區域地質災害治理工程中人工挖孔施工方式及施工質量管理研究

李立業，鄒宗俊

（湖南省地質礦產勘查開發局四0二隊，湖南 長沙 410000）

1 施工概況

寧遠縣某區域地質災害治理工程預算總造價為850萬元。主要地層情況有：含碎石粉質黏土、全風化泥質粉砂巖、強風化泥質粉砂巖、中風化泥質粉砂巖?；矠閺婏L化粉砂巖，滑帶為全風化粉砂巖與強風化粉砂巖間約1m厚軟弱破碎層，滑體為上附全風化泥質粉砂巖與含碎石粉質黏土。主要治理措施為抗滑樁（人工挖孔灌注樁）。施工有44根樁徑為2m*1.5m方樁，護壁厚度為20cm，成孔口徑達2.1m*1.9m，樁長20m。

該工程采用人工挖孔樁灌注樁的條件：樁孔設計位于山坡，場地施工條件差，林間小道在林木、灌木從中穿插，大型施工設備機械成孔設備難以到達作業面。項目工程位于農村及山區，當地用電不能滿足大型機械設備。類似工程成孔方式一般采用人工挖孔成樁施工。

（1）抗滑樁主要施工技術流程為：施工準備（便道修筑、材料轉運計劃）、樁孔定位及樁位控制、鎖口模施工、樁孔掘進與護壁施工、鋼筋加工與安裝、混凝土澆筑、養護與檢測。

（2）施工便道修筑與材料轉運：臨時便道：樁孔每米土方量為4.56立方，總外運土方將近3200方；水泥、砂石材料轉運1000余方；鋼筋轉運400余噸。如人工運送，將投入大量人力物力，且難以滿足施工需求。針對項目材料進場及棄土外運情況，解決材料轉運問題是項目運作、經濟考量、時效性的一個基礎性關鍵性因素。通過綜合考量計劃并現場踏勘后修筑一條寬3.5m～4.0m寬簡易泥石施工便道，因場地入口處可利用場地有限，簡易便道入口處最陡且坡比達1:0.2。

材料運送：綜合比對后做出了三套材料轉運方案，方案一、小型（30型）裝載機在施工時段對水泥、砂石、棄土等進行轉運。方案二、采用拖拉機、農用車（小金剛）運輸及轉運砂石料等材料。方案三、采用履帶式山地運輸車轉運。

結論與建議：施工期為秋冬季節，雨水較少，對道路影響較小，因此在多陰雨天氣地區，泥石道路不穩定的地區不建議裝載機轉運，建議采用履帶式運輸車作為材料運輸轉運工具。

2 樁孔施工

2.1 樁孔定位與樁孔尺寸垂直度控制

樁孔放樣前對樁孔場地進行平整，地面高度控制在樁頂標高±20公分即可。樁孔為1.5m*2.0m方樁，樁孔放樣放四個角點和一個中心點，班組開挖前用鋼尺測量放樣樁孔尺寸偏差及樁位中心點偏差。確認無誤后將開挖角點縱橫兩向外延0.5m，并用20公分長短鋼筋打入地下固定，拉線緊貼地面，作為控制開挖尺寸與位置。隨即進行鎖口模開挖施工。鎖口開挖施工時先開挖樁孔四周土體，預留測設中心點樁位，形成一中心島，待四周開挖至合適標高，模板拼裝并固定后，利用中心點及延伸控制點對模板位置進行有效核對，并滿足要求后，再進行中心島土體開挖，可有效控制狀況位置及樁孔的方位角[1-9]。

鎖口模拆模后，在孔壁四周中心點涂刷紅漆控制點，以四周控制點采用鉛錘或紅外線激光儀檢測下部樁孔偏差與樁孔傾斜情況，并作出后續掘進調整，控制樁孔成孔質量。

2.2 樁孔掘進

掘進方式一：采用短柄鋤頭，鐵鍬配十字鎬掘井，輔以風動機具鑿掘，電動提升絞車作垂直提升工具，箢箕、鐵桶作承載運輸工具進行施工作業。

主要適應地層：粉質黏土、碎石類土、全風化巖等易掘進地層，該項目工程強風化地層巖體破碎，并伴有全風化泥質物，采用風鎬破碎掘進進尺能達到0.5m`0.8m/天,能滿足進度需要，能達到經濟效益，固采用風鎬破碎鑿掘。

掘進方式二：膨脹炸藥爆破掘進

含碎石粉質黏土中存在勘察時未探明體量較大孤石、滾石，呈中風化，主要母巖為灰白色石英質粉砂巖與中風化灰巖，直徑在1m至3m，孤石整體性完好，風動鑿掘困難。采用風槍鉆孔，安放膨脹炸藥破碎后挖除。先對孤石周邊覆蓋土石挖除，形成破裂臨空面，再根據孤石位置布設鉆孔。布孔方式根據孤石、滾石大小、及影響掘進情況確定。鉆孔間距一般按照20公分間距布設，孔徑32mm。孤石開截面尺寸小于0.5m時，爆破孔位按樁孔尺寸界限布設即可，如樁孔內孤石尺寸大于1m，除根據樁孔界限尺寸布設爆破孔外，在破除孤石上按十字型布設爆破孔，分裂孤石易于后續清除，減少二次破除時間，孔深按1m設置。

膨脹炸藥選擇與安裝：采用高效膨脹炸藥。不同類型的膨脹炸藥在不同溫度條件下所達到的效果及破裂巖石的時間效果有較大的區別，因此在采購膨脹炸藥前，需要提前預先測量井內溫度。通過對開挖樁孔內溫度測定，平均地下溫度約22°。根據孔內溫度要求廠家配置相適應22°區間型號膨脹炸藥。爆破孔施工完成后，將膨脹炸藥裝滿孔內，孔口用木樁封堵。脹裂效果達到當天下午裝藥，次日清晨即可達到理想破裂孤石、滾石效果，并配以風鎬碎裂孤石能到達理想掘進效果。合理安排裝藥時間可連續施工作業，減少窩工現象。

掘進方式三：膨脹炸藥破裂與風鎬強行破除向結合的方式。

中風化泥質粉砂巖裂隙相對發育，巖體相對破碎，掘進施工至此層位時，可強行風動掘進施工，施工效率可達0.3m至0.5m/天，效率相對較低。綜合考量后，大部分中風化粉砂巖也勉強可以采用，但個別樁孔出現現難以掘進的中風化巖體，不可采用強行掘進的方式進行掘進施工，則采用膨脹炸藥提前破碎后再進行風鎬強行破除向結合的掘進方式，爆破孔深、孔徑、孔距與孤石、滾石布設一致，爆破線根據需要開挖孔徑四周布設完成后，與孤石不同的是樁孔中間布設十字連接孔，不裝膨脹炸藥充填，形成十字膨脹力釋放臨空面，通過采用掘進方式三的掘進方式，掘進進度能達到0.8m/天。

結論與建議：通過綜合經濟效益、施工進度、施工質量的情況下選擇上述三種掘進方式根據不同地層情況選擇不同掘進方式。其他項目針對其他堅硬巖則需采取乳化炸藥定向爆破或水磨鉆掏取的掘進方式作業，根據各自身項目特性安全性、經濟時效性的基礎上進行選擇。

2.3 樁孔護壁

（1）護壁鋼筋：護壁鋼筋大于樁孔內徑，在鎖口護壁施工完成后，護壁箍筋無法順利安放，需制作兩個C子型半箍套接，根據鋼筋搭接規范要求，為確保樁孔施工安全，搭接位置分別放置于長邊與短邊相互錯開，單邊接頭≥50%即可，采用綁扎搭接，搭接長度為35D。建議深孔施工時不宜采用電弧焊焊接，電弧焊施工時形成大量煙霧，影響孔內空氣及施工作業視線。滲水量較大樁孔同樣不建議使用焊接搭接，大功率用電設備在潮濕環境中作業將增加用電危險源，形成安全隱患，目前一般項目施工達不到嚴謹操作規范，不建議采用。

護壁豎向筋安裝時預彎成L型，待下模樁孔開挖完成后，將預彎鋼筋調直后與下模鋼筋綁扎搭接。其余箍筋及豎向筋按照施工設計圖施工即可滿足施工要求。在不穩定地層及滑動帶，根據實際情況增設鋼筋及鋼筋直徑，并做好上下層護壁鋼筋連接措施。

（2）護壁模板：樁孔支模尺寸相對固定，施工方式相對簡單粗放，因此該項目工程采用木質膠合板。制作12～15套模具即滿足該項目工程施工需求。樁孔開挖前預先安裝樁孔尺寸預制好護壁模具。樁孔內空尺寸為1.5m*2.0m樁孔尺寸，模具為制作成四個縱橫0.7m5*1m的L型高度為1米的模具塊。通過鎖口處設置的中心控制點用鉛錘控制位置安裝來控制偏差，用方條或架管進行雙向簡易內支撐即可以滿足施工要求。護壁模板安裝完成后，在護壁模板內空上部部鋪設滿模板適當固定作為后續護壁混凝土攪拌平臺及澆筑平臺。

結論與建議：該項目工程樁孔總計深度為800余米，模板轉化率低，采用相對經濟木模，樁孔尺寸偏差及垂直度得以質量管控便可以滿足要求即可。其他類似項目可采用相對穩定鋼膜，根據項目情況選定模板及安裝方式。

（3）護壁砼澆筑：該項目工程護壁砼等級C20，混凝土配合比根據實驗室試驗確定。為達到頭天澆筑，次日即可拆模掘進施工的目的，確保樁孔掘進施工的連續性。項目部在實驗室在進行護壁砼配合比設計初就已考慮在內，要求實驗室根據現場氣溫條件參入早強劑，并能達到次日預留同條件養護混凝土試塊檢測強度達到設計強度的50%，28天強度滿足設計要求的目的。通過后期施工驗證了配合比前期介入的成果，能確保施工護壁安全穩定。

護壁所需水泥砂石等材料通過裝載機運送至所布置堆場內，并根據配比設計配合比將砂石水泥集中混合攪拌，利用裝載機轉運至井口。由提升設備運送至孔內后，按配合比參水比例進行再次拌合后參入早強劑澆筑。

結論與建議：護壁是樁孔安全的保障憑證。施工時應有效控制混凝土強度可確保護壁的穩定性，護壁質量好壞取決于配合比執行到位，水泥標號的選擇。同時需要考慮澆筑完成后混凝土的早期強度，施工時應根據現場工人操作方式與實驗室溝通協調制作出符合項目工程實際情況的配合比設計。

2.4 抗滑樁樁身鋼筋工程

鋼筋籠主筋32(3根一束)、25mm，箍筋12間距20cm,單樁鋼筋籠重達7.5噸，場地山高坡陡，場地條件受限，無法采用大型吊運設備運送與安裝成型鋼筋籠。因此采用人工搬運與220挖機吊運相配合的方式運送加工好主筋與箍筋，并井內綁扎安裝成型。

該項目選擇相對可靠的套筒套接搭接方式。因滑坡場地內主筋滾絲加工條件有限，因此在鋼筋主筋進場前就安排在加工車間加工完善，再將成型主筋與箍筋運送至施工現場。成型主筋與箍筋尺寸、數量、滾絲情況，需提前根據樁孔深度，妥善計算再下料加工。重點考慮搭接頭位置與數量，避開同一截面接頭數量滿足設計要求。

采用平板車運輸至項目現場，運送前對加工成型主筋絲扣進行塑膠帽套牢，確保運送途中磕碰不損壞絲扣而影響套接質量。主筋場內二次轉運時采用挖掘機吊運，輔以人工配合，吊運前用橡膠輪胎對主筋絲扣進行集中包裹保護。鋼筋進場后隨機進行取樣檢測絲扣搭接的抗拉強度，滿足要求后，再進行孔內安裝施工。

結論與建議：地質災害抗滑樁鋼筋籠一般采用孔內綁扎安裝成型，檢查驗收相對困難。主筋搭接質量與綁扎質量施工管理人員應全程參與監督見證管理，確保施工質量。

2.5 混凝土澆筑

混凝土采用商品混凝土，施工期間為秋冬季節，降雨量稀少，樁孔開挖時偶見零星滲水，水量較小，能滿足干澆條件，針對樁孔位于山坡上部樁孔混凝土運送設備無法到達孔口，采用拖車泵將混凝土輸送至井口，孔內布設鐵質串桶進行直接澆筑施工，混凝土進行分層澆筑分層振搗連續施工作業。

灌注前應先對樁孔進行清理，抽干積水，下井清理沉渣，保證清底干凈。分層澆筑振動棒應插入下層5cm左右，以清除兩層之間接縫，每段灌注高度小于0.5m。振動棒操作做到“快插慢拔”，在振搗過程中宜將振動棒上下略作抽動，以使上下振搗均勻。每點振搗時間一般以20s～30s為宜，但還應視表面呈水平不再顯著下沉，不再出現氣泡，表面泛出灰漿為準。保證鑿除浮漿后樁頂砼質量，超灌0.2m～0.5m。

結論與建議：抽干孔內積水，把控滲水情況，嚴格分層澆筑與振搗，檢查混凝土進場各項性能，做好養護，可確保混凝土澆筑質量。

2.6 養護與檢測

（1）混凝澆筑施工完成并終凝24小時內對樁頭進行混凝土養護，直接在樁孔空灌部分注滿清水自然養護即可。

（2）樁身混凝土檢測：澆筑混凝土時根據取樣規范要求進行留置了混凝土試塊，待28天后對留置試塊進行抗壓強度試驗。鋼筋籠安裝時在鋼筋籠四個角度埋設了50無縫鋼管，待混凝土齡期達28天后對樁身進行了6個斷面的超聲波檢測。根據規范要求抽取10%樁孔進行了鉆心檢測。通過各項質量檢測手段，樁身施工質量滿足設計及規范要求。

3 施工注意事項

嚴格把控井口材料與棄土堆放量，確保堆放安全；做好井口防護工作，確保施工安全。嚴格把控各項安全施工措施，做到安全文明施工；提前關注天氣情況，提前做好材料準備工作；樁井掘進時做好地質編錄，做到每天一記，每孔一記，盡可能保留影像資料，便于后續探討分析。樁孔開挖出地層斷面能更為準確判斷地層性質及構造帶情況，能更真實的滑動帶位置及樁孔錨固深度，能完美補充前期勘察缺陷。

4 結語

（1）所有涉及有人工挖孔的地質災害治理工程中，人工挖孔質量與進度決定著整個治理項目的效果。

（2）前期準備工作及施工作業輔助措施并配合項目統籌情況決定挖孔施工進度與成效。

（3）充分了解項目特性，提前做出各種預判，并通過現場實踐，做好在各個環節相互銜接完善前提下，施工質量、技術問題就能得到最快速度解決，才能確保高質高效完成人工挖孔施工。

（4）掘進方式的選擇與處理，對工期控制與成本的控制起決定性作用。