橋梁樁基人工挖孔流砂層處理及水下爆破技術探討

杜 瑛

（石家莊市張石高速公路籌建處 石家莊 050000）

在橋涵樁基礎成孔施工中，由于橋涵段地質、地形條件或人文條件限制，經常采用人工挖孔。人工挖孔成孔技術能較好地保護環境、控制超挖、保證垂直度，同時多點施工可加快施工進度。在人工挖孔過程中，還經常遇到地下流砂、巖層等不良地質，必須采用人工配合強支護、水下爆破等施工方法。

1 工程概況

某高速公路大橋設計為6×20 m箱梁橋，下部為嵌巖樁基礎。該橋位于滹沱河分支流自然河體上，河道呈U形，地勢較平緩，河內雨季有地表徑流，其他時段干涸。地下水埋藏較淺，均在8.5～11 m之間。根據勘測資料可知，巖層分為3層：土層厚8.5～9 m，流砂層1.5～3.0 m，地表下10.5～11.5 m為安山巖層。土層穩定性較好，流砂層為地下潛水層，滲透流量為12～15 m3／h。安山巖地質較完整，層理風化界層不清。微風化巖層單軸極限抗壓強度Rja＝75 MPa，樁基礎嵌入該層中，設計樁長18～22 m。

設計之初橋梁樁基成孔為沖擊鉆孔，由于該橋西側為居民區，連續沖擊鉆成孔給居民的生活造成較大影響，當地村民強烈阻工，嚴重影響了工程施工。為降低施工給居民造成的影響，通過綜合考慮本工程的地質條件，周圍環境和其他各種因素，改為人工挖孔施工。人工挖孔樁具有施工方便、速度較快、不需要大型機械設備及噪聲低的特點，對環境影響較小。同時將巖層爆破時間固定在11：00～11：30，16：30～17：00時段，減少對民居生活的影響。

2 施工組織機構

為確保此項目的質量和安全，成立以項目總工為總負責人的突擊小組，下設挖孔施工小組、爆破小組、樁基灌注小組及衛生隊，配有4名現場技術人員，確保不發生重大安全事故，遇到問題現場能夠及時解決。

3 施工前準備

整理場地，力求“三通一平”，考慮到大橋的實際地理條件，做好現場的排水工作。認真審核圖紙，確保無設計問題時進行施工放樣，同時各類施工材料及時進場，保證施工的順利進行。

4 技術措施和技術參數選擇

4.1 土層

土層樁孔開挖全部采用擴孔臺階護壁進尺，每延米為一個護壁斷面，在與流砂層連接處采用直徑10 mm鋼筋網加強支撐，以防止流水沖刷造成塌孔。

4.2 流砂層

流砂層的成孔采用短進尺、強支護，結合有效排水進行，每次開挖25～30 cm，在孔壁周邊采用直徑16 mm鋼筋網支護。鋼筋網內側按梅花型填塞編織團，防止砂礫流失，在下方設置護水管。護壁混凝土中摻加速凝劑，提高護壁混凝土的早期強度。當進行下一循環開挖時對上一循環的支護進行速凝砂漿補強。

4.3 安山巖層

該橋西側至居民區最近建筑物直線距離230 m，周圍其他環境均符合淺眼小、松動控制爆破條件。

根據周邊環境和工程結構的井中水下作業特點，采用抗水性能良好的乳化硝銨炸藥及4段起爆的毫秒電雷管，實施淺眼松動［1］。首先利用2～3臺直徑15～20 cm潛水泵將井下水抽出，然后在井下巖面上垂直布設梅花孔，見圖1，中心位置為掏槽孔，孔排距25～30 cm，其次為輔助孔，孔排距為40 cm，井邊為周邊孔，孔排距為25 cm，孔深為75～85 cm，串聯網絡每75～85 cm起爆一次，裝藥結構圖見圖2，起爆網絡圖見圖3。起爆后，人工清理爆后渣石，護壁50～70 cm，待護壁初凝后再依次進行鉆孔爆破。單孔裝藥量根據公式Q＝qabh≈260 g來確定。式中：a為孔距；b為排距；h為孔深。

圖1 布孔圖

圖2 裝藥結構圖

圖3 起爆網絡圖

4.4 保證成橋樁基礎穩定的措施

孔樁入巖爆破對本樁及臨近孔樁的臨時支護和已澆筑的樁心混凝土都可能產生影響，因此孔樁護壁一般采用早期強度高、成型好的C25鋼筋混凝土護壁，護壁澆筑5 d后再進行爆破施工，這樣就能保證護壁的完好及質量。不得在澆筑樁基未達到齡期的20 m范圍進行爆破作業，以保證成橋樁基礎的安全與穩定。

5 施工及安全控制

5.1 質量控制

首先準確放樣，按規范要求放出點位，根據中心點安裝首節護壁；樁孔開挖時預留15 cm護壁位置，采用上小下大的錐形方式，成樁孔壁臺形，確保有效孔徑。垂直度控制采用定向控制方法，每安置一節護壁進行一次檢查，確保垂直度在規范要求以內，中心樁位不偏移。樁底清孔采用人工清孔，沉渣厚度小于3 cm，減少混凝土灌注前的工程量，加快施工進度。

5.2 安全控制

在挖孔作業實施前，首先封閉作業區，以免非作業人員進入現場。挖孔作業開始后制定專項作業方案，排除落物、塌孔、突水、漏電等安全隱患。爆破作業嚴格按照《爆破安全規程》操作［2］，杜絕一切不安全因素。另外，現場配有衛生隊，以及時解決施工過程中出現的安全事故問題。

6 結語

本項目挖孔樁采用的流砂層處理及井內水下巖石爆破技術的合理運用，有效地規避了因機械作業而引起的地方事務糾紛，保證了施工安全、穩定地進行，對環境的污染程度降到了最低，同時也為土層、流砂層、巖層等復合地質條件的人工挖孔樁施工積累了寶貴的經驗。

［1］ JTJ041－2000公路橋涵施工技術規范［S］.北京：人民交通出版社，2000.

［2］ GB6722－2003爆破安全規程［S］.北京：人民交通出版社，2003.