山區(qū)超長(zhǎng)大直徑人工挖孔樁施工工藝研究

崔廣，劉峰峰

（中交二公局第五工程有限公司，西安710119）

1 工程概況

朵花特大橋是龍里雞場(chǎng)至朵花道路工程的一座主要橋梁，是本項(xiàng)目的重要控制性工程。朵花特大橋全長(zhǎng)1 260m，上部結(jié)構(gòu)為3×40m預(yù)制T梁+（60m+185m+528m+185m+60m）鋼混疊合梁斜拉橋+（2×41m+40m）預(yù)制T梁，其中，5#、6#主墩位于朵花大峽谷兩岸邊坡上，主塔分別高253.8m、243.57m，每個(gè)主墩下方設(shè)置24根φ2.8m的群樁基礎(chǔ)，樁長(zhǎng)35～47m，采用縱橋向4行、橫橋向6列行布置。順橋向樁中心距離7m，橫橋向樁中心距離6.4m，樁基均采用人工挖孔成孔工藝。

2 施工流程

人工挖孔樁施工工藝流程：放線定樁位及高程→施工準(zhǔn)備→樁身開(kāi)挖→出渣→檢查井壁、繪地質(zhì)圖→綁扎護(hù)壁鋼筋→護(hù)壁立?！嘧⒆o(hù)壁混凝土→樁底達(dá)標(biāo)→綁扎、下放鋼筋籠→灌注樁身混凝土→成樁檢驗(yàn)。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

該橋樁基均采用人工挖孔輔以淺眼松動(dòng)爆破施工工藝，混凝土護(hù)壁輔助成孔。孔渣利用卷?yè)P(yáng)機(jī)配吊桶出渣；鋼筋籠在加工場(chǎng)分節(jié)綁扎預(yù)制，經(jīng)平板車運(yùn)輸至墩位，現(xiàn)場(chǎng)采用吊車分節(jié)下放至孔口接長(zhǎng)；混凝土采用拌和站集中拌制、罐車運(yùn)輸至孔位，導(dǎo)管送料灌注。

3.1 挖孔

根據(jù)本項(xiàng)目樁基地質(zhì)情況，主塔樁基采用淺眼松動(dòng)毫秒微差控制爆破的施工方法，采用“環(huán)形梅花布孔法”。為保證樁底基巖的完整性，終孔前留1m深，人工鑿進(jìn)，并清理干凈孔底殘留碎石渣。根據(jù)地勘資料顯示，本項(xiàng)目橋區(qū)存在地下溶洞，需探明溶洞高度、溶洞頂部巖石厚度、溶洞底部地質(zhì)情況，并通知四方現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)方案后再做處理。

樁基開(kāi)挖應(yīng)先挖中間部分的土方，然后擴(kuò)及周邊，挖孔直徑為樁徑加上2倍的護(hù)壁厚度。開(kāi)挖時(shí)，要使孔壁稍有凹不平，以增加護(hù)壁穩(wěn)定性。護(hù)壁外側(cè)與孔壁間應(yīng)確保填塞密實(shí)。如遇到地下水滲入，應(yīng)停止開(kāi)挖，探明孔內(nèi)滲水情況及孔壁穩(wěn)定情況，并上報(bào)監(jiān)理工程師組織設(shè)計(jì)方、施工方、監(jiān)理方、業(yè)主方四方現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，制定處理方案后再進(jìn)行開(kāi)挖。

在開(kāi)挖過(guò)程中，每挖深1m，檢查樁孔尺寸和平面位置：樁位群樁偏位誤差應(yīng)≤10cm，單排樁偏位誤差應(yīng)≤5cm，傾斜度應(yīng)≤0.5%【1】，孔徑、孔深必須符合設(shè)計(jì)要求。開(kāi)挖過(guò)程中及時(shí)查看樁孔地質(zhì)情況，做好挖孔記錄，并留取巖樣拍攝影像資料后留存。

3.2 爆破施工

孔樁爆破以確保被保護(hù)結(jié)構(gòu)安全和不損傷孔壁為設(shè)計(jì)原則，待護(hù)壁強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%以上時(shí)方可爆破作業(yè)。爆破時(shí)采用間隔起爆法，相鄰孔不得同時(shí)起爆，并采用微差控制每孔爆破時(shí)間差，確保安全。

孔內(nèi)爆破后及時(shí)采用空壓機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等設(shè)備對(duì)孔內(nèi)送風(fēng)，保證孔內(nèi)有害氣體迅速排出。當(dāng)孔深＞10m時(shí)，孔內(nèi)爆破后用電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)向孔內(nèi)通風(fēng)15min以上并用有害氣體檢測(cè)儀檢驗(yàn)，確認(rèn)安全后人員方可下孔施工【2】。

3.3 出渣

待樁基開(kāi)挖到1m深時(shí)，安裝提升設(shè)備，采用在孔上口安支架、卷?yè)P(yáng)機(jī)提升系統(tǒng)出渣，出渣所用機(jī)架、鋼絲繩、吊渣桶等必須經(jīng)過(guò)受力驗(yàn)算，確保安全。渣土運(yùn)至地面后由人工用手推車運(yùn)至指定的臨時(shí)堆放場(chǎng)地，并由挖土機(jī)或裝載機(jī)定期清理，運(yùn)至指定棄土區(qū)棄置。

3.4 孔壁防護(hù)

當(dāng)挖孔進(jìn)入弱風(fēng)化巖層以后，根據(jù)具體巖層破碎程度決定是否需要護(hù)壁（一般情況，進(jìn)入中風(fēng)化巖后可不做護(hù)壁），如不需要?jiǎng)t縮小開(kāi)挖半徑，不進(jìn)行護(hù)壁。

護(hù)壁模板采用1m高的齒口鋼模板，便于混凝土的澆筑和增大樁身摩擦力，單個(gè)護(hù)壁模板共劃分2～4塊，模板與模板之間用高強(qiáng)螺栓連接，并在周邊采用鋼管或型鋼支撐，避免混凝土澆筑過(guò)程中模板移位變形。每挖深1m，應(yīng)及時(shí)施作護(hù)壁，防止塌孔。根據(jù)設(shè)計(jì)要求和分析計(jì)算，護(hù)壁混凝土采用與樁基同標(biāo)號(hào)的混凝土，壁厚15cm。為加速混凝土凝結(jié)，縮短施工工期，采用早強(qiáng)水泥。首節(jié)護(hù)壁高出地面30cm，當(dāng)作井口的防護(hù)設(shè)施，避免地表水或雜物掉入孔內(nèi)，影響操作人員安全。

護(hù)壁形式根據(jù)地質(zhì)情況確定，對(duì)于地質(zhì)情況相對(duì)較好，孔壁穩(wěn)定段采用素混凝土護(hù)壁；對(duì)于弱地質(zhì)區(qū)段，出現(xiàn)土層、巖溶裂隙、孔壁滲水嚴(yán)重、易坍塌等地段采用鋼筋混凝土護(hù)壁。

3.5 樁基溶洞處理

由于朵花特大橋所處區(qū)域地質(zhì)情況十分復(fù)雜，極有可能遇到巖溶等不良地質(zhì)，特別是6#主墩所處位置溶洞處理不當(dāng)極有可能影響挖孔人員人身安全及樁基質(zhì)量。遇見(jiàn)有溶洞時(shí)，邀請(qǐng)業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工單位4方現(xiàn)場(chǎng)查看后，根據(jù)溶洞具體情況確定處理方案。建議處理方案如下：

1）當(dāng)遇到普通的側(cè)向小溶洞，且溶洞內(nèi)無(wú)填充物或填充物可以清除時(shí)，應(yīng)在溶洞處填塞并施作鋼筋混凝土護(hù)壁。同時(shí)，控制該區(qū)域每節(jié)護(hù)壁的高度≤50cm。開(kāi)挖時(shí)，比設(shè)計(jì)孔徑超挖100cm，外側(cè)80cm用C25片石混凝土回填，內(nèi)側(cè)施作20cm厚鋼筋混凝土護(hù)壁，護(hù)壁與挖孔井壁（C25片石混凝土）應(yīng)結(jié)合牢固。普通小溶洞處理示意圖如圖1所示。

2）若遇到側(cè)向大溶洞（高度＞5m）或串珠溶洞，可采用局部下鋼護(hù)筒的方式穿越處理。鋼護(hù)筒必須進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)，內(nèi)徑不得小于設(shè)計(jì)樁徑，長(zhǎng)度至少超出溶洞范圍上下各1m左右。

3）遇到豎向溶洞時(shí)，應(yīng)先采用地質(zhì)雷達(dá)等探明溶洞具體規(guī)模。當(dāng)溶洞孔徑小且淺時(shí)，可對(duì)溶洞采用碎石或黏土進(jìn)行回填密實(shí)（回填至溶洞上方2m以上），并由人工重新開(kāi)挖成孔，不得采用爆破法開(kāi)挖【3】。

4）若遇到有水溶洞，當(dāng)巖溶水量不大時(shí)，優(yōu)先進(jìn)行疏導(dǎo)，當(dāng)巖溶水量較大時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況分別采用帷幕注漿、局部注漿等方式進(jìn)行堵水。同時(shí)，應(yīng)對(duì)施工可能引起水資源漏水程度做出評(píng)價(jià)，必要時(shí)對(duì)當(dāng)?shù)厮Y源采取保護(hù)措施。

3.6 鋼筋籠制作與安裝

3.6.1 鋼筋籠制作

鋼筋籠應(yīng)在鋼筋加工場(chǎng)采用標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)架法制作，單個(gè)臺(tái)架需至少滿足2節(jié)鋼筋籠對(duì)接需求，樁基鋼筋籠主筋均為φ32mm，采用套筒機(jī)械連接，制好后的鋼筋骨架必須放置在專用存放支架上，防止變形。

3.6.2 鋼筋籠安裝

鋼筋籠在后場(chǎng)分節(jié)制作好后，經(jīng)平板車運(yùn)輸至孔位，在運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)采取措施防止其變形。采用吊車分節(jié)吊裝孔口接長(zhǎng)的方式逐漸下放鋼筋籠，吊裝過(guò)程中采用的鋼絲繩強(qiáng)度必須滿足要求，并考慮6倍安全系數(shù)。鋼筋籠在吊裝過(guò)程中采用專用吊具防止脫焊變形，并對(duì)準(zhǔn)孔位，扶穩(wěn)緩慢下放，避免碰撞孔壁。

第一節(jié)鋼筋籠放入孔內(nèi)，拆除臨時(shí)十字加勁撐，采用型鋼架立。吊放第二節(jié)鋼筋籠，按標(biāo)記的主筋對(duì)準(zhǔn)后進(jìn)行機(jī)械套筒連接，然后再下放鋼筋籠，稍提鋼筋籠并拆除型鋼架立后緩慢下放，依次完成剩余節(jié)段下放。下放過(guò)程中及時(shí)檢查并調(diào)整其偏位，確保垂直度和平面位置，滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

鋼筋籠下放到位后，在側(cè)壁四周采用短鋼筋、混凝土墊塊等進(jìn)行定位固定，避免澆筑混凝土過(guò)程中出現(xiàn)鋼筋籠偏移、上浮等現(xiàn)象。

3.7 樁基混凝土澆筑

樁基混凝土澆筑分為3種工藝：

1）當(dāng)孔內(nèi)無(wú)水或孔底積水在5cm以內(nèi)時(shí)，稱之為無(wú)水樁，積水可采用人工清凈，采用導(dǎo)管法灌注，并控制混凝土自由落差≤2m；

2）當(dāng)孔底積水大于10cm時(shí)，稱為清水樁，混凝土按水下樁灌注工藝采用水下剛性導(dǎo)管法澆筑水下混凝土；

3）當(dāng)孔內(nèi)有大量積水，且水頭能夠保持時(shí)，采用水下剛性導(dǎo)管法灌注水下混凝土。

樁基施工完成，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，通知第三方檢測(cè)單位進(jìn)行樁基檢測(cè)。經(jīng)對(duì)5#主墩24根樁基檢測(cè)，所有樁基均為Ⅰ類樁，達(dá)到優(yōu)質(zhì)工程標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語(yǔ)

人工挖孔樁作為傳統(tǒng)施工工藝，特別是在巖溶裂隙發(fā)育、地形復(fù)雜、場(chǎng)地受限的山區(qū)應(yīng)用較為普遍，成為首選工藝。本文結(jié)合朵花特大橋主墩樁基施工，對(duì)山區(qū)超長(zhǎng)大直徑人工挖孔樁施工關(guān)鍵技術(shù)及溶洞處理方案進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，該施工技術(shù)相對(duì)較成熟，實(shí)用性及操作性強(qiáng)，可作為后續(xù)經(jīng)驗(yàn)資料并推廣應(yīng)用。