高原險(xiǎn)坡人工挖孔樁零刷坡施工方法概述

王 剛 黃紀(jì)祥 王珍福

（中國(guó)建筑土木建設(shè)有限公司，北京 100070）

1 引言

在平原地區(qū)，人工挖孔樁技術(shù)被廣泛應(yīng)用，主要原因是：施工設(shè)備簡(jiǎn)單，污染小，施工過(guò)程不產(chǎn)生泥漿，噪音也比較?。皇┕み^(guò)程中能及時(shí)觀察地層結(jié)構(gòu)，檢測(cè)地基的承載力，沒(méi)有泥漿混入混凝土，施工質(zhì)量易于控制；施工成本低，人工挖孔樁常用端承樁，配筋率低，材料和人工成本都較鉆孔灌注樁要低。但是，人工挖孔樁的工作量和工作強(qiáng)度都相對(duì)較大，且施工條件較差，特別是高原地區(qū)高邊坡部位人工挖孔樁施工具有海拔高、邊坡陡峭（坡度大于60°）、巖石風(fēng)化嚴(yán)重等特點(diǎn)，存在氣壓低、氧含量低、人員上下高邊坡耗費(fèi)體力嚴(yán)重且危險(xiǎn)性較大、機(jī)械材料運(yùn)輸困難、環(huán)境脆弱、棄渣不便、地層巖石節(jié)理裂隙較發(fā)育、地下可能存在有毒有害氣體等問(wèn)題，對(duì)人工挖孔樁的施工安全及施工效率均有極大影響。

本文著重對(duì)以上問(wèn)題開(kāi)展科研技術(shù)攻關(guān)，舍棄原有山間小路作為人員上下、材料運(yùn)輸通道的方案，通過(guò)設(shè)置人員上下通道、材料運(yùn)輸通道、施工廢料和土方運(yùn)輸通道，在樁基開(kāi)挖位置上方清理危巖、設(shè)置防護(hù)網(wǎng)等方式，有效解決了上述問(wèn)題，特別是實(shí)現(xiàn)了零刷坡施工（對(duì)原邊坡地貌零破壞），提高了高原險(xiǎn)坡人工挖孔樁的施工效率及安全系數(shù)，總結(jié)形成了高原險(xiǎn)坡人工挖孔樁施工方法。該方法關(guān)鍵技術(shù)成功應(yīng)用于高原地區(qū)某項(xiàng)目邊坡防護(hù)工程，極大提高了施工安全和施工質(zhì)量，有效保障了施工進(jìn)度，并取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)類似工程的施工具有重要的參考價(jià)值。

2 方法特點(diǎn)、適用范圍及工藝原理

2.1 方法特點(diǎn)

通過(guò)搭設(shè)腳手架設(shè)置人員上下通道、安裝電動(dòng)爬梯作為材料運(yùn)輸通道、設(shè)置溜槽作為施工廢料和土方運(yùn)輸通道。

在樁基開(kāi)挖上方清理危巖、設(shè)置防護(hù)網(wǎng)，并安裝高邊坡太陽(yáng)能自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、樁基開(kāi)挖過(guò)程中向開(kāi)挖部位輸送氧氣、定時(shí)對(duì)開(kāi)挖面進(jìn)行有毒有害氣體監(jiān)測(cè)。

2.2 適用范圍

該方法已成功應(yīng)用于高原地區(qū)某項(xiàng)目?jī)商庍吰率┕?，方法趨于成熟，適用于施工安全風(fēng)險(xiǎn)高且環(huán)保要求嚴(yán)格的高陡邊坡人工挖孔樁施工。

2.3 工藝原理

高原地區(qū)高陡邊坡人工挖孔樁施工制約施工質(zhì)量、成本、安全、進(jìn)度的主要因素為：人員上下不便、材料運(yùn)輸困難、挖土方和施工廢料轉(zhuǎn)運(yùn)困難；陡坡存在危巖、落石等自然災(zāi)害，開(kāi)挖面氧氣不足易導(dǎo)致作業(yè)面人員缺氧、設(shè)備動(dòng)力不足等問(wèn)題，開(kāi)挖過(guò)程中開(kāi)挖面易產(chǎn)生瓦斯、CO等有毒有害氣體。本方法通過(guò)設(shè)置人員通道、材料運(yùn)輸通道、施工廢料和土方轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽等方式極大地減輕施工成本，加快施工進(jìn)度，有效保障施工質(zhì)量；通過(guò)在作業(yè)平臺(tái)上方設(shè)置防護(hù)網(wǎng)，開(kāi)挖面持續(xù)注入氧氣、定時(shí)對(duì)開(kāi)挖面有毒有害氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè)等方式有效保障人員施工安全。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程如圖1所示。

圖1 施工工藝流程圖

3.2 操作要求

（1）施工準(zhǔn)備。①掌握施工場(chǎng)所的地質(zhì)情況、施工設(shè)備的技術(shù)參數(shù)、原材料的質(zhì)檢結(jié)果等。②對(duì)邊坡進(jìn)行清理，清除雜草、破碎巖石等，對(duì)通道、爬梯、孔口進(jìn)行測(cè)量放樣。

（2）人員通道搭設(shè)。采用腳手架搭設(shè)、踏步安裝的方式設(shè)置人員上下通道，具體要求如下：①地基處理采用C30混凝土澆筑，厚度為30cm。②支架通過(guò)與鋼管、地面、山體連接，地面及山體搭設(shè)長(zhǎng)2.5m、直徑42mm的錨桿孔，在錨桿孔內(nèi)填滿錨固劑并及時(shí)放置直徑25mm的錨桿，錨桿頂部與直徑48mm的鋼管焊接，焊接長(zhǎng)度不小于25cm。③腳手架立桿采用雙排布置，立桿縱距1.2m，橫距0.9m，立桿頂端高出結(jié)構(gòu)1.5m，立桿接頭采用對(duì)接扣件連接，立桿與橫桿采用直角扣件連接。④大橫桿置于立桿內(nèi)側(cè)，在腳手架高度方向間距為1.5～1.8m，并懸掛安全網(wǎng)；小橫桿設(shè)置于立桿與大橫桿交點(diǎn)以及大橫桿跨中位置。⑤剪刀撐每5跨設(shè)置一道；斜撐每3m設(shè)置一道。⑥腳踏板使用1cm厚層合板鋪設(shè)，采用螺絲釘與鋼管連接，臺(tái)階邊緣設(shè)置防滑條。

（3）電動(dòng)爬梯安裝。①在地面及山體搭設(shè)錨桿與行走軌道骨架焊接。②在行走軌道兩側(cè)每隔2m設(shè)置一道斜撐，如圖2所示。

圖2 電動(dòng)爬梯

（4）作業(yè)平臺(tái)搭設(shè)。①人工挖孔樁施工位置平整場(chǎng)地，場(chǎng)地外緣通過(guò)設(shè)置腳手架上鋪1cm厚層合板接長(zhǎng)。②于作業(yè)平臺(tái)上方2m處設(shè)置環(huán)形排水溝，上方4m處架設(shè)臨時(shí)柔性防護(hù)網(wǎng)防止落石傷人，下方1m處架設(shè)臨時(shí)柔性防護(hù)網(wǎng)防止人員掉落。③山頂安裝高邊坡太陽(yáng)能自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)山坡沉降，對(duì)開(kāi)挖面施工振動(dòng)等引發(fā)山體滑坡災(zāi)害起到預(yù)警功能，避免造成人員傷亡。

（5）溜槽安裝。①溜槽截面尺寸如圖3所示，底板采用長(zhǎng)100cm、寬60cm、厚1cm的層合板搭接而成。②溜槽兩側(cè)用鋼板條固定，鋼板每隔1m設(shè)置一道，插入地下80cm。

圖3 溜槽

（6）鎖口設(shè)置。鎖口采用C30混凝土現(xiàn)場(chǎng)拌制澆筑，鎖口標(biāo)高高出孔口，標(biāo)高不小于30cm，厚度大于30cm。同時(shí)，對(duì)孔口周邊1m范圍內(nèi)進(jìn)行環(huán)形硬化，在鎖口外側(cè)設(shè)排水溝，防止孔口雜物掉入孔內(nèi)傷人、地表水流入孔內(nèi)。

（7）人工挖孔。①挖孔樁須隔樁開(kāi)挖，小吊桶出渣時(shí)裝渣體不超過(guò)70%，嚴(yán)禁超裝。在相鄰樁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%后再開(kāi)挖。②開(kāi)挖過(guò)程中持續(xù)向作業(yè)面輸入氧氣，每節(jié)開(kāi)挖不得超過(guò)2m，并及時(shí)進(jìn)行有毒有害氣體檢測(cè)。③土層段采用風(fēng)鎬配合鐵鍬開(kāi)挖。④強(qiáng)風(fēng)化巖層受周邊環(huán)境限制時(shí)，需采用人工水鉆施工工藝成孔。鉆取四周巖石：沿樁基孔壁布置取芯點(diǎn)，取芯直徑為150mm，取芯圓與鎖口內(nèi)壁相切，取芯圓之間的距離為130mm。依次鉆取外周的巖芯，取出的巖芯高約500mm，將外周巖芯取完后樁芯體巖外圍便形成一個(gè)環(huán)形臨空面。鉆取中間巖石：沿樁半徑鉆取巖芯，將樁芯巖體分成3等份，每份占樁芯巖體的1/3，以便于巖體破裂。手電鉆打孔：用手電鉆在樁芯巖體上鉆孔，再將樁巖石分成4～6等份。插入鋼楔、擊打鋼楔分裂巖石：在沿樁基徑向手電鉆鉆出的孔內(nèi)打入鋼楔，用大錘錘擊鋼楔使巖體獲得一個(gè)水平的沖擊力，在水平?jīng)_擊力作用下巖石沿鉛錘面被拉裂，底部會(huì)發(fā)生水平剪切破裂。依次分裂巖體，直至該層樁芯巖體全部破裂。⑤渣土不得隨意堆放、丟棄，及時(shí)通過(guò)溜槽運(yùn)輸至坡腳平面，然后，集中轉(zhuǎn)運(yùn)至棄渣場(chǎng)。

（8）護(hù)壁設(shè)置。每節(jié)開(kāi)挖結(jié)束后要及時(shí)設(shè)置護(hù)臂，采用現(xiàn)場(chǎng)拌制的混凝土進(jìn)行澆筑，避免在土石變化處和滑動(dòng)面處分節(jié)，待上一節(jié)混凝土終凝后再進(jìn)行下一節(jié)開(kāi)挖，24h后拆除護(hù)臂模板。

（9）成孔檢測(cè)。成孔檢測(cè)其中心位置、垂直度、樁底標(biāo)高等。

（10）鋼筋籠安裝。在鋼筋加工廠集中加工、配送半成品鋼筋，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行孔內(nèi)鋼筋綁扎成型，并于4個(gè)角上的主筋處各綁扎1根直徑40mm的金屬管，鋼筋加工及連接必須符合《鐵路混凝土工程施工技術(shù)規(guī)程》（Q/CR 9207-2017），聲測(cè)管的埋設(shè)數(shù)量、尺寸等必須符合《鐵路工程樁基檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》（TB 10218-2019）（J 808-2019）。

（11）混凝土灌注。混凝土由拌和站集中攪拌供應(yīng)，現(xiàn)場(chǎng)澆筑采用串筒+人工振搗方式。

（12）成樁檢測(cè)。采用聲波透射成樁檢測(cè)，檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)按《鐵路工程樁基檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》（TB 10218-2019）（J 808-2019）執(zhí)行。

4 材料與設(shè)備

4.1 材料需求

鋼管、扣件、行走軌道、層合板、鋼筋、混凝土、柔性防護(hù)網(wǎng)等。

4.2 設(shè)備需求

設(shè)備需求見(jiàn)表1。

表1 設(shè)備需求表

5 質(zhì)量控制

本方法質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)按《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（TB 10424-2018）執(zhí)行。施工過(guò)程中主要控制樁位中心、樁垂直度、樁底標(biāo)高、混凝土澆筑質(zhì)量等。人工挖孔樁施工允許偏差值見(jiàn)表2。

表2 人工挖孔樁施工允許偏差值

6 安全措施

（1）施工前必須做好工人的班前安全教育工作，沒(méi)有經(jīng)過(guò)三級(jí)教育的工人不得上崗。（2）定期對(duì)各種設(shè)備進(jìn)行調(diào)試、保養(yǎng)和維修，保證設(shè)備安全可靠。各種設(shè)備必須嚴(yán)格按規(guī)程操作，嚴(yán)禁違章作業(yè)。（3）開(kāi)挖過(guò)程中加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡查，重點(diǎn)檢查開(kāi)挖面氧氣含量、有毒有害氣體含量，安排專人定期檢查作業(yè)面上方。（4）定期檢查人員上下通道，如發(fā)現(xiàn)腳手架傾斜、扣件松動(dòng)等現(xiàn)象及時(shí)整改。（5）填寫(xiě)安全交底卡。公司統(tǒng)一制定安全交底書(shū)格式，主要包括三部分內(nèi)容：一是常規(guī)安全要求；二是根據(jù)施工內(nèi)容采取的安全技術(shù)措施；三是按照有關(guān)施工安全操作要求，有針對(duì)性地進(jìn)行安全交底。在施工前，班組長(zhǎng)和施工員同時(shí)填寫(xiě)安全技術(shù)交底卡并簽字，一式3份，由班組長(zhǎng)、施工員和安全管理人員各1份，作為安全檢查的依據(jù)，同時(shí)，也是劃分安全事故責(zé)任的憑證。（6）發(fā)現(xiàn)安全設(shè)施有缺陷或隱患應(yīng)及時(shí)上報(bào)處理，對(duì)危及人身安全的必須停止施工，消險(xiǎn)后再進(jìn)行作業(yè)。

7 環(huán)保措施

（1）定期對(duì)人員上下通道進(jìn)行維護(hù)、清掃，保證路況良好。（2）采用性能良好的機(jī)械設(shè)備，認(rèn)真做好保養(yǎng)工作。（3）選用的施工機(jī)械設(shè)備和運(yùn)輸工具的廢氣排放必須符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格禁止廢氣排放不達(dá)標(biāo)的施工機(jī)械設(shè)備和運(yùn)輸車輛進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。（4）物料運(yùn)輸和臨時(shí)存放必須采用覆蓋或封閉運(yùn)輸、存放等防風(fēng)遮擋措施，減少粉塵污染。（5）減少資源浪費(fèi)，節(jié)約用水、用電。同時(shí)，加強(qiáng)材料使用管理，做好材料量耗管控，節(jié)約資源。

8 結(jié)語(yǔ)

高原險(xiǎn)坡人工挖孔樁施工一般采取施工便道或山間小路運(yùn)輸材料、棄土方及人員通行，效率低、運(yùn)輸成本高，采用人工挖孔樁零刷坡施工方法施工，可有效降低施工成本，提高施工效率和施工質(zhì)量，保障施工人員安全。同時(shí)，維持了邊坡原地貌、保護(hù)生態(tài)、減少對(duì)該地區(qū)生態(tài)環(huán)境的破壞。