山地和丘陵地区人工挖孔桩施工技术

2021-04-12颜治国罗建峰

智能城市 2021年22期

颜治国郭雷罗建峰

（中建-大成建筑有限责任公司，北京 100048）

施工人员在东旧寨大桥桥址区初步勘察发现几处地层空洞和溶洞，项目部又对所有桩基影响范围进行了补充勘察。项目部原计划采取钻孔灌注桩进行桥桩施工，在施工过程中发现钻孔钻进困难，护壁泥浆经常无缘无故消失。在高速公路桥梁建设过程中，人工挖孔桩施工技术具有工程造价低、施工质量高、环境影响小、操作便捷、施工机具简单等优势，在桥梁基础施工中被广泛应用。综合研究后，项目部将钻孔灌注桩改为人工挖孔桩施工。

1 工程概况

项目主线位于河北省东北部，总体呈东西走向，位于东经117°59′～119°48′、北纬40°05′～40°29′。地貌类型齐全，有高耸的山地，起伏的丘陵，开阔的平原，四周高、中间低的盆地，还有带状的河谷，各种地形交错分布。

2 地貌与水文地质条件

根据地质构造分析，山区为抬升区，构造特征表现明显，绝大多数为1 000 m以下。丘陵区属于山地向平原的过渡地带，原为构造地貌，长期处于相对稳定阶段，在个别地段还残存第三纪的堆积物。经过剥蚀侵蚀作用，丘陵区构造遭到破坏，构造特征逐渐消失，正向准平原发展，现在的基本特征为高度不大、起伏不平、坡度缓和、分布凌乱、从北向南倾斜，高度均在500 m以下。岩基多为太古界、元古界混合花岗岩、变质闪长岩。土层较薄，土壤多属褐土性土和淋溶褐土。自然植被除零星分布外，已被栽培植物所覆盖，为重要农业区。

路线所经地区地下水类型种类比较复杂，为大气降水渗入为地下水的主要补给方式，排泄方式以地下水、地表水径流（河水排泄）及人工开采为主。

路线经过的大部分路段为山岭区，其余路段地形平缓，部分河岸及低洼路段存在少量软弱土，其余路段基本为砂土、黏性土，无其他不良地质现象，工程地质条件较好。

3 施工工艺及要求

3.1 桩位定线及锁口施工

（1）桩位定线测量。

测量放样前，对施工图纸提供的导线点、水准点进行复核，对桩位的坐标和高程进行复测。根据复核测量成果确定桩位中心，以桩位中心为圆心、桩基半径为半径，画出孔口护圈内径圆周，撤灰线。引出“十字”护桩，加以固定和保护。上报驻地监理工程师核查、批准，进行下一道工序。

（2）锁口圈梁施工。

在锁口圈梁选择上，工程使用C30混凝土进行浇筑，预埋向下插筋，与第一节护壁混凝土结构连接。

①锁口圈梁护壁混凝土壁厚度≥25 cm，顶面高度距离地面>30 cm。

②井口四周设置围栏防护，在明显的位置悬挂安全警示标志。

③人工挖孔过程中，每下挖2 m，检测一次中线、垂直度及桩径。

④硬化锁口四周1 m范围的地面，选择厚度≥100 mm的C30混凝土。

⑤暂停挖孔施工或井下作业无施工人员时，对孔口采取保护措施并加锁，安排专人看护。

3.2 开挖第一节桩孔土方

根据地层情况、桩孔位置确定开挖第一节桩孔土方。地层土质密实、地下水不大时，可以同时开挖；孔内渗水量较大时，应采取超前开挖和集中抽水措施，降低孔内水位；地下水位较高时，宜采取对角开挖方式。开挖桩孔为梅花形布置，并采取跳桩施工。

3.3 垂直运输设置

垂直运输采用厂家定制成品人工挖孔物料提升设备，含配套卷扬机、钢丝绳、物料桶以及限位装置、限速装置等；有产品合格证、出厂检验合格证。提升设备安装必须牢固、稳定，配重、漏电保护、自动断电、限位、限速、钢丝绳自动刹车等装置安装到位。

井内作业过程中，必须采用安全防护措施；作业人员必须正确佩戴安全帽、安全带、安全绳，孔内设置逃生软梯和防护掩体（使用15 mm厚钢板制作，缺口处作为上下运输通道）。

3.4 护壁施工

采用外齿式C30混凝土护壁。施工节段高度0.5 m、上下节护壁搭接宽度10 cm、护壁厚度15 cm。模板由分段钢模板拼合，要求拼缝严密、支撑牢固、刚度不变形。模板底部与每节段开挖的底部土层顶靠紧密，保证护壁的支撑强度。

种植土、黄土、碎石土、强风化岩层采用钢筋混凝土护壁，钢筋配置规格：

（1）环向钢筋尺寸为Ф8 mm＠200 mm。

（2）纵向钢筋尺寸为Ф12 mm＠300 mm。

（3）将上层钢筋和下层钢筋的搭接设置为100 mm，岩层以下采用素混凝土护壁。

完成每节护壁施工后，在孔口处使用“十字”线对中，从孔位中心吊线，必须对成型护壁垂直度和内径进行检查，确保二者同一水平位置护壁的任意直径最大极限差<5 cm。

3.5 开挖第二节段桩孔土方

种植土、黄土、黏土、碎石土直接开挖，强风化粗面岩，采用风镐破碎，中风化粗面岩需要采用爆破开挖，爆破方法采用浅眼松动爆破法，采用电雷管引爆。开挖高度一般0.5 m进行一次护壁，任何情况不得大于1 m。

3.6 爆破施工

（1）委托专业的爆破施工单位进行专项设计和施工，确保爆破作业安全。

（2）本次人工挖孔桩的桩径为1 300～2 200 mm，根据实际情况采取不同钻孔爆破方案。设置2～4个掏槽眼、7～13个周边眼。掏槽眼按锥形布置，倾角为10°～15°；周边眼多采用垂直孔，均匀布置，距混凝土护壁100～200 mm。

（2）装药前，先使用高压风管将炮眼内的残渣吹干净，利用竹制或木质操作工具将装有雷管的药卷轻轻送至炮眼底部，使用炮泥填塞好炮孔剩余部分。

（3）爆破后，机械通风15 min，检查人员需要确保孔内炮烟完全清除，检查是否存在瞎炮，发现瞎炮时需要及时根据《爆破作业项目管理要求》（GA 991—2012）进行处理。

3.7 通风照明

（1）作业前，为避免中毒现象发生，必须使用气体检测仪对井内的有毒、有害气体进行检查。

（2）孔深>6 m时，采用机械通风向孔内送风，风管直径10 cm、风量30 L/s。

（3）工程超过一定深度后，应增加孔内照明。孔内照明系统采用36 V安全矿灯（特别潮湿情况下应使用12 V）。

（4）电线、电缆应有足够的强度和良好的绝缘性能。

3.8 渣土提升

将开挖出的弃渣装入吊桶（保证吊桶处于封闭及加盖状态），运用电动卷扬机将弃渣提升至地面，弃渣倒入手推车运至现场临时弃渣堆场，由自卸车集中统一运到弃土场。

3.9 成孔

人工挖孔过程中应做好原始记录，发现地质情况有异常变化时，立即报告项目部，从施工工艺、安全设施上采取必要的措施。依次逐节向下循环操作，挖至设计标高后，清除孔底的松渣、杂物，检查实际地质情况是否与设计图纸相符，基底地质情况与设计不符时，应即时上报监理工程师，并签署基底验收记录。

3.10 钢筋笼制作与安装

（1）钢筋笼制作。

制作钢筋笼前需要进行图纸会审和设计交底，项目部应确保完成且记录技术交底工作；为了确保材料符合施工的标准，需要验收与复验钢筋原材及其焊接工艺的评定工作；及时清理钢材表面的污垢、锈蚀；半成品加工需要在钢筋加工厂内完成；桩长较短的钢筋笼应整体制作，桩长较长的钢筋笼应分节制作。

（2）钢筋笼安装。

采用25 t汽车吊分节安装钢筋笼，两节钢筋笼纵向钢筋的接头采用单面搭接焊连接。为了防止钢筋笼在运输、起吊时变形，在加强箍圈内设置三角形钢筋进行内支撑。桩基桩径>1.5 m时，安装4根声测管；桩径≤1.5 m时，安装3根声测管。钢筋笼吊至孔底设计标高后，将声波测试管按设计要求定位。场地横纵坡较小，便道能够满足施工要求。吊车所在位置提前换填碎石土（山皮土），使地基满足承载力要求。

3.11 桩基混凝土灌注

采用水下灌注混凝土施工工艺，工程不采用商混凝土，混凝土由现场集中拌和站拌制，采用混凝土罐车运输至孔边，通过料斗和导管下料。储料斗容量的计算应满足首灌混凝土的要求，保证首灌混凝土能使导管初次埋置≥l m，且均匀填充导管底部间隙。开始灌注时，连续将混凝土送入储料斗。首批混凝土灌注后，测量混凝土面标高。在混凝土灌注过程中，始终保持导管埋深为2～6 m。灌注至桩顶时，适当用吊车提升导管。浇灌到桩顶标高后再加灌0.5～1.0 m，加灌部分在开挖完承台基坑后凿除。