人工挖孔樁施工技術(shù)與安全措施

張 寧，於亞露

(1.中交一公局橋隧工程有限公司，保定 074000;2.武漢科技大學城市建設(shè)學院，武漢 430065)

延崇高速河北段主體工程ZT1標位于河北省張家口市懷來縣境內(nèi)王家樓回族鄉(xiāng)，兩隧夾一橋，其中金家口大橋跨金家口村鄉(xiāng)道。起點樁號K15+870.085,終點樁號K22+700，標段全長6.829 km。金家口大橋(左幅408.5 m，右幅448.5 m)，樁基72根，墩臺32個。鋼-砼工字組合梁84片。K20+685金家口大橋(右幅)，孔數(shù)孔徑為11×40 m，全長448.5 m，K20+693.0金家口大橋(左幅)，孔數(shù)孔徑為10×40 m，全長408.5 m，設(shè)計角度均為90度，上部結(jié)構(gòu)形式均為鋼-混凝土工字組合梁，下部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式均為柱式墩、空心墩、柱式臺、樁基礎(chǔ)。

該橋位區(qū)屬山間河流溝谷區(qū)，地形起伏較大，上部覆蓋層主要為第四系上更新統(tǒng)洪坡積粉土、碎石，局部見黃土狀粉土，下伏基巖為燕山期侵入花崗巖、閃長巖，無地下水或少量地下水，為挖孔樁施工提供了良好的地質(zhì)條件[1]。金家口大橋共有樁基72根，其中38根樁基在半山坡，大型機械無法施工，且最小樁徑為180 cm，經(jīng)專家論證，金家口大橋樁基適合采用人工挖孔樁。

1 人工挖孔樁施工

1.1 施工程序

人工挖孔樁施工工藝流程：樁位測量→埋設(shè)十字定位樁→破除覆蓋層→安裝鋼筋網(wǎng)片→支模、矯正孔位→澆搗頂節(jié)混凝土→將定位十字樁線標在護圈的頂邊上→分段挖孔(開挖或爆破)循環(huán)作業(yè)→成孔[2]。

1.2 施工方法

1)樁位放樣定位 按設(shè)計樁位坐標測出樁位中心，打入定位樁，并從樁中心位置向四周引出十字定位樁。

2)孔圈護壁施工 破除樁位處覆蓋土，下挖700 mm，施筑第一節(jié)護壁。每節(jié)護壁按照1 m節(jié)段考慮，護壁頂厚15 cm，底厚10 cm。其中第一節(jié)孔圈護壁應(yīng)比下面的護壁厚150 mm，加厚至300 mm，并應(yīng)高出現(xiàn)場地面0.3 m?？兹χ行木€應(yīng)和樁的軸線重合，其與軸線的偏差不得大于20 mm。

金家口大橋人工挖孔樁詳細參數(shù)見表1。

表1 人工挖孔樁數(shù)量表

1.3 挖土作業(yè)

1)采用分段形式挖，以1 m為一施工段，同一段內(nèi)挖土次序為先中間后周邊[3]。為確保安全和質(zhì)量，相鄰兩孔不同時開挖或澆筑混凝土，同一坡面上先開挖上位孔后開挖下位孔。

2)挖土由人工自上而下逐段開挖，先用鎬和鍬進行，遇堅硬土用錘、釬破碎，遇風化基巖用風鎬鑿巖破碎，當進入巖層時，用風鎬等工具無法挖鑿，應(yīng)采用定向井下爆破施工。

3)棄土裝入吊桶，由提升設(shè)備提升到孔口，再由手推車運出集中堆放，孔口四周作業(yè)范圍內(nèi)不得堆積棄土及其他雜物，提升裝置必須要有防倒剎車裝置。

人工挖孔示意圖如圖1所示。

4)安全防護 每個井口護壁均應(yīng)高出地面300 mm，不施工的井口均用φ16鋼筋焊制而成的鐵柵蓋、防護欄板覆蓋。高壓電線線路側(cè)面和上方采用竹桿和模板搭設(shè)隔離墻和防護棚。

5)地質(zhì)情況對比 挖孔過程中，每隔1 m留取渣樣，與地質(zhì)柱狀圖對照，如與勘測設(shè)計資料不符，及時通知監(jiān)理工程師及現(xiàn)場設(shè)計代表進行確認處理。

1.4 護壁施工

孔樁開挖、護壁分段施工如圖2所示。

1)環(huán)向布置4根φ12豎向連接筋，綁扎鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)片規(guī)格為φ6@150×150。豎向鋼筋留足連接長度，以便下段鋼筋搭接。

2)支護鋼模板：高度為1 m，由4塊活動鋼模板組合而成。支模要校正中心位置、直徑及圓度。

3)設(shè)置操作平臺 在模板頂放置操作平臺，用來臨時放置混凝土拌合料和澆搗護壁混凝土用。

4)護壁混凝土 護壁混凝土應(yīng)嚴格按配合比下料拌制，混凝土澆筑時應(yīng)分層沿四周入模,用鋼釬搗實，施工前應(yīng)將上節(jié)護壁底清理打毛，以便連接牢固。護壁外側(cè)與孔壁間應(yīng)壓實，不密實或有空洞時，應(yīng)采取措施進行處理。

5)護壁模板拆除 當護壁混凝土養(yǎng)護達到一定強度后，便可拆除模板，通常拆模時間為24 h，再進行下一節(jié)施工。

6)成孔檢測 確認滿足設(shè)計和驗標要求后，采用籠式檢孔器進行成孔檢測驗收，檢孔器長度宜為4～6倍設(shè)計樁徑。外環(huán)箍筋應(yīng)與樁徑相同，并應(yīng)有足夠的剛度和質(zhì)量，鋼筋檢孔器吊起時必須垂直。

1.5 鋼筋籠制作及安裝

鋼筋籠以鋼筋12 m定尺長度分節(jié)，非標準節(jié)通過頂節(jié)調(diào)整。鋼筋連接采用單面焊接，接頭應(yīng)設(shè)置在鋼筋承受應(yīng)力較小處并應(yīng)分散布置，接頭截面面積不得超過總截面的50%。

鋼筋籠應(yīng)采用逐段吊裝逐段下放的方法，上下兩段鋼筋籠應(yīng)對中并控制垂直度。聲測管安裝沿鋼筋籠內(nèi)側(cè)等間距布置。

1.6 混凝土灌注

樁基設(shè)計為C30混凝土，水泥的初凝時間不宜早于2.5 h，水泥強度等級不宜低于42.5級，細集料宜采用級配良好的中砂，坍落度宜為180～220 mm。當孔底及孔壁滲入的地下水上升速度較慢或孔內(nèi)無水時，采用普通串筒澆注法進行灌注。灌注時串筒對準孔中心，孔底積水不得超過5 cm，串筒口距離混凝土面的距離小于2.0 m，灌注速度應(yīng)盡可能加快，使混凝土對孔壁的側(cè)壓力盡快大于滲水壓力，以防止孔內(nèi)滲水。普通混凝土灌注樁必須用插入式振動棒振搗密實，振動棒不得碰撞鋼筋籠及預埋的聲測管?？變?nèi)的混凝土應(yīng)一次連續(xù)灌注完畢，若灌注必須間斷時，其間斷時間不能超過前次灌注的混凝土的初凝時間或混凝土重塑的時間?；炷凉嘀翗俄敽?，將表面已離析的混合物和水泥浮漿清除干凈。

1.7 樁基質(zhì)量檢測

混凝土灌注完成后，樁身混凝土強度達到樁基檢測條件后，按設(shè)計要求進行超聲波無破損法檢測。樁基超聲波無破損法檢測前，先用塑料水管進行沖水檢查，若有淤塞，進行不斷沖洗，直至孔底。

2 安全措施

1)人工挖孔樁前，應(yīng)查勘現(xiàn)場孔樁開挖后對鄰近建(構(gòu))筑物、地下管線、道路、橋梁、高低壓電桿線路等有無危及和影響的程度，視情況提出預防方案。

2)挖孔人員下孔作業(yè)前，應(yīng)先用鼓風機將孔內(nèi)空氣排出更換，孔深大于10 m時作業(yè)過程中必須保持持續(xù)通風。

3)孔周邊必須設(shè)置安全防護圍欄和警示牌，安全圍欄高度不低于1.2 m。并在孔口或適當處，設(shè)置急救材料儲備庫。

4)挖孔暫停時或已挖好的成孔，孔口應(yīng)設(shè)置罩蓋及標志，夜間設(shè)置紅燈警示。

5)孔深挖至超過挖孔人身高時，在樁孔口或孔內(nèi)裝設(shè)靠周壁略低的半圓防護板(網(wǎng))，并隨著孔深增加而往作業(yè)面下引，吊渣桶上下時，孔下作業(yè)人員應(yīng)避于護板(網(wǎng))下。

6)挖出的土方必須及時運走，井孔口周邊2 m范圍內(nèi)，禁止堆放土石方。

7)挖孔人員應(yīng)是男性青年，并經(jīng)健康檢查和井下、高空、用電、簡單機械和吊裝等安全培訓考核。下孔人員必須戴安全帽和系安全帶、安全帶扣繩由孔上人員負責隨作業(yè)面往下松長。上、下孔必須使用軟爬梯、嚴禁用手腳爬踩孔壁或乘吊渣上下，在孔內(nèi)上下遞物和工具時，嚴禁拋擲和下掉，必須嚴格用吊索系牢，提升裝置必須要有防倒剎車裝置。孔上與孔內(nèi)人員必須隨時保持有效的聯(lián)系。

8)電工必須持證。電器安裝后經(jīng)驗收合格才準接通電源使用，孔內(nèi)作業(yè)面照明應(yīng)采用安全礦燈或12 V的安全電壓。

9)孔內(nèi)挖土人員的頭頂部位應(yīng)設(shè)置護蓋。取土吊斗升降時，挖土人員應(yīng)在護蓋下面工作。相鄰兩孔中，一孔進行澆注混凝土時，另一孔的挖孔人員應(yīng)停止作業(yè)，并撤出井孔。

10)工作人員上下樁孔所使用的電葫蘆、吊籠必須是合格的機械設(shè)備，同時應(yīng)配備自動卡緊保險裝置，以防突然停電。電葫蘆宜用按鈕式開關(guān)，上班前、下班后均應(yīng)由專人嚴格檢查并且每天加足潤滑油，保證開關(guān)靈活、準確、鏈無損、有保險扣且不打死結(jié)，鋼絲繩無斷絲。支承架應(yīng)加固穩(wěn)定，使用前必須檢查其安全起吊能力。樁孔內(nèi)必須放爬梯或設(shè)置尼龍繩，并隨挖孔深度增加放長至工作面，作求急之備用[4,5]。

3 結(jié) 語

挖孔樁井下作業(yè)條件差，勞動強度大，安全和質(zhì)量顯得尤為重要。施工前應(yīng)進行人工挖孔樁施工方案的評審工作，并做好應(yīng)對準備。金家口大橋部分樁基采用人工挖孔樁技術(shù)，使橋梁施工順利進行，降低了施工難度，加快了施工進度。此方案的順利進行，為以后類似工程提供了借鑒經(jīng)驗。

[1] 楊 青.實施人工挖孔樁專項施工控制[J]. 江蘇建筑,2013(4)：59-61.

[2] 張燕燕. 人工挖孔樁施工技術(shù)[J].創(chuàng)新科技，2013(11)：80-81.

[3] 王鳳存，王 培，艾 磊，等.清水河大橋大直徑超長人工挖孔樁施工技術(shù)[J].公路,2015,60(8)：78-84.

[4] 許小蓓.人工挖孔樁安全專項施工方案實例[J]. 施工技術(shù),2011,22(12):64-68.

[5] 徐 軍. 爆破開挖技術(shù)在挖孔樁中的應(yīng)用[J]. 世界建材,2010,(1):73-75.