陡倾岩体中爆破人工开孔桩基施工技术的应用

（中交二公局第二工程有限公司，陕西西安 710000）

1 工程概况

新建杠高寨大桥位于贵州贵阳至黄平高速公路境内，场地斜坡较发育，西北地势较高，东南偏低，斜坡山体整体呈陡崖状分布，倾角较大，结构较密实。桥梁起点、终点桥台附近为山顶斜坡，部分桥梁桩基位于半山腰，施工机械难以到达施工地点，便道修筑困难。杠高寨大桥10#墩采用桩柱式桥台结构，单个桥台下设置2根直径为1.8 m的嵌岩桩，左右幅共计4根桩基，设计桩长为21 m。

场地周边地下水主要以孔隙水、岩溶裂隙水两种形式存在。第四系松散岩类孔隙水多储存于松散土层的孔隙介质中，主要接受降雨入渗补给，但补给面积有限、含水量偏小，多以上层滞水形式存在；碳酸盐岩溶水赋存于碳酸盐岩溶裂隙和岩溶管道中，受大气降水影响明显，水量变化较大，沿岩溶管道排泄。周边地表水与岩层地下水可沿渗透通道相互补给，地下水位位于1 022.5 m左右。

2 施工工艺

根据现场工程地质条件，右线杠高寨大桥10#墩桩基所处位置特殊，因10-2桩基处于近垂直的临崖半坡处，现场拟定技术方案为人工开挖结合爆破进行施工，应从左线人工开挖爆破至右线、山体中间开挖爆破至桩顶标高在进行人工挖桩。爆破至桩顶标高后发现，10-2桩基桩身有50%处于露天，考虑到1.8 m的设计直径桩身，应从山体上爆破开槽至大于桩径的可施工平台。

2.1 工艺流程

工程区施工场地原生地质状况特殊、道路崎岖、作业场区狭窄、施工条件艰苦，与隧道施工放炮同时进行，人工挖孔桩施工难度较大。桩基施工安全和施工质量控制较为重要，工序安排的合理性、制定符合实际情况的操作工艺流程是质量控制的首要任务。

2.2 施工方法

2.2.1 测量放样

测量放样涉及桩基中心、桩孔底部高程及成桩倾斜度的测量，桩心的放线采用轴坐标法放出桩位的横向和纵向规划轴线，通过桩心基准点沿桩周进行控制点定位。卷扬机出钻渣的过程中应保持起吊钢丝绳和桩孔中心位置对准，便于控制挖土的作用位置。

支护壁模板时中心线的把控，应将首节混凝土护壁、桩轴线、桩孔高程相互对应，使用吊锤定位中心点，以标尺、控制点定位圆周和桩孔深度，使各项测量控制指标准确无误。桩孔的中心线、桩轴线、桩径、桩长及基岩土质情况需专人负责统计记录。

2.2.2 桩孔开挖

人工打孔爆破前，应先进行左线人工开挖爆破修路至右线，通过山体中部爆破开槽提供桩基的施工可操作面。开始挖孔前，应精确定位桩位，自上向下使用镐、锹挖除孔中的覆盖土，顺序为先挖中部、后挖周边，采用垂直运输吊桶内的弃土，孔口以上配备机械式提升装置和防雨棚，提升系统采用专用三脚架提升电动葫芦，提升重量不超过150 kg。将钻渣提升至地面后，使用手推车运送下放钻渣于孔口2 m外，弃土高度不超过1.5 m，渣土使用装载车运出后，再进行桩孔施工。当挖孔揭露到弱风化或硬质基岩，风镐无法继续作业的条件时，采用人工打孔爆破。

孔内起爆方法采取电雷管引爆，桩基施工人员需撤离至安全位置后起爆，孔口应加盖。爆破完成后，应打开孔盖进行通风，约0.5 h左右检查孔内是否存在有害气体，再进行挖孔出渣。

挖孔施工到设计标高后，测量孔底并清除孔底浮渣，直到孔底无松散渣土。施工人员应进行保护孔口处理，若现场地质状况与设计地勘资料相悖，需报于监理和设计单位沟通解决。

2.2.3 爆破设计

本工程桩径为1.8 m，钻爆设计中炮眼数量均为一种，孔内岩层开挖采用浅孔爆破法工艺施工。桩孔爆破深度单次不得超过1 m，防止爆破震坏护壁，避免产生坍孔等现象。

2.2.4 护壁施工

开挖井孔前，就地挖沟支模并浇混凝土护圈，护圈高出地面线约30 cm，避免地面水或杂物灌入孔内，护壁呈阶梯状。混凝土护壁与挖孔需搭接连续，护壁厚度最大13 cm、最小6 cm，护壁混凝土采用C30，护壁内径不小于1.8 m。

每层护壁高度不大于1 m，护壁支模完成后，专业人员应对护壁厚度、中心进行核对。为保证模板垂直度，可结合十字架对准轴线标记，在十字交叉中心吊垂球进行复核。根据开挖情况，当挖孔深入岩层后，根据岩体完整性和风化破碎程度决定是否需要护壁，若无须护壁，可将开挖半径缩小，应保证开挖桩径不小于1.8 m控制。

2.2.5 挖孔终孔检查

施工至设计标高后，进行桩孔终孔检查。专业人员应先自行检查，保证设计标高、桩径、垂直度等到达要求。清理孔底的渣土、浮土、护壁污泥、淤泥、沉淀等松动层，利用超声物探法检测下方岩石是否存在夹层、溶洞等不良地质。若遇溶洞，应探测大小、深浅及其走向，提出相应的治理方案，溶洞上方需做混凝土护壁，且保证支撑牢固。

排水孔口设置锁口并保证位于地面以上30 cm，防止孔口杂物及地面水渗入孔内，设置护栏和临时排水沟，在孔口设置遮雨篷，孔口不得堆载重物。挖孔施工中若有地下水涌出，水量不大时可利用提渣桶将水和泥渣同时运出。若涌水量偏大，需凿坑汇集积水，利用水泵将积水排出桩孔外。

2.2.6 通风与照明

孔内通风采用压入式，当挖孔深度为10 m以上，施工人员进入桩孔前，先使用鼓风机向孔内送入空气或氧气。孔内施工人员必须随身携带瓦斯报警器，随时检测孔内是否存在可燃物或有毒气体，若检测出瓦斯浓度大于5%或二氧化碳浓度大于0.3%时，施工人员应及时撤离，并向孔内通风换气。

桩孔内必须架设人工软梯，严禁乘坐提渣桶。孔内施工人员不宜过多，一般不超过两人，工作时长不超过4 h，桩孔内照明灯泡应具备防水性能，电压不超过安全电压允许值，电缆采用防水性绝缘电缆，应采取漏电保护措施[1]。

2.2.7 桩基混凝土浇筑

由于本工程施工机械难以到达施工平台，因此，混凝土输送及钢筋笼吊装均采用塔吊进行施工。配备的钢筋笼和声测管需验收合格再浇筑桩基混凝土。

桩身混凝土施工主要工艺流程：施工准备→混凝土搅拌和运输→现场混凝土性能测试→混凝土灌注→人工振捣→灌注完成→桩顶人工凿毛→桩顶养护→桩身检测。

杠高寨大桥10#墩桩基利用导管采用干灌法施工，灌注过程中，由孔内工作人员采用振动棒均匀振捣密实，直至桩顶。为确保桩顶混凝土浇筑质量，应及时清理表面浮渣，超灌不小于20 cm，混凝土一次浇筑完成。

3 桩基终孔参数及斜坡段桩基终孔要求

3.1 桩基终孔参数

（1）嵌岩深度：桥梁桩基嵌岩深度除施工图有明确规定外，嵌岩深度均不小于3D（D为桩基直径）。

（2）有效桩长：全线桥梁桩基有效桩长由设计计算确定，一般不小于15 m。

（3）柱底检测：桩端以下3D或5 m（取大值）范围内无软弱夹层、溶洞等不良地质情况存在时，方可终孔。

3.2 斜坡段桩基终孔要求

（1）有效桩长：以桩周最不利坡面（最陡坡面）桩基外缘距坡面的水平距离为2.5D计算，有效桩长不小于15 m。

（2）安全距离：以桩周最不利坡面（最陡坡面）计算桩底距斜坡（陡崖）面水平安全距离，斜坡不小于30 m，陡崖不小于20 m。

4 安全质量保证措施

4.1 爆破工程质量保证措施

通过优化设计爆破参数、控制预裂孔的钻孔质量及精度、提高装药、填塞质量、控制爆破振动、限制一次起爆的最大药量等措施，确保人工开挖爆破的工程质量。

4.2 混凝土质量保证措施

雨季施工应严格把控混凝土的配合比，对已浇筑的混凝土做好防护，在混凝土搅拌站应派专职试验人员检查、监督和试验，若遇特殊情况在施工现场无法浇筑混凝土，应通知及时停止混凝土的搅拌和运输。由于桩孔较深、桩身较长，浇混凝土时采用直导管下料，以避免混凝土离析。同时，混凝土浇筑应严格控制其下料速度，确保混凝土的振捣留有充足的时间。

4.3 安全保证措施

为充分保障桩孔作业人员安全，在施工过程中桩口设置三面钢板围护及活动顶棚防护措施。桩孔开挖需搭设操作平台，在山体上打锚杆支撑，与施工操作平台形成有效连接，以满足施工作业要求。每孔需配置软梯供孔内作业人员出孔使用，无工作人员在场时孔口须加防护盖板，防止杂物或人员掉入孔内[2]。

本工程隧道施工与桩基施工同时进行，每次隧道放炮，桩基施工人员应撤离至安全位置后起爆，防止爆破产生的孤石对施工人员造成伤害，起爆后在保证安全的前提下再进行开挖，爆破后坡面应加设防护网。

5 结语

综上所述，在该类地形、地质条件复杂的山区临崖位置进行挖孔桩施工，应根据不同岩土层采用不同的开挖方式和支护模式，采取逐层开挖、逐层护壁的施工工艺。按照孔内空气质量情况，采用不同的通风措施，以确保人工挖孔施工安全。根据本工程孔位不同深度岩层地质状况，采取控制开挖进尺、合理设计爆破参数、逐层护壁、合理处置溶洞、孔内承压水和采取孔内通风等措施，可有效减少坍孔，保障桩基工程质量和进度计划要求，节约工期，降低施工成本。