高速公路施工中人工挖孔樁技術的應用

張江斌

（京藏高速公路張家口管理處，河北 張家口 075000）

0 引言

隨著高速公路建設的不斷推進，山區橋梁建設得到了快速發展。在橋梁基礎施工中，種類多樣。以小型機具為主進行開挖，并通過安裝鋼筋籠和混凝土灌注施工而形成的樁基即人孔挖孔樁。人工挖孔樁施工操作較方便，所需工器具較簡單，并且施工速度較快，質量較為可靠，因此，在山區高速公路橋梁施工時多采用人孔挖孔樁。

1 人工挖孔樁適用條件

1.1 適用范圍

人工挖孔樁有著較為廣泛的適用范圍，當前多應用于復雜地質條件的山區路段，同樣也適宜用于地下水以上位置，如風化巖層等地質環境。人工挖孔樁在上述環境下有著較高的應用價值，能夠較好地提高橋梁結構的穩定性以及安全性。但其不適宜用于淤泥層等。

持力層的選擇對于人工挖孔樁的質量影響較大，因此，科學選取持力層是其重要的施工環節。持力層對人工挖孔樁的影響主要在于樁基的安全系數與持力層力學強度有著較大的關聯，因此一般應選擇堅實性較好的持力層，首選對象通常為微風化巖層。若持力層有滲水現象出現時，應對其嚴加管控，需確保地基承載力在200kPa以上。

1.2 結構承載力的選擇

結構承載力的選擇需結合其容許承載力進行確定，可通過靜載試驗檢測其豎向承載力。但靜載試驗需要較大的人力成本，因此在施工常依據現場地質條件測算樁基的豎向承載力，并做好調整固有參數的準備工作。

針對高速公路橋梁在施工時的基礎與上部結構的貫通性，對于某些處于勻稱性較低的土質上的固定結構常較易出現下沉現象。因此在高速公路橋梁基礎施工時應對樁基開挖的沉降幅度進行嚴格控制。在施工時應對地質環境及施工方位進行確定，以在全面認識施工技術的基礎上，確保施工的流暢性。

2 施工技術

2.1 施工準備

在施工開始前，需對場地布置情況進行合理規劃，并詳細了解施工現場所處地質條件。因多在較低水位的地下水環境下采用人工挖孔樁，故在施工時對現場土質有一定的要求。不同的土質應采用相應的處理方法；基于設計圖紙，應對現場環境進行三通一平，清除現場雜物并做好地面防護，處理場地裂縫及散土等，避免施工受其影響。同時還需設置好臨時設施，以確保施工的連續性；基于設計圖紙對樁位進行定點，并確定出開孔的高程；樁孔的位置應先采用灰線以及護樁進行標記，以便后續的檢查工作；最后還需做好排水工作，在現場預備好通風和抽水設備，以便于及時對孔洞進行排水。

2.2 測量控制

人工挖孔樁常以如下施工順序進行施工：定出樁位以及劃分開挖區域；做好孔口防護，并測定樁頂標高；進行土方的開挖，并對挖孔質量和護壁質量進行檢查；進行下一層土方的開挖，并將上模拆除后進行下模的支撐；重復上述施工直到孔深滿足要求；對成孔質量進行檢查，確保其滿足要求后進行樁身的配筋工作；將孔底沉渣清除后即開始混凝土的灌注施工；進行樁頭養護施工。

在上述施工流程中，需做好如下幾方面的施工控制工作：

（1）樁位定位測量工作。在施工前應交接檢驗標準控制點，以在此基礎上依據圖紙測放樁位，基于現場地質環境確定不同的儀器進行測量施工；

（2）樁身垂直度。以在樁孔周圍設置十字控制線以及基準點的方式控制樁孔中心，在澆筑完第一段護壁之后，需在護壁的側壁上引出十字控制線，并相應做好標記，在施工下段土方時，樁孔中心的控制應采用墨線進行標注。在開挖各段土方之前，應對樁孔中心以墜線進行控制，在樁底位置測放樁孔中心，通過該標記確定出土方的開挖尺寸。樁孔的開挖深度不易超過標記點深度的一米，樁身垂直度則可通過靠尺進行測量，以確保垂直度滿足要求；

（3）擴底尺寸控制。當開挖到持力層需進行擴底時，應在樁底位置進行樁中心的投射，并相應做好標記。在實際擴底時，應對周圍土方的開挖尺寸進行嚴格控制，削土方向應從上到下，擴底樁應先大致開挖再細修；依據所設計的擴底尺寸采用三合板制作成模型，在此基礎上對比孔壁，做好擴底尺寸的控制工作。

2.3 土方開挖

土方開挖應結合現場地質勘察報告確定，若資料顯示有超過持力層的地下水位存在，則應結合地下水量來確定降水措施，若所處透水層地質條件為砂層時，應首先考慮井點降水的方法，一般情況下應確保地下水位與樁底標高有2m及以上的距離，在澆筑完混凝土并確保其強度在100%之后即可停止降水。以某工程項目為例，其樁底標高約有-10m，持力層穿透約80cm，基于資料顯示地下水位標高為-9m，砂層地質透水層，采用的是井點降水的施工方法，一般選擇在連續降水超過7天后開挖土方，基坑開挖速度應小于降水速度，開挖過程中始終控制降水速度。當地下水位已經達到基底下，便可實施后續的開挖作業。隨后需對樁身質量進行檢測，結果表明該樁基礎質量滿足設計要求。

在完成降水工作或現場地下水本身較低時可正式開展樁基礎的施工；當樁間距在2倍樁徑以下時，可采用間隔開挖的方式進行開挖，以避免出現塌孔現象；樁孔開挖時應以分段開挖的方式進行，一般為確保開挖土層有足夠的自穩性，多采用1m的挖深，若現場地質條件為碎石土，則應將挖深降低到50cm；實際開挖時宜采用鎬、鍬從上到下進行開挖，若開挖時遇見較硬巖層時，應采用鎬將其破碎后再開挖；宜按照中間到兩邊的方式進行挖土，在開挖完上段土方之后，即可重復進行下段土方的開挖。

2.4 護壁施工

因樁基土層的分布一般均較為復雜，故在其開挖時若遇見不良土層，容易有塌孔等現象出現，而護壁的設置則可有效避免事故的發生。當前常采用混凝土護壁以及鋼筒護壁兩種方式。護壁厚度的選擇應基于設計要求進行計算來確定。對于分段澆筑的混凝土護壁，一般根據護壁最深處所承受側壓力進行確定。

混凝土護壁模板可依據樁孔尺寸進行分段制作和拼裝。在生產模具時需確保其軸線居中，并且具有對稱的體形。以某樁基施工為例進行說明：1m的樁孔、2m的擴底。基于設計要求，樁深在10m以上，120mm的護壁厚度。護壁模板根據活動模板組合而成，模板應制成弧形。

在找正護壁模板的中心線之后，需進行護壁混凝土的澆筑。在澆筑混凝土應沿周圍均勻填料并分層進行搗固。在樁底處鋪設鋼板以便于存儲臨時混凝土，在搗固護壁混凝土時應注意其密實度，在養護24h之后即進行拆模。若拆模時發現有蜂窩麻面等病害出現時應及時進行修補，以拆除上節模板，支撐下部模板的方式持續進行修補，直到設計深度。護壁作用主要在于防止坍孔，并減少滲水現象，是確保施工安全的重要措施，因此在施工時必須對其質量進行控制。

2.5 鋼筋籠沉放

應按照設計圖紙制作樁身鋼筋籠，確保其所采用的鋼筋型號滿足要求。鋼筋籠下料時需注意長短的配合，不能隨意進行接筋處理。鋼筋籠的質量檢測主要包括有軸線位置的檢測，需確保其軸線居中，并且鋼筋間的焊接足夠牢固。在制作鋼筋籠時，若現場所需為較大樁基及樁長，應輔以技術控制措施。一般多在鋼筋內側設置加強箍，加強箍的設置宜按照間隔2.5m的方式進行設置，加強箍應與主筋焊接在一起以形成骨架。

2.6 灌注樁身混凝土

作為成樁的關鍵，在樁身混凝土灌注時需對其施工工藝進行嚴格控制。樁身混凝土的配合比應基于樁身強度要求進行確定。混凝土的下料宜配合料斗和串筒一起使用，對于樁深較大的挖孔樁，宜采用混凝土溜管。在采用料斗進行混凝土的灌注時，應在孔口上固定料斗，通過儲料蓄能的方式使其壓力有所提高，在料斗底部系住串筒并垂直于孔內，依據孔深確定其長度。基于施工經驗，在混凝土灌注到-4m時期灌注壓力往往會有所減小，因此在4m以下時應做到隨灌隨搗，以確保其施工質量。

3 結語

人工挖孔樁因具有施工速度快，成本低以及承載力高等特點而在高速公路建設中得到廣泛的應用。但因該種施工方法所涉及的人工因素較多，使其不確定因素較多，因此，在施工時需重視起施工質量及安全問題，以確保施工得以順利開展。