淺談樁基處理中人工挖孔樁工藝的應(yīng)用

摘 要：文章通過(guò)工程實(shí)例介紹了人工挖孔樁工藝在特殊樁基處理中的施工過(guò)程和技術(shù)措施，對(duì)在特殊地質(zhì)條件下使用這一工藝的特點(diǎn)及事故處理作了詳細(xì)闡述。

關(guān)鍵詞：人工挖孔樁；特殊樁基；處理措施

中圖分類(lèi)號(hào)：TU753.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2012）35-0146-02

本文通過(guò)工程實(shí)例介紹了在特殊樁基處理中，采用人工挖孔灌注樁解決其他機(jī)械成孔工藝所不能解決的難題，以期提高人工挖孔樁施工技術(shù)水平。

1 工程概況

江蘇寧常高速公路某特大橋3號(hào)墩位于茅山山區(qū)東部最低處，原設(shè)計(jì)右幅4根直徑120 cm的嵌巖樁，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)18 m，樁底位于地面下20.5 m。該四根樁開(kāi)挖采用人工風(fēng)鎬開(kāi)挖及爆破方式進(jìn)行，在開(kāi)挖至15 m深后該四根樁基樁孔壁面均大面積出現(xiàn)淤泥滲出現(xiàn)象，其中4'樁基最后一次采用爆破方式開(kāi)挖至據(jù)樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高僅差60 cm時(shí)，在工人下孔清渣過(guò)程中，泥漿突然急劇涌出，瞬時(shí)將工人身體埋深達(dá)1.3 m。部分護(hù)壁混凝土出現(xiàn)裂紋及坍塌。

我們立即停止施工向上級(jí)單位匯報(bào)，經(jīng)設(shè)計(jì)院重新勘探，顯示3號(hào)墩位置地質(zhì)破碎，有不同程度、大小不等的土洞和較大的巖洞，最大巖洞深達(dá)6 m。經(jīng)設(shè)計(jì)院對(duì)樁基承載力重新驗(yàn)算后，該4根樁基樁長(zhǎng)變更為27 m，穿過(guò)巖洞，在原地面下約30 m。

2 處理方案的確定

考慮到人工挖孔樁的危險(xiǎn)性，我們首選了沖擊鉆成孔的施工方案，但在施工過(guò)程中，僅有3-3號(hào)樁基順利完成灌注。分析其原因是由于該處地質(zhì)復(fù)雜，存在深淺、大小不同的巖洞，在沖擊鉆施工過(guò)程中，造成該處的地質(zhì)情況極不穩(wěn)定。

根據(jù)該墩位施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)變化的實(shí)際情況，我們確定處理方案如下：對(duì)3#墩剩余的1號(hào)、2號(hào)、4號(hào)樁基停止使用沖擊鉆施工，全部改用震動(dòng)錘沉裝全鋼護(hù)筒（厚10 mm）護(hù)壁人工挖孔的方式進(jìn)行成孔，對(duì)于巖層部分和2號(hào)樁原樁身砼采用爆破施工，2號(hào)樁身鋼筋采用人工氣割割除，施工順序?yàn)?號(hào)、2號(hào)、4號(hào)樁基同時(shí)開(kāi)孔，考慮地質(zhì)復(fù)雜、空洞串孔及便于單樁及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題等因素，各孔深度開(kāi)挖進(jìn)展錯(cuò)差至少保持2 m。

3 施工過(guò)程及技術(shù)措施

3.1 鋼護(hù)筒的安裝

鋼護(hù)筒的制作采用10 mm的鋼板卷制而成，每節(jié)長(zhǎng)度為3 m，在中間位置對(duì)稱(chēng)切割4個(gè)5 cm的圓孔，用來(lái)穿橫桿，頂端對(duì)稱(chēng)切割4個(gè)2 cm的吊裝孔，見(jiàn)圖1、圖2。

①為確保鋼護(hù)筒安裝的準(zhǔn)確定位及施工安全，首先采用山皮土對(duì)3#墩右幅樁位處地面重新統(tǒng)一進(jìn)行硬化處理。

②將底節(jié)護(hù)筒吊裝入導(dǎo)向架內(nèi)，用2根鐵棒橫穿鋼護(hù)筒固定在導(dǎo)向架上，再在其上吊放第二節(jié)，采用電焊連接方式接長(zhǎng)。第二節(jié)完成后，安放至已成孔部分底部，并用手拉葫蘆等配合吊車(chē)調(diào)整中線位置，并先行利用自重沉裝取得足夠穩(wěn)定性的深度直至準(zhǔn)確定位后，再行振動(dòng)下沉，避免一開(kāi)始即在偏載作用下，形成嚴(yán)重傾斜偏位。待下沉停滯后，開(kāi)始按規(guī)定作業(yè)程序進(jìn)行人工挖孔。

③為確保鋼護(hù)筒安裝與人工挖孔掘進(jìn)的過(guò)程中不出現(xiàn)塌孔等意外，需嚴(yán)格控制護(hù)筒安放與人工掘進(jìn)的高差。我標(biāo)段擬定控制在0.5～1.0 m之間，具體掘進(jìn)高差據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況而定，但即使地質(zhì)情況較好，每次無(wú)護(hù)筒掘進(jìn)深度亦嚴(yán)禁超過(guò)1 m。

④護(hù)筒沉裝施打在軟弱地層時(shí)宜用高頻激震，深層或終振階段宜使用低頻激振，每次震動(dòng)時(shí)間根據(jù)地質(zhì)情況（通過(guò)開(kāi)挖過(guò)程及時(shí)反饋）及震動(dòng)機(jī)能力大小來(lái)定，一般不超過(guò)10～15 min，震動(dòng)時(shí)間過(guò)多對(duì)震動(dòng)錘的零部件等易于造成疲勞磨損，同時(shí)不利控制護(hù)筒導(dǎo)向。

⑤護(hù)筒施打吊裝采用汽車(chē)吊。考慮到震動(dòng)錘的沖擊力較大，為穩(wěn)定起見(jiàn)，應(yīng)將吊車(chē)頭部對(duì)準(zhǔn)樁位。護(hù)筒安裝震動(dòng)錘后，按分次長(zhǎng)度規(guī)定末次震沉到護(hù)筒頂距導(dǎo)向架工作面0.8m左右時(shí)，停止振沉，解除錘座與頂節(jié)護(hù)筒連系，按同樣步驟再接長(zhǎng)護(hù)筒，依次施工直到設(shè)計(jì)位置。

⑥根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，1'、2'、4'均采用直徑1.2m的鋼護(hù)筒進(jìn)行護(hù)壁，對(duì)原因澆注過(guò)程中塌孔而引起斷樁的2'樁基，已澆筑安放的混凝土和鋼筋籠須全部處理出孔，并重新按樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高進(jìn)行成孔、灌注。

⑦為確保樁基的穩(wěn)定性，應(yīng)在樁基周?chē)扇∫欢ǖ募庸烫幚泶胧?。考慮采用在護(hù)筒外壁焊接注漿鋼管或成樁后再周?chē)鹿茏{的方式，因該樁位地質(zhì)情況，均不太現(xiàn)實(shí)。故我標(biāo)段采用以下辦法處理：

在護(hù)筒安裝完畢后，每隔1 m高度在護(hù)筒周壁切割4個(gè)10 cm見(jiàn)方的孔洞，上下相鄰孔洞旋轉(zhuǎn)錯(cuò)開(kāi)，同時(shí)保持水灰比不變，適當(dāng)提高灌樁混凝土的坍落度?？紤]護(hù)筒在震動(dòng)安放過(guò)程中，筒壁外側(cè)已基本被沖震塌落的碎石泥塊（地質(zhì)特點(diǎn)使然）等填滿，再加上由護(hù)筒孔洞涌滲出的混凝土、水泥漿等（灌注過(guò)程中樁內(nèi)導(dǎo)管以上混凝土為一動(dòng)態(tài)翻涌過(guò)程，混凝土?xí)煌Ｓ煽锥赐庥?，直至在一定范圍?nèi)滲實(shí)為止），考慮護(hù)筒開(kāi)孔位置及密度，應(yīng)能滿足樁基穩(wěn)定要求。

3.2 人工挖孔施工措施

①井口。平整場(chǎng)地，清除原地面危石浮土；在斜坡上若坡面有裂縫或坍塌跡象者，應(yīng)加設(shè)必要的保護(hù)，鏟除松軟的土層并夯實(shí)?？卓谒闹芡谂潘疁?，做好排水系統(tǒng)。

②開(kāi)挖。挖孔時(shí)，應(yīng)注意施工安全。挖孔工人必須配有安全帽、安全繩，必要時(shí)應(yīng)搭設(shè)掩體。取出土渣的吊桶、吊鉤、鋼絲繩、卷?yè)P(yáng)機(jī)等機(jī)具，必須經(jīng)常檢查。挖孔時(shí)還應(yīng)經(jīng)常檢查孔內(nèi)的二氧化碳含量，如超過(guò)0.3%，或孔深超過(guò)10 m時(shí)，應(yīng)用機(jī)械通風(fēng)。挖孔工作暫停時(shí)，孔口必須罩蓋。

③粘土層的開(kāi)挖方法。對(duì)于孔內(nèi)的粘土層，可用鐵鍬、鎬頭便可開(kāi)挖?？變?nèi)挖土采用分段開(kāi)挖方式，對(duì)于粘土層，一般0.8 m～1.0 m為一個(gè)施工段，做完混凝土護(hù)壁，待混凝土護(hù)壁有一定強(qiáng)度后，才能進(jìn)入下一施工段。

④強(qiáng)風(fēng)化巖層、中風(fēng)化巖層的開(kāi)挖方法。對(duì)于強(qiáng)風(fēng)化巖層、中風(fēng)化巖層，為了加快施工進(jìn)度，采用風(fēng)鎬來(lái)開(kāi)挖，由燃油空壓機(jī)或電動(dòng)空壓機(jī)供應(yīng)壓縮空氣。

3.3 爆破挖孔施工措施

對(duì)堅(jiān)硬致密的弱風(fēng)化巖層的開(kāi)挖，采用風(fēng)鎬來(lái)開(kāi)挖，進(jìn)度相當(dāng)緩慢，每天只能下挖100～200 mm，難以滿足合同工期要求。據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和充分論證，決定采用毫秒微差的爆破技術(shù)進(jìn)行爆破。

孔內(nèi)爆破施工應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

①采用電雷管引爆時(shí)，所留引爆導(dǎo)線應(yīng)有足夠長(zhǎng)度，以使起爆人員處于安全位置。

②必須打眼放炮，嚴(yán)禁裸露藥包。嚴(yán)格控制炮眼位置、孔距、角度及深度等且裝藥前必須進(jìn)行檢查驗(yàn)收。

③嚴(yán)格控制單位耗藥量及單孔裝藥量，以松動(dòng)為主。

④毫秒分段延時(shí)，以減少爆破振動(dòng)速度。

⑤有水眼孔要用防水炸藥，盡量避免瞎炮。如有瞎炮要按安全規(guī)程處理。

⑥炮眼附近若設(shè)有支撐，應(yīng)對(duì)其加固或設(shè)防護(hù)措施，以免支撐炸壞引起塌孔。

⑦孔內(nèi)放炮后須迅速排煙。可采用鐵桶生火放入孔底，促進(jìn)空氣對(duì)流；或用高壓風(fēng)管或電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)放入孔底吹風(fēng)等措施。

4 結(jié) 語(yǔ)

采用上述方法，順利完成了這3根樁孔施工，并順利通過(guò)驗(yàn)收澆注混凝土成樁，經(jīng)江蘇省交通工程檢測(cè)中心檢測(cè)工程質(zhì)量?jī)?yōu)良。因此，在特殊樁基處理中，樁工機(jī)械設(shè)備往往無(wú)法滿足工程需要時(shí)。完善人工挖孔樁現(xiàn)有技術(shù)措施和安全措施，擴(kuò)大人工挖孔樁這種工藝較簡(jiǎn)單、質(zhì)量可靠的施工工藝的使用范圍，我們認(rèn)為在目前工程實(shí)踐中具有很大的實(shí)際意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] JTJ041-2000，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].