劉美華

摘要：橋梁工程中人工挖孔樁施工在山區(qū)或旱地上的應(yīng)用尤為常見(jiàn)，但當(dāng)遇到巖層地基這一特殊的地質(zhì)環(huán)境時(shí)就較為少見(jiàn)。為更好地了解這種工藝方式在各種地質(zhì)環(huán)境中的應(yīng)用情況，本文結(jié)合了廣東省某城市快速路巖層地基采用人工挖孔法進(jìn)行樁基作業(yè)的工程實(shí)例，詳細(xì)地介紹了這一傳統(tǒng)施工工藝的施工技術(shù)要點(diǎn)，以供業(yè)內(nèi)各位同行日后在從事類(lèi)似工程的施工控制時(shí)能起到一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：樁基施工；人工挖孔法；工藝特點(diǎn)；技術(shù)要點(diǎn)

1 工程實(shí)例概況

廣東省某市城市快速路三期工程共有中橋4座，橋長(zhǎng)50～100m不等，上部結(jié)構(gòu)為25m跨預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，下部結(jié)構(gòu)為柱式墩臺(tái)，基礎(chǔ)全部采用φ1.0～1.5m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。該地地質(zhì)情況較好，地層組成較為簡(jiǎn)單，大部分地表僅有1~2m為土質(zhì)復(fù)蓋層，其下均為花崗巖及風(fēng)化巖；地下水類(lèi)型上部為上覆第四系孔隙潛水，基底為花崗巖裂隙水，地下水量較少，對(duì)砼沒(méi)有腐蝕性，且土層密實(shí)。為確保工程質(zhì)量、加快樁基礎(chǔ)施工進(jìn)度和降低成本，經(jīng)多方分析論證，對(duì)中橋設(shè)計(jì)大部分較短的樁基礎(chǔ)采用了人工挖孔法予以施工，其巖層的開(kāi)挖采用微差控制爆破方法進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工，從而達(dá)到了較為理想的效果。

2 工藝作業(yè)特點(diǎn)

2.1 挖孔施工的優(yōu)點(diǎn)：

具有機(jī)具簡(jiǎn)單、技術(shù)含量不高，易于適時(shí)的過(guò)程控制和造價(jià)低的特點(diǎn)；易于進(jìn)行持力層地質(zhì)狀況鑒別和孔底沉渣控制，成孔直觀(guān)，砼灌注質(zhì)量易控制，有利于成樁質(zhì)量的保證。必要時(shí)樁底可做成擴(kuò)大頭以增加單樁承載力；可不受設(shè)備限制，而多個(gè)挖孔樁同時(shí)開(kāi)始，作業(yè)點(diǎn)多，施工工期短；適用于山區(qū)場(chǎng)地狹隘，地勢(shì)崎嶇不平及軟基地段或地質(zhì)復(fù)雜等施工環(huán)境惡劣條件下進(jìn)行施工，且在施工中對(duì)水、電需求量較小，有利于條件落后地區(qū)施工；它還具有排土少，無(wú)泥漿污染、無(wú)噪音和無(wú)震動(dòng)，對(duì)周?chē)ㄖ餆o(wú)易造成影響等環(huán)保特點(diǎn)；

2.2 挖孔施工的缺點(diǎn)：

不適于地下水豐富、樁長(zhǎng)超過(guò)25m或有流塑狀泥、砂及溶巖地區(qū)的施工；人工勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)環(huán)境差、危險(xiǎn)性高，容易出現(xiàn)安全事故；工作面廣，交叉作業(yè)多，管理者要合理組織，精心策劃方能充分發(fā)揮挖孔樁的優(yōu)勢(shì)，對(duì)管理人員素質(zhì)要求高；

3 相關(guān)準(zhǔn)備工作

平整施工場(chǎng)地，清理地面亂石、雜草，測(cè)量放樣出樁位中心的準(zhǔn)確位置，施測(cè)十字線(xiàn)，放好穩(wěn)定牢固護(hù)樁；在孔口的四周挖排水溝，搭設(shè)好孔口活動(dòng)雨棚，做好防排水工作；安裝電動(dòng)或手動(dòng)卷?yè)P(yáng)提升設(shè)備；布置好出渣道路；合理堆放材料和機(jī)具，使其不增加孔壁壓力，不影響施工；孔口周?chē)捎媚玖现瞥赡举|(zhì)架或用砼予以圍護(hù)，其高度應(yīng)高出原地面20cm~30cm，防止土、石、雜物落入孔內(nèi)傷人。

4 工藝技術(shù)要點(diǎn)

4.1 人工挖孔

土質(zhì)、砂礫層由人工從上向下逐層開(kāi)挖，每節(jié)開(kāi)挖高度為1.0~1.2m，主要采用鎬、鍬，先挖中間后挖四周，每節(jié)上部直徑為1.4m,下部為1.6m，棄渣裝入吊籃或吊桶內(nèi)，用卷?yè)P(yáng)機(jī)提升至孔外。挖掘時(shí)，不必將孔壁修成光面，孔壁凹凸不平有利于增加樁壁摩阻力，對(duì)于粒徑度較大的漂石可用鋼釬錘破碎，必要時(shí)用風(fēng)鉆在其中心打眼，予以爆破。

對(duì)于巖層開(kāi)挖，根據(jù)井巷掘進(jìn)原理及以往類(lèi)似工程施工經(jīng)驗(yàn)，要采取爆破作業(yè)，本工程炮眼設(shè)計(jì)采用中心掏槽眼、輔助眼、周邊眼相結(jié)合的布孔方法，利用多個(gè)段別毫秒雷管實(shí)現(xiàn)微差控制爆破。炮眼布置宜在樁中心布一孔，其余距樁壁40cm，孔距40cm，呈圓形布置。軟質(zhì)巖層孔深不超過(guò)90cm，硬質(zhì)巖石孔深不超過(guò)50cm，根據(jù)巖石軟硬度每個(gè)孔點(diǎn)內(nèi)裝1/3~1/2藥量，頂部裝粘土封嚴(yán)，防止跑氣，嚴(yán)格控制裝藥量，以松動(dòng)爆破為主。一般中間炮眼裝銷(xiāo)銨炸藥1~2卷，邊眼裝藥不超過(guò)1卷，有水眼孔要用防水炸藥或用膠袋密封。

橋樁凈徑加護(hù)壁1.3～1.8m，設(shè)計(jì)爆破斷面面積S=1.57～2.07m2,中心眼：4個(gè)，孔深0.9米，藥量Q0=350g/孔周邊眼：孔數(shù)13個(gè)，孔深0.9m，藥量Q0=250g/孔，總藥量Q=4.65kg/m3，設(shè)計(jì)爆破功效=π=0.8，活環(huán)進(jìn)尺0.72m，實(shí)際單耗=q實(shí)=3.66kg/m3為防止孔樁底部水導(dǎo)致炸藥失效，本設(shè)計(jì)炸藥采用防水性能好的乳膠炸藥。爆破網(wǎng)路采用單孔樁內(nèi)大串聯(lián)的方法施爆，起爆源使用MFB-200型起爆器。

4.2 澆筑砼護(hù)壁

為防止塌孔，在下挖1.2~1.5m后應(yīng)停止開(kāi)挖，在孔中間架設(shè)圓形外模，上口內(nèi)直徑為1.0～1.5m，下口內(nèi)直徑為1.2～1.7m，每節(jié)長(zhǎng)1m，模板中心應(yīng)與樁中心準(zhǔn)確對(duì)正，并支設(shè)牢固。第一節(jié)砼護(hù)壁澆注應(yīng)高出井沿30cm，厚度同護(hù)壁，以保護(hù)井口和防止物體滑落井內(nèi)傷人。

護(hù)壁砼的標(biāo)號(hào)不應(yīng)低于C15，并應(yīng)摻加適量的早強(qiáng)強(qiáng)劑，砼塌落度控制在7～9cm。砼通過(guò)模板上沿與護(hù)壁的10cm間隙填入，用鋼釬插搗配合手捶擊模板搗實(shí)。

人工挖孔應(yīng)確保每節(jié)護(hù)壁砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度、厚度、同心度、直徑及垂直度符合要求。

護(hù)壁澆灌24小時(shí)后方可拆除模板。

石質(zhì)地段坑壁穩(wěn)定時(shí)，可不進(jìn)行護(hù)壁。

4.3 灌注砼

樁孔挖成并報(bào)驗(yàn)后，即要安設(shè)鋼筋籠，澆灌砼。

當(dāng)孔底及孔壁滲入的地下水上升速度較小時(shí)（參考值小于6mm/min）可采用在空氣中灌注砼樁的方法，砼塌落度7～9cm為宜。砼可在導(dǎo)管中自由墜落，導(dǎo)管應(yīng)對(duì)準(zhǔn)中心。管口與砼距離不得大于2m，開(kāi)始灌注時(shí)孔底水深不宜大于5cm，灌注砼的速度應(yīng)盡可能快，使砼對(duì)孔壁的壓力大于滲水壓力，以防水滲入孔內(nèi)。

距樁頂?shù)撞?m以下灌注的砼，可依靠自由跌搗實(shí)，在此線(xiàn)以上灌注的砼應(yīng)用振搗搗實(shí)。砼塌落度控制在3～5cm。

5 安全技術(shù)措施

5.1 孔口圍護(hù)措施：

孔口四周必須澆筑砼護(hù)圈，并在護(hù)圈上設(shè)置圍欄圍護(hù)，圍欄應(yīng)高出地面1.2米，圍欄應(yīng)采用鋼筋制作，焊接牢固，挖出的土方不得堆在孔口四周1米范圍內(nèi)。

5.2 防護(hù)壁坍塌措施：

每節(jié)樁孔挖完后立即支護(hù)壁模板，澆筑護(hù)壁砼，一般情況下24H后方可拆除護(hù)壁砼，護(hù)壁可加配適量鋼筋，上下護(hù)壁要有鋼筋拉結(jié)，避免某段護(hù)壁出現(xiàn)流砂、淤泥而造成護(hù)壁因自重而沉裂的現(xiàn)象，上下護(hù)壁間搭接長(zhǎng)度不小于50㎜。樁底如果設(shè)計(jì)要求擴(kuò)底，若擴(kuò)底高度超過(guò)2米，擴(kuò)底部分應(yīng)分段做護(hù)壁，防止擴(kuò)底部分坍塌。

5.3 孔中防毒措施：

地下特殊土層中往往含有CO2,SO2,H2S或其他有毒氣體，故每次下孔前，必須對(duì)樁孔內(nèi)氣體進(jìn)行抽樣檢測(cè)（可用快速檢測(cè)管），發(fā)現(xiàn)有毒氣體含量超過(guò)允許值時(shí)，應(yīng)將有害氣體清除至化學(xué)毒物最低允許濃度衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，并采用足夠的安全衛(wèi)生防范措施，如設(shè)置專(zhuān)門(mén)設(shè)備向孔內(nèi)通風(fēng)換氣，通風(fēng)量不少于25L/S，以防止急性中毒事故發(fā)生。

5.4 防觸電措施：

施工現(xiàn)場(chǎng)一切電源、電路的安裝、拆除必須由持證電工操作，施工現(xiàn)場(chǎng)電源、線(xiàn)路按“三相五線(xiàn)制”，TN-S系統(tǒng)要求布置，并按“三級(jí)配電”，“二級(jí)漏電”分級(jí)分段保護(hù)，各孔井用電必須分閘，嚴(yán)禁一閘多孔和一閘多用，必須一機(jī)一閘一漏一箱進(jìn)行敷設(shè)，孔上電線(xiàn)電纜必須架空20米以上，孔內(nèi)電線(xiàn)電纜必須采用護(hù)套等有防磨損，防潮，防斷等保護(hù)措施，空中操作工應(yīng)戴工作手套，腳穿絕緣膠鞋，配電箱應(yīng)有嚴(yán)密的防雨措施，安裝位置合適，安裝牢固。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，大家不難看出，人工挖孔法作業(yè)其適用范圍已經(jīng)不僅僅只適用于地質(zhì)地基這一常見(jiàn)的地質(zhì)環(huán)境，本人相信，只要能充分地做好施工過(guò)程的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作及制訂安全合理的施工組織設(shè)計(jì)，它在巖層地基中照常是可行的。當(dāng)然，有些技術(shù)要求它和其它一些地質(zhì)條件是相通的，而有些防控措施則是必須為這種特殊的地質(zhì)條件而設(shè)的，總之，無(wú)論如何，只要我們能認(rèn)真地做好技術(shù)方案的篩選完善，本人相信，人工挖孔樁這種傳統(tǒng)工藝方式在未來(lái)的應(yīng)用前景將會(huì)更加的廣闊。

參考文獻(xiàn)

[1]袁興安等著 《人工挖孔灌注樁的質(zhì)量和安全控制》.現(xiàn)代交通技術(shù). 2004年01期.

[2]于林平等著 《地基基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)施工實(shí)用圖集》機(jī)械工業(yè)出版社 2007年10月.