人工挖孔樁施工技術(shù)研究

張彥明

隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，工程建設(shè)行業(yè)開始蓬勃發(fā)展。施工作業(yè)中通常受到環(huán)境、結(jié)構(gòu)等因素影響，需要工程單位優(yōu)選施工技術(shù)，確保工程項(xiàng)目的合理推進(jìn)。因此，工程單位應(yīng)加強(qiáng)對(duì)人工挖孔樁施工技術(shù)的研究，將其應(yīng)用到茅臺(tái)酒的技改工程和配套設(shè)施項(xiàng)目中，以獲得理想的施工效果。

1 工程項(xiàng)目背景

1.1 工程概況

貴州茅臺(tái)酒3 萬t 醬香系列酒技改工程和配套設(shè)施項(xiàng)目設(shè)計(jì)-施工一體化總承包項(xiàng)目，位于貴州省遵義市習(xí)水縣習(xí)酒鎮(zhèn)，主要包括84 棟制酒廠房、62 棟陶壇酒庫、8 棟制曲廠房，以及廠區(qū)道路等附屬配套設(shè)施。項(xiàng)目地處赤水河中游兩河口，距離酒廠大約50 km，總用地面積為231.67 萬m2，總建筑面積大約為125.23 萬m2。

1.2 地質(zhì)水文特征

1.2.1 氣候條件

項(xiàng)目區(qū)域位于赤水河谷，氣候相對(duì)溫和，年平均氣溫為17.4 ℃，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候。春季氣溫回升不穩(wěn)定，多夜雨；夏季高溫多伏旱；秋季溫度下降較快，綿雨較多；冬季低溫陰雨較多。局部地區(qū)小氣候特征明顯，氣候垂直差異較大。年極端最高、最低溫度為36 ℃、-6.4 ℃，年均降水量為1 109.9 mm，年均降水時(shí)間為207.9 d，單日最大降水量為1 77.5 mm，年均相對(duì)濕度為85%，年均日照時(shí)間為1 053 h，年均無霜期為268 d，最長無霜期為303 d。

1.2.2 地質(zhì)地貌

工程項(xiàng)目地貌的組合類型為侵蝕類山谷斜坡，建設(shè)區(qū)域的坡度為15°～35°，局部坡度超過50°；區(qū)域內(nèi)最高、最低標(biāo)高分別為595.7 m、332.2 m，相對(duì)高差約為260 m。項(xiàng)目區(qū)域地勢南低北高，中部地勢較為平坦，坡面朝南；新寨用地西側(cè)以及柑子坪用地與新寨交界位置坡度較大，相對(duì)陡峭，地形坡度稍小于巖層傾角。在建設(shè)區(qū)域部分地段中基巖裸露，區(qū)域內(nèi)的巖土單元種類較為復(fù)雜，從上而下分別為耕土、黏土、碎石、塊石和石灰?guī)r。

1.2.3 水文特點(diǎn)

項(xiàng)目位于長江水系的一級(jí)支流桐梓河，河段沿河區(qū)域內(nèi)耕地較為分散、臺(tái)地較少，河谷深切呈“U”形，平均寬度為80 m。項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)除了已經(jīng)投用的廠區(qū)外，其余地區(qū)以農(nóng)田、耕地為主。新寨區(qū)域左右兩側(cè)沖溝以及柑子坪片區(qū)的沖溝內(nèi)常年流水，地下水資源豐富，但塊石和地質(zhì)黏土夾層中帶有較多的地表積水。

2 抗滑樁工程設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目抗滑樁工程位于習(xí)酒鎮(zhèn)的甕平村和柑子坪村，屬于酒庫、制酒、制曲的房建廠內(nèi)道路支擋工程，分布特征為臺(tái)階型，大多數(shù)支擋上方無高邊坡。工程內(nèi)的抗滑樁大約有3 080 根，抗滑樁分為1、2、3、4 型，截面尺寸分別為2.5 m×2.0 m、3.0 m×2.0 m、3.5 m×2.5 m、4.0 m×3.0 m，平均樁長為25 m，最大開樁長度為43.5 m。

另外，需要在抗滑樁內(nèi)部進(jìn)行護(hù)壁抹灰處理，外部裸露處進(jìn)行掛網(wǎng)和砂漿抹平處理，其持力層為中風(fēng)化泥質(zhì)灰?guī)r。樁基護(hù)壁、抗滑樁、擋土板以及冠梁等混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，樁主筋混凝土保護(hù)層厚度為5 cm?？够瑯稇冶鄱伍L度為4 ～12 m，樁間距為6 m，局部樁間距為5.5 m，樁頂冠梁高度為45 cm；在冠梁上部設(shè)有高度為1 m 的防撞墻，樁間擋土板厚度為25 cm，而樁頂標(biāo)高-6 m以下的厚度為45 cm。泄水孔按照最下1排距地面0.3 m、豎向間距2 m、水平間距為擋土板高度1/3 的方式布置。

3 人工挖孔樁施工技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

抗滑樁使用跳孔開挖的方法，前一批抗滑樁澆筑完畢且強(qiáng)度達(dá)到80%后，可進(jìn)行下一批的開挖施工作業(yè)；地下部分樁基開挖使用人工開挖的方式，土層部分主要用人工配合風(fēng)鎬的方法進(jìn)行開挖，按照從上而下逐段開挖原則；在巖層段中，風(fēng)鎬無法開挖或開挖緩慢地段則采用人工冷打或水磨鉆取芯截?cái)嚅_挖。在上述3 種施工措施條件下，配合護(hù)壁施工作業(yè)，可達(dá)到保障施工安全的目的。開挖過程中若遇到地下水豐富的情況，則采用直徑為10 cm 的污水泵抽干水后繼續(xù)施工；在土石交界處和入巖后遇到軟弱夾層的位置，則增設(shè)護(hù)壁及暗梁。

樁基開挖成孔后對(duì)需要護(hù)壁的位置進(jìn)行掛網(wǎng)抹灰，樁身鋼筋通過孔內(nèi)安裝的方式對(duì)主筋采用套筒連接。若孔樁內(nèi)的地下水相對(duì)豐富，則考慮采用水下混凝土澆筑法，干孔采用串筒澆筑。因施工現(xiàn)場工作面狹小，樁基混凝土采用泵送法，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后拆除護(hù)壁。地上部分樁基采用接樁法，人工搭設(shè)腳手架施工平臺(tái)；模板采用鋼模板，通過鋼管支撐及卡扣進(jìn)行加固，混凝土澆筑采用泵車泵送入模[1]。人工挖孔樁施工技術(shù)應(yīng)用流程詳見圖1。

圖1 人工挖孔樁施工技術(shù)應(yīng)用流程（來源：作者自繪）

3.1 主要施工工藝

3.1.1 施工準(zhǔn)備

開展施工作業(yè)之前，施工人員應(yīng)優(yōu)先根據(jù)整體施工邊線放樣范圍清除地表雜物，綜合考慮現(xiàn)場的地質(zhì)條件，并構(gòu)筑臨時(shí)便道用以保證施工現(xiàn)場的交通便利。施工技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)工程設(shè)計(jì)圖紙，在現(xiàn)場中及時(shí)找準(zhǔn)樁位，在樁位周圍做好軸線刻畫標(biāo)志工作，為后續(xù)復(fù)測以及調(diào)整工程施工奠定良好基礎(chǔ)。測量人員在完成樁位放樣工作后，應(yīng)及時(shí)與監(jiān)理單位做好溝通交流，由監(jiān)理單位重新完成復(fù)測。在測量數(shù)據(jù)無任何問題的情況下，施工人員在模板安裝施工中可以采取井口樁角點(diǎn)的施工方式，及時(shí)校正模板位置，同時(shí)采取十字線形式，明確井圈中心點(diǎn)，確保軸線偏差控制在允許范圍內(nèi)，并保護(hù)好固定基準(zhǔn)點(diǎn)[2]。

3.1.2 鎖口與護(hù)壁施工

在現(xiàn)場施工中，施工人員應(yīng)確定好樁位標(biāo)號(hào)；為了保障現(xiàn)場施工安全，還應(yīng)及時(shí)在工程現(xiàn)場板報(bào)中記錄各項(xiàng)施工參數(shù)。在人工挖孔樁施工中，應(yīng)按照先周邊后中間的原則施工，挖出的棄土需及時(shí)清理；棄土堆放在挖孔樁2 m以外范圍，統(tǒng)一使用挖機(jī)配合自卸車轉(zhuǎn)運(yùn)至業(yè)主指定的棄渣場；對(duì)于超出地下水位的情況下，施工技術(shù)人員需及時(shí)清理孔內(nèi)泥水，若滲水較為嚴(yán)重，則需要在孔內(nèi)底部挖出集水坑，利用水泵完成吸水與排水工作，避免對(duì)孔樁質(zhì)量造成影響。

在正式進(jìn)行鎖口施工作業(yè)時(shí)，測量人員應(yīng)優(yōu)先放樣鎖口四角的定位點(diǎn)，鎖口尺寸及配筋按照設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行操作；井口周圍需要設(shè)置好木方或現(xiàn)澆混凝土塊，避免土、石、雜物等流入孔內(nèi)。鎖口外沿架立高度≥1.2 m 的鋼制圍欄，同時(shí)設(shè)置尺寸為孔口樁徑加10 cm 的踢腳板。施工人員在鎖口底部進(jìn)行護(hù)壁人工開挖時(shí)，應(yīng)控制每節(jié)的開挖深度為1 m，考慮到護(hù)壁掛網(wǎng)抹灰的情況，施工時(shí)還要控制開挖的內(nèi)徑尺寸。

護(hù)壁施工完成后，施工技術(shù)人員應(yīng)做好護(hù)壁抹灰施工作業(yè)，并將護(hù)壁上下搭接長度控制在7.5 cm 以內(nèi)。在護(hù)壁內(nèi)完成鋼筋以及模板安裝作業(yè)后，施工技術(shù)人員需要做好混凝土灌注工作，混凝土強(qiáng)度要達(dá)到C30 標(biāo)準(zhǔn)要求，在灌注施工中可以采用振搗棒完成振搗工作，避免混凝土結(jié)構(gòu)凝固后表面出現(xiàn)蜂窩情況，對(duì)護(hù)壁強(qiáng)度造成影響；混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后，及時(shí)做好模板抄寫施工作業(yè)。

在挖孔施工中，采取分節(jié)施工方式，第一節(jié)挖孔深度控制在0.7 m 左右即可。樁孔每開挖一節(jié)需要立模澆筑混凝土護(hù)壁，標(biāo)號(hào)為C30。護(hù)壁鋼筋應(yīng)集中加工，在施工現(xiàn)場安裝。模板的直徑為設(shè)計(jì)樁徑，橫向采用回型連接方式，做好加內(nèi)撐固定工作，內(nèi)撐選用直徑為4.8 cm、深度為3.5 m 的鍍鋅鋼管，鋼管端部設(shè)置可調(diào)托撐。

當(dāng)模板安裝完成且模板整體穩(wěn)定后，便可開始澆筑護(hù)壁混凝土，為了增強(qiáng)護(hù)壁的整體剛度，保證護(hù)壁之間的連接，護(hù)壁通常要加設(shè)構(gòu)造鋼筋及連接鋼筋。應(yīng)采用商品級(jí)或按照配合比現(xiàn)場機(jī)械拌和而成的混凝土，通過吊桶下孔、人工入模的方法，并使用30 振動(dòng)棒插搗密實(shí)。護(hù)壁混凝土澆筑工序完成后應(yīng)及時(shí)開展養(yǎng)護(hù)，達(dá)到一定強(qiáng)度后方可拆模；拆模后，施工人員需在第一節(jié)混凝土護(hù)壁上做好樁號(hào)標(biāo)注工作。當(dāng)孔深大于28 m，或巖土交界面處、樁周土為棄填土?xí)r，應(yīng)沿護(hù)壁四周設(shè)置暗梁[3]。

3.1.3 巖層段取芯截?cái)嚅_挖施工

施工技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)人工挖孔樁的施工需求，在進(jìn)行取芯截?cái)嗍┕ぷ鳂I(yè)前，及時(shí)做好鋼管腳手架搭建工作。在腳手架搭設(shè)工作中，應(yīng)落實(shí)好以下幾方面工作：一是提前做好材料配備工作；二是做好腳手架基本施工工作；三是設(shè)立好縱向掃地桿與橫向掃地桿工作；四是及時(shí)做好腳手板鋪設(shè)工作；五是做好防護(hù)欄桿工作。

在取芯截?cái)嗍┕み^程中，應(yīng)做好放線、加固處理、切割、邊緣清理以及護(hù)壁模板樁工作，完成護(hù)壁混凝土的澆筑工作。在人工挖孔施工中，施工技術(shù)人員應(yīng)通過放樣確定好取芯截?cái)嚅_挖位置線，確保切割位置無任何問題的情況下完成分層切割。然后接通電源進(jìn)行鉆孔切割，及時(shí)利用鋼管腳手架吊桶，并清理切割部位。在切割施工作業(yè)完成后，及時(shí)復(fù)測樁孔內(nèi)凈空尺寸。當(dāng)樁孔清理完成后，需要盡快進(jìn)行護(hù)壁施工作業(yè)，以確保樁孔修正和消除不穩(wěn)定巖層對(duì)開挖施工帶來的不利影響。護(hù)壁施工作業(yè)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的要求進(jìn)行，待樁孔開挖進(jìn)入完整的弱風(fēng)化巖層1 m 后，可根據(jù)施工現(xiàn)場情況選擇停止護(hù)壁施工作業(yè)。

3.1.4 終孔檢查和記錄

當(dāng)抗滑樁開挖施工質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后，施工技術(shù)人員需要及時(shí)做好終孔巖樣保護(hù)工作。監(jiān)理人員檢查結(jié)束后，施工人員需及時(shí)全面清理孔底碎渣，為下一道施工工序的開展奠定良好基礎(chǔ)。在挖孔成樁施工過程中，施工技術(shù)人員需要做好基坑圍護(hù)系統(tǒng)位移處理工作，避免出現(xiàn)土體裂縫問題。同時(shí)，施工技術(shù)人員需要做好記錄工作，如果出現(xiàn)施工異常，應(yīng)與設(shè)計(jì)單位以及監(jiān)理單位做好溝通交流，并及時(shí)做好變更設(shè)計(jì)，保障現(xiàn)場施工人員的生命健康安全[4]。

3.1.5 護(hù)壁掛網(wǎng)抹灰施工

當(dāng)孔樁開挖完成后，要在抗滑樁內(nèi)部設(shè)計(jì)的外露立面掛直徑5 mm的鋼筋網(wǎng)，并利用砂漿抹平。抹灰前需要檢查抗滑樁外露面，對(duì)拼縫及頂頭縫用摻用水量為10%的建筑膠灰漿填塞密實(shí)。將外露面打磨平整后，檢查垂直偏差和平整度，處理好抹灰基層，及時(shí)做好澆水養(yǎng)護(hù)工作。應(yīng)在抹灰前1 d 完成澆水，如果受到天氣因素影響，造成抹灰施工中外露面出現(xiàn)干燥的情況，則需要再次澆水處理。但在抹灰時(shí)，外露面不可出現(xiàn)浮水狀態(tài)，否則會(huì)影響砂漿強(qiáng)度，甚至容易出現(xiàn)砂漿凝固裂縫問題。

水、水泥以及砂漿材料的配合比應(yīng)控制在1 ∶1 ∶6，并將水泥砂漿材料制作成灰餅，灰餅直徑控制在10 cm，厚度則需要根據(jù)外露面抹灰實(shí)際情況加以確定。上下灰餅使用托線板可以完成垂直與水平管理工作，使用靠尺板或拉通線完成找平工作，確保外露面灰餅處于同一平面內(nèi)?；绎炠N好后，需要采取水泥砂漿沖筋，做好灰餅搓平工作，并確?；绎炠N合的垂直度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。掛網(wǎng)抹灰的工序應(yīng)分層進(jìn)行，使用50#水泥釘固定牢固；固定釘與混凝土面之間應(yīng)采用強(qiáng)力萬能膠粘結(jié)，每20 cm 間距貼1 個(gè)，同時(shí)要繃緊鋼絲網(wǎng)。搭縫寬度從縫邊起每邊不得小于12.5 cm，第一遍抹砂漿的配合比為1 ∶3，厚度為5 mm，掃毛或劃出紋線后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；待干后再抹第二遍，隨后完成墻面刮平處理工作。施工技術(shù)人員需要及時(shí)利用托線板做好垂直以及平整管理工作，確保頂板與前面角保持垂直，保障管后陰角平整、潔凈、順直。在刷完水泥漿后，用配合比為1 ∶2.5 的水泥砂漿分3 遍成活、罩面，厚度控制在2.5 cm[5]。

3.1.6 加工和安裝樁身鋼筋

鋼筋采用集中加工的方式，進(jìn)場的鋼筋原材料全部復(fù)檢合格后方能投用。在制作前要將鋼筋調(diào)直、除銹并清除泥皮，主筋不得彎曲。在鋼筋焊接施工中，要確保焊點(diǎn)無任何裂紋以及漏焊情況，避免鋼筋焊接出現(xiàn)脫落或者多孔問題。

在專用套絲機(jī)上做好切削加工管理工作，保障絲頭長度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化要求，促使絲頭在套筒內(nèi)頂緊，避免出現(xiàn)絲頭變形問題。螺紋加工后，應(yīng)做好打磨處理，確保絲口部位的圓滑度，及時(shí)安裝保護(hù)套做好絲口保護(hù)工作。鋼筋要在加工廠集中加工成半成品，運(yùn)到施工現(xiàn)場后進(jìn)行孔內(nèi)綁扎。先將鋼筋主筋用麻繩吊裝入孔，然后安裝樁孔四角的主筋及箍筋，再分別按設(shè)計(jì)間距安裝其他主筋，并對(duì)主筋采用套筒連接。

4 結(jié)語

人工鉆孔樁是一項(xiàng)先進(jìn)的施工技術(shù)，有助于提升施工作業(yè)的整體質(zhì)量。通過精準(zhǔn)把握施工準(zhǔn)備、鎖口與護(hù)壁施工、巖層段取芯截?cái)嚅_挖施工、終孔檢查和記錄、護(hù)壁掛網(wǎng)抹灰施工、加工和安裝樁身鋼筋等施工流程的要點(diǎn)，確保工程建設(shè)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的施工目標(biāo)，從而帶動(dòng)工程建設(shè)事業(yè)的長久發(fā)展。