人工挖孔法樁基作業(yè)方式探討

劉美華

摘要：橋梁工程中人工挖孔樁施工在山區(qū)或旱地上的應用尤為常見，但當遇到巖層地基這一特殊的地質(zhì)環(huán)境時就較為少見。為更好地了解這種工藝方式在各種地質(zhì)環(huán)境中的應用情況，本文結(jié)合了廣東省某城市快速路巖層地基采用人工挖孔法進行樁基作業(yè)的工程實例，詳細地介紹了這一傳統(tǒng)施工工藝的施工技術(shù)要點，以供業(yè)內(nèi)各位同行日后在從事類似工程的施工控制時能起到一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：樁基施工；人工挖孔法；工藝特點；技術(shù)要點

1 工程實例概況

廣東省某市城市快速路三期工程共有中橋4座，橋長50～100m不等，上部結(jié)構(gòu)為25m跨預制預應力混凝土箱梁，下部結(jié)構(gòu)為柱式墩臺，基礎(chǔ)全部采用φ1.0～1.5m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。該地地質(zhì)情況較好，地層組成較為簡單，大部分地表僅有1~2m為土質(zhì)復蓋層，其下均為花崗巖及風化巖；地下水類型上部為上覆第四系孔隙潛水，基底為花崗巖裂隙水，地下水量較少，對砼沒有腐蝕性，且土層密實。為確保工程質(zhì)量、加快樁基礎(chǔ)施工進度和降低成本，經(jīng)多方分析論證，對中橋設(shè)計大部分較短的樁基礎(chǔ)采用了人工挖孔法予以施工，其巖層的開挖采用微差控制爆破方法進行設(shè)計與施工，從而達到了較為理想的效果。

2 工藝作業(yè)特點

2.1 挖孔施工的優(yōu)點：

具有機具簡單、技術(shù)含量不高，易于適時的過程控制和造價低的特點；易于進行持力層地質(zhì)狀況鑒別和孔底沉渣控制，成孔直觀，砼灌注質(zhì)量易控制，有利于成樁質(zhì)量的保證。必要時樁底可做成擴大頭以增加單樁承載力；可不受設(shè)備限制，而多個挖孔樁同時開始，作業(yè)點多，施工工期短；適用于山區(qū)場地狹隘，地勢崎嶇不平及軟基地段或地質(zhì)復雜等施工環(huán)境惡劣條件下進行施工，且在施工中對水、電需求量較小，有利于條件落后地區(qū)施工；它還具有排土少，無泥漿污染、無噪音和無震動，對周圍建筑物無易造成影響等環(huán)保特點；

2.2 挖孔施工的缺點：

不適于地下水豐富、樁長超過25m或有流塑狀泥、砂及溶巖地區(qū)的施工；人工勞動強度大、作業(yè)環(huán)境差、危險性高，容易出現(xiàn)安全事故；工作面廣，交叉作業(yè)多，管理者要合理組織，精心策劃方能充分發(fā)揮挖孔樁的優(yōu)勢，對管理人員素質(zhì)要求高；

3 相關(guān)準備工作

平整施工場地，清理地面亂石、雜草，測量放樣出樁位中心的準確位置，施測十字線，放好穩(wěn)定牢固護樁；在孔口的四周挖排水溝，搭設(shè)好孔口活動雨棚，做好防排水工作；安裝電動或手動卷揚提升設(shè)備；布置好出渣道路；合理堆放材料和機具，使其不增加孔壁壓力，不影響施工；孔口周圍采用木料制成木質(zhì)架或用砼予以圍護，其高度應高出原地面20cm~30cm，防止土、石、雜物落入孔內(nèi)傷人。

4 工藝技術(shù)要點

4.1 人工挖孔

土質(zhì)、砂礫層由人工從上向下逐層開挖，每節(jié)開挖高度為1.0~1.2m，主要采用鎬、鍬，先挖中間后挖四周，每節(jié)上部直徑為1.4m,下部為1.6m，棄渣裝入吊籃或吊桶內(nèi)，用卷揚機提升至孔外。挖掘時，不必將孔壁修成光面，孔壁凹凸不平有利于增加樁壁摩阻力，對于粒徑度較大的漂石可用鋼釬錘破碎，必要時用風鉆在其中心打眼，予以爆破。

對于巖層開挖，根據(jù)井巷掘進原理及以往類似工程施工經(jīng)驗，要采取爆破作業(yè)，本工程炮眼設(shè)計采用中心掏槽眼、輔助眼、周邊眼相結(jié)合的布孔方法，利用多個段別毫秒雷管實現(xiàn)微差控制爆破。炮眼布置宜在樁中心布一孔，其余距樁壁40cm，孔距40cm，呈圓形布置。軟質(zhì)巖層孔深不超過90cm，硬質(zhì)巖石孔深不超過50cm，根據(jù)巖石軟硬度每個孔點內(nèi)裝1/3~1/2藥量，頂部裝粘土封嚴，防止跑氣，嚴格控制裝藥量，以松動爆破為主。一般中間炮眼裝銷銨炸藥1~2卷，邊眼裝藥不超過1卷，有水眼孔要用防水炸藥或用膠袋密封。

橋樁凈徑加護壁1.3～1.8m，設(shè)計爆破斷面面積S=1.57～2.07m2,中心眼：4個，孔深0.9米，藥量Q0=350g/孔周邊眼：孔數(shù)13個，孔深0.9m，藥量Q0=250g/孔，總藥量Q=4.65kg/m3，設(shè)計爆破功效=π=0.8，活環(huán)進尺0.72m，實際單耗=q實=3.66kg/m3為防止孔樁底部水導致炸藥失效，本設(shè)計炸藥采用防水性能好的乳膠炸藥。爆破網(wǎng)路采用單孔樁內(nèi)大串聯(lián)的方法施爆，起爆源使用MFB-200型起爆器。

4.2 澆筑砼護壁

為防止塌孔，在下挖1.2~1.5m后應停止開挖，在孔中間架設(shè)圓形外模，上口內(nèi)直徑為1.0～1.5m，下口內(nèi)直徑為1.2～1.7m，每節(jié)長1m，模板中心應與樁中心準確對正，并支設(shè)牢固。第一節(jié)砼護壁澆注應高出井沿30cm，厚度同護壁，以保護井口和防止物體滑落井內(nèi)傷人。

護壁砼的標號不應低于C15，并應摻加適量的早強強劑，砼塌落度控制在7～9cm。砼通過模板上沿與護壁的10cm間隙填入，用鋼釬插搗配合手捶擊模板搗實。

人工挖孔應確保每節(jié)護壁砼設(shè)計強度、厚度、同心度、直徑及垂直度符合要求。

護壁澆灌24小時后方可拆除模板。

石質(zhì)地段坑壁穩(wěn)定時，可不進行護壁。

4.3 灌注砼

樁孔挖成并報驗后，即要安設(shè)鋼筋籠，澆灌砼。

當孔底及孔壁滲入的地下水上升速度較小時（參考值小于6mm/min）可采用在空氣中灌注砼樁的方法，砼塌落度7～9cm為宜。砼可在導管中自由墜落，導管應對準中心。管口與砼距離不得大于2m，開始灌注時孔底水深不宜大于5cm，灌注砼的速度應盡可能快，使砼對孔壁的壓力大于滲水壓力，以防水滲入孔內(nèi)。

距樁頂?shù)撞?m以下灌注的砼，可依靠自由跌搗實，在此線以上灌注的砼應用振搗搗實。砼塌落度控制在3～5cm。

5 安全技術(shù)措施

5.1 孔口圍護措施：

孔口四周必須澆筑砼護圈，并在護圈上設(shè)置圍欄圍護，圍欄應高出地面1.2米，圍欄應采用鋼筋制作，焊接牢固，挖出的土方不得堆在孔口四周1米范圍內(nèi)。

5.2 防護壁坍塌措施：

每節(jié)樁孔挖完后立即支護壁模板，澆筑護壁砼，一般情況下24H后方可拆除護壁砼，護壁可加配適量鋼筋，上下護壁要有鋼筋拉結(jié)，避免某段護壁出現(xiàn)流砂、淤泥而造成護壁因自重而沉裂的現(xiàn)象，上下護壁間搭接長度不小于50㎜。樁底如果設(shè)計要求擴底，若擴底高度超過2米，擴底部分應分段做護壁，防止擴底部分坍塌。

5.3 孔中防毒措施：

地下特殊土層中往往含有CO2,SO2,H2S或其他有毒氣體，故每次下孔前，必須對樁孔內(nèi)氣體進行抽樣檢測（可用快速檢測管），發(fā)現(xiàn)有毒氣體含量超過允許值時，應將有害氣體清除至化學毒物最低允許濃度衛(wèi)生標準，并采用足夠的安全衛(wèi)生防范措施，如設(shè)置專門設(shè)備向孔內(nèi)通風換氣，通風量不少于25L/S，以防止急性中毒事故發(fā)生。

5.4 防觸電措施：

施工現(xiàn)場一切電源、電路的安裝、拆除必須由持證電工操作，施工現(xiàn)場電源、線路按“三相五線制”，TN-S系統(tǒng)要求布置，并按“三級配電”，“二級漏電”分級分段保護，各孔井用電必須分閘，嚴禁一閘多孔和一閘多用，必須一機一閘一漏一箱進行敷設(shè)，孔上電線電纜必須架空20米以上，孔內(nèi)電線電纜必須采用護套等有防磨損，防潮，防斷等保護措施，空中操作工應戴工作手套，腳穿絕緣膠鞋，配電箱應有嚴密的防雨措施，安裝位置合適，安裝牢固。

結(jié)束語

綜上所述，大家不難看出，人工挖孔法作業(yè)其適用范圍已經(jīng)不僅僅只適用于地質(zhì)地基這一常見的地質(zhì)環(huán)境，本人相信，只要能充分地做好施工過程的各項準備工作及制訂安全合理的施工組織設(shè)計，它在巖層地基中照常是可行的。當然，有些技術(shù)要求它和其它一些地質(zhì)條件是相通的，而有些防控措施則是必須為這種特殊的地質(zhì)條件而設(shè)的，總之，無論如何，只要我們能認真地做好技術(shù)方案的篩選完善，本人相信，人工挖孔樁這種傳統(tǒng)工藝方式在未來的應用前景將會更加的廣闊。

參考文獻

[1]袁興安等著 《人工挖孔灌注樁的質(zhì)量和安全控制》.現(xiàn)代交通技術(shù). 2004年01期.

[2]于林平等著 《地基基礎(chǔ)工程設(shè)計施工實用圖集》機械工業(yè)出版社 2007年10月.