高速公路人工挖孔樁施工技術(shù)探討

收稿日期：2023-11-15

作者簡(jiǎn)介：路東剛（1990—），男，陜西西安人，本科，工程師，研究方向：橋梁道路。

摘 要：人工挖孔樁技術(shù)雖然作為一種傳統(tǒng)的施工方法，具有施工簡(jiǎn)便、成本低廉、適用范圍廣、投入設(shè)備少等優(yōu)點(diǎn)，但經(jīng)常因挖孔深度較深，成為超危大工程，技術(shù)上存在一些難點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)，如何保證施工質(zhì)量和安全尤為重要。依據(jù)本項(xiàng)目實(shí)際施工情況，探討高速公路人工挖孔樁施工技術(shù)的特點(diǎn)、施工工藝、質(zhì)量控制及安全管控措施，目的是在保證安全的前提下，提高施工效率，保證工程質(zhì)量，降低工程成本，為高速公路建設(shè)者提供參考。

關(guān)鍵詞：高速公路；人工挖孔樁；安全；措施

中圖分類號(hào)：TU7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-6903（2024）03-0025-03

0 引言

結(jié)合高速公路人工挖孔樁的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工特點(diǎn)，對(duì)人工挖孔樁的開挖、邊坡防護(hù)、樁身混凝土澆筑、周邊及人員安全等展開研究。在施工中，優(yōu)化開孔方式、支護(hù)方式，加快人工挖孔樁施工進(jìn)度，以縮短施工時(shí)間來保證現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)安全隱患的頻率。通過降低樁位地面標(biāo)高、增加臨路排架防護(hù)，切實(shí)確保施工人員及臨路車輛通行安全，以期對(duì)類似工程具有借鑒意義。

1 工程概況

本工程抗滑樁共86根，其中清平高速左側(cè)設(shè)置了26根，清平右側(cè)設(shè)置了60根。樁基尺寸均為1.8 m ×2.4 m，其中ZK11+750-ZK11+840段樁基按15 m間距布設(shè)，其余均按5m/根的間距進(jìn)行布設(shè)。樁長(zhǎng)除右側(cè)YK11+535～YK11+650段共24根的樁長(zhǎng)為25 m，其余均為20 m；樁身高出原狀路面高度為10 m，鋼筋主筋直徑32螺紋鋼筋，采用機(jī)械方法連接。孔壁支護(hù)厚度0.25 m，采用C25混凝土施工，樁身澆筑采用C30混凝土施工。

2 人工挖孔樁施工技術(shù)

2.1 挖孔樁開挖順序

抗滑樁處于施工區(qū)域高邊坡防護(hù)段，靠原狀邊坡第一級(jí)邊坡進(jìn)行設(shè)置，樁基距離原狀施工路肩約5～11 m，交通占道疏解后不會(huì)對(duì)周邊行車造成影響，經(jīng)過方案研討決定采用人工挖孔的施工工藝。周邊無其他結(jié)構(gòu)物，地質(zhì)主要為強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化及微風(fēng)化地質(zhì)，挖孔施工較為安全[1]。本次施工由于工期緊張，根據(jù)地質(zhì)情況及相關(guān)規(guī)范，采用了3種不同的開挖方式。

根據(jù)安全規(guī)范，為減少樁基開挖后產(chǎn)生的安全風(fēng)險(xiǎn)，加之施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)面較小，對(duì)土質(zhì)邊坡考慮施工方便，采用“隔二挖一”的方式，按3批次進(jìn)行施工劃分?！案舳谝弧狈峙伍_挖示意圖，如圖1所示。

根據(jù)安全規(guī)范，減少樁基開挖產(chǎn)生的安全風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)全風(fēng)化巖層邊坡降低施工作業(yè)平臺(tái)，適當(dāng)增大作業(yè)面，采用“隔一挖一”的方式，按2批次進(jìn)行施工劃分?！案粢煌谝弧狈峙伍_挖示意圖，如圖2所示。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)抗滑樁施工地質(zhì)條件及工程特點(diǎn)分析，對(duì)石質(zhì)（主要為中風(fēng)化或微風(fēng)化）邊坡及設(shè)計(jì)樁基間距為10 m的樁基，采用邊坡一次開挖到原地面，不需要進(jìn)行填筑平臺(tái)施工，同一批次采取全斷面開挖施工。石質(zhì)地質(zhì)同批次開挖示意圖，如圖3所示。

2.2 首節(jié)開挖及鎖口施工

在放樣完成后，沿開挖線進(jìn)行首節(jié)樁孔土方開挖，開挖樁孔時(shí)應(yīng)從頂層向底層逐層進(jìn)行，先挖樁孔中間部分的土方，然后向四周擴(kuò)散開挖，有效地控制樁孔開挖截面。第一節(jié)樁孔開挖50 cm深，為防止樁孔周圍石渣滾入孔內(nèi)造成安全事故，也為了防止平臺(tái)水流入樁孔，需在挖孔時(shí)先澆筑鎖口及孔圈。

鎖口一般采用C25鋼筋混凝土澆筑，鋼筋采用Ф12鋼筋，厚度40 cm，鎖口頂面標(biāo)高與平臺(tái)面標(biāo)高相同，寬度為1 m?？兹υO(shè)置在鎖口頂，高度高出地面18 cm，澆筑時(shí)預(yù)埋φ16的U型鋼筋，作為軟爬梯的受力固定點(diǎn)[2]。挖孔樁軸線位置及鎖口、護(hù)壁剖面示意圖，如圖4所示。

2.3 出渣、照明及通風(fēng)等設(shè)備安裝

出渣設(shè)備采用在樁孔上方安裝支架、卷揚(yáng)機(jī)、吊桶等提升系統(tǒng)，利用鋼絲繩和吊桶進(jìn)行出渣。安裝時(shí)，應(yīng)使吊桶鋼絲繩中心與樁孔中心線一致，以作挖孔時(shí)粗略控制中心線用。支架要求搭設(shè)穩(wěn)定、牢固。支架搭設(shè)好后在上方擱置木枋，滿鋪彩條布形成防水雨棚，確保雨水不進(jìn)入樁內(nèi)。

在垂直運(yùn)輸架上安裝滑輪組和穿卷揚(yáng)機(jī)的鋼絲繩，選擇適當(dāng)位置安裝卷揚(yáng)機(jī)[3]。卷揚(yáng)機(jī)配重采用混凝土預(yù)制塊或其他重物施壓，經(jīng)計(jì)算配重不小于525 kg即滿足要求。地面運(yùn)土用手推車，運(yùn)至5 m開外位置集中堆載，以便機(jī)械統(tǒng)一裝車外運(yùn)。在安裝滑輪組及吊桶時(shí)，注意讓吊桶與樁孔中心線位置處于同一條豎直線上，作為樁位鉆進(jìn)時(shí)直觀上控制樁位中心的依據(jù)。當(dāng)支架安裝完成后現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員和專職安全員對(duì)支架的穩(wěn)定性進(jìn)行檢查。

孔口四周設(shè)置高度不低于1.2 m的鋼管圍欄進(jìn)行維護(hù)，并設(shè)置樁基銘牌、安全提醒警示標(biāo)志。

2.4 孔壁防護(hù)

樁孔護(hù)壁施工采用內(nèi)齒式鋼筋混凝土護(hù)壁，每節(jié)開挖深度達(dá)到時(shí)立即安裝模板澆筑護(hù)壁混凝土。護(hù)壁頂厚30 cm，底厚20 cm，每節(jié)平均厚度均保證25 cm?；炷敛捎肅25鋼筋混凝土，同時(shí)在護(hù)壁中按設(shè)計(jì)要求用綁扎Φ12鋼筋來加固，以加強(qiáng)混凝土壁受力性能，防止開裂。

護(hù)壁模板采用0.5～1 m一節(jié)組合模板拼裝而成，通過拆除上節(jié)來安裝下節(jié)的形式循環(huán)周轉(zhuǎn)使用。模板支撐要插扣、連接牢固。每節(jié)模板安裝完成后，應(yīng)嚴(yán)格校核樁孔中心位置及護(hù)壁厚度，可使用制作十字架對(duì)準(zhǔn)軸線做標(biāo)記，通過懸吊垂球于十字交叉中心，復(fù)核模板位置，確保孔位垂直度。

為確保樁的成孔質(zhì)量，施工每完成三節(jié)，需校核樁孔的中心線位置和垂直度一次。在護(hù)壁模板支護(hù)好后，應(yīng)檢查樁孔直徑和護(hù)壁厚度在滿足設(shè)計(jì)及施工要求后，方可進(jìn)行下一步鋼筋混凝土護(hù)壁施工[4]。

2.5 成孔施工

完成鎖口及孔圈施工后，開始第一節(jié)護(hù)壁施工，正常情況下，每天進(jìn)鉆進(jìn)深度控制在100 cm以內(nèi)。當(dāng)挖孔至中風(fēng)化和微風(fēng)化巖層時(shí)，通知業(yè)主、監(jiān)理及設(shè)計(jì)單位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)巖樣及入巖前標(biāo)高及進(jìn)尺深度確認(rèn)。

挖孔時(shí)采用水磨鉆逐層掘進(jìn)，水磨鉆頭直徑為16 cm，鉆頭長(zhǎng)度63 cm，每次掘進(jìn)深度宜為75 cm左右。鉆孔時(shí)孔與孔之間重疊5 cm，樁徑最外圈的鉆孔采取斜向鉆進(jìn)，形成上小下大的臺(tái)階狀，保證上部的孔徑與設(shè)計(jì)樁徑一致。

在鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)不斷注意地層與地質(zhì)變化，在發(fā)生變化處留存原巖樣并用袋子裝好密封，判明后記入施工記錄表中，并與地質(zhì)剖面圖進(jìn)行核對(duì)，通知現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理進(jìn)行確認(rèn)。挖孔完成后對(duì)樁孔中心位置、樁身直徑、孔底標(biāo)高、樁孔垂直度、基巖土質(zhì)進(jìn)行全面測(cè)定，并做好施工記錄。

2.6 鋼筋籠制作安裝

由于操作空間限制，本項(xiàng)目挖孔樁鋼筋籠采用孔內(nèi)綁扎安裝。根據(jù)各樁配筋規(guī)格、數(shù)量，人工分別運(yùn)送至樁邊、放入孔內(nèi)進(jìn)行安裝。先設(shè)置矩形形箍筋和加勁箍筋，加強(qiáng)箍筋為點(diǎn)焊，點(diǎn)焊時(shí)控制電流，保證焊接質(zhì)量，熔點(diǎn)均勻、無裂紋、無燒傷。將加勁箍按設(shè)計(jì)間距用短鋼筋焊牢支撐于混凝土護(hù)壁上口，施焊時(shí)加強(qiáng)送風(fēng)，再放入縱筋均勻布置綁扎。鋼筋接頭應(yīng)錯(cuò)開連接，相鄰接頭的間距應(yīng)大于35 d且大于500 mm。

考慮施工場(chǎng)地空間局限性，鋼筋主筋采用人工逐根下放，下放固定后進(jìn)行孔內(nèi)綁扎，下孔人員嚴(yán)格佩戴安全帽、安全帶及安全繩等安全防護(hù)措施。

2.7 樁身混凝土灌注

人工挖孔樁混凝土采用C30混凝土，澆筑方法根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地下水位情況決定，若孔內(nèi)無積水則采用干法澆筑施工，混凝土經(jīng)便道罐車運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)直卸。若孔內(nèi)積水上漲速度達(dá)到6 mm/min用水泵難以抽干時(shí)，則采用導(dǎo)管法進(jìn)行灌注，用25 t起重機(jī)提升導(dǎo)管。混凝土運(yùn)輸至澆注地點(diǎn)后應(yīng)進(jìn)行和易性和坍落度檢測(cè)，符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后方可澆筑混凝土。

干法澆筑施工，即料斗配合串流筒送料分層澆筑，混凝土自由落距不大于2 m避免混凝土離散，分層振搗密實(shí)至樁頂標(biāo)高，混凝土澆灌時(shí)分層厚度不宜超過30 cm。采用插入式振搗器，每層混凝土振搗，振搗器應(yīng)插入下層5～10 cm，采用快插慢抽，振動(dòng)至混凝土密實(shí)為止。

導(dǎo)管灌注施工時(shí)，若孔底滲水量豐富，水位上漲達(dá)到6 mm/min用水泵難以抽干，需采用導(dǎo)管法水下灌注混凝土，起重機(jī)提升導(dǎo)管?；炷凉嘧⒋_保一次性連續(xù)澆注完成，混凝土澆筑過程中需及時(shí)測(cè)量孔內(nèi)混凝土面的位置，及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管埋深，并做好記錄工作，導(dǎo)管埋深控制在2～6 m?；炷凉嘧㈨敇?biāo)高控制為設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高＋0.3 m，以利于浮漿鑿除后確保澆筑標(biāo)高。

2.8 成樁檢測(cè)及驗(yàn)收

在挖孔樁混凝土澆筑完成后，復(fù)測(cè)樁軸線中心和樁頂標(biāo)高，在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后進(jìn)行樁基質(zhì)量檢測(cè)。正常采用對(duì)樁身進(jìn)行無破損檢測(cè)，檢測(cè)由有資質(zhì)的檢測(cè)單位進(jìn)行，根據(jù)樁基檢測(cè)規(guī)范，檢測(cè)數(shù)量≥總樁數(shù)的20%。

當(dāng)樁基混凝土強(qiáng)度和完整性滿足設(shè)計(jì)、規(guī)范要求后，完善質(zhì)檢資料，報(bào)請(qǐng)相關(guān)單位進(jìn)行驗(yàn)收，通過驗(yàn)收后便可進(jìn)入下一工序施工。

3結(jié)束語

人工挖孔樁存在諸多施工優(yōu)點(diǎn)，如工藝簡(jiǎn)單、程序少、投入設(shè)備少，但存在有限空間施工及臨路、高邊坡施工安全隱患，施工過程中一定要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理和安全監(jiān)控，確保整個(gè)施工期施工安全。人工挖孔樁相對(duì)來說施工周期較長(zhǎng)，施工過程中各個(gè)項(xiàng)目需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)及項(xiàng)目的實(shí)際情況，對(duì)施工方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，以滿足施工安全及進(jìn)度的要求。希望本文能為高速公路建設(shè)提供一定的幫助。

參考文獻(xiàn)

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