人工挖孔樁成孔新型定位裝置的應(yīng)用研究

申鐵軍，汪曉勇

(山西路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006)

1 定位裝置結(jié)構(gòu)組成及工作原理

1.1 定位裝置結(jié)構(gòu)組成

鉆孔定位裝置包括框架、定位結(jié)構(gòu)、自動(dòng)架組件和連接條，框架下端焊接有支腳，支腳上安裝有底座，框架正面安裝有控制盒，框架上端設(shè)有滑槽，滑槽內(nèi)部安裝有自動(dòng)架組件，自動(dòng)架組件通過連接條與套環(huán)固定連接，套環(huán)上鎖緊固定有定位結(jié)構(gòu)。定位結(jié)構(gòu)主要包括螺旋蓋、外套管、伺服電機(jī)、電機(jī)固定板、軸承座、轉(zhuǎn)軸、定位桿、大齒輪、小齒輪和吊繩。外套管上端螺旋安裝有螺旋蓋，外套管內(nèi)部安裝有定位桿，定位桿通過吊繩與轉(zhuǎn)軸固定連接，軸承座將轉(zhuǎn)軸固定到外套管內(nèi)部上，轉(zhuǎn)軸一側(cè)固定安裝有小齒輪，小齒輪與大齒輪嚙合連接，大齒輪與伺服電機(jī)固定連接，伺服電機(jī)固定在電機(jī)固定板上，所述電機(jī)固定板固定在外套管內(nèi)壁上，自動(dòng)架組件主要包括大電動(dòng)滾輪、橫向桿、固定桿、縱向桿和小電動(dòng)滾輪，橫向桿之間通過固定桿固定焊接，橫向桿兩端固定安裝有大電動(dòng)滾輪，橫向桿內(nèi)部設(shè)有滑槽，滑槽內(nèi)部安裝有小電動(dòng)滾輪，小電動(dòng)滾輪與縱向桿固定連接，縱向桿上焊接有連接條，固定桿上端為圓柱體結(jié)構(gòu)，固定桿底部為圓錐結(jié)構(gòu)，框架分為上下兩層，框架采用方管焊接而成。

1.2 定位裝置結(jié)構(gòu)工作原理

將定位裝置安裝在需要鉆孔的位置，通過控制盒對定位桿進(jìn)行操作，通過在框架上安裝自動(dòng)架組件可以實(shí)現(xiàn)左右的移動(dòng)，左右移動(dòng)過程主要大電動(dòng)滾輪和小電動(dòng)滾輪來實(shí)現(xiàn)，大電動(dòng)滾輪主要在框架上移動(dòng)，而小電動(dòng)滾珠主要在橫向桿進(jìn)行移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)定位結(jié)構(gòu)的左右的移動(dòng)效果，從而實(shí)現(xiàn)定位，通過安裝定位結(jié)構(gòu)進(jìn)行定位操作，定位主要通過伺服電機(jī)和定位桿，通過安裝轉(zhuǎn)軸和吊繩進(jìn)行定位桿上下移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)定位下移過程，通過將定位桿下端設(shè)置為尖端從而實(shí)現(xiàn)定位過程，通過安裝大齒輪和小齒輪來實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過安裝螺旋蓋可以實(shí)現(xiàn)定位結(jié)構(gòu)內(nèi)部的可拆卸維修，通過安裝套環(huán)可以保證整個(gè)定位結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行更換，且結(jié)構(gòu)簡單，易于推廣使用。

2 樁基定位操作順序

施工鎖口→架設(shè)支架→安裝潛水泵、鼓風(fēng)機(jī)、照明設(shè)備等→開挖→下挖1.0 m施做護(hù)壁→到達(dá)樁孔設(shè)計(jì)深度后→對樁孔直徑、深度、垂直度進(jìn)行全面驗(yàn)收。

3 樁基定位操作方法

3.1 施工準(zhǔn)備

(1)樁位定線及鎖口施工

布設(shè)施工測量控制網(wǎng)，測量時(shí)以長300～400 mm的鐵釬打入地下標(biāo)定樁孔的中心，露出高度為50～70 mm。經(jīng)校核無誤后，按照設(shè)計(jì)圖紙測定樁位軸線方格控制網(wǎng)和高程基準(zhǔn)點(diǎn)。為防止地表水流入樁孔，也為了防止樁孔周圍土石滾入孔內(nèi)造成安全事故，在挖孔前澆筑筑井圈鎖口，同時(shí)在鎖口外側(cè)澆注一個(gè)絞盤(孔內(nèi)出碴使用)的支承平臺。井圈壁厚不少于25 cm，頂面高出施工基面30 cm以上。在第一節(jié)井圈的上口作樁位“十”字控制點(diǎn)，該井圈的中心線與設(shè)計(jì)軸線的偏差不得大于10 mm。井圈鎖口采用C25混凝土澆筑，預(yù)埋插筋與第一圈護(hù)壁混凝土連接。

(2)技術(shù)交底

在施工前，依據(jù)人工挖孔樁施工情況，嚴(yán)格采用三級技術(shù)交底流程，針對不明地質(zhì)狀況下的人工挖孔樁施工技術(shù)、注意事項(xiàng)及地質(zhì)監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行培訓(xùn)，防止在施工中出現(xiàn)誤操作問題。為統(tǒng)籌協(xié)調(diào)人工挖孔樁施工中各項(xiàng)事宜，采用責(zé)任分工制，成立技術(shù)攻關(guān)小組，根據(jù)不同小組成員職責(zé)定位、分工的不同，制定崗位職責(zé)要求、施工績效考核要求等，對樁基定位的各環(huán)節(jié)進(jìn)行科學(xué)管理。

3.2 機(jī)具配置

根據(jù)人工挖孔樁地質(zhì)定位裝置等工器具，工具有：卷揚(yáng)機(jī)、鋼支架、鋼絲繩、鐵吊桶等。在設(shè)備機(jī)具應(yīng)用前，對主要工器具的性能進(jìn)行檢驗(yàn)，保證在測量中能夠滿足使用需要，見表1。

表1 主要設(shè)備表

3.3 開挖

(1)遇到巖石層，需進(jìn)行孔內(nèi)爆破作業(yè)；爆破采用微差松動(dòng)爆破方案，根據(jù)開挖高度及地形地質(zhì)條件采用深孔松動(dòng)爆破，根據(jù)現(xiàn)場地形條件，深孔采用CHA660鉆機(jī)鉆孔，淺孔采用YT-28鉆機(jī)鉆孔。與邊坡預(yù)裂孔采用斜孔、傾角與設(shè)計(jì)坡率對應(yīng)不同，樁基孔采用垂直炮眼。裝藥后，用一份粘土、二份粗砂、含水量適當(dāng)?shù)乃缮⑼亮习韬统膳谀噙M(jìn)行堵塞。由專業(yè)爆破人員負(fù)責(zé)現(xiàn)場指導(dǎo)和爆破設(shè)計(jì)，并建立設(shè)計(jì)審批制度，爆破設(shè)計(jì)經(jīng)監(jiān)理工程師審核、當(dāng)?shù)毓膊块T批準(zhǔn)后，方可實(shí)施。最大限度地降低爆破振動(dòng)。

(2)挖孔作業(yè)采用人工逐層開挖，由人工逐層用鎬、鍬進(jìn)行，允許誤差為30 mm。出碴采用卷揚(yáng)機(jī)扒桿機(jī)械提升，吊斗裝碴。每次循環(huán)進(jìn)尺不得超過1.5 m，當(dāng)孔內(nèi)地質(zhì)有較大滲水時(shí)分段長度應(yīng)適當(dāng)變短。挖孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高后進(jìn)行孔底處理，采用與樁基樁身相同標(biāo)號的混凝土進(jìn)行封底作業(yè)。

(3)遇到巖石層，進(jìn)行孔內(nèi)爆破作業(yè)。孔內(nèi)爆破采用機(jī)械打眼，打眼深度不超過50 cm，人工裝藥爆破，嚴(yán)格控制用藥量，以松動(dòng)為主，嚴(yán)禁裸露藥包爆破。為了施工的安全，起爆方式采用電引起爆。如在爆破過程中出現(xiàn)瞎炮，要按安全規(guī)程處理。當(dāng)挖孔深度接近孔底設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，為避免爆破將基巖松動(dòng)，可采用膨脹炸藥進(jìn)行松動(dòng)，或用風(fēng)鎬進(jìn)行施工作業(yè)。

(4)挖孔過程中當(dāng)孔深超過10 m時(shí)，應(yīng)經(jīng)常檢查孔內(nèi)空氣有害成分含量，如孔內(nèi)空氣質(zhì)量不能滿足作業(yè)要求，需用鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)換氣，當(dāng)孔深超過30 m時(shí)，滿2 h通風(fēng)一次，孔內(nèi)作業(yè)人員每二小時(shí)換一人。當(dāng)進(jìn)行挖石作業(yè)時(shí)，孔內(nèi)應(yīng)一直用鼓風(fēng)機(jī)通風(fēng)，保證施工人員安全。有情況及時(shí)上報(bào)。

3.4 澆筑護(hù)壁混凝土

設(shè)置操作平臺，用來臨時(shí)放置混凝土拌合料和灌注護(hù)壁混凝土用。

4 樁基定位裝置應(yīng)用注意事項(xiàng)

4.1 樁位、樁徑、傾斜度的控制

樁位偏差<50 mm(排架樁)，樁徑≥設(shè)計(jì)值，孔的傾斜度小于0.5%S，且小于200 mm。在樁基開挖過程中，每下挖2 m，進(jìn)行測量一次，在澆筑護(hù)壁混凝土前必須進(jìn)行測量。

4.2 樁長大于15 m的挖孔樁

大于15 m挖孔樁在施工存在較大危險(xiǎn)源，需進(jìn)行分析評估以及專項(xiàng)施工安全方案評審工作。此位裝置須專人維修和看管，確保安全生產(chǎn)。施工現(xiàn)場的電線、電纜應(yīng)盡量放置在無車輛、人、畜通行部位。確保機(jī)械作業(yè)安全。嚴(yán)格機(jī)械化作業(yè)規(guī)程，非司機(jī)本人不許進(jìn)行機(jī)械、汽車操作。嚴(yán)格對易爆、易燃及危險(xiǎn)品的管理。對易爆、易燃、危險(xiǎn)品嚴(yán)格按規(guī)定運(yùn)輸、存放，嚴(yán)格看守和領(lǐng)發(fā)手續(xù)。做到不被盜、不丟失。

4.3 人工挖孔樁的棄土堆處理

當(dāng)設(shè)置棄土堆時(shí)，按2019年12月1日施行的最新《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。棄土運(yùn)輸時(shí)覆蓋，防止遺撒污染環(huán)境，減少噪音、廢氣污染。施工時(shí)保護(hù)綠色植被，注意生態(tài)平衡。施工后及時(shí)拆除臨時(shí)工程，并將綠色植被予以恢復(fù)。

5 樁基定位裝置應(yīng)用效果

K0+265沁河大橋位于山西省晉城市太行一號國家風(fēng)景道陽城段，跨越沁河而設(shè)，橋梁全長307 m，共三聯(lián)：4×25+4×25+4×25；K0+265沁河大橋下部結(jié)構(gòu)橋臺采用肋板橋臺及柱式橋臺，K0+265沁河大橋橋墩采用采用柱式橋墩，橋墩、橋臺均采用樁基礎(chǔ)；樁基分直徑1.6 m、直徑1.8 m、直徑2.0 m、直徑2.2 m 4種，均為人工挖孔樁。沁河大橋平面位于位于緩和曲線及直線段內(nèi)，墩臺徑向設(shè)置；采用調(diào)整梁長的方式調(diào)節(jié)弧度。通過本技術(shù)的運(yùn)用，改善了以往人工挖孔的弊端和不足，減少了因問題隱患造成的工時(shí)延誤成本，壓縮了人工挖孔樁的施工工期。通過人工挖孔定位技術(shù)的研究與運(yùn)用，解決了人工挖孔樁施工中面臨的局限性，提升了人工挖孔樁的質(zhì)量，也形成了以提高精度的專項(xiàng)定位技術(shù)。該技術(shù)流程簡單、工藝簡便、易于操作實(shí)施，在同類工程中具有推廣和應(yīng)用價(jià)值。通過運(yùn)用和實(shí)踐，圍繞樁基定位，形成了實(shí)用性的人工挖孔樁定位技術(shù)，規(guī)避了施工中的常見問題隱患，提升了施工管理水平。

6 結(jié)束語

橋梁樁基施工中采用定位裝置，可以有效防止樁基定位不準(zhǔn)確，樁基偏位，降低了質(zhì)量事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，提高工程施工質(zhì)量，且結(jié)構(gòu)簡單，易于推廣使用。