山区狭窄区域高速公路人工挖孔桩施工方法

2019-11-18龚妇容

山西建筑 2019年20期

龚妇容

(中国水利水电第十一工程局有限公司，河南郑州 450001)

1 工程概况

建水(个旧)至元阳高速公路土建9标段里程桩号为MK0+114.267～MK2+040.724(蚂蟥塘枢纽立交)、LK1+039.547～LK9+100(主线)，位于个旧市中心城区西部和北部，本标段主线桥梁共9座，共计3 560.13 m，涵洞41道，互通立交桥梁1座，共计2 019 m，桥梁总长占路线长度49.3%；桥梁下部桥墩采用薄壁墩和柱式墩两种形式，桥墩基础全部采用桩基础，下部肋板式、桩柱式桥台基础也全部采用桩基础，全线桩基础桩径有1.2 m,1.5 m,1.6 m,1.8 m,2.0 m,2.2 m和2.5 m七种，桩长最小14 m，最大32 m，桩基底部全部深入白云岩层中，属于嵌岩桩，当现场条件无法采用旋挖钻、冲击钻等机械设备成孔且无地下水或有少量地下水，无不良地质作用时，采用人工挖孔施工。

2 施工方案

2.1 技术参数

护壁配筋：竖向Φ10@150 mm(200 mm)主筋均匀布置，环向Φ10@150 mm(200 mm)圆形箍筋。当采用爆破掘进时，孔底预留20 cm～30 cm，用人工、风镐凿除至设计标高。

2.2 施工工艺流程

2.2.1施工准备

按照图纸对作业区域进行初步放样，确定施工区域。清表深度不小于30 cm，清除杂草、腐殖土等不良土体，对于局部坑洼段进行回填。清表完成形成2%～4%的横坡以利排水。用挖掘机或人工开挖工作平台，对原有场地进行平整，控制好孔口标高，尽量达到设计标高，并在孔口四周设置排水沟。

2.2.2桩位放样

1)桩位定位测量：测量放样后现场人员使用钢钎进行标记，标记完成后埋设护桩。护桩距孔中心2.5 m～3 m呈十字形布置。待首节护壁成型后将桩位控制线标注在锁口混凝土上，以便检查孔位和钢筋笼位置。

2)桩位高程控制：根据设计图纸提供的水准点，在现场作六个高精度控制点。

3)桩位开挖线放样：对于放样圆心需要确定为桩位的中心点，并且对于圆周确定为护壁厚度与桩身半径的和。在此基础上，对于桩位标记应当运用石灰线进行勾画，据此确定开挖桩孔的尺寸。

2.2.3锁口施工

1)完善临时排水。

根据现场实际地形，在桩孔周边合理设置纵横相互贯通的排水沟，部分桩孔位(5 m以外视现场情况而定)设拦水埂。将自然雨水及地表水引至桩孔施工范围以外，保证排水畅通，严防地面雨水流入桩孔内，致使桩孔塌方，并对电动卷扬机安放区域场地进行混凝土硬化处理，硬化厚度不小于10 cm。

2)挂设警示标志及标识牌，在井口防护栏上应挂设安全警示标识牌和桩基标识牌。

3)卷扬机的安装，修筑单扬机基底平台，平台应平整稳固。提升设备完好，作业期间需定期检查其使用性能。配重采用焊接牢固的钢筋笼，并在笼内浇筑成型的混凝土块，提升机配重是出渣筒及渣土重量的4倍～6倍，满足安全性能要求。

2.2.4开挖第一节桩孔

第一节桩孔至少不小于设计桩径加2倍护壁混凝土厚度，允许误差控制在30 mm。第一节高度根据地质情况及操作条件而定，不超过1 m。

2.2.5护壁施工

1)护壁构造：桩孔每下挖一节(1 m)立即浇筑护壁一节，严禁只开挖不浇筑护壁的冒险作业。护壁外侧与孔壁之间填充密实。

内齿式护壁示意图见图1。

2)护壁配筋：竖向Φ10@150 mm(200 mm)主筋均匀布置，环向Φ10@150 mm(200 mm)圆形箍筋。护壁形式采用内齿承插式护壁(如图1所示)作为施工用的衬体，以增加抗塌孔能力。

3)护壁模板：模板采用圆台形工具式内钢模拼装而成，拼装紧密，支撑牢固不变形，便于装拆和倒运。同时用方木做水平横向支撑加固牢固。模板要预先进行对中检查。

4)护壁混凝土：采用与桩身混凝土强度等级一致的混凝土，掺入一定剂量的早强剂，配合比以试验室配合比为准。每节挖土完毕后立即立模浇筑，护壁混凝土采用小型350混凝土搅拌机现场搅拌。

2.2.6出渣及垂直运输提升

1)碴土装入吊桶，用卷扬机提升装置垂直提升至孔外，再倒运出桩周边指定位置。根据现场情况调整卷扬机钢丝绳和滑轮组的位置，地面运土用手推车。

2)钢丝绳的破断拉力验算孔口及孔内安全防护措施。满铺防雨彩钢瓦，彩钢瓦须伸出孔口外边缘各方向不小于1.2 m，确保雨水不进入桩内。孔口四周设置φ48钢管防护栏和临时排水沟，涂刷红白相间的警示反光漆，在护栏外边安装绿色防护网，防护网上悬挂标识标牌。孔口四周防护栏设有可移动的进出口便于作业人员出入。孔口夜间设置有安全警示红灯，孔口四周不得堆放弃渣、无关工具和其他杂物。严禁使用不符合要求的电缆、电线。

3)孔深超过5 m时，进行孔内空气质量检测，可提前向孔内进行机械通风(6 m～8 m，超过10 m时，必须采用机械通风，力保孔内空气质量)使用鼓风机向井下送风，出风管口距操作人员不大于2 m。

4)挖孔时定期使用气体检测仪检查。经由全面检查以后，如果未能达到规范的三级标准浓度限值必须采取有力措施加强通风，待重新检测符合《环境空气质量标准》时方可继续作业。

2.2.7拆第一节护壁模板

对于符合2.5 MPa强度的护壁需要予以模板拆除的处理，并且遵照特定的次序予以模板拆除的操作。并且在投射吊线坠的基础上，对于平整度还需予以灵活调整，确保对准吊线坠的位置。保证桩孔轴线位置、标高、截面尺寸符合设计及规范要求。

2.2.8挖下一节土方

利用提升设备运土，桩孔内人员戴好安全帽。对于掉落下来的杂物与石块需要予以立即处理，避免孔口由于掉落物体进而导致突然出现塌陷。

2.2.9逐层向下循环作业

按照上述工序自上而下逐层开挖，依次循环进行直至设计深度。桩基开挖后，根据渣样对地质情况作出描述，并按照每节护壁留存渣样一次，当土质变化时，增加渣样留存频率。桩孔挖掘及支撑护壁两道工序须连续作业，不得中途停顿，以防孔内坍塌。对完整坚硬密实岩层、无透水情况，可不设护壁支撑。挖孔桩爆破终止时，孔底预留20 cm～30 cm，用人工、风镐或者手风钻凿除至设计标高。作业过程中及时修正孔壁，校对桩基中心。

2.2.10孔内爆破施工

1)爆破方案选择。

人工挖孔桩爆破作业地点处于山区，周围环境相对较简单，施工中以控制爆破危害对已浇筑护壁的破坏及爆破飞石的控制为重点，采取“多打孔、少装药、短进尺、弱震动”的浅眼掏槽微差控制爆破方法，孔桩井口覆盖防护，可达到爆破效果并满足安全要求。

2)爆破参数确定。

孔桩开挖直径最小为1.5 m，最大为2.5 m，当桩径较小时，爆破夹制作用大，根据井巷掘进原理及以往工程施工经验，炮眼设计采用中心掏槽眼、辅助眼、周边眼相结合的布孔方式，利用多个段位毫秒雷管实现微差控制爆破。实施爆破时考虑护壁厚度30 cm的余量。

2.2.11终孔验收

桩基成孔自检并向监理工程师报验现场终孔。对孔径、孔深、桩位中线、垂直度、孔底沉渣厚度、地质渣样等进行检查。填写终孔记录表，完善隐蔽工程验收签字确认手续，见表1。

若实际地质情况与设计地质资料不符，则根据监理单位及设计单位意见，调整桩长。

2.2.12孔内封底

经验收后，满足设计及规范要求，同意终孔后，及时清理干净孔底虚土、松渣、杂物、沉淀泥土，排除孔内积水。

表1 人工挖孔桩实测项目

2.3 声测管和钢筋笼吊装

2.3.1声测管安装

1)声测管材料采用57×3 mm的无缝钢管精制而成，其布设数量按照设计要求均匀布置的原则进行布置。

2)桩基钢筋笼声测管根数根据桩径确定，桩径D<150 cm，设置3根，桩径D≥150 cm，设置4根。根据现场情况，便于桩基声波检测为宜，且各声测管管口高度保持一致。

3)严禁使用污浊含有杂质的水注入声测管内。

2.3.2钢筋笼吊装下放

经监理工程师检验合格后，就要进入后续的起吊施工环节。具体在下方吊装的钢筋笼时，应当能够维持垂直的入孔位置，轻轻予以下放。对于箍筋应当将其绑扎于连接好的接头部位，然后对于型钢予以抽出操作，避免钢筋笼呈现频繁旋转的状态。钢筋笼吊装完成后，经验收合格后立即组织浇筑。

2.3.3混凝土灌注

灌注前对串筒内壁进行清洁，不得使用筒内有干渣杂物的串筒，串筒分段连接，连接处使用钢丝固定，保证串筒连接紧密，不致掉落。浇筑过程中悬空高度控制在2.0 m内。串筒布置在桩孔中心位置，混凝土在串筒中自由坠落。每个断面保证不小于5个振点，根据现场实际情况予以调整。浇筑过程中，保持混凝土连续供应，运输线路通畅。在灌注混凝土时，每根桩留取两组试件，试件采用标准养护，强度测试后填入相应的记录表及质检资料内。