提高超深人工挖孔抗滑樁出土效率的方法研究

付雋蒼 孫宗海 姜澤樸

云南建投第二建設(shè)有限公司 云南 昆明 650203

抗滑樁通常截面尺寸大、深度深，多處于溝壑、邊坡上，常規(guī)尺寸2.0 m×2.5 m、1.5 m×2.0 m。機械成孔一般很難滿足設(shè)計尺寸要求，常采用人工開挖。例如樁截面尺寸為2.0 m×2.5 m的抗滑樁，每完成一節(jié)護壁的土方工程量為6.96 m3，加之施工深度深，出土效率將會變得極為低下。對于深度超過16 m的人工挖孔樁，安全管理更是困難重重，采用傳統(tǒng)的施工管理方法將無法保證施工安全和施工進度要求[1]。因此，需要單獨研究一種方法來解決施工安全問題并保證出土效率。本文以瀘水市怒江新城新時代中學(xué)建設(shè)項目38 m超深抗滑樁的施工為例，闡述提高超深抗滑樁人工出土效率的施工管理方法和措施，可為類似工程提供借鑒。

1 工程概況

瀘水市怒江新城新時代中學(xué)項目位于云南省怒江傈僳族自治州瀘水市上江鎮(zhèn)，是瀘水市易地扶貧搬遷項目的配套基礎(chǔ)設(shè)施，是中國2020年實現(xiàn)全面脫貧的重要舉措。

本項目共計11個單體棟號，總建筑面積約5萬 m2。項目所在地為坡地，高差較大，最大高差53 m（圖1），土層均為漂石層，大型機械設(shè)備不能到達，建筑物間采用擋土墻及人工挖孔抗滑樁進行支護。項目共計144根人工挖孔抗滑樁，設(shè)計樁長最長38 m。樁孔尺寸最大為2.0 m×2.5 m，最小尺寸為1.5 m×2.0 m。

圖1 項目原始地貌

人工挖孔抗滑樁每節(jié)開挖的土方量較大，每開挖一節(jié)的土方量4.56～6.96 m3，整個項目人工挖孔樁土方工程量19 029.43 m3，人工開挖土方工作量極大，出土效率低，加之38 m超深樁長，人員孔內(nèi)作業(yè)的施工安全隱患較大。

2 38 m超深抗滑樁施工難點

1）38 m超深抗滑樁采用人工進行開挖，樁長超深，屬于超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項工程，人工開挖時間長、出土效率慢、安全隱患大。

2）孔內(nèi)作業(yè)人員安全隱患較大，極易出現(xiàn)窒息、物體打擊、高空墜落、坍塌等安全事故傷害，安全管理難度大。

3）抗滑樁數(shù)量多、樁身長，人工挖孔土方量較大，約1.9萬 m3，持續(xù)時間長，每組人員每天至少完成1個模板高度（1 m），即6.96 m3土方的開挖及護壁的施工。出土效率低下導(dǎo)致人員長期疲憊，不僅安全隱患大，而且施工進度慢。

3 方案確定

通過對以往工程進行多方面的調(diào)查了解，詳細(xì)分析了人工挖孔樁出土施工效率低下的原因。對周邊項目進行調(diào)查時，一根截面尺寸為2.0 m×2.5 m的人工挖孔樁在開挖漂石土質(zhì)的情況下，工人8 h內(nèi)能夠完成6.96 m3的挖運，即施工效率為0.87 m3/h。常規(guī)施工方法均采用0.03 m3的塑料桶，易損壞，且不易操作。

為保證施工進度和施工安全，擬制作專用卸料鐵桶，鐵桶設(shè)置插銷和吊耳，當(dāng)人員把插銷拔出后能夠利用自重進行土方傾倒。

4 卸料桶設(shè)計

采用2 mm厚鐵皮制作成直徑450 mm、高500 mm的鐵通，設(shè)置3道鐵箍加固，在桶底部設(shè)置十字形交叉加固帶。中部位置加固帶設(shè)置在距離底部200 mm位置處。吊耳采用φ16 mm圓鋼。吊耳焊接150 mm長扁鐵，扁鐵與鐵通連接處采用φ16 mm螺桿及螺母，形成活動連接。為防止螺母松動，采用電焊焊死。在桶吊耳的一側(cè)位置設(shè)置可拔插銷。根據(jù)設(shè)計思路，利用計算機輔助軟件繪制卸料桶大樣，如圖2所示。

圖2 卸料桶大樣

5 卸料桶的使用

使用流程：檢查卷揚機等機械工具設(shè)備→吊運至孔內(nèi)裝土→吊運卸料桶至孔外→拔出插銷→傾倒渣土→恢復(fù)原狀→依次循環(huán)使用。

1）使用卷揚機將卸料桶吊運至孔內(nèi)進行裝土。

2）孔內(nèi)渣土裝桶。將卸料桶吊運至孔內(nèi)，并通過對講機溝通，掌握卸料桶的上下情況，避免出料過程中桶及桶內(nèi)的材料傷害到孔內(nèi)人員。同時孔內(nèi)采用LED充電式照明設(shè)備，井內(nèi)人員單獨設(shè)置一根通風(fēng)管進行通風(fēng)。卸料桶裝土過程中，渣土不得全部裝滿，必須低于桶上沿口50 mm。

3）采用卷揚機將卸料桶吊運至孔外。

4）將卸料桶吊運至空中，不解鉤，拔出插銷，輕推桶口位置。

5）卸料桶在重心不穩(wěn)的情況下，自然傾斜翻倒，實現(xiàn)桶內(nèi)土方倒出（圖3）。

6）人工將桶翻過來，恢復(fù)原狀，插入插銷，進行下一次的吊運（圖4）。

圖4 卸料桶恢復(fù)原狀

6 應(yīng)用效果

同建設(shè)單位、監(jiān)理單位一起對本項目正在施工的35根人工挖孔樁的出土情況進行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)19根人工挖孔樁全部在5 h內(nèi)完成出土作業(yè)，施工效率為1.392 m3/h；16根人工挖孔樁在5.5 h內(nèi)完成，施工效率為1.265 m3/h?？傮w施工效率為1.33 m3/h，與原先使用的塑料桶進行施工效率的對比分析，原先施工效率為0.87 m3/h，目標(biāo)施工效率提高了53%。

每根樁按每天一節(jié)的進度考慮，通過新型卸料桶的應(yīng)用，完成一節(jié)樁的時間可由原來的8 h縮短至現(xiàn)在的5.25 h，每節(jié)樁縮短了2.75 h工期。本項目共計144根人工挖孔樁，樁長平均深度為25 m，即每根樁可縮短68.75 h，換算后縮短8 d工期，人工費用單價節(jié)約10 元/m3，每節(jié)樁共節(jié)約69.6元。所有樁共計節(jié)約250 560元。

7 結(jié)語

通過采用此種方法，人工挖孔樁出土施工效率得到很大提高，縮短了挖孔樁的作業(yè)周期時間，加快了樁混凝土的澆筑進度，降低了邊坡塌方的安全風(fēng)險，為其他項目人工挖孔樁的施工積累了成功經(jīng)驗。