橋梁工程人工挖孔樁施工關(guān)鍵技術(shù)探討

鄒煒

摘要：相較其他成孔工藝而言，人工挖孔樁無需大型機(jī)械設(shè)備且兼具施工便捷、可多樁同步開挖、對周邊影響小等眾多優(yōu)勢，但該工藝為人工于井內(nèi)實(shí)施作業(yè)，故危險(xiǎn)性高、安全管控難度大。鑒于此，文章結(jié)合實(shí)例就人工挖孔樁施工關(guān)鍵技術(shù)予以全面探討，以期對類似工程的安全、順利開展有所裨益。

關(guān)鍵詞：橋梁工程;人工挖孔樁;施工關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號(hào)：TU753文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-6903（2021）12-0034-03

1項(xiàng)目概況

某橋梁工程全長約263.5m，橋梁結(jié)構(gòu)采用砼預(yù)應(yīng)力箱梁，該橋梁工程位于無地下水及有地下水的黏土層及巖層，橋梁樁基礎(chǔ)共10根，其中，樁長長度分別為50m、42m、38m，樁長為50m的2根，樁長為42m的4根，樁長38m的4根，樁基直徑均為3.6m。該樁基施工中，采用人工與機(jī)械配合開挖成孔，砼灌注成樁，即采用人工挖孔樁進(jìn)行樁基施工。該項(xiàng)目施工中，地質(zhì)較差地段采用鋼筋砼護(hù)壁，地質(zhì)較好地段采用素砼護(hù)壁，護(hù)壁砼采用與樁身標(biāo)號(hào)相同的C30砼實(shí)施澆筑。

2施工前期準(zhǔn)備

2.1技術(shù)準(zhǔn)備

（1）于正式進(jìn)場施工前，應(yīng)由項(xiàng)目總工、施工技術(shù)及管理人員共同進(jìn)行圖紙會(huì)審，并結(jié)合橋梁工程項(xiàng)目實(shí)際編制針對性的作業(yè)方案。（2）加強(qiáng)施工現(xiàn)場前期勘察，熟悉現(xiàn)場地質(zhì)條件、水文條件，并根據(jù)勘察資料選擇合理可行的樁基施工技術(shù)，熟悉了解相應(yīng)的施工規(guī)范、技術(shù)要求及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。（3）對項(xiàng)目全體作業(yè)人員進(jìn)行三級(jí)技術(shù)、安全交底，交底內(nèi)容主要包括圖紙、規(guī)范、安全、技術(shù)等，并針對關(guān)鍵工序、施工要求、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、安全規(guī)程等開展崗前培訓(xùn)，保證全體參建人員均能掌握施工相關(guān)要求。

2.2現(xiàn)場準(zhǔn)備

（1）場地平整。正式施工前，應(yīng)對場地內(nèi)的地表雜物、石塊、雜草等進(jìn)行清理，做好場地的平整與硬化處理，保證現(xiàn)場水通、電通以及道路通暢。同時(shí)，事先對樁孔開挖位置的地下障礙物進(jìn)行勘探，并將影響開挖施工的障礙物予以清除。（2）現(xiàn)場放樣。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的樁位點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)資料，采用全站儀對樁位方格控制網(wǎng)及高程點(diǎn)進(jìn)行測量，明確各個(gè)樁孔的中心點(diǎn)，并以樁心為圓心，以樁孔半徑+護(hù)壁厚為半徑作圓，將圓周作為樁孔邊線并用石灰進(jìn)行標(biāo)記。在完成樁孔邊線的定位后，根據(jù)樁基施工要求，從圓心引四點(diǎn)埋設(shè)護(hù)樁，以為后期樁孔垂直度、孔徑的校核提供依據(jù)。（3）井口施工。在樁孔位置搭設(shè)工作平臺(tái)，安裝卷揚(yáng)機(jī)提升設(shè)備，布置好渣土外運(yùn)道路以及材料、機(jī)具堆放場地，渣土堆放場地應(yīng)與孔口保持一定距離，以免渣土荷載使孔壁受力出現(xiàn)塌孔。井口周圍按要求進(jìn)行排水溝開挖，以便于地表水的疏排。

3施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1鎖口施工

（1）完成現(xiàn)場的“三通一平”與測量放樣作業(yè)后，先確定出各個(gè)樁位的孔樁中心點(diǎn)位置，然后結(jié)合挖孔樁設(shè)計(jì)樁徑，將樁孔的開挖邊界線用石灰線在現(xiàn)場進(jìn)行放樣。（2）采用專用的厚度為3mm的弧形鋼模板支模，在孔口用C30砼進(jìn)行孔樁鎖口澆筑。鎖口相對于地面高出約30cm，鎖口砼澆筑施工中，應(yīng)提前將一對φ16U型鋼筋掛梯環(huán)進(jìn)行預(yù)埋，以便于懸掛上下爬梯。（3）完成鎖口砼的澆筑后，在鎖口砼面放出孔樁中心十字控制線，并使用紅漆進(jìn)行標(biāo)識(shí)。然后將標(biāo)高控制點(diǎn)引放至井圈頂部，以為后期樁孔深度及垂直度控制提供依據(jù)。完成點(diǎn)位的標(biāo)記后，將樁孔周圍地面約3m范圍內(nèi)澆筑厚度約10cm的砼進(jìn)行硬化處理。（4）在進(jìn)行開挖周邊地形陡峭的樁孔時(shí)，為防止上方物體滾落造成人身傷害，可在樁孔四周設(shè)置擋板，擋板高度為1.2m、寬度為3m，從而擋住滾落的物體，避免對孔內(nèi)施工人員的安全造成影響。（5）樁孔四周需安設(shè)安全防護(hù)圍欄，防護(hù)欄三面固定、一面活動(dòng)，以方便作業(yè)人員進(jìn)出，利于排渣。防護(hù)欄高度為1.2m，樁孔上方設(shè)置蓋板，蓋板采用翻板防護(hù)鋼筋網(wǎng)片，在每日完工后蓋住蓋板并關(guān)閉護(hù)欄，以防止人員誤闖而造成安全事故。

3.2人工挖孔

（1）開挖順序。人工挖孔樁施工時(shí)，由人工按要求“由上至下”逐層進(jìn)行挖土作業(yè)，并從樁孔中心向四周進(jìn)行逐步擴(kuò)挖，每完成一節(jié)的開挖后須按要求及時(shí)支設(shè)模板，并對開挖后的孔壁澆筑C30砼進(jìn)行護(hù)壁。（2）開挖高度。樁孔開挖時(shí)，每節(jié)樁孔的開挖高度，應(yīng)根據(jù)橋梁樁基的地質(zhì)條件予以綜合確定，主要分為以下幾種情況：其一，在地質(zhì)條件較好的巖土層，每節(jié)開挖高度應(yīng)控制在1.0m左右;其二，在地質(zhì)條件較差的軟弱土質(zhì)、砂質(zhì)土以及涌水段，每節(jié)開挖高度應(yīng)控制在0.3～0.5m。（3）開挖方式。針對開挖過程中的不同地質(zhì)條件，所采用的開挖方法也存在一定差異，主要分為以下幾種情況：其一，在粉質(zhì)粘土、粘性土質(zhì)等容易開挖的地段，可人工手持鍬、鎬直接實(shí)施開挖;其二，在厚度較小的強(qiáng)風(fēng)化巖層，巖體破碎且風(fēng)化裂隙較為發(fā)育，可人工手持風(fēng)鎬實(shí)施開挖;其三，在巖層堅(jiān)硬、致密的弱風(fēng)化巖層，用干鉆、風(fēng)鎬難度大、效率低，可通過爆破+人工風(fēng)鎬輔助的方式實(shí)施開挖。人工開挖過程中，應(yīng)確保樁孔孔位中心、直徑、傾斜度等滿足允許的偏差要求。（4）爆破開挖。人工挖孔樁采用爆破開挖時(shí)，為防止爆破擾動(dòng)對孔樁護(hù)壁、底部等造成破壞，通常采用淺眼微差爆破的方式，并由具備爆破操作證的人員實(shí)施，對爆破開挖的效果進(jìn)行控制。炮孔設(shè)置時(shí)應(yīng)遵循“多鉆眼、少裝藥”的原則，每次引爆后均應(yīng)對樁孔內(nèi)進(jìn)行通風(fēng)處理，以免樁孔內(nèi)炮煙粉塵、有毒有害氣體等對作業(yè)人員健康造成威脅。同時(shí)，應(yīng)注意采用爆破開挖時(shí)，在開挖接近孔底時(shí)改為人工采用風(fēng)鎬開挖，防止爆破擾動(dòng)而影響樁孔基底的承載性能[1]。

3.3孔內(nèi)出渣

（1）樁孔內(nèi)開挖出的渣土在孔底裝入吊桶內(nèi)，然后采用電動(dòng)葫蘆提升設(shè)備，將吊桶提升并外運(yùn)至指定位置，吊桶內(nèi)渣土不得裝滿，裝土量不得超過吊桶容量的90%，以免吊桶內(nèi)的渣土巖塊溢出掉落傷及孔內(nèi)作業(yè)人員。（2）該項(xiàng)目渣土外運(yùn)環(huán)節(jié)，吊桶及提升用起重設(shè)備根據(jù)樁孔深度在如下兩種組合中依實(shí)際情況科學(xué)選定：一是，在樁孔深度<20m時(shí)，吊桶行程較短，出渣較快，循環(huán)周期短，出渣時(shí)采用φ50cm×60cm小規(guī)格吊桶+電動(dòng)葫蘆完成出渣，吊桶起吊應(yīng)慢起慢落;二是，在樁孔深度>20m時(shí)，吊桶行程較長，出渣較慢，循環(huán)周期長，為提高出渣效率，縮短出渣時(shí)間，保證施工安全，多采用φ140cm×80cm大規(guī)格吊桶+25t汽車吊出渣，以提高出渣效率。（3）待提升設(shè)備安裝完成后，應(yīng)檢查其穩(wěn)定性，確保支架牢穩(wěn)后方可進(jìn)行渣土吊運(yùn)。另外，提升設(shè)備與鋼絲繩應(yīng)按要求進(jìn)行每日檢查，對于提升設(shè)備存在異常，或鋼絲繩存在磨損、斷絲超標(biāo)的，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行設(shè)備維養(yǎng)或更換鋼絲繩，進(jìn)而有效保證樁孔內(nèi)作業(yè)人員的安全。（4）提升至孔外的渣土，應(yīng)統(tǒng)一用推車運(yùn)至場地指定的堆土位置，并用挖掘機(jī)在現(xiàn)場進(jìn)行集中堆放，保證施工現(xiàn)場的作業(yè)環(huán)境，樁孔周圍約5m范圍不得堆土承重，以免造成孔壁失穩(wěn)塌孔;最后，將開挖出的渣土統(tǒng)一裝至渣土運(yùn)輸車，并集中外運(yùn)至場外棄土場。

3.4樁孔護(hù)壁

（1）樁孔開挖施工中，樁孔護(hù)壁采用C30速凝砼，每節(jié)護(hù)壁高度按照1m為一節(jié)段，對于流砂、軟弱等易失穩(wěn)的地段，可結(jié)合開挖的實(shí)際地質(zhì)條件，合理設(shè)置護(hù)壁高度，進(jìn)而有效保證作業(yè)人員的人身安全。（2）由于施工現(xiàn)場場地有限，樁孔護(hù)壁所用鋼筋應(yīng)在現(xiàn)場統(tǒng)一制作加工，加工完成后的鋼筋在樁孔內(nèi)進(jìn)行綁扎，鋼筋綁扎時(shí)應(yīng)預(yù)留足夠的長度，以為后續(xù)護(hù)壁鋼筋搭接綁扎提供方便。（3）樁孔護(hù)壁所用模板采用組合式鋼模，模板連接采用插口的方式，且護(hù)壁所用模板為可以循環(huán)重復(fù)使用的鋼模板，上節(jié)護(hù)壁施工完成并拆除后，將拆除的模板清理干凈后用于下節(jié)護(hù)壁的模板安裝。模板間通過卡具與扣件進(jìn)行固定，模板背立面采用φ16鋼筋共4根對模板橫向、豎向進(jìn)行加固，進(jìn)而有效保證模板的強(qiáng)度與剛度，避免后期樁身砼澆筑時(shí)造成模板變形。（4）樁孔護(hù)壁砼澆筑時(shí)，應(yīng)首先檢查砼的坍落度，確保護(hù)壁砼坍落度滿足要求，且具有良好的流動(dòng)性、和易性，然后將砼沿護(hù)壁鋼模四周邊緣澆筑入模，并用鋼釬將砼振搗密實(shí)，每節(jié)護(hù)壁砼須在同一天內(nèi)完成澆筑。（5）完成護(hù)壁砼的澆筑作業(yè)后，應(yīng)按要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，在速凝砼終凝8h且砼強(qiáng)度≥1.2MPa時(shí)，即可將護(hù)壁鋼模板拆除。下節(jié)護(hù)壁砼澆筑前，應(yīng)先將上節(jié)護(hù)壁砼底部清理干凈并鑿毛，進(jìn)而促使上節(jié)與下節(jié)護(hù)壁砼的良好粘結(jié)[2]。

3.5特殊情況處理

（1）人工挖孔樁開挖施工中，對處于流砂等軟弱地質(zhì)條件時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際地質(zhì)條件縮短孔樁護(hù)壁高度，速凝砼可選擇快硬速凝砼，保證護(hù)壁砼澆筑后能夠在最短時(shí)間內(nèi)凝固成型;另外，對于流砂情況較為嚴(yán)重的，可將護(hù)壁鋼模板改為鋼套筒護(hù)壁，縮短模板支設(shè)的時(shí)間，減少開挖土層暴露時(shí)間，進(jìn)而有效防止流砂地層發(fā)生失穩(wěn)。（2）開挖時(shí)，若遇到溶洞等不良地質(zhì)時(shí)，應(yīng)采用鋼釬探明溶洞大小及走向，并根據(jù)插探結(jié)果采取有效的處理對策。較為常見的溶洞處理方式有：拋填法、靜壓化學(xué)灌漿法、鋼套筒護(hù)壁等，通過應(yīng)用適宜方法對溶洞進(jìn)行封閉處理，使成孔后的樁基免受溶洞影響。（3）對于開挖施工中滲水、涌水等地質(zhì)條件下，若滲水量不大可將挖出的渣土與泥水一起外運(yùn)，若滲水量較大則應(yīng)先進(jìn)行引排水，將涌出的水用高揚(yáng)程潛水泵抽排，采用速凝砼護(hù)壁并封堵導(dǎo)水孔。（4）開挖孔深>10m或存在有毒、有害氣體時(shí)，應(yīng)按要求向孔內(nèi)送風(fēng)，降低孔內(nèi)有害氣體濃度，確保作業(yè)人員的供氧需要。

3.6鋼筋籠安裝

（1）終孔檢查。人工開挖樁施工中，在開挖至與孔底間距離約20～50cm時(shí)，應(yīng)組織現(xiàn)場設(shè)計(jì)、技術(shù)、監(jiān)理等人員，對樁孔開挖的入巖深度予以查驗(yàn)，然后由第三方檢測機(jī)構(gòu)對樁孔底部的下方約5m范圍內(nèi)的地質(zhì)情況進(jìn)行勘察，如若勘察發(fā)現(xiàn)地質(zhì)條件達(dá)標(biāo)，則可由人工繼續(xù)開挖至樁身的設(shè)計(jì)標(biāo)高，并對孔底沉渣進(jìn)行清理，無需對樁長進(jìn)行變更。完成樁孔直徑、深度的驗(yàn)收且滿足要求后，方可進(jìn)行鋼筋籠的吊放。（2）鋼筋籠制作。一是質(zhì)量檢查。鋼筋進(jìn)場時(shí)，應(yīng)分批次對其等級(jí)、規(guī)格、鋼種予以檢查驗(yàn)收，確保鋼筋籠制作用材料、力學(xué)及性能均滿足相關(guān)規(guī)范要求，且質(zhì)量驗(yàn)收合格后方可用于鋼筋籠制作，完成驗(yàn)收后的鋼筋應(yīng)根據(jù)不同類別分類堆放并做好標(biāo)識(shí)，鋼筋貯存場地應(yīng)按要求做好防潮、防水等措施，且放置在地面上時(shí)應(yīng)按要求設(shè)置墊木;二是加工制作。鋼筋籠制作采用現(xiàn)場加工，加工前應(yīng)對鋼筋表面銹蝕、油污進(jìn)行清理，主筋進(jìn)行調(diào)直，該項(xiàng)目由于現(xiàn)場場地有限，故采用分段制作鋼筋籠，鋼筋籠接頭采用機(jī)械連接、對接焊接、搭接焊接等方式;三是對于圓柱形樁身多采用胎具成型法焊接成鋼筋籠骨架，制作過程中鋼筋籠主筋與箍筋采用鉛絲按照梅花狀進(jìn)行綁扎成型，然后依照設(shè)計(jì)圖紙點(diǎn)焊進(jìn)行固定連接，焊接時(shí)應(yīng)防止咬傷主筋。（3）鋼筋籠吊裝。鋼筋籠安裝采用汽車吊吊裝入孔，吊裝過程中應(yīng)確保鋼筋籠保持垂直，在鋼筋籠對準(zhǔn)孔位中心后緩緩下放，避免與孔壁發(fā)生碰撞，鋼筋籠下放過程中如若遇到障礙物而難以下放時(shí)，應(yīng)查明具體原因并處理后再繼續(xù)下放，嚴(yán)禁強(qiáng)行加壓實(shí)施下放。鋼筋籠下放深度及位置，應(yīng)滿足樁基設(shè)計(jì)要求，在鋼筋籠下放完成且質(zhì)量驗(yàn)收滿足要求后，將吊筋與孔口板予以固定牢靠，確保鋼筋籠定位精準(zhǔn)，防止后期砼澆筑時(shí)發(fā)生上浮。

3.7砼灌注施工

（1）樁基砼采用拌制站集中拌制、統(tǒng)一供應(yīng)，砼運(yùn)輸采用攪拌運(yùn)輸車，輸送泵進(jìn)行泵送灌注，灌注用砼的坍落度應(yīng)控制在18～20cm。其中，對于樁孔內(nèi)無地下水或滲水量較小時(shí)，可采用明澆法進(jìn)行樁身砼灌注，對于樁孔內(nèi)地下水位較高或滲水量較大時(shí)，則須采用導(dǎo)管法水下灌注。（2）樁基砼灌注施工前，應(yīng)對樁孔深度、樁孔直徑以及孔底沉渣進(jìn)行檢查，對于沉渣厚度>2cm時(shí)，應(yīng)采用二次清孔對孔底沉渣進(jìn)行清理，清孔完成后應(yīng)再次對孔底沉渣進(jìn)行檢查，確保質(zhì)量檢查合格后方可進(jìn)行樁身砼的灌注作業(yè)。（3）樁身砼灌注時(shí)，應(yīng)確保料斗首盤砼灌注后導(dǎo)管埋深≥1.0m，后續(xù)灌注過程中應(yīng)控制導(dǎo)管埋深為2～6m，灌注速度應(yīng)控制不超過5～20m/h，保證砼灌注的連續(xù)性，并控制砼灌注的間歇時(shí)間<30min，以免間歇時(shí)間過久砼初凝而造成埋管。砼灌注至與樁頂距離<5m時(shí)，在此過程中灌注可不提升導(dǎo)管，直至砼灌注至滿足標(biāo)高要求后，將導(dǎo)管一次性拔出，拔出導(dǎo)管時(shí)應(yīng)上下反復(fù)拔插，進(jìn)而有效確保樁身砼灌注的密實(shí)性。需要注意的是，為保證樁頂灌注的質(zhì)量，灌注時(shí)應(yīng)比設(shè)計(jì)標(biāo)高加灌約50～100cm，高出部分在接樁前進(jìn)行鑿除[3]。

4結(jié)語

人工挖孔樁作為常見橋梁樁基成孔方式，其作業(yè)環(huán)境往往較為復(fù)雜、安全風(fēng)險(xiǎn)極大。因此，應(yīng)緊抓作業(yè)施工全程的施工管控不放松，做好三級(jí)技術(shù)、安全交底，抓好施工重點(diǎn)與關(guān)鍵，以為人工挖孔樁施工的安全、順利、優(yōu)質(zhì)完成奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]羅文.人工挖孔樁水磨鉆施工技術(shù)研究[J].交通世界，2021（9）：94-95.

[2]呂程.人工挖孔樁施工質(zhì)量控制要點(diǎn)分析[J].工程技術(shù)研究，2020，5（24）：150-151.

[3]謝福勇，王穩(wěn)，賈進(jìn).平塘特大橋主塔人工挖孔樁施工關(guān)鍵技術(shù)[J].公路，2019，64（9）：95-97.

DiscussiononKeyTechnologyofManualHoleDiggingPileConstructioninBridgeEngineering

ZOUWei

（SouthwestHeadquartersofChinaElectricPowerConstructionGroupCo.，Ltd.，ChengduSichuan610000）Abstract：Comparedwithotherholeformingprocesses，manualholediggingpiledoesnotneedlarge-scalemechanicalequipment，andhasmanyadvantages，suchasconvenientconstruction，simultaneousexcavationofmultiplepiles，andlittleimpactonthesurroundingarea.However，thisprocessiscarriedoutmanuallyinthewell，soitisdangerousanddifficulttocontrolsafety.Inviewofthis，combinedwithexamples，thispapercomprehensivelydiscussesthekeytechnologyofmanualholediggingpileconstructionforreference.Keywords：bridgeengineering;manualholediggingpile;keyconstructiontechnology