某大橋嵌巖群樁人工成孔施工綜合技術(shù)應(yīng)用

程正覺(jué) 李建文 桑玉波

(1.中煤建筑安裝工程集團(tuán)有限公司，河北邯鄲 056002; 2.中煤建安第七工程有限公司，山西太原 030032)

1 工程概況

山西省重點(diǎn)工程晉城至陽(yáng)城高速公路第八標(biāo)段東河大橋，全橋設(shè)計(jì)為7孔跨徑25.0 m雙幅凈寬9.5 m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土T形連續(xù)梁，全橋采用一聯(lián)，支承結(jié)構(gòu)為八樁四柱橋墩，肋板式橋臺(tái)。全橋共56根樁基，單樁長(zhǎng)度為13 m～16 m，樁徑為1.2 m，嵌入未風(fēng)化基巖深度要求不小于3.0 m。

2 地質(zhì)條件

根據(jù)地質(zhì)鉆探表明，平均地面標(biāo)高以下11 m為近年新沖積松散砂卵石層，由塊石、碎石、礫石、粗砂組成，亞粘土充填次棱角狀，厚度變化較大，東部厚度達(dá)12 m，局部5 m～6 m，各層間隔不均勻分布，高程495.0 m以下為灰質(zhì)基巖，中厚層狀微密塊狀，灰?guī)r頂部1 m～1.5 m為強(qiáng)風(fēng)化帶，風(fēng)化裂隙發(fā)育。地下水分布不均，主河道水位在河槽以下2 m～6 m范圍分布，輔河床以下基本無(wú)地下水。

3 施工方案選擇

由于該工程地質(zhì)情況復(fù)雜，為核對(duì)地質(zhì)資料，檢驗(yàn)設(shè)備、工藝以及技術(shù)要求是否適宜，樁在施工前我們做了“試成孔”，試成孔分兩大組做5項(xiàng)工藝試驗(yàn)。根據(jù)原設(shè)計(jì)要求為鉆孔樁，第一組采用30型沖擊鉆機(jī)成孔，因地質(zhì)復(fù)雜遇到孤石，發(fā)生鉆頭傾斜進(jìn)尺受阻。第二組采用人工成孔，根據(jù)本工程的地質(zhì)特點(diǎn)和過(guò)去的施工經(jīng)驗(yàn)，決定采用4種不同形式的護(hù)壁。第一種按常規(guī)全做鋼筋混凝土護(hù)壁，但成本高工期長(zhǎng);第二種模擬人工打水井工藝，全做磚護(hù)壁，但遇松散砂層無(wú)法實(shí)施;第三種采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆帶間隔設(shè)置磚護(hù)壁為主的復(fù)合護(hù)壁形式，不僅解決了局部地質(zhì)松散問(wèn)題，還可以加快進(jìn)度、降低成本;第四種采用鋼護(hù)壁施工，用來(lái)解決主河槽地下水豐富及流砂現(xiàn)象頻繁的問(wèn)題。

在工藝試驗(yàn)和受力計(jì)算的基礎(chǔ)上，我們選定兩種人工成孔施工方案，在無(wú)地下水或地下水動(dòng)水壓力較小，土粒穩(wěn)定的地層采用磚混凝土間隔復(fù)合護(hù)壁;當(dāng)動(dòng)水壓力較大，出現(xiàn)流砂現(xiàn)象時(shí)，采用鋼護(hù)筒背后充填粘土做護(hù)壁。

4 施工工藝

4.1 人工成孔

1)樁孔定位，距孔邊2 m設(shè)控制樁和標(biāo)高樁，每挖深0.5 m校一次孔位。

2)樁孔挖土，采用短把鎬和鐵鍬挖土，孔下一人作業(yè)，出渣采用鐵斗子，用轆轆棕繩提升，樁孔每挖深1.7 m做一次護(hù)壁。

3)護(hù)壁施工，樁孔挖深1.7 m后，先做0.5 m高200 mm厚混凝土護(hù)壁，然后在混凝土護(hù)壁上砌磚護(hù)壁;每護(hù)0.5 m高檢查一次孔位中心，每護(hù)2.0 m高采用探孔器驗(yàn)孔一次(見(jiàn)圖1)。

4)基巖爆破出碴剔邊，基巖成孔的主要工序是爆破出碴和剔邊修理，本工程采用炮孔爆破，用電雷管引爆水膠炸藥，然后用風(fēng)鎬進(jìn)行剔鑿孔壁凸出部位，特別是孔壁的根部處理必須到位，爆破、出碴、剔邊采用循環(huán)作業(yè)法施工。

4.2 鋼筋籠制作安裝

根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)和樁孔實(shí)際深度確定鋼筋籠長(zhǎng)度，鋼筋籠主筋接頭采用對(duì)焊或雙面焊，用環(huán)筋和主筋點(diǎn)焊成骨架，然后在滾動(dòng)臺(tái)架上纏繞綁扎螺旋箍筋(見(jiàn)圖2)，鋼筋籠作好后用臺(tái)架車運(yùn)到樁孔附近，用8.0 t汽車吊豎入樁孔內(nèi)，鋼筋籠入孔前必須做好孔壁的清理，孔底不應(yīng)有積碴和積水。

圖1 探孔器

圖2 滾動(dòng)臺(tái)架

4.3 灌注混凝土

混凝土灌注前做孔底二次清理，抽出積水，然后進(jìn)行隱蔽工程驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后，應(yīng)立即封底和澆筑樁身混凝土。澆筑樁身混凝土?xí)r必須用串筒下料，串筒末端離孔底高度不宜大于2.0 m，混凝土采用插入式振搗器振實(shí)，混凝土下料分層厚度不大于500 mm，當(dāng)滲水量過(guò)大，應(yīng)采用水下混凝土配合比施工，樁基澆筑高度可略高于標(biāo)高30 mm～50 mm，待混凝土達(dá)到強(qiáng)度后用風(fēng)鎬鑿去乳皮和浮石至密實(shí)混凝土層。

5 施工技術(shù)要點(diǎn)

5.1 人工成孔復(fù)合護(hù)壁做法

人工成孔深度達(dá)到1.70 m時(shí)，在孔底用C20混凝土做500 mm高200 mm厚護(hù)壁帶，然后在其上用M10水泥砂漿砌筑120 mm厚磚護(hù)壁，混凝土護(hù)壁和磚護(hù)壁都設(shè)置凸鍵與孔壁土層咬合(如圖3所示)。當(dāng)有滲水(酸性水)或氣溫偏低時(shí)，混凝土中水泥出現(xiàn)不凝結(jié)現(xiàn)象，采用摻入水泥重量36%的生石膏粉，可達(dá)到速凝效果。

5.2 人工成孔鋼護(hù)壁做法

當(dāng)孔壁出現(xiàn)流砂現(xiàn)象時(shí)，用鋼護(hù)壁背后填充粘土麻絲處理滲水流砂問(wèn)題，鋼護(hù)壁每節(jié)高0.5 m，用3 mm厚鋼板卷成并加φ16環(huán)筋加固，當(dāng)出現(xiàn)水壓力不平衡時(shí)，會(huì)出現(xiàn)護(hù)壁偏移傾斜，采用護(hù)壁上打鉆孔降壓辦法解決。

主河道位置，樁孔挖孔前半月采取改移河道辦法減小水頭壓力，然后先挖降水井，用污水泵排水，待降水漏斗形成以后，開(kāi)始開(kāi)挖樁孔。

5.3 基巖爆破

采用炮孔爆破法，用風(fēng)鉆在孔底基巖面上鉆9孔直徑40 mm的炮孔，孔深900 mm，每孔裝入0.6 kg水膠炸藥用一只電雷管起爆，炮孔布置和雷管起爆裝置接法見(jiàn)圖4，每次爆破有效深度為600 mm～700 mm，起爆雷管必須采用串聯(lián)線路接法，以防出現(xiàn)瞎炮造成隱患，孔底爆破時(shí)井口不應(yīng)封閉嚴(yán)密，以防空氣沖擊波震動(dòng)力破壞孔壁，最好用鋼絲網(wǎng)上覆蓋濕草袋防護(hù)，以防石碴飛出傷人。

圖3 復(fù)合護(hù)壁

圖4 炮孔布置、起爆裝置接法圖

5.4 灌注樁基礎(chǔ)混凝土

混凝土用串筒下料，振搗操作人員在孔下作業(yè)，采用36 V安全電壓照明，上下作業(yè)人員用對(duì)講機(jī)聯(lián)系，井口灰盤漏斗必須固定牢靠，防止位移，孔周必須防護(hù)嚴(yán)密，防止落物傷人，孔下操作人員站在加強(qiáng)環(huán)筋的搭板上，每澆筑2.0 m高倒一次搭板，直到孔頂。

6 勞動(dòng)組織及配套機(jī)具

勞動(dòng)組織及配套機(jī)具見(jiàn)表1。

表1 勞動(dòng)組織及配套機(jī)具

7 綜合經(jīng)濟(jì)效果比較

綜合經(jīng)濟(jì)效果比較見(jiàn)表2。

表2 綜合經(jīng)濟(jì)效果比較結(jié)果

本工程采用人工成孔綜合技術(shù)，降低工程成本16萬(wàn)元。

8 應(yīng)注意的問(wèn)題

1)人工成孔工藝在穿越碎石土，砂土，松散砂卵石土層時(shí)，必須有可靠的安全技術(shù)措施，特別是在有承壓水的砂土層中施工時(shí)，必須先降水后開(kāi)挖，采用鋼護(hù)筒護(hù)壁比較可靠。

2)孔下爆破時(shí)，各孔作業(yè)人員必須全部撤到地面，防止塌孔傷人。

3)孔口四周防護(hù)，采用預(yù)制井口盤高出平地200 mm，在盤上插孔裝0.8 m高活動(dòng)圍欄防護(hù)，周轉(zhuǎn)使用。

4)孔內(nèi)必須設(shè)置應(yīng)急軟爬梯，孔深超過(guò)10 m時(shí)應(yīng)送風(fēng)，每次放炮結(jié)束應(yīng)送風(fēng)排煙，不能馬上下人。

5)孔內(nèi)出碴不得堆放在孔口附近，機(jī)動(dòng)車輛通行范圍距孔邊不應(yīng)小于10 m，孔底作業(yè)人員佩戴好安全帽，用礦燈照明。

6)孔底提料超過(guò)人高時(shí)，必須立即將“╋”形可伸縮安全防護(hù)架棚撐開(kāi)，四腿伸入鍵孔不小于200 mm。