桥梁人工挖孔桩施工要注意的问题

曾宝忠

（贵州省泓阳交通建设工程有限责任公司，贵州贵阳550081）

0 引言

作为目前桥梁施工过程中的关键施工技术之一，人工挖孔桩主要用于成井阶段，具有经济性好、设备操作简单、施工方便等优点，可有效降低施工成本并在一定程度上满足施工质量和工期要求，因此这项技术也在桥梁工程中得到了广泛的应用。

1 人工挖孔桩概述

人工挖孔桩是一种利用人工开孔在竖井的现浇桩上形成孔洞的施工技术，它具有以下特点：

一是施工简单。人工开挖的设备只需要普通的起重设备、模板、套筒、沉箱等，主要是人工上下开挖。

二是施工质量好。成桩后，不易塌孔、破桩、堵塞，孔底杂质沉淀少，且易清除。

三是施工速度快。与钻孔施工相比，施工速度相差不大，但开挖土方量少，可进行多孔施工，提高施工进度。

但同也存在以下隐患：

一是施工环境恶劣。工人不得不在孔下工作，空气质量差，噪声高。

二是安全隐患多。在沙质土壤中挖掘地下桩孔时，流沙的涌入会造成安全隐患[1]。

另外，人工挖孔桩施工还需要注意以下几点：第一，在水体稳定性和地质条件允许的情况下，可在无地下水、少量地下水的土壤以及风化岩中的致密土层上，或在机械成孔极难或不可能的地方，采用人工开凿；第二，对于岩溶地区和塌陷区域，则一般不可以实施人工开挖；第三，当孔内空气污染物达到《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)中规定的III 类标准含量上限值而无通风措施时，则禁止实施人工开挖；第四，内孔径及最小边宽开挖桩的直径均不能低于1.2m，当孔深度大于15m 时，则一般不建议人工开挖，若需人工挖掘时，须提交专项实施方案并经专家审核后进行。

2 桥梁人工挖孔桩施工要注意的施工工艺

以某地区桥梁工程的人工挖孔桩技术施工为例，拟于周家寨大桥左幅2#墩布置1 台6015 塔吊，鸡坡大桥布置4 台塔吊，右幅11#墩布设1 台6015 塔吊，覆盖右幅10#、11#、12#墩，左幅13#墩布设1 台6015 塔吊，覆盖左幅13#、14#墩，左幅15#墩布设1 台6015 塔吊，覆盖左幅15#、16#墩及右幅13#、14#墩，左幅19#墩布设1 台6015 塔吊，覆盖左幅18#、19#、20#墩及右幅18#墩；鸡坡2#桥布置1 台6015 塔吊，布设于左幅3#墩，覆盖左幅3#、4#墩及右幅3#墩。白水河特大桥布置7台6015 塔吊，分别布设于3#、5#、6#、8#、9#、10#、11#墩，对此做出以下探讨研究。

2.1 桥梁施工的准备工作

施工之前，施工单位应组织人员进行工程设计图纸的了解，并对工程技术资料做出分析。同时，加强合同文本内容的了解，对工程施工期间所应用的技术标准进行掌握，还需要对道路、取土场位置、地形地貌、道路交通状况等进行全面调查核实，有关工程技术部门也必须提出开挖工作分配方案并报告监理工程师，土方开挖必须经同意方可实施，对道路的轴线和边条，包括平台坡顶、坡脚、边槽、建设红线、开挖区、获土面积、地涵位置、堆放数量等应报工程师检查，挖掘侧水沟和横侧沟(1 个为20m)以清除地表水。当调整填充段的高脚线时，每边宜根据横截面增加约50cm，并按照技术规范要求将垫层填筑物样送至中心试验室进行标准的压实测试，以估算最高含水率和最大干密度，并做好液塑限、塑性指数、植物有机质浓度、CBR 值、粒度分析等测试。此外还要做好启动请求报告并提交监理工程师审批，清理垫区和取土区间的现场土壤，清理地面表土、野草、树枝、泥沙和障碍物，在清洁好现场后，及时用滚筒压实填筑物区表层，使之满足路面施工技术标准规定的最大压实程度，并经监理工程师认可，且将剥离后的地表土集中存放，用于桥区绿化工程和建成后的临时施工。需要注意的是，施工过程中要在开挖场地设置相应的排水设施，以保持施工现场排水良好，避免施工或冲淤对周边农业用地造成破坏[2]。

2.2 土石方开挖

在开展土质路堑开挖工作期间，主要用到的方法有以下几种。

其一，单层横向挖掘法。具体施工期间，需要从路堑的一端或两端开始，根据断面全宽尺寸，一次性开挖至设计标高。需要注意的是，如果开挖的深度少于4m，可应用此类方法施工。

其二，多层横向挖掘法。施工过程中，需要从路堑的一端或两端开挖，结合横断面的实际情况采用分层开挖的方式。如果施工现场的开挖深度大于4m，可使用该种方法开挖。

其三，通道纵凿法。施工期间，需要沿着路堑方向开凿一条纵向渠，借助渠道进行工作面的扩大，同时将开挖的渠道作为运土渠道。如果路堑的长度、深度较大，可以采用此方法施工。在该合同段中，广泛应用到这一方法。

对于石质路堑而言，其开挖方式主要分为两种：其一，松土机械作业法；其二，爆破作业法。下面对这两种方法做出分析。

在一些风化相对严重的路段，主要用到松土机械作业法。施工期间，所用的推土机带有单齿松土器，在对表层进行翻松处理之后，再借助相关设备运输土体。具体施工流程是：松土—集堆—土体外运。对于松土机械的选择，需要结合岩石的性质确定。同时，松土时要沿着下坡方向进行，且间隔控制在1～1.5m之间。

对于较硬的软岩，松土机械作业法施工难度很大，可采用爆破作业法，而后再实施松土机械作业法(有关爆破作业法的设计和施工必须委托有资质的爆破人员进行)，由于爆破施工对边坡稳定性影响很大，因此为保证边坡稳定性，不宜大面积爆破而宜采用小规模爆破，致密岩层爆破采用群爆破和微差爆破，爆破施工时边坡开挖线应预留1～2m，以保证边坡的平整度[3]。

在开展爆破作业法施工期间，应严格按照施工流程与技术要点进行操作。首先，要开展施爆区管线的调查工作，之后进行炮位设计与相关审查，并加强施爆管理。其次，进行覆盖层土体清理，并做好相应的钻孔工作。再次，对爆破所用的器材做好检验，并进行炸药的安装与引爆设备的连接。最后，进行炮孔填塞，并加强现场安全管控。当爆破工作结束以后，要进行瞎炮清理，按顺序解除警戒，并对爆破效果进行测定。

需要注意的是，爆破作业必须由专业人员进行操作，并保证爆破产生的石料不受积水浸泡等因素的影响[4]。

土石方开挖施工工艺流程见图1。

图1 土石方开挖施工工艺流程图

2.3 预应力工艺

施工所用的混凝土钢筋管在位置上应满足设计图纸标注的要求。同时，还要确保钢筋的牢固效果。对于T 型钢梁的定位筋、箍筋，施工期间可以采用点焊的方式进行处理，避免发生管道错位、倾斜等各类问题。另外，施工期间要做好波纹管密实性的检查，避免出现钢筋阻塞管道的问题。通过智能张力控制系统，利用紧张感和紧张度大小调节预张力的施加量。需要注意的是，实际抗拉强度与理论拉力的偏差不能超过±6%。预应力钢筋的张拉应在梁的混凝土强度和弹性模量达到90%且混凝土养护时间不少于7天时进行，气缸校正系数不大于1.05，油表校正精度等级不小于1.0，气缸校准有效期不大于6 个月，电压操作不大于300 次，其中检查油表的周期不应超过1个月，并应使用防震压力表，在此过程中，相关人员必须采取措施防止梁在预应力张力下发生横向弯曲，张力应关于元素截面的中心线对称，并从上到下左右平衡。同时构件上下边缘的混凝土受力不应超过允许值，主梁正弯矩张拉顺序为N2－50%N5 左－100%N5右－100%N5 左－N1－N3－N4。墩顶负弯矩张拉顺序为T1－T2－T3。

2.4 混凝土浇筑、养护

施工所用的混凝土要在预制施工现场集中搅拌，之后再由泵车等设备运输。浇筑应在垂直截面和水平层进行，从下端到上端，每层厚度控制在30cm 左右。混凝土振动主要由附件振动器进行，并由插入式振动器辅助。需要注意的是，振动不宜持续过长时间，以免出现振动过度或漏水等问题。在开展混凝土浇筑施工期间，应确保浇筑的连续性，中途不能出现中断的情况。模板只有等到混凝土的强度达到设计要求的60%后才能拆除。预制模板从梁上拆除后，用土工布覆盖梁底至梁顶，并采用自动喷涂养护系统，保持足够的湿度和温度。另外，为保证工期，预制混凝土应采取措施缩短预制构件的养护周期，如加入早强剂、减水剂等，以控制混凝土的硬化时间，保证混凝土的质量。待混凝土最终凝固后，用粗麻布袋覆盖混凝土，并洒水养护至少7 天。注意，当温度低于5oC时，不要进行洒水保护，而是使用固化液进行固化。冬季施工过程中，要结合工程的进度做好蒸汽养护工作，以加快施工进度；如果外界的温度过低，进入模板的混凝土底部温度低于10oC 时，应加热搅拌水以延长搅拌时间。注浆工艺流程见图2[5]。

图2 注浆工艺流程图

2.5 护栏与桥面铺装

栏杆是钢筋混凝土栏杆。钢筋和现浇混凝土按规范黏结，保证振动到位，使表面看起来比较完整。主线桥梁防水混凝土衬砌采用人工铺设，但不得抛洒混凝土，防止离析。铺设桥梁前，应将板坯顶面打毛并用高压水冲洗，以保证新旧混凝土结合的效果良好。同时，还要在桥内进行标高的测量，以明确铸件厚度。桥梁钢筋网主要使用短筋支撑的方式，通过焊接施工与混凝土垫块结合，并确保保护层的厚度。施工期间，施工人员、机械不能在钢筋网上进行作业，以免钢筋网变形。在此过程中应注意，有伸缩缝的地方应预留工作槽。混凝土浇筑完成后，用稻草覆盖并定期洒水进行养护，时间不少于7 天，强度达到设计水平后方可通车。

3 桥梁人工挖孔桩施工中的注意事项

具体施工前，施工人员应检查井口左侧围护结构，查看井架是否稳固，并清理井口松散物，如土块、石渣、工具等，防止施工人员在井口处因坠物受伤。施工人员下井时应使用安全梯和人员升降箱。桩深超过15m 时，人员不得使用安全梯，而应使用升降箱。开工时应检测地下瓦斯浓度并提前采取安全措施。开挖孔时，孔深大于10m 时，应准备地下送风设施，接缝量不小于25L/s。安装工具时，检查牢固度，注意地层状态，随时识别检查地质状态。地下水等地质条件恶劣时，应减少开挖层厚度，及时进行坑壁防护施工，防止地层塌陷，以免威胁施工人员的安全。人工挖孔桩如图3所示。

图3 人工挖孔桩

4 结语

桥梁施工前，环境保护措施必须报监理工程师批准。此时应铺设施工通道，尽量减少对原有植被的破坏。施工结束后，要妥善进行施工便道的修复，同时还要经过监理工程师的验收。除此之外，对于桩基的施工场地也要做好修复工作，尽量减少对现场环境的破坏。对于施工所用的泥浆，要将其收集到专门的泥坑之中，泥浆不得外溢，以免污染周围土壤。浆料的配制和运输必须严格按照相应的规范进行，并采取有效措施保证浆料在运输过程中不泄漏。施工结束后，必须对原场地进行修复，并由监理工程师验收。桥梁人工挖孔桩作为桥梁建设的一项关键技术，必须严格执行施工标准，加强施工管理，才能保证其施工质量，进而使其在桥梁工程中得到更广泛的推广和应用。