高原险坡人工挖孔桩零刷坡施工方法概述

2022-11-16黄纪祥王珍福

散装水泥 2022年5期

王刚黄纪祥王珍福

（中国建筑土木建设有限公司，北京 100070）

1 引言

在平原地区，人工挖孔桩技术被广泛应用，主要原因是：施工设备简单，污染小，施工过程不产生泥浆，噪音也比较小；施工过程中能及时观察地层结构，检测地基的承载力，没有泥浆混入混凝土，施工质量易于控制；施工成本低，人工挖孔桩常用端承桩，配筋率低，材料和人工成本都较钻孔灌注桩要低。但是，人工挖孔桩的工作量和工作强度都相对较大，且施工条件较差，特别是高原地区高边坡部位人工挖孔桩施工具有海拔高、边坡陡峭（坡度大于60°）、岩石风化严重等特点，存在气压低、氧含量低、人员上下高边坡耗费体力严重且危险性较大、机械材料运输困难、环境脆弱、弃渣不便、地层岩石节理裂隙较发育、地下可能存在有毒有害气体等问题，对人工挖孔桩的施工安全及施工效率均有极大影响。

本文着重对以上问题开展科研技术攻关，舍弃原有山间小路作为人员上下、材料运输通道的方案，通过设置人员上下通道、材料运输通道、施工废料和土方运输通道，在桩基开挖位置上方清理危岩、设置防护网等方式，有效解决了上述问题，特别是实现了零刷坡施工（对原边坡地貌零破坏），提高了高原险坡人工挖孔桩的施工效率及安全系数，总结形成了高原险坡人工挖孔桩施工方法。该方法关键技术成功应用于高原地区某项目边坡防护工程，极大提高了施工安全和施工质量，有效保障了施工进度，并取得良好的经济效益，对类似工程的施工具有重要的参考价值。

2 方法特点、适用范围及工艺原理

2.1 方法特点

通过搭设脚手架设置人员上下通道、安装电动爬梯作为材料运输通道、设置溜槽作为施工废料和土方运输通道。

在桩基开挖上方清理危岩、设置防护网，并安装高边坡太阳能自动监测系统、桩基开挖过程中向开挖部位输送氧气、定时对开挖面进行有毒有害气体监测。

2.2 适用范围

该方法已成功应用于高原地区某项目两处边坡施工，方法趋于成熟，适用于施工安全风险高且环保要求严格的高陡边坡人工挖孔桩施工。

2.3 工艺原理

高原地区高陡边坡人工挖孔桩施工制约施工质量、成本、安全、进度的主要因素为：人员上下不便、材料运输困难、挖土方和施工废料转运困难；陡坡存在危岩、落石等自然灾害，开挖面氧气不足易导致作业面人员缺氧、设备动力不足等问题，开挖过程中开挖面易产生瓦斯、CO等有毒有害气体。本方法通过设置人员通道、材料运输通道、施工废料和土方转运溜槽等方式极大地减轻施工成本，加快施工进度，有效保障施工质量；通过在作业平台上方设置防护网，开挖面持续注入氧气、定时对开挖面有毒有害气体进行监测等方式有效保障人员施工安全。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

施工工艺流程如图1所示。

图1 施工工艺流程图

3.2 操作要求

（1）施工准备。①掌握施工场所的地质情况、施工设备的技术参数、原材料的质检结果等。②对边坡进行清理，清除杂草、破碎岩石等，对通道、爬梯、孔口进行测量放样。

（2）人员通道搭设。采用脚手架搭设、踏步安装的方式设置人员上下通道，具体要求如下：①地基处理采用C30混凝土浇筑，厚度为30cm。②支架通过与钢管、地面、山体连接，地面及山体搭设长2.5m、直径42mm的锚杆孔，在锚杆孔内填满锚固剂并及时放置直径25mm的锚杆，锚杆顶部与直径48mm的钢管焊接，焊接长度不小于25cm。③脚手架立杆采用双排布置，立杆纵距1.2m，横距0.9m，立杆顶端高出结构1.5m，立杆接头采用对接扣件连接，立杆与横杆采用直角扣件连接。④大横杆置于立杆内侧，在脚手架高度方向间距为1.5～1.8m，并悬挂安全网；小横杆设置于立杆与大横杆交点以及大横杆跨中位置。⑤剪刀撑每5跨设置一道；斜撑每3m设置一道。⑥脚踏板使用1cm厚层合板铺设，采用螺丝钉与钢管连接，台阶边缘设置防滑条。

（3）电动爬梯安装。①在地面及山体搭设锚杆与行走轨道骨架焊接。②在行走轨道两侧每隔2m设置一道斜撑，如图2所示。

图2 电动爬梯

（4）作业平台搭设。①人工挖孔桩施工位置平整场地，场地外缘通过设置脚手架上铺1cm厚层合板接长。②于作业平台上方2m处设置环形排水沟，上方4m处架设临时柔性防护网防止落石伤人，下方1m处架设临时柔性防护网防止人员掉落。③山顶安装高边坡太阳能自动监测系统实时监测山坡沉降，对开挖面施工振动等引发山体滑坡灾害起到预警功能，避免造成人员伤亡。

（5）溜槽安装。①溜槽截面尺寸如图3所示，底板采用长100cm、宽60cm、厚1cm的层合板搭接而成。②溜槽两侧用钢板条固定，钢板每隔1m设置一道，插入地下80cm。

图3 溜槽

（6）锁口设置。锁口采用C30混凝土现场拌制浇筑，锁口标高高出孔口，标高不小于30cm，厚度大于30cm。同时，对孔口周边1m范围内进行环形硬化，在锁口外侧设排水沟，防止孔口杂物掉入孔内伤人、地表水流入孔内。

（7）人工挖孔。①挖孔桩须隔桩开挖，小吊桶出渣时装渣体不超过70%，严禁超装。在相邻桩混凝土达到设计强度的50%后再开挖。②开挖过程中持续向作业面输入氧气，每节开挖不得超过2m，并及时进行有毒有害气体检测。③土层段采用风镐配合铁锹开挖。④强风化岩层受周边环境限制时，需采用人工水钻施工工艺成孔。钻取四周岩石：沿桩基孔壁布置取芯点，取芯直径为150mm，取芯圆与锁口内壁相切，取芯圆之间的距离为130mm。依次钻取外周的岩芯，取出的岩芯高约500mm，将外周岩芯取完后桩芯体岩外围便形成一个环形临空面。钻取中间岩石：沿桩半径钻取岩芯，将桩芯岩体分成3等份，每份占桩芯岩体的1/3，以便于岩体破裂。手电钻打孔：用手电钻在桩芯岩体上钻孔，再将桩岩石分成4～6等份。插入钢楔、击打钢楔分裂岩石：在沿桩基径向手电钻钻出的孔内打入钢楔，用大锤锤击钢楔使岩体获得一个水平的冲击力，在水平冲击力作用下岩石沿铅锤面被拉裂，底部会发生水平剪切破裂。依次分裂岩体，直至该层桩芯岩体全部破裂。⑤渣土不得随意堆放、丢弃，及时通过溜槽运输至坡脚平面，然后，集中转运至弃渣场。

（8）护壁设置。每节开挖结束后要及时设置护臂，采用现场拌制的混凝土进行浇筑，避免在土石变化处和滑动面处分节，待上一节混凝土终凝后再进行下一节开挖，24h后拆除护臂模板。

（9）成孔检测。成孔检测其中心位置、垂直度、桩底标高等。

（10）钢筋笼安装。在钢筋加工厂集中加工、配送半成品钢筋，现场进行孔内钢筋绑扎成型，并于4个角上的主筋处各绑扎1根直径40mm的金属管，钢筋加工及连接必须符合《铁路混凝土工程施工技术规程》（Q/CR 9207-2017），声测管的埋设数量、尺寸等必须符合《铁路工程桩基检测技术规程》（TB 10218-2019）（J 808-2019）。

（11）混凝土灌注。混凝土由拌和站集中搅拌供应，现场浇筑采用串筒+人工振捣方式。

（12）成桩检测。采用声波透射成桩检测，检测标准按《铁路工程桩基检测技术规程》（TB 10218-2019）（J 808-2019）执行。

4 材料与设备

4.1 材料需求

钢管、扣件、行走轨道、层合板、钢筋、混凝土、柔性防护网等。

4.2 设备需求

设备需求见表1。

表1 设备需求表

5 质量控制

本方法质量标准按《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（TB 10424-2018）执行。施工过程中主要控制桩位中心、桩垂直度、桩底标高、混凝土浇筑质量等。人工挖孔桩施工允许偏差值见表2。

表2 人工挖孔桩施工允许偏差值

6 安全措施

（1）施工前必须做好工人的班前安全教育工作，没有经过三级教育的工人不得上岗。（2）定期对各种设备进行调试、保养和维修，保证设备安全可靠。各种设备必须严格按规程操作，严禁违章作业。（3）开挖过程中加强现场巡查，重点检查开挖面氧气含量、有毒有害气体含量，安排专人定期检查作业面上方。（4）定期检查人员上下通道，如发现脚手架倾斜、扣件松动等现象及时整改。（5）填写安全交底卡。公司统一制定安全交底书格式，主要包括三部分内容：一是常规安全要求；二是根据施工内容采取的安全技术措施；三是按照有关施工安全操作要求，有针对性地进行安全交底。在施工前，班组长和施工员同时填写安全技术交底卡并签字，一式3份，由班组长、施工员和安全管理人员各1份，作为安全检查的依据，同时，也是划分安全事故责任的凭证。（6）发现安全设施有缺陷或隐患应及时上报处理，对危及人身安全的必须停止施工，消险后再进行作业。

7 环保措施

（1）定期对人员上下通道进行维护、清扫，保证路况良好。（2）采用性能良好的机械设备，认真做好保养工作。（3）选用的施工机械设备和运输工具的废气排放必须符合国家有关标准，严格禁止废气排放不达标的施工机械设备和运输车辆进入施工现场。（4）物料运输和临时存放必须采用覆盖或封闭运输、存放等防风遮挡措施，减少粉尘污染。（5）减少资源浪费，节约用水、用电。同时，加强材料使用管理，做好材料量耗管控，节约资源。