崩坡积体超深度大直径人工挖孔桩施工技术研究

许伟

摘要：本文选取重庆黔江地区高速的施工案例，对高架桥梁下的特殊地质崩坡积体，采用了超深度大直径的人工挖孔桩。关于该施工方案，施工技术，及施工安全措施行了详细地论述与研究。

Abstract： In this paper， a high speed construction case in Qianjiang area of Chongqing is selected， and the artificial excavation pile with super depth and large diameter is adopted for the special geological slope integror under the viaduct. The construction scheme， construction technology， and construction safety measures are discussed and studied in detail.

关键词： 崩坡积体；超深度大直径人工挖孔桩；施工技术

Key words： landslide body；super depth and large diameter manual hole digging pile；construction technology

中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）12-0129-02

0 引言

人工挖孔桩曾广泛应用于桥梁基础中，一般地，通过人力及采用器械开挖成孔，进而泥浆护壁，吊放钢筋笼，灌注混凝土成桩，对于无地下水或地下少量潜水的密实土较为适用。重庆的石黔高速属于重庆市“三环十射三联线”中的第二联，第九标段的施工任务位于黔江境内，管段为构造剥蚀低中山地貌，山体陡峭，河谷纵横，地形复杂，尤其是在崩坡积体地段桥梁桩基施工中大胆运用人工挖孔桩挖深60m取得成功，保证了工期，取得了成效。

1 工程简介

石黔高速九标石会大桥位于黔江区石会镇黎明村及关后村，桥位穿越区主要属斜坡地形，总体呈北高南低，东西高中间低趋势，大桥横跨石会河，河沟呈宽缓的“U”字型，桥位区地形起伏较大，最低点位于石会河沟底，地面高程455.0m，最高点靠近石会隧道进口段，地面高程550.0m，相对高差约100.0m，靠近石柱端桥台段自然斜坡地形坡角一般15～25°之间，石会河东侧靠近黔江端桥台发育大量植被，地形坡角相对较陡，地形坡角一般20～35°，局部地段形成陡坎，地形坡角可达60。关于桥梁桩基工程的交通运输较为困难，体现在施工现场没有便道，且崩坡积体有凹凸冲沟，土质坚硬。

桥梁桥墩均位于崩坡积体前缘及侧缘，总体地势北高南低，总体坡向为133，地形坡角一般10～40°，总体呈前、后缘陡，中部较平缘，分布高程约460～760m，相对高差约300m，纵长约1500m，横宽1300m，崩坡积体厚度36.9～61m，总体积约7800×104m3。沿山体遍布有崩塌造成的碎裂岩体，呈连续分布，部分碎裂程度较低的呈连续层状分布，并且该崩塌堆积体土层松散，孔隙率大，渗透性大，大气降水后地表水可以快速入渗到地下形成空隙型地下水，在人為破坏后易产生崩塌滑坡现象，如果进行大断面、大面积的开挖，势必会造成大范围的整体失稳。

2 方案选择

①石会大桥全桥共计136根桩基，直径分别是1.8m、2.0m、2.2m、2.5m，设计深度为32～60m，地形复杂，坡势陡峭，墩台基础成孔困难；桥墩施工场地复杂，交通及运输机械不便。以500m3/单桩的泥浆及沉渣计算，附近没有合适的地方堆放如此多的泥浆及沉淀渣。而且钻孔容易泥浆流失，造成塌孔。②崩坡积体段施工，堆积体松散、破碎且有地下水的情况下，还要完成60m深、桩径2.2m的嵌岩桩施工。若采用机械钻孔施工，由于工程情况特殊，施工费用及施工进度得不到保障，由此，采用人工挖孔桩可以因时因地进行施工，从而拥有优势。关于现场施工进度，以单桩进尺1m/天计算，一个承台下4根桩人工需要60d，而采用机械冲孔单桩就需要40d，因此，4根桩就需要160d。③桩体质量好。人工挖孔桩在桩体施工完成后，可以彻底清除孔底沉渣；在灌注混凝土时，桩与土体能够较为紧密接触，因此，这将极大地提高桩的承载性能。该桩基础工程采用嵌岩桩的设计方法，桩端进入岩层（完整不破碎）深度≧3倍桩径，设计要求桩底基岩饱和单轴抗压强度标准值不小于13MPa。一般地，挖孔桩在清理沉渣后灌注砼，这里就断桩、缩径等质量事故都较少的发生。④桥位离村庄住房距离近，岩层松散，不需要大体积的爆破，远比冲击钻造成的扰动要小。

鉴于以上四点，施工单位提出采用人工挖孔桩施工，经设计、业主、监理单位及重庆市专家专项方案论证，得到实施。并根据工程特点，可实施性方案达到了预期的成果。

3 施工技术措施

3.1 人工挖孔

首先测量放线定孔坐标点位，从中心挖至桩体控制尺寸，然后从上往下逐层开挖。根据施工地质情况，一般每次开挖高度为1.0m。对于桩基上部位于崩坡积体部位，从上之下采用铁锹开挖，对于坚硬岩层，则采用从中间至周边的爆破开挖方法，控制截面尺寸为设计桩体直径加2倍护壁厚度，进入微风化岩层时采用浅眼微差爆破技术进行爆破施工，人工风镐配合开挖。每开挖步下要检查其孔位及孔径，在符合要求后进行泥浆护壁，并采用钢筋绑扎及模板搭设，使整个桩基工程达到预期成效。如图1所示。

3.2 孔壁支护

这里采用钢筋混凝土护壁技术，采用内齿式砼护壁，根据桩受力状态进行设计。由桩受承载较大处，即桩端，其护壁所承受的土压力及考虑地下水静水压力等可确定护壁厚度。由于开挖深度较大，施工过程中，地面不均匀堆载影响不考虑。根据该工程实际情况，采用分层现浇混凝土护壁，护壁高度1.0m/每层，护壁上口壁厚200mm，下口壁厚150mm，采用Ф12@200mm方格网状配筋布置，预留150mm的钢筋长度，弯钩与下节护壁联结，这里护壁从上到下必须全程采用钢筋混凝土。

护壁模板的设计，一般地，上口直径与设计桩径相等，下口直径要比设计桩径大20.0mm，制作材料为扇形的薄钢。模板骨架支撑，采用三角铁，拼缝需留出2.0mm的间隙。并采用螺栓将模板拼缝固定，防止漏浆需用板条将拼缝填塞。拆卸方法：先拆卸固定螺栓，并敲打拼缝填塞的板条，松动之后再取出。

泥浆护壁砼的混凝土标号为C30，应于桩基采取的混凝土一致，在混凝土内掺入适量的速凝剂，以提高混凝土早期强度。在浇筑混凝土时，必须保证均匀下料，灌注高度应小于50.0cm，根据实际情况接串筒及溜槽。振捣时，采用振捣棒或用钢棒外侧敲击模板，若拆模后护壁有漏水、蜂窝，应及时的堵塞和引导。

3.3 钢筋笼制作及混凝土灌注

钢筋笼施工采取在钢筋场集中加工，分段制作，现场吊装并用套筒进行机械连接，保证施工质量。混凝土浇筑时，需分层连续浇筑，且分层振捣，每次浇筑高度小于1.5 m，每层振捣厚度小于0.5m，出料口到浇筑面高度大于2.0 m时，必须使用串桶，防止离析，且砼坍落度宜控制在10.0～12.0cm。当孔内出现地下水涌入情况较严重时，应采取水下混凝土浇筑法施工，先向桩孔补水，使得孔内水位与周围地下水位高程相同。灌注桩一般应适当超过桩顶设计标高，使得在凿除浮浆后，桩顶标高符合设计要求。

4 施工安全措施

4.1 桩孔坍塌

首先，应加强对护壁质量控制。每节护壁在浇筑前进行隐蔽性验收，其配筋及几何尺寸应达到设计要求，混凝土一般应采取集中拌制，并掺入适量早强剂，以提高泥浆护壁的早期强度；同时，做好护壁完整性检查，出现裂缝、下沉、变形等情况，应及时告知施工方及监理方等，在护壁完整情况下，工人下井作业，并定期进行检查。

4.2 高空坠物

锁扣应高出地面30.0cm，并对空口周围地面进行混凝土硬化，在桩孔周边不允许堆放任何物品，以防止发生孔内坠物事件。一般地，井内设置半月板进行孔内作业人员防护。工作人员必须戴好安全帽，且安全帽必须系紧帽绳以防坠落；工作人员在作业时，必须配挂安全带，将安全带固定在桩边提升机上。按照重庆市交委质监局要求，孔口采用双排脚手架，每班在进入孔内作业前，检查电动提升架，及钢丝绳、螺帽松紧、防冲顶装置等，发现隐患时应立即停止施工，直至维修合格后方可使用。孔口周边应有1.2m高的护栏，必须设置防坠警示标志。人在上下孔时要乘爬梯，不能坐吊筒进出；爬梯每隔2.0m设置在护壁预埋件上，并定期检查爬梯安全性。平时不开挖时必须要用Ф16钢筋网片对孔口进行覆盖。吊运时，严禁将土石装满吊升，吊桶提升到桩口并移至桩口外安全区域时才能倾倒，以防止土石块坠入孔内。

4.3 缺氧及中毒

由于桩孔超深，孔内的通风供氧非常重要，在桩深？叟10.0m或孔内的CO2含量超过0.3%时，要采用机械通风。爆破施工后，应先通风排烟后下孔施工。安排专人在每天开工前提前对各桩孔进行通风，并采用毒气检测仪进行气体检测，悬挂通风换气警告牌，等到孔内无残余毒气，检测结果符合要求后方可进孔内施工。

4.4 安全用电与通信

用电安全是施工过程中必须注意的问题。挖孔过程中，较多设备需要用电，因此电线的合理布置要考虑到安全性。这里采用36V低压电进行孔内照明。由于孔太深，孔口与孔下的交流需采用通信设备，采用无线对讲机，移动方便，确保桩孔上下的通信顺畅。

5 优缺点对比

人工挖孔桩优点：人工挖孔桩所需作业面小，施工机具移动方便；人工挖孔桩能够节约用水及，同时减少对周边环境的污染；桩体质量高，桩垂直度、清渣程度及孔深等重要指标，都能够在合格范围内控制；人工挖孔桩灌注施工工艺简单，工序合理，且可以有效缩短工期。人工挖孔桩缺点：施工危险性较大，孔下操作时，必须要保证安全措施做到100%的落实，同时，也难免出现安全事故；对于地下潜水量过大或水位过高的挖孔桩，增加了施工的难度。

6 结束语

本工程通过采取以上技术和安全措施，加强管理，措施得当，按期顺利地完成了崩坡积体段超深度大直径超常规人工挖孔桩的施工。在施工过程中，未发生任何安全事故，保证了桥梁工程的正常施工。

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