陡傾巖體中爆破人工開孔樁基施工技術(shù)的應(yīng)用

（中交二公局第二工程有限公司，陜西西安 710000）

1 工程概況

新建杠高寨大橋位于貴州貴陽至黃平高速公路境內(nèi)，場地斜坡較發(fā)育，西北地勢較高，東南偏低，斜坡山體整體呈陡崖狀分布，傾角較大，結(jié)構(gòu)較密實(shí)。橋梁起點(diǎn)、終點(diǎn)橋臺附近為山頂斜坡，部分橋梁樁基位于半山腰，施工機(jī)械難以到達(dá)施工地點(diǎn)，便道修筑困難。杠高寨大橋10#墩采用樁柱式橋臺結(jié)構(gòu)，單個橋臺下設(shè)置2根直徑為1.8 m的嵌巖樁，左右幅共計4根樁基，設(shè)計樁長為21 m。

場地周邊地下水主要以孔隙水、巖溶裂隙水兩種形式存在。第四系松散巖類孔隙水多儲存于松散土層的孔隙介質(zhì)中，主要接受降雨入滲補(bǔ)給，但補(bǔ)給面積有限、含水量偏小，多以上層滯水形式存在；碳酸鹽巖溶水賦存于碳酸鹽巖溶裂隙和巖溶管道中，受大氣降水影響明顯，水量變化較大，沿巖溶管道排泄。周邊地表水與巖層地下水可沿滲透通道相互補(bǔ)給，地下水位位于1 022.5 m左右。

2 施工工藝

根據(jù)現(xiàn)場工程地質(zhì)條件，右線杠高寨大橋10#墩樁基所處位置特殊，因10-2樁基處于近垂直的臨崖半坡處，現(xiàn)場擬定技術(shù)方案為人工開挖結(jié)合爆破進(jìn)行施工，應(yīng)從左線人工開挖爆破至右線、山體中間開挖爆破至樁頂標(biāo)高在進(jìn)行人工挖樁。爆破至樁頂標(biāo)高后發(fā)現(xiàn)，10-2樁基樁身有50%處于露天，考慮到1.8 m的設(shè)計直徑樁身，應(yīng)從山體上爆破開槽至大于樁徑的可施工平臺。

2.1 工藝流程

工程區(qū)施工場地原生地質(zhì)狀況特殊、道路崎嶇、作業(yè)場區(qū)狹窄、施工條件艱苦，與隧道施工放炮同時進(jìn)行，人工挖孔樁施工難度較大。樁基施工安全和施工質(zhì)量控制較為重要，工序安排的合理性、制定符合實(shí)際情況的操作工藝流程是質(zhì)量控制的首要任務(wù)。

2.2 施工方法

2.2.1 測量放樣

測量放樣涉及樁基中心、樁孔底部高程及成樁傾斜度的測量，樁心的放線采用軸坐標(biāo)法放出樁位的橫向和縱向規(guī)劃軸線，通過樁心基準(zhǔn)點(diǎn)沿樁周進(jìn)行控制點(diǎn)定位。卷揚(yáng)機(jī)出鉆渣的過程中應(yīng)保持起吊鋼絲繩和樁孔中心位置對準(zhǔn)，便于控制挖土的作用位置。

支護(hù)壁模板時中心線的把控，應(yīng)將首節(jié)混凝土護(hù)壁、樁軸線、樁孔高程相互對應(yīng)，使用吊錘定位中心點(diǎn)，以標(biāo)尺、控制點(diǎn)定位圓周和樁孔深度，使各項(xiàng)測量控制指標(biāo)準(zhǔn)確無誤。樁孔的中心線、樁軸線、樁徑、樁長及基巖土質(zhì)情況需專人負(fù)責(zé)統(tǒng)計記錄。

2.2.2 樁孔開挖

人工打孔爆破前，應(yīng)先進(jìn)行左線人工開挖爆破修路至右線，通過山體中部爆破開槽提供樁基的施工可操作面。開始挖孔前，應(yīng)精確定位樁位，自上向下使用鎬、鍬挖除孔中的覆蓋土，順序?yàn)橄韧谥胁俊⒑笸谥苓叄捎么怪边\(yùn)輸?shù)跬皟?nèi)的棄土，孔口以上配備機(jī)械式提升裝置和防雨棚，提升系統(tǒng)采用專用三腳架提升電動葫蘆，提升重量不超過150 kg。將鉆渣提升至地面后，使用手推車運(yùn)送下放鉆渣于孔口2 m外，棄土高度不超過1.5 m，渣土使用裝載車運(yùn)出后，再進(jìn)行樁孔施工。當(dāng)挖孔揭露到弱風(fēng)化或硬質(zhì)基巖，風(fēng)鎬無法繼續(xù)作業(yè)的條件時，采用人工打孔爆破。

孔內(nèi)起爆方法采取電雷管引爆，樁基施工人員需撤離至安全位置后起爆，孔口應(yīng)加蓋。爆破完成后，應(yīng)打開孔蓋進(jìn)行通風(fēng)，約0.5 h左右檢查孔內(nèi)是否存在有害氣體，再進(jìn)行挖孔出渣。

挖孔施工到設(shè)計標(biāo)高后，測量孔底并清除孔底浮渣，直到孔底無松散渣土。施工人員應(yīng)進(jìn)行保護(hù)孔口處理，若現(xiàn)場地質(zhì)狀況與設(shè)計地勘資料相悖，需報于監(jiān)理和設(shè)計單位溝通解決。

2.2.3 爆破設(shè)計

本工程樁徑為1.8 m，鉆爆設(shè)計中炮眼數(shù)量均為一種，孔內(nèi)巖層開挖采用淺孔爆破法工藝施工。樁孔爆破深度單次不得超過1 m，防止爆破震壞護(hù)壁，避免產(chǎn)生坍孔等現(xiàn)象。

2.2.4 護(hù)壁施工

開挖井孔前，就地挖溝支模并澆混凝土護(hù)圈，護(hù)圈高出地面線約30 cm，避免地面水或雜物灌入孔內(nèi)，護(hù)壁呈階梯狀。混凝土護(hù)壁與挖孔需搭接連續(xù)，護(hù)壁厚度最大13 cm、最小6 cm，護(hù)壁混凝土采用C30，護(hù)壁內(nèi)徑不小于1.8 m。

每層護(hù)壁高度不大于1 m，護(hù)壁支模完成后，專業(yè)人員應(yīng)對護(hù)壁厚度、中心進(jìn)行核對。為保證模板垂直度，可結(jié)合十字架對準(zhǔn)軸線標(biāo)記，在十字交叉中心吊垂球進(jìn)行復(fù)核。根據(jù)開挖情況，當(dāng)挖孔深入巖層后，根據(jù)巖體完整性和風(fēng)化破碎程度決定是否需要護(hù)壁，若無須護(hù)壁，可將開挖半徑縮小，應(yīng)保證開挖樁徑不小于1.8 m控制。

2.2.5 挖孔終孔檢查

施工至設(shè)計標(biāo)高后，進(jìn)行樁孔終孔檢查。專業(yè)人員應(yīng)先自行檢查，保證設(shè)計標(biāo)高、樁徑、垂直度等到達(dá)要求。清理孔底的渣土、浮土、護(hù)壁污泥、淤泥、沉淀等松動層，利用超聲物探法檢測下方巖石是否存在夾層、溶洞等不良地質(zhì)。若遇溶洞，應(yīng)探測大小、深淺及其走向，提出相應(yīng)的治理方案，溶洞上方需做混凝土護(hù)壁，且保證支撐牢固。

排水孔口設(shè)置鎖口并保證位于地面以上30 cm，防止孔口雜物及地面水滲入孔內(nèi)，設(shè)置護(hù)欄和臨時排水溝，在孔口設(shè)置遮雨篷，孔口不得堆載重物。挖孔施工中若有地下水涌出，水量不大時可利用提渣桶將水和泥渣同時運(yùn)出。若涌水量偏大，需鑿坑匯集積水，利用水泵將積水排出樁孔外。

2.2.6 通風(fēng)與照明

孔內(nèi)通風(fēng)采用壓入式，當(dāng)挖孔深度為10 m以上，施工人員進(jìn)入樁孔前，先使用鼓風(fēng)機(jī)向孔內(nèi)送入空氣或氧氣。孔內(nèi)施工人員必須隨身攜帶瓦斯報警器，隨時檢測孔內(nèi)是否存在可燃物或有毒氣體，若檢測出瓦斯?jié)舛却笥?%或二氧化碳濃度大于0.3%時，施工人員應(yīng)及時撤離，并向孔內(nèi)通風(fēng)換氣。

樁孔內(nèi)必須架設(shè)人工軟梯，嚴(yán)禁乘坐提渣桶。孔內(nèi)施工人員不宜過多，一般不超過兩人，工作時長不超過4 h，樁孔內(nèi)照明燈泡應(yīng)具備防水性能，電壓不超過安全電壓允許值，電纜采用防水性絕緣電纜，應(yīng)采取漏電保護(hù)措施[1]。

2.2.7 樁基混凝土澆筑

由于本工程施工機(jī)械難以到達(dá)施工平臺，因此，混凝土輸送及鋼筋籠吊裝均采用塔吊進(jìn)行施工。配備的鋼筋籠和聲測管需驗(yàn)收合格再澆筑樁基混凝土。

樁身混凝土施工主要工藝流程：施工準(zhǔn)備→混凝土攪拌和運(yùn)輸→現(xiàn)場混凝土性能測試→混凝土灌注→人工振搗→灌注完成→樁頂人工鑿毛→樁頂養(yǎng)護(hù)→樁身檢測。

杠高寨大橋10#墩樁基利用導(dǎo)管采用干灌法施工，灌注過程中，由孔內(nèi)工作人員采用振動棒均勻振搗密實(shí)，直至樁頂。為確保樁頂混凝土澆筑質(zhì)量，應(yīng)及時清理表面浮渣，超灌不小于20 cm，混凝土一次澆筑完成。

3 樁基終孔參數(shù)及斜坡段樁基終孔要求

3.1 樁基終孔參數(shù)

（1）嵌巖深度：橋梁樁基嵌巖深度除施工圖有明確規(guī)定外，嵌巖深度均不小于3D（D為樁基直徑）。

（2）有效樁長：全線橋梁樁基有效樁長由設(shè)計計算確定，一般不小于15 m。

（3）柱底檢測：樁端以下3D或5 m（取大值）范圍內(nèi)無軟弱夾層、溶洞等不良地質(zhì)情況存在時，方可終孔。

3.2 斜坡段樁基終孔要求

（1）有效樁長：以樁周最不利坡面（最陡坡面）樁基外緣距坡面的水平距離為2.5D計算，有效樁長不小于15 m。

（2）安全距離：以樁周最不利坡面（最陡坡面）計算樁底距斜坡（陡崖）面水平安全距離，斜坡不小于30 m，陡崖不小于20 m。

4 安全質(zhì)量保證措施

4.1 爆破工程質(zhì)量保證措施

通過優(yōu)化設(shè)計爆破參數(shù)、控制預(yù)裂孔的鉆孔質(zhì)量及精度、提高裝藥、填塞質(zhì)量、控制爆破振動、限制一次起爆的最大藥量等措施，確保人工開挖爆破的工程質(zhì)量。

4.2 混凝土質(zhì)量保證措施

雨季施工應(yīng)嚴(yán)格把控混凝土的配合比，對已澆筑的混凝土做好防護(hù)，在混凝土攪拌站應(yīng)派專職試驗(yàn)人員檢查、監(jiān)督和試驗(yàn)，若遇特殊情況在施工現(xiàn)場無法澆筑混凝土，應(yīng)通知及時停止混凝土的攪拌和運(yùn)輸。由于樁孔較深、樁身較長，澆混凝土?xí)r采用直導(dǎo)管下料，以避免混凝土離析。同時，混凝土澆筑應(yīng)嚴(yán)格控制其下料速度，確保混凝土的振搗留有充足的時間。

4.3 安全保證措施

為充分保障樁孔作業(yè)人員安全，在施工過程中樁口設(shè)置三面鋼板圍護(hù)及活動頂棚防護(hù)措施。樁孔開挖需搭設(shè)操作平臺，在山體上打錨桿支撐，與施工操作平臺形成有效連接，以滿足施工作業(yè)要求。每孔需配置軟梯供孔內(nèi)作業(yè)人員出孔使用，無工作人員在場時孔口須加防護(hù)蓋板，防止雜物或人員掉入孔內(nèi)[2]。

本工程隧道施工與樁基施工同時進(jìn)行，每次隧道放炮，樁基施工人員應(yīng)撤離至安全位置后起爆，防止爆破產(chǎn)生的孤石對施工人員造成傷害，起爆后在保證安全的前提下再進(jìn)行開挖，爆破后坡面應(yīng)加設(shè)防護(hù)網(wǎng)。

5 結(jié)語

綜上所述，在該類地形、地質(zhì)條件復(fù)雜的山區(qū)臨崖位置進(jìn)行挖孔樁施工，應(yīng)根據(jù)不同巖土層采用不同的開挖方式和支護(hù)模式，采取逐層開挖、逐層護(hù)壁的施工工藝。按照孔內(nèi)空氣質(zhì)量情況，采用不同的通風(fēng)措施，以確保人工挖孔施工安全。根據(jù)本工程孔位不同深度巖層地質(zhì)狀況，采取控制開挖進(jìn)尺、合理設(shè)計爆破參數(shù)、逐層護(hù)壁、合理處置溶洞、孔內(nèi)承壓水和采取孔內(nèi)通風(fēng)等措施，可有效減少坍孔，保障樁基工程質(zhì)量和進(jìn)度計劃要求，節(jié)約工期，降低施工成本。