人工挖孔樁在黃土地區(qū)的應(yīng)用

周洪光

摘要：本文介紹了黃土地區(qū)復(fù)雜地形條件下人工挖孔樁施工技術(shù)，提出了安全技術(shù)措施，并分析了在復(fù)雜地形條件下人工挖孔的優(yōu)、缺點。

關(guān)鍵詞：黃土地區(qū)、人工挖孔樁、施工、安全技術(shù)措施

1 概述

山西省霍永高速公路（西段）工程西上莊1#大橋位于隰縣陽頭升鄉(xiāng)西上莊附近，左幅孔跨8×40+3×30m，全長418m；右幅孔跨8×40+2×30m，全長388m，共68根樁（其中0、7、10、11號墩臺樁基樁長24～45m，樁徑1.3～2.0m，采用人工挖孔；1～6、8、9號墩樁基樁長42～80 m，樁徑1.8～2.2m，采用旋挖鉆孔）。

橋址區(qū)地貌單元屬黃土梁、峁與基巖沖溝地貌，地面起伏較大，溝谷呈“W”字型，溝壁陡峭，最大溝深達(dá)70多米。橋址區(qū)無地表水，局部開挖至50米左右發(fā)現(xiàn)少量地下水。橋址范圍內(nèi)土層垂直分布，由第四系全新統(tǒng)（Q4al+pl）沖洪積物（層厚0～4.0m）、上更新統(tǒng)（Q3eol）風(fēng)積物（層厚0～9.1m）、中下更新統(tǒng)（Q2+1pl）洪積物（層厚0～60.8m）、新近系上新統(tǒng)（N2）粘土（層厚4～50.0m）組成。橋位區(qū)未發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)現(xiàn)象，特殊性巖土為濕陷性黃土，濕陷性地層為Q3、Q2頂部，具有Ⅰ級（輕微）非自重濕陷性。

2 人工挖孔樁施工方法

2.1 砼護(hù)圈、護(hù)壁設(shè)計

為固定樁孔位置，防止地表水流入并保護(hù)孔口，在孔口處設(shè)置高出地面不小于30cm的砼護(hù)圈，護(hù)圈厚度為20~25cm，高度1m，采用C30砼。砼護(hù)壁每節(jié)高度不超過1m，其砼級別不應(yīng)低于樁身砼的級別（本工程取C30），其厚度通過計算確定，應(yīng)符合下式計算值：

t≥KPD/2fc

P=γHtg2(450-Φ/2)

式中t— 護(hù)壁厚度，cm；

P— 土對護(hù)壁的最大總壓力，N/m2；

γ— 土的重度，KN/m3；

H— 挖孔樁護(hù)壁深度，m；

D— 挖孔樁外直徑，m；

fc— 砼的軸心抗壓強度設(shè)計值，Mpa；

Φ— 內(nèi)摩擦角；

K— 安全系數(shù)，取1.65；

以45m挖孔樁為例，根據(jù)設(shè)計資料：γ=27.2KN/m3，H=45m，D=2.0m，fc=14.3 Mpa，Φ=25.40。經(jīng)計算，P= 489.16KN/m2，t=6cm。

護(hù)壁按“梯套”施工法，下口厚度t取7～8cm，上口厚度t取14～15cm。為安全，可再加適量的φ6鋼筋，間距20～30cm。

2.2 主要施工工藝流程

①施工準(zhǔn)備→②測量放線→③開挖、護(hù)圈砼施工→④挖孔、護(hù)壁砼施工→重復(fù)④步驟至設(shè)計開挖深度→⑤樁孔驗收→⑥鋼筋籠安裝→⑦導(dǎo)管法澆注砼→⑧成樁。

2.2.1 施工準(zhǔn)備

（1）人員、設(shè)備、材料進(jìn)場，并驗收；由技術(shù)負(fù)責(zé)人組織安全技術(shù)交底。

（2）清除場地雜物和地表的松軟土層，做好“四通一平”工作及孔口附近的排水設(shè)施。

2.2.2 測量放線

根據(jù)設(shè)計圖紙坐標(biāo)，利用全站儀放樣樁位中心的準(zhǔn)確位置，設(shè)置護(hù)樁，施測十字線，做好明確標(biāo)識。

2.2.3 開挖、護(hù)圈砼施工

人力使用鎬、鐵鍬進(jìn)行開挖，然后用手推車裝渣運至施工臨時便道外側(cè)堆放。護(hù)圈模板采用壁厚3mm的鋼板制作，相同6扇拼裝，螺栓連接。砼采用攪拌機(jī)現(xiàn)場攪拌，插入式振搗棒振搗。

2.2.4 挖孔、護(hù)壁砼施工

樁身開挖主要采用人工分段開挖，每開挖1m深度后，立即進(jìn)行護(hù)壁鋼筋的安裝和砼澆筑，待護(hù)壁砼強度達(dá)到3～4h后，再進(jìn)行下部開挖。

（1）挖孔：采用人工使用鎬、鐵鍬進(jìn)行開挖，然后裝吊桶提出。遇到堅硬土層或者孤石后，采用人工配合風(fēng)鎬松動土層或分解孤石，然后裝吊桶提出。

（2）鋼筋綁扎：開挖斷面測量合格后，立即進(jìn)行鋼筋綁扎施工，綁扎鉛絲采用20#，梅花型綁扎。按照設(shè)計間距和規(guī)格進(jìn)行綁扎安裝，上下兩節(jié)護(hù)壁間鋼筋搭接綁扎長度不小于12cm。

（3）支立模板：護(hù)壁模板采用弧形工具式鋼模，相同6扇拼裝成截錐形，螺栓連接，上口直徑與樁徑相同，下口直徑比上口直徑小14～15cm，便于在上口進(jìn)行砼的灌注。

（4）砼澆注：采用人工澆注，插入式振搗棒振搗。護(hù)壁砼標(biāo)號不低于樁身砼強度級別，為加快施工進(jìn)度, 混凝土中加入早強劑, 一般經(jīng)3h~4h即可拆模。如此逐段挖孔、護(hù)壁, 直至樁底。

2.2.5 樁孔驗收

挖孔達(dá)到設(shè)計深度，人工將孔底修理平整，并清除孔底松散的土碴、沉淀物等雜物；由施工單位自檢合格后，報監(jiān)理驗收基底、樁徑、孔深，合格后進(jìn)入下道工序。

2.2.6 鋼筋籠安裝

鋼筋籠在鋼筋加工場分節(jié)制作，運至現(xiàn)場后，采用人工配合25T吊車吊入孔內(nèi)，現(xiàn)場分節(jié)焊接接長，每完成一節(jié)請監(jiān)理驗收焊縫合格后進(jìn)行下節(jié)焊接至設(shè)計長度。

2.2.7 導(dǎo)管法澆注砼

為保證砼密實度，采用導(dǎo)管法干孔澆注砼。采用吊車起吊安裝導(dǎo)管，人工螺栓連接，直至導(dǎo)管底部距離孔底250～400mm。然后將導(dǎo)管固定在孔口位置，安裝導(dǎo)管頂部的進(jìn)料口。為了保證砼澆注時周邊混凝土可以均勻上升，要求將導(dǎo)管安裝在樁孔中心位置。

首批灌注砼的數(shù)量應(yīng)能滿足導(dǎo)管初次埋置深度（≥1.0m）和填充導(dǎo)管底部間隙的需要。在整個灌注時間內(nèi)，保證導(dǎo)管埋深在2m～6m之間，經(jīng)常測量孔內(nèi)砼面的高程，及拆除導(dǎo)管。砼應(yīng)連續(xù)澆筑，直至灌注的砼頂高程高出設(shè)計高程50cm后方可停止?jié)沧ⅰ?/p>

3 安全技術(shù)措施保障

（1）挖孔作業(yè)前，孔口范圍的地面進(jìn)行平整、有專用棄渣便道、場地四周設(shè)臨時排水溝。砼護(hù)圈須高出原地面30cm，并在護(hù)圈上方四圍設(shè)置鋼管圍欄防護(hù)。

（2）挖孔人員必須配有安全帽、安全帶、安全繩、工作手套和絕緣膠鞋，有害氣體地層下應(yīng)戴上防毒防塵面具。必要時頭頂部位應(yīng)設(shè)置護(hù)蓋，取土吊桶升降時，挖孔人員應(yīng)在護(hù)蓋下面工作。井口作業(yè)人員應(yīng)系好安全帶。

（3）相鄰兩孔施工時，一孔進(jìn)行澆筑混凝土?xí)r，另一孔的挖孔人員應(yīng)停止作業(yè)，并撤出井孔。

（4）挖孔人員下孔作業(yè)前，采用鼓風(fēng)機(jī)將孔內(nèi)空氣排出更換。人工挖孔深度超過10m時，采用機(jī)械通風(fēng)，當(dāng)采用風(fēng)鎬鑿巖時，應(yīng)加大送風(fēng)量。

（5）挖孔人員應(yīng)勤輪換，連續(xù)作業(yè)時間不宜超過2小時，以防止疲勞引發(fā)安全事故。

（6）孔內(nèi)電纜、電線采用護(hù)套等有防磨損、防潮、防斷等保護(hù)措施。孔內(nèi)照明采用安全礦燈或24V以下的安全燈。

（7）施工現(xiàn)場的一切電源、電路的安裝和拆除由持證電工操作。用電設(shè)備應(yīng)嚴(yán)格接地或接零保護(hù)且安裝漏電保護(hù)器，各樁孔用電應(yīng)分閘，嚴(yán)禁一閘多用。

（8）提取土渣的吊桶、吊鉤、鋼絲繩、卷揚機(jī)等機(jī)具，應(yīng)經(jīng)常檢查，確保垂直運輸設(shè)備的完好。供人員上下孔洞使用的垂直運輸設(shè)備應(yīng)安全可靠并配有防墜落裝置，并配備備用軟梯。

4 人工挖孔樁優(yōu)、缺點

（1）人工挖孔樁施工工藝操作簡單，機(jī)械設(shè)備均為工地常規(guī)工具，無需大型機(jī)械設(shè)備。施工占用場地小，適用于復(fù)雜地形條件。無振動、無污染，對周邊環(huán)境影響小。

（2）可直接檢查樁孔直徑、垂直度和持力層土質(zhì)情況，樁質(zhì)量易保證。單樁承載力高，因為可以直觀檢查樁底情況，樁底部虛土可以清除干凈，因此樁的沉降量小，承載力損失小。必要時可通過擴(kuò)底大幅提高單樁的承載力。

（3）根據(jù)工期要求，可同時進(jìn)行多根樁的平行施工，進(jìn)度有保障。

（4）人工挖孔樁無需泥漿護(hù)壁，在無水或少水的黃土塬上，避免了遠(yuǎn)距離運水，節(jié)約水資源。

（5）同鉆孔樁相比，可降低造價約25%以上。

（6）人工挖孔樁超過一定深度，挖孔人員勞動強度大，人身安全不易保證。

5 結(jié)語

綜上所述，在干旱、無地下水或少量地下水的黃土地區(qū)，只要采用合理的安全技術(shù)措施，加強施工人員的安全意識，做好過程監(jiān)控，人工挖孔樁也是一種切實可行的施工方法。