公路施工中的人工挖孔桩技术探究

2013-08-21盖昆仑

山西建筑 2013年4期

盖昆仑

(山西运城路桥有限责任公司，山西运城 044000)

1 公路施工中人工挖孔桩的原理

人工挖孔桩是指利用人工在岩石地基中直接挖(钻)成所需要的基坑，然后将钢筋骨架和混凝土直接浇筑于岩石基坑内而形成的基础。利用混凝土直接与坑壁结合，使基础增加了与地基的粘合力，增强了基础的下压支撑力，加大了基础的抗拔强度，并不用支模(基础外露部分除外)和二次回填的一种基础施工形式。坑口直径和坑底直径均符合设计要求尺寸，坑壁平直，保持原土原石。经检验基坑直径符合设计要求后方可直接进行混凝土浇灌，并用经纬仪、塔尺、钢尺等校正好底脚螺栓方位及距离，其余施工方法和普通混凝土基础施工方法相同。人工挖孔桩施工流程图如图1所示。

图1 人工挖孔桩施工流程图

2 挖孔前准备

1)基坑开挖施工以前，测量人员必须对线路进行认真复测，并认真记录复测数据，基础的中心桩需经检验核准后方可进行分坑。2)根据基础施工图纸及有关资料了解现场实际情况，核对现场平面尺寸，掌握设计内容及各项技术要求，熟悉土层地质。3)为便于施工及有利于基坑边坡稳定，土方开挖前先做好定位放样工作，做好边坡距离的控制。4)按施工方案要求，备齐挖孔施工机具、气体检测仪、模板、通风机、水泵、照明及动力电器以及钢筋混凝土工程的施工机具等，并检验各种机具的安全使用性能。5)原材料堆放在基础施工场地边，堆放点以不影响施工正常进行为原则，堆放前铺设好彩条布，并设标示牌，水泥做好防雨、防潮措施。6)现场施工范围划分:放样分坑后，确认施工范围。弃土不得直接丢弃在塔基下坡方向，不得影响塔位的正常排水。施工现场四周围设三角围旗，设置进出施工场地的施工便道。7)施工场地清理及基坑开挖，应保留塔位中心桩，作为校验柱顶标高、基础埋深的参照标志，若不能保留，应将塔位中心桩引出，做好并保存数据记录。

3 基坑开挖顺序

1)挖孔桩分坑需要复测线路方向和前后档距无误。沿对角线方向，按照设计所给半对角线尺寸，利用勾股定理，钉出桩孔中心桩O′;以基坑中心桩为圆心，桩孔半径长度为半径画出基坑边沿。沿对角线方向，在桩孔远近边沿各2 m左右位置处分别钉辅助桩A和B。计算并记录远点辅助桩A到塔位中心桩的距离OA;基坑开挖过程中，需找桩孔中心和校核挖孔的垂直度时，在辅助桩A和B间的桩钉上挂鱼线，从辅助桩A向塔位中心方向在鱼线上量取OA与OO′的差值，即可在鱼线上画出基坑中心，继而根据桩孔半径校核桩孔垂直度。挖孔桩分坑如图2所示。2)基坑开挖采用自上而下的方法，挖土顺序为先中间后四周，沿基础外轮廓线开挖。扩底部分采取先挖桩身圆柱体，再按扩底尺寸从上到下进行削土成型。挖孔施工时，必须找正基础中心，保证挖孔垂直度(桩孔垂直度偏差小于1%)。3)基坑开挖程序:①复测分坑→②单基策划→③人员、工器具、机械进场→④基坑开挖→⑤校正尺寸→⑥制作护壁→循环④⑤⑥作业开挖至设计深度→⑦测量桩深→⑧扩底清渣。

图2 挖孔桩分坑图

4 基坑开挖工作中的要点分析

1)基坑开挖后，若发现地质情况与设计描述不符，应及时通知设计工代。

2)人工开挖基坑时，应事先清除坑口附近的浮土，向坑外抛掷土石时，应防止土石回落伤人;当基坑开挖出现片状岩时，应及时自上而下清除已断裂的片状岩块，防止片状岩块掉落伤人。

3)基坑开挖应设专人检查基坑的深度，防止出现超深或欠挖现象。

4)当挖坑坑深超过1.5 m时，上下必须采用梯子;基坑超过3 m时，上下基坑采用软梯，同时必须设一根φ14的尼龙绳作为应急爬梯绳(绳子每间隔0.5 m打一防滑结，作业期间爬梯绳应始终悬于坑内)，软梯和尼龙绳上端必须设置可靠的固定措施。软梯固定方法:可在距桩坑边沿1 m外钻两个间距600 mm、深600 mm～800 mm的φ36锚孔(锚孔布置范围和深度可视地形和地质条件进行调整，且不能阻碍混凝土运输和下料)，锚孔向坑中心反方向倾斜，与地面夹角约60°。锚孔内打一根Φ32的螺纹钢(其露出地面高度不小于200 mm)，用Φ18的圆钢弯成半圆状，两端施焊于锚筋端头处，用于固定软梯和尼龙绳。搭设软梯时，须在坑口用固定好的挡土板将软梯架空离开坑壁，以便于作业人员上下攀爬。

5)深度超过1.7 m时，坑内开挖产生的土石方应装入提土筐内，由专人向坑外提土。提土人员须站在垫板上，垫板两端必须超出孔口不小于1 m，宽度不小于0.3 m，板厚不小于0.05 m。孔口径大于1 m时，孔上作业人员应系安全带(安全绳可固定在锚桩上)。在提土的过程中，坑底的施工人员严禁施工。土石方提升可通过人工机械装置提土或吊机提土，如图3所示。

6)吊机参数和提土注意事项:a.吊机起吊最大起吊重量500 kg，提升速度32 m/min，吊绳采用φ9钢丝绳，提升电机额定电压380 V;b.吊机摆放平稳，锚固可靠，防止倾倒;c.起吊时应垂直提升，保持平稳匀速，提土桶严格控制提土量，不得高于提土桶上沿，防止提升过程桶身倾斜土石坠落伤人;d.与吊机配套的发电机、电源箱应可靠接地，电缆绝缘良好，电源箱使用漏电保护装置。

7)当坑深超过2.5 m时，坑上安全监护人应密切注意坑下作业人员，并预设通风设施，现场施工可采用一台1.5 kW鼓风机(每孔一台)向坑内送风，现场同时备有急救供氧设备，防止坑下作业人员因缺氧而发生休克现象;基坑较深时，每次下坑开挖前及每次爆破作业后必须采取强制通风措施;同时应该定时更换基坑开挖作业人员，采取坑上坑下轮换作业的方式，轮换间隔最好不要超过4 h;应配备空气检测设备，及时掌控坑内空气质量，当发现坑内人员有异常状况时，根据具体情况及时开展抢救工作。

8)在坑口四周2 m范围内严禁堆积土石及任何杂物，防止掉落坑内伤人。

9)坑身开挖直径要一次完成，后期扩挖既危险又难以施工，坑底扩挖部分，对高度低且进深大的扩挖施工应随坑深同步开挖，避免后期施工困难，坑底扩挖部分应采用人工开挖，不宜另外爆破开挖，在扩挖施工前检查孔壁岩块的完整性，对于岩壁裂缝较多段可先用水泥砂浆做好护面保护。

10)土石方开挖应减少破坏施工作业需要以外的地面，注意保护环境原状和自然植被。

11)基坑开挖过程中或开挖后，因雨水天气产生积水现象，应使用排水泵及时对基坑积水进行抽排，防止积水浸泡基坑和边坡，影响基础浇制作业、基坑和边坡稳定;基坑开挖过程中发现地面有渗水，可及时利用水泵进行抽排;若地下水位较高，严重影响施工作业，则应及时将详实情况汇报到技术部门，严禁在桩孔中边抽水边开挖。积水及渗水较少时，用人工提水排除。

12)深度过深及天气阴暗时，可能会导致基坑内采光不足，施工人员无法正常进行作业。因此，必须视坑口直径和掏挖深度采取必要的照明措施，如采用矿灯照明。

13)对地质有横向裂隙或夹层时，掏挖基础底部扩孔易引起立柱底部周围坍塌，应用角钢等支撑，角钢可直接浇入混凝土中。

14)人工挖孔桩基础以人工开挖为主，对于风化岩或较坚硬的岩石可采用松动爆破与人工开挖相结合，但应保持坑壁完整，岩渣及松石必须清除干净;爆破时应严格控制用药量，不得造成边坡松动或垮塌。

15)对于非岩石类基坑或强化成破碎状的基岩，挖孔存在坑壁裂缝、坍塌、浮土(石)掉落等危及坑内施工人员的安全隐患时，经项目部现场勘察确认，增加使用安全防护罩进行作业。防护罩采用φ32螺纹钢和φ18圆钢焊接成“鸟笼状”;顶部φ18钢箍直径0.8 m，覆盖3 mm厚铁板顶盖;底部φ18钢箍直径0.9 m，不设底盖;防护罩高度1.7 m;顶部和底部箍筋外沿都平均分成14份，焊接12根立筋，留2根不焊，作为操作口;防护罩顶部引出一根φ30硬橡胶管至地面上，作为应急通气口。坑内人员作业时站在防护罩内，防止砸伤、挤伤。防护罩制作如图4所示。