橋梁工程人工挖孔樁施工關鍵技術探討

鄒煒

摘要：相較其他成孔工藝而言，人工挖孔樁無需大型機械設備且兼具施工便捷、可多樁同步開挖、對周邊影響小等眾多優勢，但該工藝為人工于井內實施作業，故危險性高、安全管控難度大。鑒于此，文章結合實例就人工挖孔樁施工關鍵技術予以全面探討，以期對類似工程的安全、順利開展有所裨益。

關鍵詞：橋梁工程;人工挖孔樁;施工關鍵技術

中圖分類號：TU753文獻標識碼：A文章編號：2096-6903（2021）12-0034-03

1項目概況

某橋梁工程全長約263.5m，橋梁結構采用砼預應力箱梁，該橋梁工程位于無地下水及有地下水的黏土層及巖層，橋梁樁基礎共10根，其中，樁長長度分別為50m、42m、38m，樁長為50m的2根，樁長為42m的4根，樁長38m的4根，樁基直徑均為3.6m。該樁基施工中，采用人工與機械配合開挖成孔，砼灌注成樁，即采用人工挖孔樁進行樁基施工。該項目施工中，地質較差地段采用鋼筋砼護壁，地質較好地段采用素砼護壁，護壁砼采用與樁身標號相同的C30砼實施澆筑。

2施工前期準備

2.1技術準備

（1）于正式進場施工前，應由項目總工、施工技術及管理人員共同進行圖紙會審，并結合橋梁工程項目實際編制針對性的作業方案。（2）加強施工現場前期勘察，熟悉現場地質條件、水文條件，并根據勘察資料選擇合理可行的樁基施工技術，熟悉了解相應的施工規范、技術要求及質量標準。（3）對項目全體作業人員進行三級技術、安全交底，交底內容主要包括圖紙、規范、安全、技術等，并針對關鍵工序、施工要求、質量標準、安全規程等開展崗前培訓，保證全體參建人員均能掌握施工相關要求。

2.2現場準備

（1）場地平整。正式施工前，應對場地內的地表雜物、石塊、雜草等進行清理，做好場地的平整與硬化處理，保證現場水通、電通以及道路通暢。同時，事先對樁孔開挖位置的地下障礙物進行勘探，并將影響開挖施工的障礙物予以清除。（2）現場放樣。根據設計圖紙的樁位點、水準點資料，采用全站儀對樁位方格控制網及高程點進行測量，明確各個樁孔的中心點，并以樁心為圓心，以樁孔半徑+護壁厚為半徑作圓，將圓周作為樁孔邊線并用石灰進行標記。在完成樁孔邊線的定位后，根據樁基施工要求，從圓心引四點埋設護樁，以為后期樁孔垂直度、孔徑的校核提供依據。（3）井口施工。在樁孔位置搭設工作平臺，安裝卷揚機提升設備，布置好渣土外運道路以及材料、機具堆放場地，渣土堆放場地應與孔口保持一定距離，以免渣土荷載使孔壁受力出現塌孔。井口周圍按要求進行排水溝開挖，以便于地表水的疏排。

3施工關鍵技術

3.1鎖口施工

（1）完成現場的“三通一平”與測量放樣作業后，先確定出各個樁位的孔樁中心點位置，然后結合挖孔樁設計樁徑，將樁孔的開挖邊界線用石灰線在現場進行放樣。（2）采用專用的厚度為3mm的弧形鋼模板支模，在孔口用C30砼進行孔樁鎖口澆筑。鎖口相對于地面高出約30cm，鎖口砼澆筑施工中，應提前將一對φ16U型鋼筋掛梯環進行預埋，以便于懸掛上下爬梯。（3）完成鎖口砼的澆筑后，在鎖口砼面放出孔樁中心十字控制線，并使用紅漆進行標識。然后將標高控制點引放至井圈頂部，以為后期樁孔深度及垂直度控制提供依據。完成點位的標記后，將樁孔周圍地面約3m范圍內澆筑厚度約10cm的砼進行硬化處理。（4）在進行開挖周邊地形陡峭的樁孔時，為防止上方物體滾落造成人身傷害，可在樁孔四周設置擋板，擋板高度為1.2m、寬度為3m，從而擋住滾落的物體，避免對孔內施工人員的安全造成影響。（5）樁孔四周需安設安全防護圍欄，防護欄三面固定、一面活動，以方便作業人員進出，利于排渣。防護欄高度為1.2m，樁孔上方設置蓋板，蓋板采用翻板防護鋼筋網片，在每日完工后蓋住蓋板并關閉護欄，以防止人員誤闖而造成安全事故。

3.2人工挖孔

（1）開挖順序。人工挖孔樁施工時，由人工按要求“由上至下”逐層進行挖土作業，并從樁孔中心向四周進行逐步擴挖，每完成一節的開挖后須按要求及時支設模板，并對開挖后的孔壁澆筑C30砼進行護壁。（2）開挖高度。樁孔開挖時，每節樁孔的開挖高度，應根據橋梁樁基的地質條件予以綜合確定，主要分為以下幾種情況：其一，在地質條件較好的巖土層，每節開挖高度應控制在1.0m左右;其二，在地質條件較差的軟弱土質、砂質土以及涌水段，每節開挖高度應控制在0.3～0.5m。（3）開挖方式。針對開挖過程中的不同地質條件，所采用的開挖方法也存在一定差異，主要分為以下幾種情況：其一，在粉質粘土、粘性土質等容易開挖的地段，可人工手持鍬、鎬直接實施開挖;其二，在厚度較小的強風化巖層，巖體破碎且風化裂隙較為發育，可人工手持風鎬實施開挖;其三，在巖層堅硬、致密的弱風化巖層，用干鉆、風鎬難度大、效率低，可通過爆破+人工風鎬輔助的方式實施開挖。人工開挖過程中，應確保樁孔孔位中心、直徑、傾斜度等滿足允許的偏差要求。（4）爆破開挖。人工挖孔樁采用爆破開挖時，為防止爆破擾動對孔樁護壁、底部等造成破壞，通常采用淺眼微差爆破的方式，并由具備爆破操作證的人員實施，對爆破開挖的效果進行控制。炮孔設置時應遵循“多鉆眼、少裝藥”的原則，每次引爆后均應對樁孔內進行通風處理，以免樁孔內炮煙粉塵、有毒有害氣體等對作業人員健康造成威脅。同時，應注意采用爆破開挖時，在開挖接近孔底時改為人工采用風鎬開挖，防止爆破擾動而影響樁孔基底的承載性能[1]。

3.3孔內出渣

（1）樁孔內開挖出的渣土在孔底裝入吊桶內，然后采用電動葫蘆提升設備，將吊桶提升并外運至指定位置，吊桶內渣土不得裝滿，裝土量不得超過吊桶容量的90%，以免吊桶內的渣土巖塊溢出掉落傷及孔內作業人員。（2）該項目渣土外運環節，吊桶及提升用起重設備根據樁孔深度在如下兩種組合中依實際情況科學選定：一是，在樁孔深度<20m時，吊桶行程較短，出渣較快，循環周期短，出渣時采用φ50cm×60cm小規格吊桶+電動葫蘆完成出渣，吊桶起吊應慢起慢落;二是，在樁孔深度>20m時，吊桶行程較長，出渣較慢，循環周期長，為提高出渣效率，縮短出渣時間，保證施工安全，多采用φ140cm×80cm大規格吊桶+25t汽車吊出渣，以提高出渣效率。（3）待提升設備安裝完成后，應檢查其穩定性，確保支架牢穩后方可進行渣土吊運。另外，提升設備與鋼絲繩應按要求進行每日檢查，對于提升設備存在異常，或鋼絲繩存在磨損、斷絲超標的，應及時進行設備維養或更換鋼絲繩，進而有效保證樁孔內作業人員的安全。（4）提升至孔外的渣土，應統一用推車運至場地指定的堆土位置，并用挖掘機在現場進行集中堆放，保證施工現場的作業環境，樁孔周圍約5m范圍不得堆土承重，以免造成孔壁失穩塌孔;最后，將開挖出的渣土統一裝至渣土運輸車，并集中外運至場外棄土場。

3.4樁孔護壁

（1）樁孔開挖施工中，樁孔護壁采用C30速凝砼，每節護壁高度按照1m為一節段，對于流砂、軟弱等易失穩的地段，可結合開挖的實際地質條件，合理設置護壁高度，進而有效保證作業人員的人身安全。（2）由于施工現場場地有限，樁孔護壁所用鋼筋應在現場統一制作加工，加工完成后的鋼筋在樁孔內進行綁扎，鋼筋綁扎時應預留足夠的長度，以為后續護壁鋼筋搭接綁扎提供方便。（3）樁孔護壁所用模板采用組合式鋼模，模板連接采用插口的方式，且護壁所用模板為可以循環重復使用的鋼模板，上節護壁施工完成并拆除后，將拆除的模板清理干凈后用于下節護壁的模板安裝。模板間通過卡具與扣件進行固定，模板背立面采用φ16鋼筋共4根對模板橫向、豎向進行加固，進而有效保證模板的強度與剛度，避免后期樁身砼澆筑時造成模板變形。（4）樁孔護壁砼澆筑時，應首先檢查砼的坍落度，確保護壁砼坍落度滿足要求，且具有良好的流動性、和易性，然后將砼沿護壁鋼模四周邊緣澆筑入模，并用鋼釬將砼振搗密實，每節護壁砼須在同一天內完成澆筑。（5）完成護壁砼的澆筑作業后，應按要求進行養護，在速凝砼終凝8h且砼強度≥1.2MPa時，即可將護壁鋼模板拆除。下節護壁砼澆筑前，應先將上節護壁砼底部清理干凈并鑿毛，進而促使上節與下節護壁砼的良好粘結[2]。

3.5特殊情況處理

（1）人工挖孔樁開挖施工中，對處于流砂等軟弱地質條件時，應結合實際地質條件縮短孔樁護壁高度，速凝砼可選擇快硬速凝砼，保證護壁砼澆筑后能夠在最短時間內凝固成型;另外，對于流砂情況較為嚴重的，可將護壁鋼模板改為鋼套筒護壁，縮短模板支設的時間，減少開挖土層暴露時間，進而有效防止流砂地層發生失穩。（2）開挖時，若遇到溶洞等不良地質時，應采用鋼釬探明溶洞大小及走向，并根據插探結果采取有效的處理對策。較為常見的溶洞處理方式有：拋填法、靜壓化學灌漿法、鋼套筒護壁等，通過應用適宜方法對溶洞進行封閉處理，使成孔后的樁基免受溶洞影響。（3）對于開挖施工中滲水、涌水等地質條件下，若滲水量不大可將挖出的渣土與泥水一起外運，若滲水量較大則應先進行引排水，將涌出的水用高揚程潛水泵抽排，采用速凝砼護壁并封堵導水孔。（4）開挖孔深>10m或存在有毒、有害氣體時，應按要求向孔內送風，降低孔內有害氣體濃度，確保作業人員的供氧需要。

3.6鋼筋籠安裝

（1）終孔檢查。人工開挖樁施工中，在開挖至與孔底間距離約20～50cm時，應組織現場設計、技術、監理等人員，對樁孔開挖的入巖深度予以查驗，然后由第三方檢測機構對樁孔底部的下方約5m范圍內的地質情況進行勘察，如若勘察發現地質條件達標，則可由人工繼續開挖至樁身的設計標高，并對孔底沉渣進行清理，無需對樁長進行變更。完成樁孔直徑、深度的驗收且滿足要求后，方可進行鋼筋籠的吊放。（2）鋼筋籠制作。一是質量檢查。鋼筋進場時，應分批次對其等級、規格、鋼種予以檢查驗收，確保鋼筋籠制作用材料、力學及性能均滿足相關規范要求，且質量驗收合格后方可用于鋼筋籠制作，完成驗收后的鋼筋應根據不同類別分類堆放并做好標識，鋼筋貯存場地應按要求做好防潮、防水等措施，且放置在地面上時應按要求設置墊木;二是加工制作。鋼筋籠制作采用現場加工，加工前應對鋼筋表面銹蝕、油污進行清理，主筋進行調直，該項目由于現場場地有限，故采用分段制作鋼筋籠，鋼筋籠接頭采用機械連接、對接焊接、搭接焊接等方式;三是對于圓柱形樁身多采用胎具成型法焊接成鋼筋籠骨架，制作過程中鋼筋籠主筋與箍筋采用鉛絲按照梅花狀進行綁扎成型，然后依照設計圖紙點焊進行固定連接，焊接時應防止咬傷主筋。（3）鋼筋籠吊裝。鋼筋籠安裝采用汽車吊吊裝入孔，吊裝過程中應確保鋼筋籠保持垂直，在鋼筋籠對準孔位中心后緩緩下放，避免與孔壁發生碰撞，鋼筋籠下放過程中如若遇到障礙物而難以下放時，應查明具體原因并處理后再繼續下放，嚴禁強行加壓實施下放。鋼筋籠下放深度及位置，應滿足樁基設計要求，在鋼筋籠下放完成且質量驗收滿足要求后，將吊筋與孔口板予以固定牢靠，確保鋼筋籠定位精準，防止后期砼澆筑時發生上浮。

3.7砼灌注施工

（1）樁基砼采用拌制站集中拌制、統一供應，砼運輸采用攪拌運輸車，輸送泵進行泵送灌注，灌注用砼的坍落度應控制在18～20cm。其中，對于樁孔內無地下水或滲水量較小時，可采用明澆法進行樁身砼灌注，對于樁孔內地下水位較高或滲水量較大時，則須采用導管法水下灌注。（2）樁基砼灌注施工前，應對樁孔深度、樁孔直徑以及孔底沉渣進行檢查，對于沉渣厚度>2cm時，應采用二次清孔對孔底沉渣進行清理，清孔完成后應再次對孔底沉渣進行檢查，確保質量檢查合格后方可進行樁身砼的灌注作業。（3）樁身砼灌注時，應確保料斗首盤砼灌注后導管埋深≥1.0m，后續灌注過程中應控制導管埋深為2～6m，灌注速度應控制不超過5～20m/h，保證砼灌注的連續性，并控制砼灌注的間歇時間<30min，以免間歇時間過久砼初凝而造成埋管。砼灌注至與樁頂距離<5m時，在此過程中灌注可不提升導管，直至砼灌注至滿足標高要求后，將導管一次性拔出，拔出導管時應上下反復拔插，進而有效確保樁身砼灌注的密實性。需要注意的是，為保證樁頂灌注的質量，灌注時應比設計標高加灌約50～100cm，高出部分在接樁前進行鑿除[3]。

4結語

人工挖孔樁作為常見橋梁樁基成孔方式，其作業環境往往較為復雜、安全風險極大。因此，應緊抓作業施工全程的施工管控不放松，做好三級技術、安全交底，抓好施工重點與關鍵，以為人工挖孔樁施工的安全、順利、優質完成奠定基礎。

參考文獻

[1]羅文.人工挖孔樁水磨鉆施工技術研究[J].交通世界，2021（9）：94-95.

[2]呂程.人工挖孔樁施工質量控制要點分析[J].工程技術研究，2020，5（24）：150-151.

[3]謝福勇，王穩，賈進.平塘特大橋主塔人工挖孔樁施工關鍵技術[J].公路，2019，64（9）：95-97.

DiscussiononKeyTechnologyofManualHoleDiggingPileConstructioninBridgeEngineering

ZOUWei

（SouthwestHeadquartersofChinaElectricPowerConstructionGroupCo.，Ltd.，ChengduSichuan610000）Abstract：Comparedwithotherholeformingprocesses，manualholediggingpiledoesnotneedlarge-scalemechanicalequipment，andhasmanyadvantages，suchasconvenientconstruction，simultaneousexcavationofmultiplepiles，andlittleimpactonthesurroundingarea.However，thisprocessiscarriedoutmanuallyinthewell，soitisdangerousanddifficulttocontrolsafety.Inviewofthis，combinedwithexamples，thispapercomprehensivelydiscussesthekeytechnologyofmanualholediggingpileconstructionforreference.Keywords：bridgeengineering;manualholediggingpile;keyconstructiontechnology