人工挖孔桩技术在桥梁施工中的应用

范坤

（山西路桥第六工程有限公司，山西 晋中 030600）

0 引言

人工挖孔桩是一项常见的基础施工技术。若施工现场条件比较恶劣，难以实现机械挖孔桩作业，就会选择人工挖孔桩技术。现阶段，人工挖孔桩技术工艺较为成熟，且具备造价低、操作简单、受力可靠以及单桩承载力强等优势。本文将以某桥梁项目为例，重点分析人工挖孔桩施工技术及其应用。

1 人工挖孔桩技术的优点

（1）工艺流程简单。人工挖孔桩采用的机械设备有绞车、模板等，通常很少会使用大型机械设备，工艺操作流程较为简单。

（2）施工效率高。通常有多位技术人员参与施工，作业效率较高，成孔速度较快。

（3）成桩质量好。相较于其他挖孔桩技术而言，形成的桩体清洁度良好，且桩底无任何其他杂质，成桩整体质量较好[1]。

（4）污染小。施工噪声小，使周边居民免受大型机械设备噪声污染之害。

（5）成本低。人工挖孔桩技术通常无需采用大量机械设备，相较于其他挖孔桩技术而言，施工成本低。

（6）操作便捷。针对大型机械设备难以进场或桩基施工数量较少的桥梁项目，选择人工挖孔桩技术能显著提升作业效率，同时在保证桩基施工质量的前提下，达到控制造价成本的目的。

2 工程背景

某桥梁项目全长822.7m，需横跨山间谷地，桥墩处在斜坡位置，通过项目现场地质条件调查发现部分坡段发育呈崩塌状。同时考虑到现场地形陡峭，机械设备难以运输到场，经研究决定选择人工挖孔桩施工技术。

3 施工技术

3.1 前期准备

桥梁项目正式施工前，要组织所有人员严格审核施工图纸，全方面了解与掌握施工设计资料，确定施工人员组织及管理架构，结合项目要求做好材料、机具准备工作。与此同时，项目现场必须保证水通、电通及路通，安排测量人员精准测放桩位，将坡段表面碎石、腐殖土等清理干净，若坡段存在张拉裂缝或滑塌现象，则必须提前做好支护处理。

3.2 桩孔测放

根据设计图纸中的导线控制点，专业人员用全站仪精准测放桥梁中心轴线，确保其偏差值符合规范基本要求。与此同时，结合桩基和桥梁中心轴线水平距离确定桩位点，然后以钢卷尺复测，以保证测放结果的准确性[2]。此外，必须注意的是桩孔中心轴线倾斜度低于桩深0.5%，且桩孔中心位置坐标和设计坐标要求数值偏差小于5cm。

3.3 锁口施工

待现场测量工作完成后，选择弧形钢模（厚度为3mm）实施支模处理，同时以C30混凝土为材料进行钢混锁口浇筑，然后从锁口混凝土面布设桩心十字控制线，用红色油漆做好标记，把高程控制点引放到井圈顶部，从而为施工过程中的垂直度和孔的深度控制提供参考依据[3]。当标记点布设结束后，在桩孔周围3.0m范围内进行混凝土浇筑，实现场地硬化处理。针对地势较陡峭部位的桩孔开挖作业，为了避免坠物引发砸伤事故，要在孔口高侧安装挡板。此外，在桩孔周围安装护栏，高度不低于1.2m，其中三面固定、一面可活动，从而为孔内渣土排出创造有利条件。在孔口上方覆盖一层防护钢筋网片，规格为15cm×15cm，防止施工人员操作不当出现安全事故。

3.4 挖孔施工

（1）挖孔。对于桩孔开挖，按从上到下、从中间至四周的顺序进行逐层开挖作业，单节开挖必须做好模板支设，然后以C30混凝土为材料进行护壁浇筑。综合分析桩基地质条件特点，确定单节开挖高度。以岩土层地质条件为例，单节开挖高度控制在1.0m左右，以软弱土、砂土层等地质条件为例，单节开挖高度控制为0.3～0.5m[4]。针对不同地质条件，选用的开挖方式及开挖设备均有所区别，比如对于粉质黏土、黏性土，通常选择铁镐、铁锨进行开挖；对于风化裂隙发育与岩体破碎岩层，主要选择风镐设备进行开挖；对于风镐难以作业的中风化岩层，应选择爆破开挖方式，但必须注意桩底区域需要由人工开挖方式取代爆破，防止爆破施工对桩基产生扰动，从而严重影响桩基结构的承载力。除此之外，施工人员进出桩位需要使用软梯，若开挖作业阶段地层出现变化，则需要从变化部位取土密封，然后结合剖面图对比分析，最后采取有效措施进行处治。

（2）特殊情况处理。具体如下：①在挖孔施工阶段，若遇到流沙等不良地质条件，则需适当调整护壁高度，通常缩短0.3～0.5m，同时护壁材料优先选择快硬速凝混凝土，以保证混凝土浇筑完成后尽快成型。若流沙问题比较突出，应选择钢套筒实施护壁作业，尽可能地缩短模板施工时间，以便于及时完成混凝土浇筑。②挖孔过程中若存在溶洞，则应选取抛填法与钢套筒法等实施溶洞护壁处理。③挖孔过程中若出现孔壁渗水问题，需要结合实际渗水量，采取相应的处治措施[5]，若渗水量较小，可以把渣土和泥水一同运出；若渗水量较大，则需要设置集水井，然后通过高程潜水泵进行外排，同时混凝土护壁作业完成后要及时封堵导水孔。

3.5 孔内出渣

挖孔过程中产生的土方主要用卷扬机和吊桶运出，其中吊桶的装土量必须低于容积的2/3，单桶渣土重量不超过50kg，提升装置为慢速电动卷扬机（重量级为1.0t）与钢丝绳（直径为6mm），同时安排专人负责对卷扬机与钢丝绳进行日检，若发现问题则必须及时更换，以免影响施工安全。除此之外，渣土外运过程中需要在开挖作业人员上方安装防护挡板，并将渣土运输到指定位置，桩孔5.0m范围内禁止堆土，防止荷载堆积影响孔壁结构的安全性与稳定性。

3.6 孔壁支护

该桥梁桩基施工选择人工开挖方式，为了确保开挖作业的安全性，必须开挖一层立即防护一层，各层均要设置护壁混凝土（级别为C30）。与此同时，在护壁施工应延伸到土石分界线以下1.0m。若存在强风化岩层或岩石破碎层，在进行桩基开挖时同样需要建立护壁。在桩孔开挖过程中若局部出现突泥涌水问题，则需要在护壁支护的基础上做好降水处理，也可以根据实际情况选择钢护筒支护，将上护壁钢筋与下护壁钢筋的搭接距离控制在50mm以上。

3.7 清孔与终孔检验

当挖孔施工满足设计标高规定要求时，开始实施清底作业，保证孔底平整度满足要求，无任何松渣或污泥等。清底作业完成后，由相关专业部门负责检验终孔质量，具体内容和方法见表1。

表1 终孔检验内容及方法

3.8 钢筋笼制作与安装

斜坡上的桩基钢筋笼制作可选方法包括预制场内加工成型、项目现场加工成型及桩孔内部加工成型。考虑到桥梁施工现场地质条件等因素，现场加工和桩孔内制作钢筋笼不仅效率较低，而且无法有效保证钢筋笼制作质量，故选择预制场加工制作钢筋笼。当钢筋笼加工成型后，需要安排专人对其长度、直径及焊接效果等进行全面检查，确保合格后方可运输到现场实施吊装作业。利用吊车进行钢筋笼吊放，提前从桩孔区域布设吊准线，以确保钢筋笼垂直度符合规定要求。若钢筋笼较长，则应采用分段吊装的方式，缓慢实施吊装作业，防止与孔壁发生碰撞，影响孔壁结构的稳定性。

3.9 桩基混凝土浇筑

在桩基混凝土浇筑过程中，若桩孔位置地下水位较低，同时孔底处于干燥状态，则应以干灌法实施混凝土浇筑作业；若桩孔位置地下水位较高，且孔底涌水量较多，则需要进行孔底抽水处理，然后以水泥为材料将渗水点封闭，同时结合渗水量和渗水速度合理调整混凝土坍落度。若地下水量呈丰富状态且孔内水位连续性走高，应选择水下浇筑方式完成桩基混凝土浇筑作业，其中导管插入混凝土内部的深度为2.0～6.0m[6]。此外，混凝土浇筑总量需要比设计标高大，以避免后续破桩施工影响混凝土质量。

4 质量控制

4.1 挖孔质量控制

（1）在挖孔施工过程中，需要使孔内壁呈较轻微的凹凸感，以提升桩基础摩擦力，为后续施工创造有利条件。

（2）该项目挖孔施工阶段，应间隔适当距离以吊垂球的方式检查桩孔垂直度，保证开挖桩孔垂直度符合设计规定基本要求。

（3）在挖孔过程中若发生渗水问题，则要求施工人员结合实际情况对孔壁实施支护，防止孔壁遭受雨水侵蚀后容易坍塌。根据渗水状况，采用集水泵或井点降水等将孔壁水排出。

（4）若遇到渗水量较大的突发性情况，需从桩孔区域填充水泥砂浆与卵石，实现孔内涌水量的有效控制。

（5）待挖孔施工完成后，需要清理孔底，保证孔底区域无任何杂质。

（6）挖孔施工须严格按照设计方案及要求进行，同时采取一系列有效措施避免发生超挖现象。

4.2 混凝土质量控制

待成孔施工完成后，设计人员、技术人员、监理人员及安全监督人员等须一同检查验收成孔质量，保证成孔效果符合标准规定基本要求后，方可开始桩基混凝土浇筑施工。如果浇筑施工过程中孔洞内部渗水量大于0.3L/s，则应及时调整混凝土浇筑方式，通常选用水下浇筑作业方式。

5 结语

随着我国经济的快速发展，桥梁建设规模与数量呈持续性增大趋势，这对不同区域的桥梁建设质量及安全提出了新要求与新目标。与其他成孔施工技术相比，人工挖孔桩技术优劣势并存，因此须结合桥梁项目实际情况，严格按照技术流程及要求进行作业，加强施工质量控制，确保有效发挥该技术的优势，保证桥梁整体建设质量与安全。