣、雜物、沉淀泥土，排除孔內積水。

表1 人工挖孔樁實測項目

2.3 聲測管和鋼筋籠吊裝

2.3.1聲測管安裝

1)聲測管材料采用57×3 mm的無縫鋼管精制而成，其布設數量按照設計要求均勻布置的原則進行布置。

2)樁基鋼筋籠聲測管根數根據樁徑確定，樁徑D<150 cm，設置3根，樁徑D≥150 cm，設置4根。根據現場情況，便于樁基聲波檢測為宜，且各聲測管管口高度保持一致。

3)嚴禁使用污濁含有雜質的水注入聲測管內。

2.3.2鋼筋籠吊裝下放

經監理工程師檢驗合格后，就要進入后續的起吊施工環節。具體在下方吊裝的鋼筋籠時，應當能夠維持垂直的入孔位置，輕輕予以下放。對于箍筋應當將其綁扎于連接好的接頭部位，然后對于型鋼予以抽出操作，避免鋼筋籠呈現頻繁旋轉的狀態。鋼筋籠吊裝完成后，經驗收合格后立即組織澆筑。

2.3.3混凝土灌注

灌注前對串筒內壁進行清潔，不得使用筒內有干渣雜物的串筒，串筒分段連接，連接處使用鋼絲固定，保證串筒連接緊密，不致掉落。澆筑過程中懸空高度控制在2.0 m內。串筒布置在樁孔中心位置，混凝土在串筒中自由墜落。每個斷面保證不小于5個振點，根據現場實際情況予以調整。澆筑過程中，保持混凝土連續供應，運輸線路通暢。在灌注混凝土時，每根樁留取兩組試件，試件采用標準養護，強度測試后填入相應的記錄表及質檢資料內。

2.4 樁基檢測

待樁身混凝土齡期不小于14 d后，樁頂鑿毛后報監理工程師驗收，驗收合格后進行樁基檢測。項目部將委托具有交通行業資質和計量認證的第三方檢測單位對樁基進行檢測。

3 施工過程注意事項

3.1 群樁開挖及澆筑順序

本項目中為了避免距離較近的樁基施工過程中相互影響，故全線群樁均采用間隔開挖。土石層變化處和滑動面處不得分節開挖，必須及時進行護壁加固。

3.2 開挖方法

樁位表層(淤泥質土)用人工直接清除，粉質粘土、雜填土人工逐層用鎬進行開挖，強風化巖層采用風鎬開挖，風鏟裝渣，中風化巖層根據巖層厚度，較薄巖層可以采用手風鉆破碎掘進，較厚巖層采用淺眼松動爆破法爆破掘進，開挖一節(每節深度不大于1 m)采用鋼筋混凝土進行護壁一節，垂直運輸采用運輸裝置提升。

3.3 混凝土拌和、運輸、灌注

樁基混凝土拌和采用集中拌和，混凝土罐車運至施工現場。混凝土在拌和站出場前由試驗室進行坍落度檢測，運送至現場后對坍落度進行抽檢，并取樣留存。

3.4 臨時排水

施工期間，在各個施工點作業面設置橫坡(2%～4%)以利排水，孔內有水滲入，滲水量不大，采用人工排水；滲水量較大，停止人工挖孔，換做機械成孔。同時加強孔壁支護，每開挖一節，護壁施工一節，防止井壁浸水造成坍孔。在灌注混凝土時，同時開挖的樁基均有少量滲水時，對其進行同時澆筑，以免將水集中一孔增加困難。

4 結語

經過分析可見，人工挖孔樁技術目前能夠適用于山區的特殊公路施工地形，并且體現了良好的挖孔樁施工效果。具體在進行公路施工的全過程中，關鍵在于結合山區狹窄區域的特殊地形狀況，遵照因地制宜的基本思路來開展公路施工，確保人工挖孔樁技術可以體現最大化的公路施工效益。