人工挖孔樁成孔新型定位裝置的應用研究

申鐵軍，汪曉勇

(山西路橋建設集團有限公司，山西 太原 030006)

1 定位裝置結構組成及工作原理

1.1 定位裝置結構組成

鉆孔定位裝置包括框架、定位結構、自動架組件和連接條，框架下端焊接有支腳，支腳上安裝有底座，框架正面安裝有控制盒，框架上端設有滑槽，滑槽內部安裝有自動架組件，自動架組件通過連接條與套環固定連接，套環上鎖緊固定有定位結構。定位結構主要包括螺旋蓋、外套管、伺服電機、電機固定板、軸承座、轉軸、定位桿、大齒輪、小齒輪和吊繩。外套管上端螺旋安裝有螺旋蓋，外套管內部安裝有定位桿，定位桿通過吊繩與轉軸固定連接，軸承座將轉軸固定到外套管內部上，轉軸一側固定安裝有小齒輪，小齒輪與大齒輪嚙合連接，大齒輪與伺服電機固定連接，伺服電機固定在電機固定板上，所述電機固定板固定在外套管內壁上，自動架組件主要包括大電動滾輪、橫向桿、固定桿、縱向桿和小電動滾輪，橫向桿之間通過固定桿固定焊接，橫向桿兩端固定安裝有大電動滾輪，橫向桿內部設有滑槽，滑槽內部安裝有小電動滾輪，小電動滾輪與縱向桿固定連接，縱向桿上焊接有連接條，固定桿上端為圓柱體結構，固定桿底部為圓錐結構，框架分為上下兩層，框架采用方管焊接而成。

1.2 定位裝置結構工作原理

將定位裝置安裝在需要鉆孔的位置，通過控制盒對定位桿進行操作，通過在框架上安裝自動架組件可以實現左右的移動，左右移動過程主要大電動滾輪和小電動滾輪來實現，大電動滾輪主要在框架上移動，而小電動滾珠主要在橫向桿進行移動，從而實現定位結構的左右的移動效果，從而實現定位，通過安裝定位結構進行定位操作，定位主要通過伺服電機和定位桿，通過安裝轉軸和吊繩進行定位桿上下移動，從而實現定位下移過程，通過將定位桿下端設置為尖端從而實現定位過程，通過安裝大齒輪和小齒輪來實現伺服電機帶動轉軸的轉動，通過安裝螺旋蓋可以實現定位結構內部的可拆卸維修，通過安裝套環可以保證整個定位結構可以進行更換，且結構簡單，易于推廣使用。

2 樁基定位操作順序

施工鎖口→架設支架→安裝潛水泵、鼓風機、照明設備等→開挖→下挖1.0 m施做護壁→到達樁孔設計深度后→對樁孔直徑、深度、垂直度進行全面驗收。

3 樁基定位操作方法

3.1 施工準備

(1)樁位定線及鎖口施工

布設施工測量控制網，測量時以長300～400 mm的鐵釬打入地下標定樁孔的中心，露出高度為50～70 mm。經校核無誤后，按照設計圖紙測定樁位軸線方格控制網和高程基準點。為防止地表水流入樁孔，也為了防止樁孔周圍土石滾入孔內造成安全事故，在挖孔前澆筑筑井圈鎖口，同時在鎖口外側澆注一個絞盤(孔內出碴使用)的支承平臺。井圈壁厚不少于25 cm，頂面高出施工基面30 cm以上。在第一節井圈的上口作樁位“十”字控制點，該井圈的中心線與設計軸線的偏差不得大于10 mm。井圈鎖口采用C25混凝土澆筑，預埋插筋與第一圈護壁混凝土連接。

(2)技術交底

在施工前，依據人工挖孔樁施工情況，嚴格采用三級技術交底流程，針對不明地質狀況下的人工挖孔樁施工技術、注意事項及地質監測技術進行培訓，防止在施工中出現誤操作問題。為統籌協調人工挖孔樁施工中各項事宜，采用責任分工制，成立技術攻關小組，根據不同小組成員職責定位、分工的不同，制定崗位職責要求、施工績效考核要求等，對樁基定位的各環節進行科學管理。

3.2 機具配置

根據人工挖孔樁地質定位裝置等工器具，工具有：卷揚機、鋼支架、鋼絲繩、鐵吊桶等。在設備機具應用前，對主要工器具的性能進行檢驗，保證在測量中能夠滿足使用需要，見表1。

表1 主要設備表

3.3 開挖

(1)遇到巖石層，需進行孔內爆破作業；爆破采用微差松動爆破方案，根據開挖高度及地形地質條件采用深孔松動爆破，根據現場地形條件，深孔采用CHA660鉆機鉆孔，淺孔采用YT-28鉆機鉆孔。與邊坡預裂孔采用斜孔、傾角與設計坡率對應不同，樁基孔采用垂直炮眼。裝藥后，用一份粘土、二份粗砂、含水量適當的松散土料拌和成炮泥進行堵塞。由專業爆破人員負責現場指導和爆破設計，并建立設計審批制度，爆破設計經監理工程師審核、當地公安部門批準后，方可實施。最大限度地降低爆破振動。

(2)挖孔作業采用人工逐層開挖，由人工逐層用鎬、鍬進行，允許誤差為30 mm。出碴采用卷揚機扒桿機械提升，吊斗裝碴。每次循環進尺不得超過1.5 m，當孔內地質有較大滲水時分段長度應適當變短。挖孔至設計標高后進行孔底處理，采用與樁基樁身相同標號的混凝土進行封底作業。

(3)遇到巖石層，進行孔內爆破作業。孔內爆破采用機械打眼，打眼深度不超過50 cm，人工裝藥爆破，嚴格控制用藥量，以松動為主，嚴禁裸露藥包爆破。為了施工的安全，起爆方式采用電引起爆。如在爆破過程中出現瞎炮，要按安全規程處理。當挖孔深度接近孔底設計標高時，為避免爆破將基巖松動，可采用膨脹炸藥進行松動，或用風鎬進行施工作業。

(4)挖孔過程中當孔深超過10 m時，應經常檢查孔內空氣有害成分含量，如孔內空氣質量不能滿足作業要求，需用鼓風機進行通風換氣，當孔深超過30 m時，滿2 h通風一次，孔內作業人員每二小時換一人。當進行挖石作業時，孔內應一直用鼓風機通風，保證施工人員安全。有情況及時上報。

3.4 澆筑護壁混凝土

設置操作平臺，用來臨時放置混凝土拌合料和灌注護壁混凝土用。

4 樁基定位裝置應用注意事項

4.1 樁位、樁徑、傾斜度的控制

樁位偏差<50 mm(排架樁)，樁徑≥設計值，孔的傾斜度小于0.5%S，且小于200 mm。在樁基開挖過程中，每下挖2 m，進行測量一次，在澆筑護壁混凝土前必須進行測量。

4.2 樁長大于15 m的挖孔樁

大于15 m挖孔樁在施工存在較大危險源，需進行分析評估以及專項施工安全方案評審工作。此位裝置須專人維修和看管，確保安全生產。施工現場的電線、電纜應盡量放置在無車輛、人、畜通行部位。確保機械作業安全。嚴格機械化作業規程，非司機本人不許進行機械、汽車操作。嚴格對易爆、易燃及危險品的管理。對易爆、易燃、危險品嚴格按規定運輸、存放，嚴格看守和領發手續。做到不被盜、不丟失。

4.3 人工挖孔樁的棄土堆處理

當設置棄土堆時，按2019年12月1日施行的最新《公路路基施工技術規范》有關規定執行。棄土運輸時覆蓋，防止遺撒污染環境，減少噪音、廢氣污染。施工時保護綠色植被，注意生態平衡。施工后及時拆除臨時工程，并將綠色植被予以恢復。

5 樁基定位裝置應用效果

K0+265沁河大橋位于山西省晉城市太行一號國家風景道陽城段，跨越沁河而設，橋梁全長307 m，共三聯：4×25+4×25+4×25；K0+265沁河大橋下部結構橋臺采用肋板橋臺及柱式橋臺，K0+265沁河大橋橋墩采用采用柱式橋墩，橋墩、橋臺均采用樁基礎；樁基分直徑1.6 m、直徑1.8 m、直徑2.0 m、直徑2.2 m 4種，均為人工挖孔樁。沁河大橋平面位于位于緩和曲線及直線段內，墩臺徑向設置；采用調整梁長的方式調節弧度。通過本技術的運用，改善了以往人工挖孔的弊端和不足，減少了因問題隱患造成的工時延誤成本，壓縮了人工挖孔樁的施工工期。通過人工挖孔定位技術的研究與運用，解決了人工挖孔樁施工中面臨的局限性，提升了人工挖孔樁的質量，也形成了以提高精度的專項定位技術。該技術流程簡單、工藝簡便、易于操作實施，在同類工程中具有推廣和應用價值。通過運用和實踐，圍繞樁基定位，形成了實用性的人工挖孔樁定位技術，規避了施工中的常見問題隱患，提升了施工管理水平。

6 結束語

橋梁樁基施工中采用定位裝置，可以有效防止樁基定位不準確，樁基偏位，降低了質量事故發生的風險，提高工程施工質量，且結構簡單，易于推廣使用。