王維

湖南省芷銅高速公路建設(shè)開發(fā)有限公司 湖南懷化 419100

人工挖孔樁施工技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、占地面積小、造價(jià)低、節(jié)能環(huán)保等多種技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并廣泛應(yīng)用于高速公路橋梁建設(shè)工程中。為確保高速公路橋梁工程滿足新時(shí)期的建設(shè)要求，對(duì)人工挖孔樁施工技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)和適用范圍進(jìn)行分析，對(duì)技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行探討是極有必要的。

1 人工挖孔樁施工技術(shù)特點(diǎn)分析

1.1 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

作為公路、民用建筑工程中廣泛應(yīng)用的一種技術(shù)，人工挖孔樁具有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：①環(huán)境污染小。該技術(shù)實(shí)施過程中，無需使用大型機(jī)械設(shè)備，因此不易產(chǎn)生噪音污染，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)周圍居民的日常生活影響較小。同時(shí)，該技術(shù)無需大量使用泥漿，因此更具環(huán)保性。②施工設(shè)備簡(jiǎn)便。該技術(shù)實(shí)施過程中，主要使用風(fēng)鎬、發(fā)電機(jī)、攪拌機(jī)、空壓機(jī)等基礎(chǔ)設(shè)備，無需使用大型機(jī)械設(shè)備。③施工質(zhì)量好。該技術(shù)實(shí)施過程中，可對(duì)持力層地層結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察以及對(duì)地基承載力進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。同時(shí)，在灌注施工前，能夠?qū)犊變?nèi)泥漿徹底清除，有效避免因混凝土中混入泥漿而導(dǎo)致的斷樁問題。因此，該技術(shù)施工質(zhì)量更好。④施工成本較低。相較于鉆孔灌注樁技術(shù)，人工挖孔樁技術(shù)主要采用端成樁方式，樁體配筋率更高，因此整根挖孔樁的成本較低。同時(shí)，不使用大型機(jī)械設(shè)備會(huì)進(jìn)一步降低施工成本[1]。

1.2 技術(shù)弊端

人工挖孔樁在實(shí)際實(shí)施過程中，還存在許多明顯的技術(shù)弊端，如：①施工環(huán)境惡劣、勞動(dòng)強(qiáng)度大。該技術(shù)主要以人工操作鐵鍬、風(fēng)鎬等機(jī)械設(shè)備的方式實(shí)施。施工過程中往往需要施工人員進(jìn)行孔內(nèi)作業(yè)，而樁孔內(nèi)部施工空間狹小，使得人工作業(yè)存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)消耗時(shí)間長(zhǎng)等問題。同時(shí)，樁孔內(nèi)部施工環(huán)境惡劣、通風(fēng)較差，對(duì)施工作業(yè)具有一定的影響。②易發(fā)生地表下沉問題。在地下水位較高的地區(qū)，挖孔作業(yè)過程中樁孔內(nèi)會(huì)積存大量地下水，在抽出樁孔內(nèi)地下水的過程中，若處理不當(dāng)極容易引發(fā)樁孔附近地表下沉問題。同時(shí)，在高地下水位地區(qū)進(jìn)行人工挖孔樁施工時(shí)，若未對(duì)樁孔實(shí)施相應(yīng)的護(hù)壁措施，則極容易發(fā)生塌孔事故。③極易發(fā)生安全事故。該技術(shù)實(shí)施過程中，若沒有做好地質(zhì)勘察工作，有效規(guī)避不良地質(zhì)段，則很多容易發(fā)生土層內(nèi)部流沙涌入樁孔的問題，引發(fā)嚴(yán)重的施工安全事故[2]。

2 人工挖孔樁施工技術(shù)適用范圍

人工挖孔樁技術(shù)的適用范圍為：①樁身直徑在800～2000mm之間。②挖孔深度≤40m。③沒有地下水或地下水位較低的粉質(zhì)黏土層、黏土層以及含有少量砂、砂卵石、風(fēng)化巖、礫石的各類圖層，特別適用于黃土層。

以下環(huán)境條件則不適合使用人工挖孔樁技術(shù)：①樁孔較深、樁徑較大等易出事故的孔樁施工。②涌水量較大、含有流沙層的土層。③含水量較大的淤泥質(zhì)土層或地下水位較高的土層。④溶槽、裂隙、溶洞、溶溝等巖溶地質(zhì)。⑤春、夏季融化層工作面3m以下有泥煤層、煤層、腐殖質(zhì)有機(jī)物等可能存在有毒有害氣體的土層。⑥存在涌水的地質(zhì)斷裂帶[3]。

3 高速公路橋梁建設(shè)中人工挖孔樁施工技術(shù)要點(diǎn)分析

3.1 施工準(zhǔn)備環(huán)節(jié)技術(shù)要點(diǎn)

在正式施工前的準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，應(yīng)做好以下技術(shù)要點(diǎn)的把控，從而為后續(xù)施工的順利開展以及質(zhì)量控制提供有力保障：①做好土地整平工作。因人工挖孔樁技術(shù)對(duì)土質(zhì)具有一定的要求，因此，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)情況以及相關(guān)資料采取針對(duì)性的土地整平處理方法。然后，結(jié)合施工方案和施工現(xiàn)場(chǎng)平面規(guī)劃圖，實(shí)施“三通一平”，徹底清除施工現(xiàn)場(chǎng)雜物，設(shè)置地面防護(hù)和臨時(shí)設(shè)施，并及時(shí)對(duì)松散土地、坡面裂縫等問題進(jìn)行處理，為后續(xù)施工奠定良好施工環(huán)境條件。②做好樁位放置工作。樁位放置高度對(duì)于高速公路的運(yùn)行具有重要影響。施工技術(shù)人員應(yīng)嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行樁位測(cè)量和選點(diǎn)，確認(rèn)開孔高程，并利用護(hù)樁和灰線標(biāo)記出樁孔準(zhǔn)確位置。同時(shí)，按照相關(guān)施工規(guī)范在樁孔口位置設(shè)置高于地面300mm以上的護(hù)圈，避免施工時(shí)，異物掉入樁孔危害孔下施工人員安全。③做好孔口開設(shè)工作?？卓陂_設(shè)包括孔口開挖和孔口混凝土澆筑兩個(gè)主要工作。開設(shè)孔口時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案對(duì)孔口大小及深度進(jìn)行測(cè)量與核驗(yàn)，并按照相關(guān)施工規(guī)范的要求，在合理范圍內(nèi)進(jìn)行孔口混凝土澆筑?？卓陂_設(shè)完畢后，可進(jìn)行提升支架安裝[4]。

3.2 樁孔開挖環(huán)節(jié)技術(shù)要點(diǎn)

樁孔開挖環(huán)節(jié)應(yīng)做好以下技術(shù)要點(diǎn)控制：①利用全站儀對(duì)孔口位置進(jìn)行復(fù)合，確保樁孔位置準(zhǔn)確無誤。同時(shí)，在孔口處設(shè)置標(biāo)高控制點(diǎn)。②對(duì)首節(jié)井圈護(hù)壁進(jìn)行檢查，確保護(hù)壁高出地面300mm以上且壁厚大于下方井壁150mm。③樁孔開挖過程中，若樁距小于樁徑的2倍，則可以使用“跳挖法”進(jìn)行施工。利用“跳挖法”施工時(shí)，相鄰兩個(gè)樁的開挖深度差應(yīng)控制在4～6m。④對(duì)于深度較大的樁孔，必須在其護(hù)壁混凝土實(shí)際強(qiáng)度大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后，才允許進(jìn)行周圍樁孔的開挖施工。樁孔開挖應(yīng)遵循“先中心后四周”的基本施工原則。⑤擴(kuò)孔部分，應(yīng)先進(jìn)行樁身圓柱體開挖，再進(jìn)行擴(kuò)底。對(duì)于松散土層，可通過人工使用鎬、鏟等工具作用的方式開挖；對(duì)于強(qiáng)風(fēng)化層，可使用風(fēng)鎬開挖。⑥分節(jié)開挖時(shí)，每節(jié)施工完畢后都需要檢查樁孔位置及直徑，確認(rèn)樁孔位置未發(fā)生偏離且樁徑符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，方可開展下個(gè)施工環(huán)節(jié)。為確保施工安全性，在進(jìn)行下一節(jié)樁孔開挖施工前，應(yīng)在土內(nèi)打入長(zhǎng)度為1.2m、直徑為20mm的鋼筋，以判斷下一節(jié)土層中是否存有流沙和淤泥。⑦首節(jié)開挖至0.8m后，需要進(jìn)行鋼模板護(hù)壁安裝并澆筑護(hù)壁混凝土。此后，每完成一節(jié)開挖施工都需要進(jìn)行同樣的護(hù)壁處理。當(dāng)樁孔深度≥5m后，則需要進(jìn)行通風(fēng)設(shè)備安裝，確?？紫鲁掷m(xù)通風(fēng)。⑧為提高施工安全性，一方面要及時(shí)清除孔下廢渣并將渣土運(yùn)輸?shù)娇淄庵付ǖ攸c(diǎn)；另一方面要及時(shí)遮蓋無人作業(yè)樁孔。從而有效避免土渣掉落傷人、人員意外墜入樁孔等安全事故的發(fā)生[5]。

3.3 護(hù)壁施工關(guān)節(jié)技術(shù)要點(diǎn)

護(hù)壁施工是確保施工作業(yè)安全、穩(wěn)定開展，保障孔下施工人員生命安全的重要措施，因此要給予高度關(guān)注。在進(jìn)行護(hù)壁施工時(shí)應(yīng)做好以下技術(shù)要點(diǎn)的把控：①護(hù)壁鋼筋需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)加工并在孔下進(jìn)行綁扎。為便于鋼筋搭接，加工時(shí)應(yīng)預(yù)留出足夠的搭接長(zhǎng)度。②護(hù)壁鋼模板主要采用鋼板插口連接，因此在支模施工時(shí)應(yīng)細(xì)致檢查模具的幾何尺寸。同時(shí)，上下級(jí)模板應(yīng)采用梯形模式進(jìn)行搭建。③當(dāng)開挖至透水層后，為給樁孔排水工作提供便利條件，需要設(shè)置泄水孔并在混凝土澆筑施工前進(jìn)行封堵。④若遇到疏松土層或透水性較強(qiáng)的土層，應(yīng)使用剛度更大的鋼筒取代傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行樁孔支護(hù)。⑤在進(jìn)行護(hù)壁混凝土澆筑施工時(shí)，應(yīng)確保護(hù)壁混凝土與樁芯混凝土強(qiáng)度完全一致。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計(jì)配合比要求進(jìn)行混合料適配并嚴(yán)格按照4～6cm標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行坍落度控制。為保證護(hù)壁混凝土的早期強(qiáng)度，可適量摻入早強(qiáng)劑。⑥樁孔每進(jìn)尺0.9～1.2m就需要進(jìn)行護(hù)壁施工且需要保證護(hù)壁混凝土厚度≥15cm。若挖孔過程中出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，應(yīng)立即進(jìn)行支護(hù)處理。若樁孔內(nèi)水量較大且土質(zhì)松軟，應(yīng)采用對(duì)角開挖的形式。⑦支護(hù)混凝土澆筑施工前，應(yīng)將上節(jié)混凝土護(hù)壁底部清理干凈并做鑿毛處理，以提升護(hù)壁間的連接牢固度。在施工過程中，應(yīng)分層沿樁孔周邊入模，同時(shí)將其振搗至密實(shí)狀態(tài)。為保證樁身垂直度符合設(shè)計(jì)要求和國(guó)家規(guī)范，每進(jìn)行3節(jié)樁孔施工，就要對(duì)樁芯位置及幾何位置進(jìn)行一次核查與校正[6]。

3.4 鋼筋籠安裝環(huán)節(jié)技術(shù)要點(diǎn)

在人工挖孔樁施工過程中，樁身鋼筋籠需要現(xiàn)場(chǎng)制作及安裝。通常會(huì)在孔口位置架設(shè)吊裝支架，利用支架完成鋼筋籠下放及安裝。在鋼筋籠安裝環(huán)節(jié)應(yīng)注意以下技術(shù)要點(diǎn)：①根據(jù)樁基設(shè)計(jì)方案、樁孔實(shí)際深度、現(xiàn)場(chǎng)施工條件等因素，確定鋼筋籠的加工長(zhǎng)度，做好鋼筋配料、加工工作。尤其是縱向筋與加勁箍筋，必須要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙以及工藝規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行下料和加工。②進(jìn)行孔下鋼筋綁扎作業(yè)時(shí)，首先將箍筋附在護(hù)壁小臺(tái)階上，然后逐根綁扎縱向筋，最后進(jìn)行平箍焊接。鋼筋籠加工成型后，每4節(jié)護(hù)壁為一組在小臺(tái)階處對(duì)鋼筋進(jìn)行焊接加固，從而避免鋼筋籠中心位置發(fā)生偏移，確保樁身保護(hù)層厚度符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。③進(jìn)行鋼筋籠下放施工時(shí)，要對(duì)吊裝支架、鋼絲繩、手拉葫蘆的牢固度，主筋及加強(qiáng)箍筋的焊接牢固度，鋼筋對(duì)接套管安裝情況進(jìn)行細(xì)致檢查，確保下放施工的安全性。鋼筋籠吊裝點(diǎn)應(yīng)設(shè)在主筋與加強(qiáng)箍筋的對(duì)稱位置，下放時(shí)必須對(duì)鋼筋籠垂直度、高程以及平面位置進(jìn)行嚴(yán)格控制[7]。

3.5 混凝土灌注環(huán)節(jié)技術(shù)要點(diǎn)

人工挖孔樁施工技術(shù)中包含干灌注和水下灌注兩種混凝土灌注方法。當(dāng)樁孔內(nèi)地下水上升速度＜6mm/min時(shí)，宜采用串筒干灌的方式進(jìn)行混凝土灌注；當(dāng)樁孔內(nèi)地下水上升速度≥6mm/min時(shí)，宜采用水下灌注方法。

采用干灌注方法時(shí)，應(yīng)注意以下技術(shù)要點(diǎn)：應(yīng)將混凝土坍落度控制在7～9cm間[8]。作業(yè)時(shí)，以混凝土從導(dǎo)管式串筒中自由滑落的方式進(jìn)行灌注，灌注施工應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，且保證單次灌注高度≤0.5m，分層振搗厚度≤0.3m。

采用水下灌注方法時(shí)，應(yīng)注意以下技術(shù)要點(diǎn)：①混凝土坍落度應(yīng)控制在8～12cm間，并根據(jù)實(shí)際情況，從直接灌注或地泵泵送灌注中選擇最適宜的灌注方式。②應(yīng)采用Ф300螺紋接口管作為灌注導(dǎo)管。灌注前應(yīng)嚴(yán)格按照《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》中的技術(shù)要求，進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量標(biāo)碼、接頭抗拉和水密承壓試驗(yàn)等工作，試驗(yàn)結(jié)果均符合標(biāo)準(zhǔn)后方可下放灌注導(dǎo)管。同時(shí)，保證灌注導(dǎo)管底口與樁孔底端間距處于0.2～0.4m之間。③首次灌注量應(yīng)滿足灌注導(dǎo)管首次埋置深度以及填充導(dǎo)管底部需要，并根據(jù)不同施工條件及不同樁長(zhǎng)，利用《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》中提供的公式，計(jì)算出具體的首次灌注量。首批灌注深度符合要求后方可進(jìn)行后續(xù)灌注施工[9]。

4 結(jié)語(yǔ)

在高速公路橋梁工程建設(shè)過程中，使用人工挖孔樁施工技術(shù)能夠有效降低施工成本、提升施工質(zhì)量。施工單位應(yīng)在準(zhǔn)確把握人工挖孔樁技術(shù)特征和適用范圍的基礎(chǔ)上，做好施工準(zhǔn)備、樁孔開挖、護(hù)壁施工、鋼筋籠施工、混凝土灌注等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的技術(shù)要點(diǎn)把控工作，從而最大程度提升人工挖孔樁施工的質(zhì)量性和安全性，促進(jìn)高速公路橋梁工程整體建設(shè)質(zhì)量的提升。